随着科学技术和经济建设的飞速发展，航空壁板飞机大梁，高速列车车体，船用壁板，飞机跑道板等大型，薄壁宽幅，高精度和复杂断面的铝合金型材市场需求量越来越大，特别是铁路(地铁)客运车辆和飞机制造行业对大型的铝合金挤压型材的需求量随着我国交通运输的发展和技术的进步呈逐年上升的趋势，而这些大型挤压型材必须用现代化的大型挤压机来生产。

　　当今世界上铝型材生产与应用较发达的国家，也是铝型材挤压机制造和设计水平较高的国家。主要的制造厂家有：西德的西马克(SMS)公司，法国的克莱西姆(CLECIM)公司，美国的萨顿(SUTTON)公司和日本的字部兴产(UBE)公司等。我公司近几年来不断地吸收和消化国外的先进技术，博采各国之长，在引进和利用国际{zx1}技术的基础上，设计制造了我国{dy}台75MN铝材挤压机生产线。

　　一．挤压机生产线主要技术参数

　　1、挤压机

　　挤压公称力 75MN

　　挤压筒锁紧力 9．8MN

　　挤压工作速度 0．2-20mm/S

　　挤压简 圆 ф460mm

　　扁 660×260mm

　　挤压筒长度 1650mm

　　2．主机辅助设备

　　供锭器及扁垫循环装置

　　3．机后区主要设备

　　水、风冷淬火装置

　　有效通过范围(宽×高) 720×400mm

　　冷却速度 按制品淬火工艺要求

　　热锯(具有随动牵引功能)

　　有效工作距离10000mm

　　夹持范围(宽×高)720x400mm

　　牵引机

　　牵引力 8000N

　　{zd0}牵引速度 50m/min

　　皮带式冷床

　　长度 60000mm

　　宽度(压机中心至矫直机中心) 6500mm

　　张力矫直机

　　{zd0}拉伸力 3．5MN

　　{zd0}扭转力矩 50KN

　　有效工作范围 15000-60000mm

　　定尺锯

　　锯切范围 720×400mm

　　定尺台

　　定尺长度范围 6000-26000mm

　　二．生产线的设备构成和配置特点

　　为保证铝型材的产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，大型挤压机生产线必须建成一条全自动的主辅机配套齐全的高速连续的流水作业线。即从坯锭加热、挤压、在线淬火、中断锯切、冷却、拉扭矫直、定尺锯切、装筐、时效处理等工序，均为自动完成。

　　生产线的主要设备包括：

　　用于加热坯锭的加热设备。

　　用于挤压型材的挤压机及其辅助装置。

　　用于型材挤出后的直接淬火处理的水、风淬火装置(在线淬火)。

　　用于挤压型材过程中的切头去尾，中部切断的热切锯。

　　用于防止型材挤出后出现弯曲扭拧和多根型材之间相互碰撞的牵引机。

　　用于型材的承托辊道、以及纵向输送的移料装置。

　　用于型材的冷却和横向输送的冷床。

　　用于对型材进行张力矫直和扭拧校正的矫直机。

　　用于拉伸后的型材储存和向定尺装置横向输送型材的储料台。

　　用于型材的定尺锯切装置，包括锯前辊道、锯、定尺装置和检查台等。

　　用于型材锯切后的自动装筐的集载装置。

　　用于型材的时效热处理的时效炉。

　　用于挤压模具的加热的预热炉。

　　生产线的配置形式

　　铝型材生产线的配置和工艺流程从坯锭加热，挤压直到型材时效的工艺沈程如图1所示。这种配置方式要求车间宽度稍大，但长度可缩短。配置合理紧凑，从而保证了挤压生产线前后各工序的紧密衔接。有利于实现生产全过程的连续作业和自动控制。整条生产线只需3-5人操作。

