熱壓板加熱通道設(shè)計(jì)及加工工藝論述論文
摘要：介紹了熱壓板的基本技術(shù)要求、加熱介質(zhì)種類及加熱通道設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了熱壓板的加工工藝。
關(guān)鍵詞：熱壓板；通道設(shè)計(jì)；加工工藝
江蘇昆山地區(qū)是我國(guó)熱壓機(jī)、熱壓板的設(shè)計(jì)與制造的重要生產(chǎn)基地，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)現(xiàn)有熱壓機(jī)、熱壓板制造企業(yè)100多家，產(chǎn)品銷往全國(guó)各地并遠(yuǎn)銷東南亞等國(guó)家。熱壓板是熱壓機(jī)的核心零部件之一，其內(nèi)部設(shè)有加熱通道或加熱管，用于傳遞熱量和壓力，廣泛用于人造板、橡塑、建材、汽車、電子等行業(yè)的各種單層或多層熱壓機(jī)。熱壓板外形如圖1所示。人造板生產(chǎn)使用的熱壓機(jī)是將鋪裝后的板坯進(jìn)行熱壓，從而使其固化成型，然后形成具有一定幅面和厚度的人造板。熱壓板傳熱性能的優(yōu)劣、機(jī)械強(qiáng)度與剛度的大小，以及加工精度等對(duì)人造板產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量都有直接的影響。因此，為了提高熱壓板的質(zhì)量，熱壓板生產(chǎn)制造企業(yè)必須認(rèn)真研究熱壓板的技術(shù)要求及加熱通道的設(shè)計(jì)。
1熱壓板基本技術(shù)要求
（1）熱壓板的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收應(yīng)符合GB/T5856－1999《熱壓機(jī)通用技術(shù)條件》和熱壓機(jī)熱壓板技術(shù)條件（LY/T1004－2013）的有關(guān)規(guī)定。如熱壓板上下面的平面度分為4級(jí)，其公差值分別為：0。02+0。03×L/1000（0級(jí)）、0。03+0。04×L/1000（1級(jí)）、0。05+0。05×L/1000（2級(jí)）、0。05+0。06×L/1000（3級(jí)）。熱壓板上下面的平行度也分為4級(jí)，其公差值分別為：0。03+0。03×L/1000（0級(jí)）、0。03+0。05×L/1000（1級(jí)）、0。05+0。06×L/1000（2級(jí)）、0。05+0。08×L/1000（3級(jí)）。（2）未注明尺寸公差要求的尺寸，應(yīng)符合GB/T1804—2000《一般公差未注公差的線性和角度尺寸的公差》要求，精度要求較高的則應(yīng)對(duì)長(zhǎng)度、寬度和對(duì)角線允差及厚度公差等提出具體的公差要求。（3）未注明形位公差的工作面及熱壓板周邊的`直線度、平面度、平行度、垂直度、對(duì)稱度等可參照GB/T1184－1996《形狀和位置公差未注公差值》附表1～3公差等級(jí)的有關(guān)規(guī)定。（4）刨切加工后精磨前最好對(duì)半成品進(jìn)行一次人工時(shí)效處理，如振動(dòng)時(shí)效可以有效消除焊接和加工應(yīng)力，減少變形，提高尺寸精度的穩(wěn)定性。（5）對(duì)毛坯材質(zhì)的要求。熱壓板大多采用低碳鋼板制造，推薦使用Q235B鋼板；在板坯制備時(shí)，如果板坯幅面足夠，應(yīng)盡量采用整塊的板料做毛坯，特殊情況下，如遇板坯尺寸不夠，允許采用焊接的方法進(jìn)行拼接，拼接時(shí)焊縫坡口要盡可能大，優(yōu)先采用CO2氣體保護(hù)焊，這種焊接方法成本低、效率高、防銹性能好，焊接時(shí)采用雙面焊縫對(duì)稱焊接的方式可有效減少焊接應(yīng)力和變形，能確保焊透和焊接牢靠，有條件的企業(yè)最好能進(jìn)行探傷檢測(cè)，以防止通道貫通和介質(zhì)泄漏，打深孔時(shí)應(yīng)盡量避開焊縫位置。