2.2　型材成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、機理和作用

2.2.1　塑料擠出成型的重要性及其特點

擠出成型在塑料制品成型加工工業(yè)中占有很重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，在塑料制品成型中，擠出成型制品的產(chǎn)量居于首位。

與其它成型方法相比，擠出成型具有如下特點。

（1）連續(xù)化生產(chǎn)　可根據(jù)需要生產(chǎn)任意長度的管材、板材、型材、薄膜、電纜、單絲等。

（2）有很高的生產(chǎn)率　據(jù)統(tǒng)計，各國用擠出法加工的塑料大約占該國塑料產(chǎn)量的40％～60％。

（3）應(yīng)用范圍廣　能加工大多數(shù)熱塑性塑料和一些熱固性塑料。目前，用擠出法生產(chǎn)的塑料制品有管材、板材、異型材、薄膜、電纜等。此外，還可用擠出法進(jìn)行混合、塑化、造粒等準(zhǔn)備工序的工作。

（4）結(jié)構(gòu)較簡單、操作比較容易。

2.2.2　擠出機

（1）基本結(jié)構(gòu)　生產(chǎn)塑料異型材的擠出機目前使用最多的是部分嚙合異向旋轉(zhuǎn)錐形雙螺桿擠出機，其基本結(jié)構(gòu)主要有機架、擠壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、機筒加熱冷卻系統(tǒng)、螺桿調(diào)溫系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)。

（2）作用和機理　擠出機的主要作用是將物料經(jīng)螺桿的混合、擠出、剪切、捏合作用塑化擠出成型。錐形雙螺桿擠出機分為以下幾段：加料段、預(yù)塑化段、壓縮段、排氣段、均化擠出段，每一段各有其作用。加料段：物料自加入料斗進(jìn)入螺桿以后，在旋轉(zhuǎn)著的螺桿的作用下，通過機筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用向前輸送和壓實。一般來說，物料在加料段是呈粉狀向前輸送的。壓縮段和預(yù)塑化段：當(dāng)物料到此段后，隨著物料的繼續(xù)向前輸送，并由螺桿螺槽的逐漸變淺，以及過濾網(wǎng)、分流板和機頭的阻礙作用，物料逐漸形成高壓，并進(jìn)一步被壓實。與此同時，物料受到來自機筒的外部加熱以及螺桿與機筒的強烈攪拌、混合和剪切等作用，物料溫度不斷升高，熔融物料量不斷增加，而未熔融的固態(tài)物料則不斷減少。這一段的主要作用是為了壓實物料，以利于物料提高密度，增快傳熱速度，以利物料塑化和排氣；排氣段的作用是將包在物料中的空氣及物料分解出來的氣體排出，防止制品內(nèi)部有氣泡；均化擠出段的作用是將物料進(jìn)一步塑化、均化，使物料定量、定壓、定溫從口模擠出。

（3）對型材的影響　型材的擠出受綜合因素的影響，擠出的轉(zhuǎn)速、工藝溫度、擠出壓力、配方、模具等都對型材的質(zhì)量產(chǎn)生影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

①影響型材的密度和顏色。

②影響加熱后的狀態(tài)，如表面有無氣泡、麻點、裂紋等。

③加熱后尺寸收縮率。

上述各種影響因素可根據(jù)型材成型的工藝條件及實際工作經(jīng)驗來解決。

2.2.3　定型臺

（1）定型臺的作用　定型裝置是擠出成型設(shè)備中不可缺少的重要組成部分，其作用是將來自擠出機機頭連續(xù)不斷擠出、已獲得初步形狀和尺寸的高溫塑料連續(xù)體進(jìn)行真空定型、冷卻，使其形狀及尺寸固定下來，達(dá)到一定的表面質(zhì)量，并經(jīng)過一定的工序最后成為可供使用的塑料制品或半成品。

（2）定型臺的重要性

①定型裝置冷卻能力不足，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。

②溫度條件控制不當(dāng)，會影響型材結(jié)晶過程和分子取向，使制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、翹曲變形、表面不光波紋等，使型材表面質(zhì)量下降。

③如果定型材裝置設(shè)計不合理，很難得到所希望的型材尺寸精度和幾何形狀。

（3）異型材定型臺的基本結(jié)構(gòu)