　　三．挤压机结构简介

　　挤压机本体的设计是在吸收国际先进技术的基础上，结合公司长期制造挤压机的实践经验而进行的。

　　挤压机为单动卧式，油压直接传动型式。由压机本体，液压操纵控制系统，供锭器及残料，扁挤压垫分离输送系统，电气控制系统等组成。

　　1．挤压机本体中的新结构

　　挤压机本体由前粱、后粱、挤压简、挤后梁，主、侧工作缸挤压筒锁紧缸、机架、主剪等组成。如图2所示。

　　挤压机本体的受力框架采用先进的予应力框架结构。由前粱、后粱、立柱经拉杆联结、超压顶紧而形成整体预应力封闭框架。采用传统结构的带园螺母的拉杆，用专用的预紧工具预紧、简单、方便。不需要进行超压状态下粱与立柱之间加入垫片进行预紧。预紧后机架整体性强，刚度好，抗偏载、外形美观。

　　由于机架刚性较大，因而取消了传统挤压机必需的底座。机架直接通过前后横粱支承于基础上。挤压筒和挤压粱的下导向由座于箱形立柱棱面上的平面导轨支承和导向。因为上、下立柱的棱面可作为导向面，所以可实现挤压筒的四点导向。采用平面导向装置，可方便简捷地进行挤压筒和挤压粱对中调整。从而保证挤压中心的准确性，对于控制制品的尺寸精度具有明显的效果。

　　挤压粱和挤压筒的导向设在同一平面，设有上导向和侧导向，导向间隙可调，为使间隙调整方便，在导向结构上装有专用的液压缸。在对中调整时，使用油泵给液压缸打压，利用油缸力支承其重量，然后松紧调整螺钉，当确定对中调整合适后，泄掉油缸压力，锁紧螺母，保证良好的定位精度。在导向处还设有精密传感元件，可在调整挤压筒或挤压梁时以及在运行中进行对中检测，并可将检测结果在计算机系统上数字显示。

　　在挤压梁的前端设有挤压杆快速更换装置。该装置采用电动机——齿形皮带传动齿轮旋转90°对挤杆进行脱开和帧闭。利用液压顶杆松动和弹簧机构对挤压杆夹紧或松开。能快速更换，锁紧挤压杆。

　　挤压简设有快速更换装置。挤压筒采用锁链式齿圈与挤压筒外壳锁紧固定。当需要更换挤压简时，利用电动机——链传动将齿圈旋转180°，使挤压筒能够脱出齿圈。为了安全快速地更换挤压筒，在前粱下方设有两套支托装置，支托装置由油缸传动，在更换挤压简时，可利用挤压杆将挤压简推出。前端由支托装置支托，以便于起吊。

　　挤压筒加热为电阻式加热，可对挤压筒分三段进行加热。通过热电偶测温元件，将各段的加热温度反馈给控制中心，PLC根据指令控制电热元件加热或保温，达到{zj0}的加热效果，各段加热的温度值在操作台上可数显给出，便于观察。加热元件为直管式电阻加热管，从挤压筒的两端插入并固定。检查、维修、更换非常方便。图3为挤压简加热装置。

　　挤压机还设有660×260扁挤压筒，用于生产宽厚比较大的型材，以利于挤压机生产宽薄型型材。

　　快速换模装置。为保证更换挤压模具的快速性和准确性，提高生产效率，挤压机设有快速换模机构，快速换模采用错移式，工作模架可作交叉换位，一职在十几秒内即可完成模具的快速更换。

　　模后剪切装置是在更换模具时，利用油缸力推动模后剪切垫垂直上升产生剪切力，将制品剪断与模具分离。

　　主剪采用矩形导向缸动式。剪切导向性好。结构紧凑，在主剪上还设有液动冲击槌，可将粘连在剪刃上的压余打下。

　　固定挤压垫技术，挤压机圆筒挤压采用胀圈式固定挤压垫，由于将挤压垫固定在挤压轴上，随挤压轴一起前进后退，这就节省了压余与挤压垫片的分离工序，取消了挤压垫片的循环系统，缩短了挤压辅助时间，提高了生产效率。