（6）加工通道深孔時(shí)，如果沿?zé)釅喊宓膶挾确较虼蚩祝?dāng)鉆桿長(zhǎng)度足夠時(shí)可一次性打通，如果是沿?zé)釅喊宓拈L(zhǎng)度方向打孔，則應(yīng)采用兩端對(duì)鉆的加工方法，對(duì)鉆時(shí)要保持兩端對(duì)鉆孔在同一軸線上，防止鉆偏和錯(cuò)位，兩端孔的軸線偏移量應(yīng)小于2mm。（7）熱壓板上下大面的粗糙度值一般應(yīng)小于Ｒa1。6（μm），周邊粗糙度值一般應(yīng)小于Ｒa6。3（μm）。（8）熱壓板加工完成后應(yīng)以高于工作壓力1。5倍的壓力進(jìn)行耐壓測(cè)試，保壓15min，不得有滲漏現(xiàn)象。（9）磨削加工一般應(yīng)作為主加工工序的最后一道工序，磨削加工后需要保護(hù)熱壓板的工作表面，不得有劃痕、碰傷及金屬分層等缺陷產(chǎn)生。（10）試壓結(jié)束后，熱壓板的加熱通道可采用壓縮空氣清除試壓水、污物、鐵屑等，以防止其堵塞。（11）每塊熱壓板的各處溫度及其傳導(dǎo)的熱量應(yīng)均勻，以使被壓制板坯受熱均勻，無特殊要求時(shí)，一般溫差應(yīng)小于±5℃，因此循環(huán)孔的間距可采取非等距排列方式。（12）熱壓板必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并能夠承受因高溫變化而引起的熱應(yīng)力。（13）加熱介質(zhì)在熱壓板孔道內(nèi)流通阻力要盡可能小。（14）熱壓機(jī)在運(yùn)行過程中熱壓板的熱脹冷縮不應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)部件造成影響，可根據(jù)材質(zhì)的線脹系數(shù)和溫度的變化量計(jì)算其伸縮量，計(jì)算公式為：伸縮量=（實(shí)際使用溫度－常溫）×材料的線脹系數(shù)，計(jì)算時(shí)注意單位的統(tǒng)一。
2加熱介質(zhì)的種類及加熱方式選擇
熱壓板加熱介質(zhì)通常有飽和蒸汽、導(dǎo)熱油、電熱棒（管）和熱水四種。實(shí)際生產(chǎn)中采用哪種加熱介質(zhì)及加熱方式還應(yīng)根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況，如產(chǎn)品的品種和批量、溫度要求、耗熱量的大小、能源的供應(yīng)等情況綜合考慮，控溫精度要求高時(shí)選用導(dǎo)熱油加熱器給熱壓板加熱比直接電加熱方式要好得多。
3加熱通道設(shè)計(jì)
熱壓板通道的設(shè)計(jì)對(duì)加熱速度、溫度的均勻性、熱效率的利用等都有很大影響，必須加以重視。對(duì)于熱壓板加熱介質(zhì)通道設(shè)計(jì)，主要應(yīng)從以下五個(gè)方面進(jìn)行考慮。3。1通道層數(shù)通道形式有單層通道型和雙層通道型。厚度在120mm以下的薄熱壓板大多采用的是單層通道形式，少數(shù)厚度在120mm以上且耗熱量較大的熱壓板，有時(shí)需要采用雙層加熱循環(huán)通道。3。2介質(zhì)進(jìn)出口個(gè)數(shù)選擇（1）單進(jìn)單出回路型。該型通道如圖2所示，介質(zhì)進(jìn)口和出口均只有一個(gè)，特點(diǎn)是介質(zhì)流經(jīng)循環(huán)通道的路線比較長(zhǎng)，管阻大，流速慢，進(jìn)出口溫差較大，一般只用在小幅面的熱壓板以及對(duì)溫差要求不高的場(chǎng)合。