①機架。

②臺面（用來支撐、安裝模具）。

③水槽（用于集水）。

④集水箱。

⑤臺面升降及調(diào)整機構(gòu)。

⑥真空泵和真空器。

⑦模具抽水箱及管道泵。

⑧導(dǎo)軌及其后移機構(gòu)。

⑨打印裝置。

⑩遠(yuǎn)紅外校直裝置。

吹風(fēng)裝置。

（4）異型材定型臺的工作原理

①定型臺以數(shù)臺水循環(huán)真空泵作為形成模腔真空度的真空源。真空架分?jǐn)?shù)段分別與數(shù)臺真空泵抽氣口相接，再從數(shù)段真空架上分出若干個小型真空接口，通過夾網(wǎng)真空軟管由接頭到模具相應(yīng)的接口上。在定型模內(nèi)形成負(fù)壓，使通過模腔的軟熱物料緊貼在模腔內(nèi)壁上，形成模腔的截面形狀，并將模腔內(nèi)型材表面的水氣和模腔內(nèi)的部分冷卻水一同吸出，經(jīng)真空排氣管排入水箱。真空架上的真空表分段顯示真空度的大小。定型模的冷卻是通過冷卻水的不斷流動來實現(xiàn)的。模具是由散熱系數(shù)很大的金屬制成。由于物料在真空的作用下緊貼在模腔內(nèi)壁，故可使熱軟型材的熱量得以快速散失、冷卻變硬、精確定型。

②通入定型模具內(nèi)的冷卻水是由定型臺上的若干分水口供給的。定型臺面上設(shè)有方形管道進(jìn)水腔。外部冷卻水由管閥控制進(jìn)入臺面上的若干個分配小型水口。臺面上的若干個分配水口由夾網(wǎng)供水軟管和開關(guān)閥及快裝接頭，與定型模進(jìn)水口連接。定型模上的回水中再分別與臺面上若干個豎管回水口相連。冷卻水在定型模內(nèi)循環(huán)一周后流入水槽，水槽通過漏斗將回水流入機架下水箱。水箱的水一部分供四臺真空泵用，多余的經(jīng)粗徑排水管排入用戶冷卻水收集管道系統(tǒng)。

③經(jīng)干式定型?？焖贍恳龅男筒?，由于運動速度較快而未完全固化，需進(jìn)入真空冷卻水箱內(nèi)繼續(xù)冷卻。這就要該水箱為連續(xù)水循環(huán)冷卻。但是，由于存在一定的真空度，冷卻水不能自動進(jìn)行回水，因此在機架下方設(shè)置一個強力排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個或兩個接口與真空水箱相通，一個接口與真空泵相通，使冷卻水箱與強力排水系統(tǒng)具有同等的真空度。在水泵作用下，真空冷卻水箱中的水可順利排出，進(jìn)入整機水循環(huán)系統(tǒng)。

④定型臺都具有的一個顯著特點就是無專門的汽水分離裝置。通過對水箱的專門設(shè)計，使真空排氣系統(tǒng)免去了這一裝置，簡化了外觀，使用戶用起來更方便，空間更節(jié)省。

⑤定型臺操作箱在操作者工作面的都可以左右轉(zhuǎn)動90°，便于操作者對操作位置進(jìn)行調(diào)整。定型臺縱向移動滾輪與導(dǎo)軌形成緊密定位配合，極大地提高了定型臺在縱移調(diào)整過程中的整體橫向定位精度。

⑥定型臺臺面是由三個縱向呈直線布置的支撐座支撐著，支撐座與臺面采用三根銷軸鉸接，臺面在支撐座上可以左右擺動。而支撐座又由三根支撐軸支撐著。電機減速后，經(jīng)鏈傳動由中間渦輪減速器的蝸桿通過聯(lián)軸器，傳動軸向兩邊的渦輪減速器傳遞動力。渦輪帶動螺桿轉(zhuǎn)動，螺桿則帶動固聯(lián)在支撐軸上的螺母，使三根支撐軸沿著固聯(lián)在水槽上的導(dǎo)向套同步作上下運動，實現(xiàn)臺面上下調(diào)節(jié)。通過調(diào)整臺面上靠近機頭端的兩個調(diào)整螺栓，使臺面沿中間銷軸左右擺動，改變臺面的平面位置，達(dá)到臺面調(diào)平的目的。臺面橫向（左右）調(diào)整采用先進(jìn)的調(diào)整機構(gòu)，即臺面兩端的支撐座可用扳手扳動兩根螺桿使臺面橫向移動，中間的支撐座則沿著支撐軸橫向滑動。以上手動調(diào)節(jié)量很小，屬微調(diào)范圍，故工人勞動強度明顯下降。