　　2．挤压机辅助装置新技术

　　供锭器采用水平推入方式，供锭器推进和退出使用油缸驱动，运动平稳可靠，结构简单，对中性好。供锭器快速推进速度可达1000mm/s，大大地缩短了辅助时间。

　　挤压垫润滑装置，此装置为适应固定挤压垫和扁挤压垫在挤压生产过程中的润滑需要而设置的。润滑为乙炔火焰喷射器，当需要润滑挤压垫片时，火焰喷射器可自动打火喷射，利用乙炔燃烧时的黑烟喷满挤压垫片与坯锭接触的一面，使垫片在挤压过程中不会与铝锭粘接在一起。一般挤压3-5次润滑一次。润滑状态的好坏直接影响固定挤压垫片的使用寿命。固定挤压垫片润滑装置采用摆动机械臂式。扁挤垫采用垂直下降、上升式。

　　液氮吹模装置，压机上可以设置液氮吹模装置，将液氮从前粱端部用管子接入挤压模具部位，对模具进行直接冷却。这对于控制模具变形，提高型材的尺寸精度和挤压速度均有实际意义。

　　3．液压操纵控制系统(由西马克一德马格公司设计)

　　液压控制系统采用油压直接传动和电液伺服控制。主系统由八组电液比例轴向柱塞泵供油。主泵采用德国力士乐(RexRoth)公司A4v泵，电液比例阀和电于控制装置随泵进口，并与挤压机主控计算机联接，实现位置闭环控制系统，使挤压速度无级可调。

　　主系统采用大直径的二通插装逻辑阀集成阀块组成，各液压元件均为力士乐公司生产液压件配套，主系统可完成挤压机运行中的空程快进、挤压、回程，挤压简锁紧松开，主剪剪切，模架移动等功能。町实现充填、突破、挤压等各种工艺动作的要求。

　　速度调节系统，速度自动调节系统是一种连续、动态的闭环调节系统。主要由速度给定，速度检查，速度比较，调节机构和速度显示等部份组成。

　　75MN挤压机设有两种挤压工作速度调节系统。

　　一种是操作台或上位机上进行的挤压速度的无级设定，伺服控制变量泵的变量机构，实现挤压速度的控制，挤压机在挤压过程中，其行程位置采用张紧式{jd1}值编码器进行检测，该检测信号经高速计速器进入PLC，并由PLC内专用的挤压速度控制软件包实现闭环控制。通过速度—压力—流量智能控制功能实现挤压速度的{zj0}控制，同时在低速挤压时通过对调速泵的智能自动组合功能确保挤压的低速稳定性能。

　　另一种是模拟等温挤压的自动调节系统，随着挤压技术的不断发展和对挤压工艺的深入研究，人们逐渐认识到等温挤压是一种理想的挤压方法。75MN挤压机在前梁型材的出口处装有遥测光学温度计，经温度计测得型材的表面温度，并将检测值输入计算机，通过计算机中挤压速度的数字模型和等温挤压速的变化相比较，从而自动地控制系统中伺服控制系统，改变泵的流量，形成一个闭环回路，自动地按一定规律逐渐减少挤压速度，促使金属在模孔中的变形温度基本上保持一致，以保持{zj0}的恒定的挤压速度，获得{zd0}的产量与{zy}的质量。

　　四．挤压机机后区设备简介

　　机后区设备担负挤压制品从热态至成品的后处理过程，是保证产品质量的又一关键所在。75MN挤压机机后区采用了国际现代流行的工艺流程和先进技术，关键的控制元件和高强耐热毯带使用进口产品，使得机后区设备达到国内外先进水平。

　　机后区设备的构成：机后区由可倾斜式出料台，水、风淬火装置，随动热锯、牵引机出料辊迫，皮带式提升移料装置，皮带运输冷床，矫直机上下料装置，拉扭矫直机，皮带式移动贮料台，定尺输送辊道，定尺冷锯、定尺装置，检验平台等组成。