（2）一進(jìn)雙出回路型。該型通道如圖3所示，加熱介質(zhì)一個(gè)進(jìn)口，兩個(gè)出口，循環(huán)通道長(zhǎng)度相當(dāng)于同等幅面單進(jìn)單出的一半，進(jìn)出口溫差相應(yīng)減小，進(jìn)口阻力比出口阻力大。（3）兩進(jìn)一出回路型。該型通道如圖4所示，加熱介質(zhì)兩個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口，循環(huán)通道長(zhǎng)度也是相當(dāng)于同等幅面單進(jìn)單出的一半，進(jìn)出口溫差相應(yīng)減小，但介質(zhì)出口阻力比進(jìn)口阻力大。（4）雙進(jìn)雙出回路型。該型通道如圖5所示，加熱介質(zhì)進(jìn)口和出口均為兩個(gè)，循環(huán)通道長(zhǎng)度也是相當(dāng)于單進(jìn)單出的一半，進(jìn)出口溫差進(jìn)一步減小，介質(zhì)出口阻力與進(jìn)口阻力相當(dāng)。（5）多進(jìn)多出回路型。該型通道如圖6所示，加熱介質(zhì)進(jìn)口和出口均為三個(gè)及以上，循環(huán)通道長(zhǎng)度短，流速快，進(jìn)出口溫差很小，介質(zhì)出口阻力與進(jìn)口阻力也進(jìn)一步減小，但介質(zhì)進(jìn)出口的管路布置比較復(fù)雜。3。3深孔排布方式（1）橫向通道回路型。該型通道如圖6所示，深孔的方向在熱壓板的寬度方向，一般可一次打通。（2）縱向通道回路型。該型通道如圖7所示，深孔的方向在熱壓板的長(zhǎng)度方向，一般需要雙向?qū)庸げ拍艽蛲ā?。4介質(zhì)進(jìn)出口的位置分布（1）進(jìn)出口在壓板同側(cè)型，該型通道如圖8所示。（2）進(jìn)出口在壓板對(duì)側(cè)或?qū)切�，該型通道見圖7。（3）電熱棒（管）加熱型，該型通道如圖9所示。其深孔布置可以相互獨(dú)立，不需要做成循環(huán)通道，一般取其短尺寸方向打深孔，孔的直徑應(yīng)與電熱棒（管）的直徑相適應(yīng)。3。5通道直徑選擇通道直徑應(yīng)根據(jù)熱壓板的厚度和使用的介質(zhì)不同進(jìn)行選擇。目前熱壓板常用的深孔鉆規(guī)格有？20、？25、？28、？30、？40mm等。通道大小的選擇主要根據(jù)熱壓板厚度，介質(zhì)種類、黏度、流速等因素綜合考慮。一般來說，采用飽和蒸汽加熱，其流動(dòng)性好，孔徑可小些；采用導(dǎo)熱油或熱水加熱，流動(dòng)性差，孔徑應(yīng)適當(dāng)加大。
4熱壓板加工工藝
由于不同企業(yè)的設(shè)備和加工能力不同，所以熱壓板加工工藝也不同，中小企業(yè)一般采用以下典型加工工藝［1］：備料→清理→整形→銑削→刨削→人工時(shí)效處理→鉆深孔→銑削→焊接→銑削→鉆孔→鉗工→磨削→鉗→試壓→檢驗(yàn)→打標(biāo)記→打包→入庫(kù)。下面對(duì)主要工序的加工內(nèi)容及加工要求進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。4。1氣割下料毛坯一般采用導(dǎo)軌式半自動(dòng)切割機(jī)氣割下料，有條件的企業(yè)可以采用等離子切割或激光切割下料，等離子切割加工余量小，變形小，但必須清理割渣、氧化皮等。4。2整形整形的目的主要是將變形太大的毛坯板進(jìn)行整平，以減少加工余量，主要有兩種方法：一是機(jī)械校正法，即用大噸位整形壓機(jī)整形，將熱壓板變形部位在外力的作用下消除；二是用火焰加熱整形，即使用氧炔焰或其他高溫火焰對(duì)變形部位加熱，利用熱脹冷縮原理產(chǎn)生新的變形來校正原來的變形，這種方法具有一定的難度，非熟練工人難以掌握和控制。