浅析YP100MN陶瓷压砖机工艺的技术难点

2022.10.30

范新晖　周子松　朱华

摘要：近年，在博洛尼亚陶瓷卫浴展和广州陶瓷工业展上，出现了规格为1500 mm×3000 mm、厚度仅为3 mm的陶瓷薄板，超过10家以上的企业都推出了超大规格的薄板。而这些产品正是使用万吨级陶瓷压砖机生产出来的。为了满足国内陶瓷企业对于生产“大”、“薄”砖的需求，恒力泰率先推出了YP10000型陶瓷压砖机的样机，并将在近期正式推广上市。万吨级陶瓷压砖机的研制并不是简单的压制力升级那么简单，本文仅从其生产工艺和技术方面列举其所需要功克在的技术难题。

关键词：YP100MN陶瓷压砖机；薄板；工艺；技术

1 背景

早在2012年意大利博洛尼亚陶瓷卫浴展上，欧洲陶瓷强国意大利萨克米集团和西斯特姆公司都已经推出了3万吨级压机，并且欧洲多家陶企已经使用。这也让“大”风席卷了2012年的博洛尼亚陶瓷及卫浴展。而在2013年，中国国际陶瓷工业技术与产品展览会上，西斯特姆公司展示了3万吨级压机压制的薄板产品，欧洲陶瓷企业能生产出规格为1800 mm×4000 mm，厚度仅为3 mm的超大陶瓷薄板，这得益于萨克米和西斯特姆等企业研发的3万吨级压机。然而，国内目前还没有哪家企业生产这种超大规格砖的成形设备。在陶瓷砖压制成形装备领域，国内生产的最大吨位陶瓷压砖机是科达机电的KD7800W，其最大压制的砖坯规格是1200 mm×1800 mm，恒力泰最大吨位陶瓷压砖机是YP7500L，最大压制的砖坯规格与科达机电相同。不论是从压制力还是从超大型砖坯规格来说，都与欧洲陶瓷强国有着较大的差距。

随着欧洲陶瓷强国推出的万吨级压机，以及国外大规格瓷砖流行的风潮，超大规格砖已成为国际陶瓷砖高端市场的热点。博洛尼亚陶瓷卫浴展和广州陶瓷工业展则让更多中国陶业人士近距离感受到大吨位压机及其产品给行业带来的冲击。国内陶瓷喷墨技术的成熟，让超大规格砖的装饰效果有了革新性的进步，变得丰富多彩、精致细腻，深受消费者的青睐，国内瓷砖市场因此也呈现出规格越来越大的发展趋势。同时，国家不断推进瓷砖减薄的工作进程，通过媒体舆论、产业政策等方面，引导行业企业共同开展瓷砖减薄工作，更是有利于超大吨位陶瓷压砖机的市场前景发展。

2 YP100MN技术参数及结构

2.1 YP100MN技术参数

（1）最大压制力100000 kN；

（2）活动横梁最大行程255 ㎜；

（3）动梁与底座最小间距510 ㎜；

（4）动梁与底座最大间距765 ㎜；

（6）左右立柱间净空距2850 ㎜；

（7）底座台面前后宽度1710 ㎜；

（8）动梁工作面前后宽度1450 ㎜；

（9）最大填料深度80 ㎜；

（10）主缸最大压力35 MPa；

（11）模芯最大顶出力300 kN；

（12）空循环次数可达15次/min；

（13）工作周期中加压次数2～5次；

（14）主电机功率220 kW；

（15）主机重量298.8 T。

2.2 YP100MN主机的结构

YP100MN型陶瓷压砖机的主机是采用可拆分式预应力钢丝缠绕结构机架，活塞动式主缸结构，新型板式顶出器。YP100MN型陶瓷压砖机样机及结构示意图如如1所示。

由图1可知，主机机架由两件独立的钢丝缠绕框架拼装而成，即前框架1和后框架2贴合后，用位于上、下圆梁的若干长螺栓锁紧构成整体式机架，前框架的上圆梁安装有前油箱3，后框架的上圆梁安装有后油箱4。主缸部件7整体安装于机架上圆梁的底面，主缸采用活塞动结构，即油缸通过挂圈、长螺栓与过渡法兰连接成一体。而过渡法兰又与机架的上圆梁固定在一起，陶瓷压砖机工作时活塞驱动活动横梁8，沿导向杆9上、下往复运动完成压制动作，在主缸部件过渡法兰的前后面分别安装有增压器 5和压制阀组6。新型板式顶出器10则安装于机架下圆梁的上平面上，并构成陶瓷压砖机的工作台面。支脚11用于安装固定拼装后的整体机架，并支承陶瓷压砖机的整机重量。

3 YP100MN压机的工艺技术难点

3.1 大型铸钢件的设计及制造

铸钢是铸造业的重要组成部分，许多重要机械的壳体和机架均采用铸钢件。在国外，大中型铸钢件的生产中树脂自硬砂工艺是主流，而在我国，树脂自硬砂铸钢件却难以推广。落后的铸钢工艺致使我国大中型铸钢件的总体质量水平提高不大，与国际先进水平有较大差距，它大大地削弱了我国大型机电产品在国际市场上的竞争力。在陶瓷压砖机领域，与国外大型铸钢件相比国内铸钢件内部疏松缺陷多，严重影响了压砖机大件的强度及抗疲劳性能（国外采用压力铸造，铸件致密质量好）。

