机械论文：冷压定型机的研制

　机械论文：冷压定型机的研制

　　1 竹板材加工现状

　　我国是世界上竹资源最为丰富的国家。目前由竹质板材加工的产品广泛运用于建筑、装修、家居、汽车饰件、旅游等多个行业，并且可代替现有的木制板材，附加值高，应用前景十分广泛。但是我国竹产业还处于工业化初级阶段，自动化、信息化程度不高，整体还属于劳动力密集型产业，竞争力较弱[1-3]。

　　行业考察表明， 目前企业将竹质板材通过进料、送料传输系统推送至热压机进行热黏合，但是竹板材热粘合之后无专门冷却机器设备，如图1所示。主要依靠人工采用简易压力装置进行冷却定型。企业工人将热粘合竹板（约70°C）按一定数量叠压堆积，竹板层与层无隔离，最后在竹板堆最上方压放5-8吨配重混凝土板块；在车间不同角度布置若干大功率电风扇，利用风冷至室温。生产过程工人搬运竹板劳动强度大，冷却速度慢且效果不好，致使竹板变形或由于冷却不及时产生竹板内部碳化等其它缺陷，影响产品质量稳定和增加了生产安全隐患。

　　为了提高竹板材加工现有生产工艺水平，弥补竹板材热粘合后无冷却定型工艺环节导致的自动化程度低下的不足，配套设计了一种竹板材冷压定型机设备，研制生产规格、效率配套的专用冷压定型机，助力于竹材加工企业自动化装备水平的提升，达到提高生产效率，解放人工劳动力，降低生产安全隐患等目的，进一步推动我国竹板材加工产业的转型升级。

　　2 冷压系统的研制

　　2.1 冷压定型机控制系统

　　研制的冷压定型机控制系统采用PLC（Programmable Logic Controller）技术进行控制，其控制系统与现有的竹板进料、出料系统，热压机成型系统，热压、冷压中间传输系统相配套。如图1所示，竹板材脱离热压机后，放置在热压和冷压中间的传输系统开始动作。中间传输系统采用多层皮带纵向叠加放置构造，该传输系统可一次性承接多片来自热压机的竹板，传送至冷压定型系统。

　　图1热压、冷压中间传输系统工作示意图

　　Fig.1  Working diagram of the intermediate transfer system of machine of hot press and cold press

　　当传输系统上的传感器收到竹板材到达冷压机的信号时，冷压定形机启动，完成热压竹板材的迅速冷却、定形工作。冷压定型机采用多层压制机构来实现竹板材在热压后进行的多层压制过程；其设备中液压系统采用多缸系统并配备调速泵，采用温度智能控制；采用中型PLC控制液压油缸[4-5]、调速泵等动力、运动元件，还可以实现压制时间及压制力温度控制、计数功能，增加上位机进行远程控制，同时PLC留有以太网接口，采用上位机对冷压定型机进行远程控制及数据采集，并可连接以太网对关联生产线及数据采集分析，具体如图2所示，根据企业生产及管理要求，本系统备有网络接口及与打印机、电脑等外部设施的数据接口，为后期生产线升级、组网等奠定基础。

　　图2冷压定型机组成及控制系统示意图

　　Fig.2  Working diagram of cold press setting machine composition and control system

　　2.2 冷压定型机系统结构设计

　　冷却定型机系统主要由框架、液压站、压板仓、鼓风系统四部分组成。如图3所

　　图3冷压定型机系统整体结构

　　1.框架 ；2.鼓风系统；3.液压站；4.液压缸；5.导向系统；6.定性冷却库

　　Fig.3  The overall structure of the cold press sitting machine system

　　1 Frame 2. Blowing system 3. Hydraulic station 4. Hydraulic cylinder 5. Guiding system 6. Qualitative cooling warehouse

　　冷压定型机框架采用热轧钢焊接[6-7]，强度高、刚度大、总体质量轻，配套液压工作站提供动力，最大工作压力30吨，满足工艺需求。冷压定型机中工作台结构与热压机匹配，采用4层双列在垂直方向上多层分布的结构来放置热压后的热粘合竹板，每层热粘合竹板之间加通风良好的钢结构冷却隔离板，确保及时散热；鼓风系统采用双鼓风配置方案，在设备侧面设置两台鼓风机，并将鼓风通道封闭。该设计方案具有风量大，空气流通快、降低能耗的优点，可实现对热粘合后竹板材的快速冷去，提高冷却效果。冷却隔板上设置多排通风孔如图4所示，增加竹板与冷风接触面积，可加快冷却速度。该设备可一次性快速处理热压机输出的全部成品，生产速度可调。

　　图4冷却隔板示意图       图5通风冷却气流示意图

　　Fig.4  Diagram of cooling partition Fig.5  Schematic diagram of ventilation cooling air flow

　　待冷却的热粘合竹板在冷却隔板上安置完毕，液压系统启动，液压缸伸出，推动隔板向下运动，冷却隔板在自身重力及液压缸推力作用下，隔板自下向上逐层压紧，直到最上层冷却隔板完全压紧。自下向上逐层压紧结构可充分利用冷却隔板及待冷却竹板自身重力，增大压力，降低竹板变形概率。双鼓风机两端对向设置，风机转动方向相反，使通风冷却气流向一个方向流动，如图5所示，可加快冷却区域空气交换，迅速把热风及刺激性气体排出工作车间，改善车间空气质量。

　　3 创新性以及社会效应

　　（1）专用冷压定形机设计及应用，填补了目前该工艺领域主要生产装备的空白，为制板生产线的组建及自动化改造奠定了基础；

　　（2）充分利用企业现有条件，降低企业风险；对相关硬、软件设备采取模块化设计措施，对未来市场具有较大的灵活性和实用性；

　　（3）提高产品生产效率的同时，减少影响产品质量稳定的人为因素，降低企业风险，达到稳定产品质量、减员增效的最终目的；

　　（4）可推动竹板生产其他工艺领域的自动化改造，并对同类竹、木板生产企业的生产现代化具有重要意义。

　　4 总结

　　竹板材加工企业生产线多是阶段化机械加工，缺乏配套的冷压定型机设备。竹板材专用冷压定型机的研制弥补现有竹板材工艺环节中无连续自动化装备的不足。配套热压机的冷压定型装备实现了自动化生产，替代了传统人工操作压机进行单层压制的过程，极大降低了员工作业风险，保护了员工安全的同时，提高企业生产技术水平，产生了极大的经济效益，增强企业的市场竞争力。