4。3銑削采用壓板側(cè)面銑專用機(jī)床進(jìn)行粗銑周邊，并預(yù)留下道精銑工序的加工余量。4。4粗刨上下平面使用龍門刨床或單臂刨床加工上下平面。由于熱壓板面積較大、剛性較差，因此在銑削、刨削和磨削加工定位時(shí)往往需要利用多個(gè)支承點(diǎn)（等高塊）限制一個(gè)自由度，也就是采用過定位的方法進(jìn)行裝夾加工。4。5鉆深孔內(nèi)排屑深孔加工使用熱壓板專用深孔鉆床，在機(jī)械制造業(yè)中一般將孔的“深徑比”大于10倍的孔稱為深孔，而熱壓板孔的深徑比可達(dá)50～100倍，其加工難度很大［2－4］。（1）深孔加工主要特點(diǎn)：①不能直接觀察到鉆頭的切削情況；②切削熱不易擴(kuò)散，一般切削過程中80%的切削熱被切屑帶走，而深孔鉆削只能帶走40%，傳入刀具的熱量占切削熱的比例較大，刃口的切削溫度高達(dá)600℃，因此必須采取有效的強(qiáng)制冷卻措施；③切屑不易排出，深孔切屑經(jīng)過的路線長(zhǎng)，容易發(fā)生阻塞造成鉆頭崩刃；④工藝系統(tǒng)剛性差，孔的深徑比很大，鉆桿細(xì)而長(zhǎng)，剛性差，易產(chǎn)生振動(dòng)，加工時(shí)易走偏，導(dǎo)致鉆孔偏斜而影響加工精度和生產(chǎn)效率，因而鉆頭的導(dǎo)向極為重要。（2）深孔加工采取的措施：①?gòu)?qiáng)制冷卻和潤(rùn)滑。一般使用高壓泵打入冷卻液進(jìn)行加壓冷卻，同時(shí)將切屑帶出，冷卻液必須有合適的壓力和流量，散熱要充分，可用大容量的水箱進(jìn)行散熱，過濾要充分，冷卻液循環(huán)使用，必須將帶有鐵屑的冷卻液進(jìn)行充分過濾以便形成潤(rùn)滑膜，保護(hù)液壓泵、液壓元件和管路閥門等。②正確處理切屑。為了便于排屑，一般情況下，內(nèi)排屑深孔鉆，通常采用分屑和斷屑（鉆頭上增加卷屑臺(tái)階等）等措施，使切削過程穩(wěn)定，避免出現(xiàn)帶狀切屑或形態(tài)突然變化和無規(guī)律變化。③合理導(dǎo)向。設(shè)計(jì)深孔鉆頭時(shí)，以兩個(gè)導(dǎo)向塊和一個(gè)副切削刃的結(jié)構(gòu)確定其徑向尺寸，這樣刀具可以在工件孔內(nèi)三點(diǎn)定心，自行導(dǎo)向，解決因鉆桿剛性不足鉆孔走偏的問題，在刀具切入時(shí)，還需要有導(dǎo)向裝置和輔助支承，切入口要有密封裝置。4。6銑削銑腰形沉槽，用指形銑刀或鍵槽銑刀加工。4。7焊接堵頭一般有圓形和腰形兩種堵頭，焊接前應(yīng)徹底清除孔內(nèi)切屑，注意堵頭的嵌入深度，焊縫應(yīng)略高于側(cè)平面，以便精銑時(shí)能有足夠的加工余量，確保表面加工平整。4。8精銑周邊焊接堵頭后，還需要進(jìn)行一次精銑加工，以達(dá)到圖紙要求的長(zhǎng)寬尺寸。4。9鉆孔攻絲加工所有熱壓板附件的連接孔、吊裝孔、測(cè)溫孔等，應(yīng)嚴(yán)格控制靠近通道的孔深，防止其與加熱管路貫通。4。10精磨平面精磨為最后一道加工工序，應(yīng)達(dá)到所要求的尺寸精度、形位公差和粗糙度等要求。4。11試壓檢驗(yàn)使用專用的試壓臺(tái)進(jìn)行檢驗(yàn)試壓，采用實(shí)際使用壓力的1。5倍保壓15min，不得有泄漏，試壓完成后應(yīng)及時(shí)清除熱壓板內(nèi)部的殘留水。4。12后續(xù)處理熱壓板試壓結(jié)束并清理干凈后，應(yīng)及時(shí)打上標(biāo)記，然后涂上防銹油。
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