工匠精神 綠色創(chuàng)新
介紹新型高效翻轉(zhuǎn)模塑片氣壓熱成型設備

楊偉光 章俊波 鄭旭山
（廣東達誠技術股份有限公司）

摘要：本文介紹近年來國內(nèi)外翻轉(zhuǎn)模塑片氣壓熱成型機設備生產(chǎn)現(xiàn)狀，工藝流程，重點介紹設備綠色創(chuàng)新體現(xiàn)在設備構(gòu)造中、關鍵技術、制造工藝，最后指出塑片氣壓熱成型機設備發(fā)展方向。

關鍵詞：塑片氣壓熱成型機；傾斜式翻轉(zhuǎn)、塑片加熱、模具成型。

一、國內(nèi)外塑片氣壓熱成型機設備生產(chǎn)現(xiàn)狀

塑片氣壓熱成型機是一種塑料制品加工成型設備。適用于PP、PS、PE、PVC、ABS、淀粉基降解材料、光生物降解材料等，用于制作果凍杯、酸奶杯、一次性飲水杯、方便面碗、蓋等一次性塑料輕型容器，應用范圍廣泛，效率高。其工藝成型方法是將熱塑性塑料片材加熱至軟化,在氣體壓力下，依靠壓縮空氣將受熱軟化的塑料片材拉伸、加壓,使其緊貼在模具表面，冷卻定型后成為制品。同時能依照一定的程序重復生產(chǎn)循環(huán),制造完全相同的產(chǎn)品。

我國從20世紀90年代初開始制造塑片氣壓熱成型機，如廣東達誠技術股份有限公司于1998年設計制造出第一臺SZR61-25型塑片氣壓熱成型機推向市場，隨著國內(nèi)制造廠商經(jīng)驗的積累和技術的提升，產(chǎn)品不斷升級換代，但傳統(tǒng)凸輪直驅(qū)機構(gòu)或液壓油缸驅(qū)動模臺上下直接運動，運行速度慢，產(chǎn)量低，能耗大，操作復雜。

目前國外氣壓熱成型機行業(yè),以德國塑片氣壓熱成型機最為有名,其從20世紀50-60年代就推出塑片氣壓熱成型機并銷往全球各地,多數(shù)采用傳統(tǒng)凸輪直動型式驅(qū)動;到了90年代初才推出可傾斜式翻轉(zhuǎn)塑片氣壓熱成型機,配合自動堆疊等設備，美國、中國等國家也相繼推出可傾斜式翻轉(zhuǎn)式塑片氣壓熱成型機組。其動力形式多種多樣結(jié)構(gòu)，其目的均是為了實現(xiàn)可傾斜式翻轉(zhuǎn)，提高穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率。

二、新型高效翻轉(zhuǎn)模塑片氣壓熱成型設備介紹

設備如何進行綠色創(chuàng)新，提高設備產(chǎn)量，降低能耗，操作簡單，適應時代發(fā)展，實現(xiàn)以“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”為發(fā)展理念，達到設備數(shù)字化，智能化，網(wǎng)絡化為特征的自動化控制，推動國內(nèi)塑片氣壓熱成型設備快速發(fā)展。廣東達誠技術股份有限公司推出新型高效翻轉(zhuǎn)模塑片氣壓熱成型設備，具體介紹如下 ：

1、生產(chǎn)工藝流程如下：

片材通過放片架自動開卷—片材預加熱 –片材電爐輻射加熱—片材拉伸——片材正壓成型—制品的模內(nèi)剪切-模臺的翻轉(zhuǎn)—自動頂杯頂出制品—自動接杯堆疊——自動推杯計數(shù)—輸送帶輸出制品—廢片收卷或在線粉碎