　　机后区设备新结构。

　　水冷淬火装置，对于交通、运输、航空航天所需的铝型材，一般要求具有较高的强度，良好的表面质量，合理有效的淬火工艺装置可以提高型材的机械强度。图4所示为75MN挤压机机后区的水冷淬火装置示意图。水冷淬火装置设计为可分式结构，如图4所示。

　　下水槽与支架连接并内置被动辊道，下水槽布置140个喷嘴，上水盖可提升，并布置有252个喷嘴。每个喷嘴均带有可调接头。可将喷向调节到任意方位。上水盖和下水槽分别用两台离心泵供水。泵电机可变频调速，根据不同制品的工艺要求，可调节冷却水流量，上盖喷嘴与下水槽喷嘴各自分列并交错排布，由于上盖喷嘴距型材的距离大于下水槽，为使型材上、下表面获得相同的喷水量，上盖喷嘴数量大于下水槽的喷嘴数量。每列喷嘴由一个电磁比例阀控制，对不同的区域间的水量进行远程控制并自动调节，以获得型材比较均匀的冷却效果。

　　随动热锯：随动热锯布置在水冷淬火装置后，过渡辊道内侧。根据要求可做固定锯和随动锯工艺。固定锯工艺是指在热锯锯切制品时，挤压停止，热锯不断随制品移动的锯切。随动锯工艺是指牵引制品到设定长度时，热锯小车与挤压制品同步移动，挤压不停牵引机继续牵引，而进行锯切的工艺。

　　热锯装在热锯小车上，小车是热锯纵向移动的动力装置，有自己的专用轨道，小车由直流电机驱动，减速机齿轮齿条传动，直流电机调速，通过计算机控制可与挤压制品牵引机同步移动，移动行程10000mm。热锯锯片旋转由变频电机驱动，旋转速度可调，锯切进给由液压缸驱动，速度可比例调节，在热锯的一侧装有气压头，锯切时先由液压缸推出，由气缸驱动压下压紧制品，然后进行锯切，锯切完毕，压头提起，退回复位。在热锯的另一侧平行布置有夹紧装置，夹紧叉(又称辅助牵引头)可升降、压紧。由液压缸驱动可横向移出、移入。并由气缸驱动可夹紧制品，可上下升降。当热锯锯切完毕，热锯随动继续移动，直到夹紧叉松开制品，退回复位。热锯返回原位。

　　牵引机：如图6所示，牵引机为直流电机减速机驱动，夹头小车由直流电机钢丝绳牵引，夹头小车在牵引机轨道上运行，夹头采用多片指形式的，可夹持不同断面形状的制品，夹头松开，夹持靠气缸驱动。夹紧制品靠自锁夹紧，牵引力为8000N，牵引速度{zg}为17m/min，返回速度{zg}360mm/min，夹持制品{zd0}尺寸720×400mm。牵引机的动力装置包括直流电机、减速机、钢丝绳等，装在轨道的尾部。牵引机的牵引力、牵引速度由牵引机动力装置提供，牵引速度由装在直流电机轴上的编码器检测。

　　牵引机与随动热锯的随动对接：当牵引机牵引制品运行至设定长度时，热切锯起动运行并做锯切，制品锯断后，牵引机快速牵引一段设定距离，此时挤压机继续挤出制品，热锯夹紧装置夹持锯切后的制品与制品挤出速度同步运行，牵引机放下制品快速返回、减速接近以原速运行的热锯，并与热锯交接制品二次牵引制品运行。牵引机夹紧制品后，热锯夹紧松开，各机构复位，热锯返回原位，随动对接完毕。

　　五．计算机管理控制系统——全自动挤压生产线

　　75MN挤压机主机的电控系统由西德西马克—德马格公司设计制造，机后区由我公司自行设计制造，压机整个挤压过程全由计算机控制。可以将生产经验变成一种具有智能型，自学习功能的软件程序。德马格公司研制开发的这种计算机软件称“EXTRUAT”它是西马克公司的工艺过程数据库用语控制系统。