在大型铸钢件中冒口面往往最容易出现疏松、砂孔、气孔等缺陷，为此在陶瓷压砖机大件的设计上应顾虑到整机运行时所带来的影响，进行科学的应力分析，并设计出合理的架构。同时，在大型铸钢件来料检测时，需采用超声波探伤检测，并科学的选定适宜的探伤频率，避免低频时的缺陷漏检和高频时超声波穿透能力降低。同时，采用严谨的补焊、退火等工艺对其气孔等缺陷就行补救。

3.2 大型铸钢件加工工艺

现今适时推出的YP100MN陶瓷压砖机将成为目前国产陶机之最，其不少铸钢件不但体型巨大而且沉重，如拆分开的缠绕框架仅其中一边的重量就达到130 T左右，仅凭目前其自有的镗铣床等是无法加工的，需要其母公司的一些数控重型机床和缠绕工作台配合加工。同时，这些大型铸件在不同位置的孔径和平面的加工精度往往要达到±0.03～±0.05㎜，这对其机械加工工艺的设计是一个高难度的挑战，需要严谨的设计、安排，以及对特殊加工部位孔径、平面的装夹工艺进行特殊设计。

3.3 整机装配

YP100MN陶瓷压砖机属于重装机械是双板框缠绕式压机，而且因其各别部件的加工精度要求高，整机装配密封性要求也高，故在整机装配时针对5 m多的两个缠绕框架，如何选择装配的水平基准面避免拼合后水平面不齐等也是一个技术难点。

3.4 伺服控制系统

在陶瓷生产现场中，陶瓷压砖机的工作环境非常恶劣，不但连续性工作时间长而且现场粉尘大，振动冲击也大。早期国产陶瓷压砖机一直采用PLC控制系统，主要是因为PLC对恶劣环境的适应能力强，抗干扰能力好，可靠性高。但随着市场上对大规格砖需求提升，陶瓷压砖机压制力的升级、压制频率的提高，以及对大规格陶瓷薄板的生产需求，传统的PLC控制系统其硬件数据处理速度和能力、控制方法等方面受到较多的限制，在处理流量、速度、位置等大量实时模拟信号方面，已经逐渐难于达到更高的控制要求，不能满足产品的精度和快速性的要求了。

而YP100MN陶瓷压砖机重达45 T的运动部件要在1 s内完成起步、加速、减速、制动、定位等过程，这就更需要一个以工控机为主、结合专用数字控制器实现精准、精密的控制系统，这样才能精确控制庞大质量的运动部件。通过借助于工控机运算速度快的能力，由工控机来完成一些复杂的数据处理和运算，实现复杂逻辑控制和高级运动控制之间的无缝连接，从而提高陶瓷压砖机控制系统的反应速度和控制精度。

4 结语

陶瓷压砖机是当代世界陶瓷墙地砖生产线上的高科技产品，是集机、电、液、气和陶瓷工艺为于一体的当代陶瓷墙地砖生产线上最关键的大型技术装备。它前连原料加工，后接干燥烧成，压砖机是否稳定正常工作关系到整条生产线能否正常，其性能好坏也直接关乎砖坯的质量好坏.所以，压砖机在建筑陶瓷生产线上具有举足轻重的地位。YP100MN陶瓷压砖机的研制成功不仅仅是攻克了上述技术难题，其在高精度多缸同步顶出装置、液压系统设计、主缸部件结构设计、粉料布料推砖、砖坯转移等方面都取得了显著成绩。

YP100MN陶瓷压砖机是我国建陶行业发展的需要，它的问世让中国陶瓷企业生产超大规格薄板成为了可能，让我们获得了超大吨位陶瓷压砖机的定价主动权，有效地打破了国外陶瓷机械企业欲对我国超大吨位陶瓷压砖机市场的垄断，推动了我国陶瓷机械行业的科技进步，提升了建筑陶瓷生产装备的整体水平。同时，在增强国际竞争力，扩大国际陶瓷压砖机市场的影响，具有重大而深远的意义。

参考文献

[1] 周子松，范新晖，朱华. 陶瓷压砖机生产大规格薄砖所遇到的问题及解决方法[J]. 佛山陶瓷， 2013（10）.

[2] 韦峰山，彭沪新，温怡彰.YP10000型液压自动压砖机的结构创新及优化特点[J]. 佛山陶瓷， 2013（09）.

[3] 卢斌，牛金耀，唐奇. 大规格陶瓷薄砖开发的影响因素分析[J].佛山陶瓷，2010，8.

[4] 韦峰山，温怡彰. 新型板框式压砖机用机架结构[P].专利号：CN201210109714.7.

[5] 韦峰山，彭沪新，温怡彰.？可拆分的缠绕式压砖机机架[P].专利号：CN201210239283.6.

[6] 温怡彰，叶松君. 多板框式压砖机[P].专利号：CN200920263160.X.