⑦為保證型材冷卻后表面不帶水珠，便于貼膜、牽引，定型臺一般都在型材水冷后加設(shè)強力吹風(fēng)裝置，阻止型材表面水珠前行。吹風(fēng)裝置風(fēng)源來自風(fēng)機。風(fēng)機出口與風(fēng)架相通，在風(fēng)架上有四個窄形風(fēng)嘴，以極高的風(fēng)速吹出強風(fēng)，吹向型材的四個表面，使水珠難以逾越，形成風(fēng)墻而掉落回水槽或向后流動，保持型材表面光潔無水。每個風(fēng)嘴均與型材呈45°角且與型材表面距離可調(diào)。

⑧吹風(fēng)處理后定型臺還對型材采用了遠(yuǎn)紅外加熱去應(yīng)力校直，這是因為截面不對稱的型材和型材內(nèi)應(yīng)力不均勻及其它因素，使型材定型擠出后會產(chǎn)生彎曲，因此有必要校直。遠(yuǎn)紅外加熱校直裝置在型材的四個方向上可安裝加熱板，實際校直作業(yè)中只用1～2塊。

2.2.4　牽引機

（1）作用

①給型材提供一定的牽引力和牽引速度。

②通過調(diào)節(jié)牽引速度來調(diào)節(jié)型材的壁厚。

牽引速度的快慢是決定產(chǎn)品截面尺寸、性能及外觀質(zhì)量的主要因素，型材擠出中要使擠出速度與牽引速度相匹配。

（2）結(jié)構(gòu)及工作原理　牽引機主要由機架、牽引履帶、貼膜裝置、動力傳遞部分、電控系統(tǒng)等幾部分組成。牽引履帶由上下兩部分組成，它是由鏈條和一組支撐架組成，支撐架上鋪設(shè)有導(dǎo)軌，是鏈條在上面運行的軌道。鏈條上連接著牽引膠塊，其設(shè)計成可拆卸式，當(dāng)其中一件因特殊原因而損壞時，可以方便地對其更換。上下履帶之間通過兩導(dǎo)向柱和壓緊氣缸連接，氣缸可以將上履帶頂起，進(jìn)行調(diào)整和維修工作，上下履帶的壓力通過壓緊氣缸進(jìn)口的調(diào)壓閥來調(diào)節(jié)，以使型材既不打滑又不壓扁。

動力傳遞有兩種方式：一種是上下履帶同時驅(qū)動，一種是上下履帶單獨驅(qū)動。

上下履帶同時驅(qū)動是將由電機經(jīng)減速機傳遞來的動力經(jīng)過一齒輪箱，由齒輪箱內(nèi)一對大小相同的齒輪將其分成兩路，分別對上下履帶進(jìn)行驅(qū)動。

上下履帶單獨驅(qū)動是指上下履帶不是由同一動力源提供動力，而是分別由一電機經(jīng)變速軸承變速后將動力傳遞給上下履帶。

2.2.5　切割機

（1）作用　將連續(xù)擠出的型材根據(jù)需要長度切斷的裝置。

（2）結(jié)構(gòu)及工作原理　切割機與牽引機設(shè)計成一體，其原理是由一電動機帶動圓盤鋸高速旋轉(zhuǎn)，對型材進(jìn)行切斷工作。圓盤鋸的升降由一個氣缸控制。當(dāng)型材長度達(dá)到設(shè)定值時，通過一行程開關(guān)控制，使切割鋸抬起，同時，通過電磁離合器將牽引下履帶一側(cè)的動力傳遞到小車上，使切割小車的運動速度與型材牽引速度保持嚴(yán)格同步，切割鋸片迅速將型材切斷。當(dāng)切割工作完成后，切割鋸片落下，切割小車在復(fù)位氣缸的作用下，快速回位到原始位置；等待下次切割工作的進(jìn)行。

（3）牽引切割機常見故障及排除辦法見表2-1。

2.2.6　堆放臺

其作用是定長切割、翻料。它主要由機架、翻料裝置及氣路系統(tǒng)組成。

2.2.7　主機與輔機的同步性

同步性主要是指擠出機的擠出螺桿與加料螺桿轉(zhuǎn)速比例搭配，擠出量與牽引速度比例搭配。為保證同步性，擠出機驅(qū)動裝置調(diào)速方式有兩種：單調(diào)、同步。在“單調(diào)”狀態(tài)下調(diào)整好各電機的速度，該速度能滿足工藝要求后，如果還要提高或降低生產(chǎn)速度，將單調(diào)改為同步位置，按增速或降速鈕，主電機、加料電機、牽引電機將按單調(diào)結(jié)束時的速度比例調(diào)速。在實際工藝配方中，要求的各單機速度并不是嚴(yán)格按比例調(diào)速，因此同步調(diào)速后，還要在單調(diào)位置進(jìn)行微調(diào)。