挤压机后处理设备技术与应用

曲长新

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0 引言

随着国内经济的快速发展，铝型材的应用也日益广泛，对型材生产的成本控制及质量要求也越来越高，特别是工业铝型材应用的快速增长，致使投入大量人力进行生产操作，从而浪费人力资源，增长生产成本。自动化的引进正好适合时代发展，解放人力，提高生产效率等方面，加速产业发展。下面我就为大家介绍下挤压机后处理设备上的自动化应用。

1 整体设备简介

挤压后部设备主要分为以下几个部分：淬火、牵引机、冷床、拉直机以及成品锯。

2 淬火装置

淬火装置主要起到冷却效果，有三个模式：风冷、水冷、雾冷。

淬火风机一般分上下左右四个风箱，由变频器控制，触摸屏做设定（按频率50HZ 对应100%）和调节按钮（加减1%，方便工人微量调节）

水冷分补水泵、供水泵和排水泵。补水泵是将冷却塔中的水输送到淬火地下的冷水池蓄水，由冷水池的液位控制，高液位停止补水，低液位自动补水；供水泵是需要水冷时启动，只要启动水冷模式，就保证供水泵启动运行，挤出型材需要冷却时正常喷水，不需要冷却时关闭水阀；排水泵是将冷却后的热水池中的水输送到冷却塔，高位启动低位停止。液位采用电极探针式、超声波式或静压液压式。淬火罩前后出口配风刀，水冷时启动风刀，由上往下吹风，起到防止淬火内部液体往外喷溅的效果。

电气控制方面需要工人将型材冷却调整好，确保挤出后冷却的型材符合标准，之后在触摸屏上记录型材的类型及相关冷却数据并加以保存到触摸屏配方记录中。这样以后再生产该中型材后就可以直接调取配方，节约操作调整时间，又避免调整过程产生废料过多。

在非挤压过程中通过PLC 控制将冷却减小（风冷）或关闭（水冷），来保证型材挤出淬火后温度不会过低。同时淬火又可以分为前后两部分，采用不同的冷却效果对型材进行冷却，这样会更能满足型材生产工艺的要求。

风冷和水冷模式切换过程需要对设备做些出里，水冷切换风冷需将水泵手动停下，切换按钮才可解锁，并对水路进行吹风，将管路中的残留水排除，以免影响型材冷却。而风冷切换水冷前应对管路自清洁下，确保管路畅通无堵塞，避免流量降低，影响淬火效果。

3 牵引装置

牵引装置有几种样式，适用于不同的生产要求。对于挤出速度快的小机台，可以采用上下双牵引交替牵引，再配以随动锯锯切型材，这样就可以满足牵非挤压时间少的设备，这种模式对牵引和随动锯的速度匹配要求很高，速度不同步，对型材和锯片本身都有很大的影响；对于挤出速度不快的中型机台，可以采用单牵引与随动锯交接的方式，这种模式下随动锯是将型材固定在本身设备上再锯切，所以对速度同步要求不那么高，型材和锯片的损耗会小些；还有一种设备长度满足最大型材两倍以上的，采用单牵引锭锯切的模式，锯切是在非挤压时进行，由于设备是出于非运动状态，这时锯切基本对型材没有损伤，一般型材表面要求高的采用锭锯切最好，可最大减少废品率。

无论是单牵引、双牵引、随动锯还是锭锯切，整个循环过程都应用到PLC 的自动控制，循环中的每一个动作都有起点和终点，且每个终点又都是下个动作起点的出发条件，在通过程序添加各种限制保护，以保证设备再循环过程中不会发生碰撞干涉。整个后部设备的自动控制，牵引装置无疑是重中之重。

4 冷床装置

冷床的动作比较简单，就是将中断锯切好的型材一步一步运向拉直机装置，等拉伸完毕后再运向成品锯处。

冷床装置中的过桥，是有多个单电磁阀控制气缸组成，该装置是有安全隐患的，气缸的伸出动作再没有检测的时候会与拉伸装置相撞。为了避免这种情况就需要添加自动保护功能。拉伸装置的尾拉伸，由后向前加一激光测距仪，实时检测尾拉伸到冷床尾部的距离，通过计算判断想要动作的气缸与尾拉伸的距离，在程序中实现保护。主拉伸同理，只不过主拉伸运动行程短，采用直线位移传感器或拉线盒编码器来测量距离。

5 拉伸装置

拉伸装置分主拉伸和尾拉伸。主拉伸用于拉直型材，使型材满足工艺要求；尾拉伸则是用来固定型材另一端。拉伸模式主要有两种：位移拉伸和拉力拉伸。

位移拉伸需要计算两个拉直机钳口加紧型材时之间的距离，由操作手输入拉伸长度，再控制主拉伸向后拉伸型材，此时尾拉伸是固定在原地不动的，当主拉伸拉伸距离满足设定长度后，两端拉直机放开型材，再由冷床运送型材到下一环节等待。位移拉伸就是通过控制主拉伸拉伸型材一定长度的功能设定。

拉力拉伸则需要计算主拉伸液压缸，无杆腔压力（压力继电器取值P1）*无杆腔截面积减去有杆腔压力(P2)*有杆腔截面积的差值得出主拉伸的拉伸力，当拉伸力达到设定拉力后，两端拉直机放开型材，再由冷床运送型材到下一环节等待。

6 成品锯装置

成品锯装置用来将型材切断到固定长度。长度的固定靠定尺小车检测，定尺小车靠变频器控制低频低速运行，保证行进的平稳；小车上有挡板，用于顶住型材一端；挡板与锯片之间的长度靠编码器计算。

运输辊道将型材顶在定尺小车挡板上，之后运输辊道停止运行，成品锯的压料装置将型材固定在锯切平台上，然后开始锯切，锯切过程除尘风机自动启动，锯切结束后，压料装置和定尺挡板升起，运输辊道将型材运走。除尘风机由程序做节能保护，3～5 分钟内没有锯切动作，认为锯切工作结束，将除尘风机关闭。另可将除尘风机做变频控制，锯切时正常工作，锯切结束将频率降低。

型材要靠紧定尺挡板，会产生冲效果，而定尺挡板无法承受型材频繁冲撞，致使使用寿命减少，由人来操作运料减速动作又需要操作者频繁切换速度，流程麻烦，故在锯切后第一个辊道上加增量编码器，并配镜反射开关。当型材通过反射开关时，PLC 信号丢失，这时候开始由编码器计算长度，当计算型材接近定尺挡板后，由PLC 程序控制运输辊道变频器减速，低速撞向挡板，碰撞之后再运行几秒，确保型材与挡板贴上后再停下运输辊道。

7 设备自动运行展望

目前国内外最先进的后部设备科实现全自动单人操作运行，但自动运行前提条件是型材符合标准，没有意外现象发生。自动的正常运行也离不开各种检测开关，一旦某一检测开关失灵，这部分的自动将会终止，如不能尽快处理，则将影响前部分设备的运行。所以本人倾向于整机三人操作自动模式。主机挤压机操作台放1 人，操作挤压机和淬火牵引设备；拉直机放1 人操作主拉直机和尾拉直机较直型材；成品锯放1 人操作定尺锯切型材。安放操作人员起到观察设备使用情况和型材生产质量两方面的监察。