回转式自动滚压成型陶瓷成坯设备设计.docx

?

?

回转式自动滚压成型陶瓷成坯设备设计

?

?

赵盛林凌恺

摘要：针对当前日用陶瓷滚压成型加工工序存在自动化程度较低的生产模式，分析滚压成型加工特点和生产实况现存问题，结合基本原理针对性研究自动化加工方法解决方案，进而设计出一种柔性化回转式自动滚压成型陶瓷成坯设备。依据产品类型与整体工作原理，配置各功能模块满足具体产品专用生产，以模具为关键件采用生产节拍控制陶瓷滚压成坯作业实现循环式有序化生产。利用数字化设计验证手段建立并优化三维模型，通过试制物理样机并做对比实验检验实际效果，评估投产后主要经济效益指标。

关键词：日用陶瓷;滚压成型;虚拟样机;柔性化

1前言

日用陶瓷产品作为我国的传统工业，一直以来凭借价廉物美、低碳环保的优点深受国内外消费者喜爱，具有广阔而又牢固的市场。然而我国的日用陶瓷生产技术长期处于落后状态，机械化和自动化程度相当低下，大部分设备仍处在半手工半机械操作状态。就成型滚压工序来说，目前均采用单滚头的压坯机，结构简单，造价便宜，但是工作时滚压模具的送进、取出以及滚压泥料的进给均由手工操作且在同一工作位置进行，生产效率低下，平均每个操作工人每班要搬动成型模具两千余次，劳动强度非常大。目前国外具有类似于多滚头自动滚压成型机的设备，但价格昂贵，功能有限，售后服务、保养维护困难，且物流成本高。

针对日用陶瓷滚压成型工序存在的诸多问题，利用专利、文献等知识储备和经验总结分析，实现滚压成型自动化生产已经成为了日用陶瓷加工行业的当务之急。通过围绕日用陶瓷成坯加工技术特点，针对性提出使其实现自动化生产的加工方法，结合SolidWorks数字化虚拟样机创新设计和验证技术，设计出一种自动化滚压成型设备，改进目前落后的加工技术，提高生产效率，降低工人劳动强度。并根据验证完善后的虚拟样机试制物理样机，通过现场投产检验实际效果。

2陶瓷滚压成坯技术研究与分析

2.1陶瓷滚压成坯加工技术特点

日用陶瓷成型工艺主要可分为注浆成型技术、可塑成型技术、压制成型技术，滚压成型制坯工艺属于可塑成型技术，是指通过利用泥料的可塑性，在外力的作用下对泥料进行成型，该外力由分别绕自身轴线同方向旋转的盛放泥料的模具和滚压设备的滚压头共同作用下产生，并在滚压头不断靠近模具的过程中促使坯料成型，如图1所示。该方法多用于回转体形状的日用陶瓷产品制备过程，成型后的坯体结构致密、分布均匀、表面质量优良。

滚压成型技术的生产工艺流程一般为泥料切片—置入模具—模具放入压坯工位—压坯—切除飞边—模具搬离压坯工位—带模干燥—脱模—坯体干燥—磨坯—施內釉—施外釉—取釉—扫灰检查—装匣—窑烧，工序上可以分为备料—滚压成型—干燥—上釉—烧制，其中泥料切片—置入模具—模具放入压坯工位—压坯—切除飞边—模具搬离压坯工位—带模干燥—脱模均属于泥料的滚压成型加工工序。

结合目前的半自动生产方式中出现的诸多问题，从滚压成型工序的生产工艺流程来看，影响生产效率、增加工人劳动强度的工艺问题主要在于：

（1）传统原料泥条切割好后由人工运输到滚压设备旁边，由于切割好后到滚压存在时间差，导致切割面风干，从而影响滚压质量。

（2）模具放入压坯工位、模具搬离压坯工位、脱模工序的自动化程度低，平均每个操作工人每班要搬动成型模具两千余次，相当于来回搬动30吨重的货物，操作人员劳动强度大。

2.2自动化加工方法研究

针对以上问题，本文对以下关键技术进行研究：

（1）日用陶瓷生产过程中，如何通过优化生产工艺和利用自动化技术，尽可能减少工人工作量，确保在减少工人工作量的前提下，保证陶瓷的质量和产量。

（2）各操作工艺之间应做到有序衔接，减少中间不必要作业等待时间，避免影响作业效率和产品质量。

传统原料泥条切割好后由人工运输到滚压设备旁边，由于切割好后到滚压存在时间差，导致切割面风干，从而影响滚压质量，对此可针对性研发原料泥条自动输送切割技术及设备，根据滚压需要量即时切割泥条，避免了上述问题。

考虑采用自动化生产线的节拍循环作业方式，对模具进行自动化改造，代替工人手动在滚压机生产工位不断循环地搬运模具进行‘取模、‘放模的工作步骤，物理上将滚压生产工位、‘取模放模工位、脱模工位合并精简或者通过中转搬运装置辅助，并通过闭环输送线的设计方式有序衔接各工位，如图2所示。

综合考虑合理设置‘取模放模工位、‘脱模工位等工位位置，保证工人作业方便并减少工人数量。如图2A所示，闭环输送线以模具做为载体，在模具行进方向上依次设置上料、滚压、脱模、模具干燥工位，滚压工位直接安排在输送线上，通过生产节拍安排输送线和滚压工作交替启停，上料节拍和脱模节拍同滚压工作节拍保持一致，带坯体的模具通过输送线输送经过模具干燥区域干燥，完成后进行脱模，坯体通过外部输送线送入下道工序。如图2B所示，增设中转搬运装置，实现‘取模放模工