　　(PICOS-process for mati on & Contoi system)和计算机辅助正挤压

　　(CADEX-Computer Aiaed Direct Extvusiion)相类似。

　　Extvndat标准供应的特点：

　　1)屏幕启动

　　2)机器的控制通过输入相应的产品参数。

　　3)现行工艺过程状态的图形显示。

　　4)液压装置的图形显示。

　　5)辅机运动的图形显示。

　　6)使用一些屏幕的液压系统图形显示。

　　7)所有系统报警和错误信息的显示和屏幕启动。

　　例：如图7所示的压机正挤压过程中压机数据的实时显示。

　　此时屏幕显示压机在任意给定的实际状态。工作压力、负载、挤压杆速度、挤压简温度以及用户要求的任意数据被直线显示以及更新在实时基础。

　　“CADEX”软件需要输入的初始数据：

　　有关挤压机的数据：

　　{zd0}挤压力；

　　挤压系统的{zd0}工作压力；

　　{zd0}的挤压速度；

　　实时的挤压简直径；

　　挤压加热系统的功率，有效加热长度及其径向位置；

　　挤压筒测温点的径向，轴向位置；

　　挤压筒内衬、外套的外径、(三层挤压简应输入中衬外径)

　　挤压筒长度；

　　挤压杆{zd0}行程；

　　有关坯锭的数据：

　　实时的坯锭直径

　　坯锭长度。

　　有关坯锭、加热炉的数据：

　　坯锭的{zd1}加热温度；

　　坯锭的{zg}加热温度；

　　加热温度的{zd0}坡度；

　　加热炉的{zd0}产能。

　　有关牵引机的数据：

　　{zd0}的牵引速度；

　　操作者在生产前应输入的或需要确认的数据：

　　产品编号；

　　模具编号；

　　坯料的合金号；

　　型材的质量/kg·m；

　　挤压的型材号。

　　CADEX自动捕获的数据：

　　CADEX软件中的有关系统可对实时的每一个坯锭自动捕获下列数据，并依据输入的其中部分进行运算：

　　炉温；

　　锭坯温度：

　　挤压力

　　挤压轴前进速度；

　　锭坯长度；

　　残料长度；

　　挤压筒温度；

　　锭坯出炉到挤压开始的辅助时间(锭坯运送与供锭时间)。

　　CADEX生产的优化程序：

　　由于CADEX软件具有“自学习功能”，而且利用其编程时所用的数据，都是在挤压过程中实测的，故通过CADEX能对最终产品进行仿真模拟工艺参数挤压，并可以显示、记录各种参数。根据需要打印报告，据此，工厂可将{zy}的产品数据(如尺寸精度、表面质量等)作为“样本”输入挤压机的控制系统，软件系统具有“如法炮制”(vecipe)工艺数据库，这样就能使的操作者按此操作。在外部挤压条件相同的情况下，就可以挤压出与样本同等的优质产品，图8为工艺数据指令数据。

　　如果需要标准系统还可利用增加当地数据库存升级，以便进一步修正，并进行优化运算，获得优化的数据。这一优化数据接着将在下一个recipe由数据库修正并被使用。

　　CADEX软件还具有系统的报警和错误信息的显示和记载功能，所有报警和错误信息显示和记载功能，所有报警和错误信息在屏幕下方的状态行。所有出错的列表行以及旧信息可以用按动按钮来显示。

　　该软件还可对挤压过程中的各项参数进行监视，快速巡检故障，并给出维修信息。

　　结束语：

　　75MN铝材挤压机的设计、制造和使用说明了一条先进的挤压机生产线必须的采用新技术，上新水平。对于大型的挤压生产线必须的应用计算机控制系统，这样才能真正减轻劳动强度，提高生产率，获得质量{zy}，产量{zd0}的{zj0}的生产效果，取得{zd0}的经济效益。