2、新型高效翻轉(zhuǎn)模塑片氣壓熱成型設備優(yōu)勢

獨特的翻轉(zhuǎn)模具設計集成型、沖剪、堆疊一體化，實現(xiàn)杯子在機器內(nèi)的自動疊杯整理與計數(shù)功能。高效自動化生產(chǎn)，大大節(jié)省人工，提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率?？蓛A斜式翻轉(zhuǎn)的主要原理是采用二組擺動式共軛凸輪連桿機構(gòu)，一組執(zhí)行模臺直接向上運動，另一組執(zhí)行動模臺下降并傾斜式翻轉(zhuǎn)。由于動模臺在脫模后下降過程實現(xiàn)傾斜式翻轉(zhuǎn)，模臺上下行程大大縮短，一般為直線動臺式一半左右，而且模臺翻轉(zhuǎn)后橫向出杯，配合自動堆疊及計數(shù)等設備，容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，是發(fā)展氣壓熱成型機的主流方向。而普通直線動臺式是采用凸輪機構(gòu)或液壓油缸驅(qū)動模臺直接上下運動，實現(xiàn)開模與閉模，直線動臺式運動行程大于制品高度40-60MM，方能把制品吹出，如配備機械手取杯，運動行程大于制品高度80MM左右，由于模臺行程加大影響成型機運行速度，且無法配備自動堆疊系統(tǒng)，自動化程度不高。

三、工匠精神體現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)造之中，綠色創(chuàng)新特點如下

1、設備結(jié)構(gòu)體現(xiàn)

1）放片架：自動上料，采用電機夾送開卷，光電眼跟蹤閉環(huán)控制，上料簡單方便，人性化操作；

2）主機（核心部件）

A、送片裝置：塑片伺服驅(qū)動輸送，帶齒鏈條定位，送片準確，帶有冷卻水路的鏈條軌道，冷卻邊片溫度，確保帶有尖凸齒的雙排滾子鏈準確帶動塑片進入加熱區(qū)域，鏈軌張合采用電動控制裝置，確保塑片下垂在控制范圍內(nèi)；且具備后退功能，模臺可自動升降，模具更換方便、安全

B、加熱器：加熱片均采用德國進口帶保溫遠紅外陶瓷加熱片，上下加熱器同時進退采用光電眼跟蹤閉環(huán)控制，安全高效；

C、凸輪傳動結(jié)構(gòu)：共軛凸輪旋轉(zhuǎn)時內(nèi)外輪廓與擺桿接觸帶動連桿使下模臺上升，下模臺下降時另一組凸輪傳動帶動翻轉(zhuǎn)傾斜，共軛凸輪及連桿機構(gòu)應用，提高鎖模力及運動精度；

D、上模臺升降裝置：鏈條傳動立柱螺母,完成上模臺的升降動作，并在模臺上方采用囊式氣缸，氣動鎖緊裝置，調(diào)整方便；

E、塑片拉伸裝置：伺服電機傳動拉伸結(jié)構(gòu)，通過伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿正反轉(zhuǎn)，完成沖頭的拉伸及回程動作。

F、潤滑裝置：配置進口自動供油潤滑系統(tǒng)，通過PLC控制定時定量對機臺供油潤滑；

3）廢料收卷裝置：收卷形式為磨擦式收卷，簡單實用；

4）翻轉(zhuǎn)接杯裝置：接杯機械手伺服驅(qū)動，制品三維運動，準確控制位置

A、采用伺服電機驅(qū)動，往返運動接取制品；

B、掃杯板升降，利用伺服電機驅(qū)動，快速定位升降；

C、采用伺服電機驅(qū)動掃杯板將制品掃到輸送帶上；

D、輸送帶升降，利用伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿，帶動輸送帶升降；

5）智能化遠程控制技術：PLC集成控制技術，觸摸屏數(shù)字化顯示，控制方便。

通過服務器IDC中心工業(yè)數(shù)據(jù)中心和工業(yè)數(shù)據(jù)采集與分析軟件、遠程監(jiān)控網(wǎng)絡設備、標準電機健康檢測分析系統(tǒng)、設備能源管理優(yōu)化系統(tǒng)等，對在客戶工廠的設備實現(xiàn)遠程監(jiān)控和對各種工藝數(shù)據(jù)采集和存儲，并進行工藝數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化生產(chǎn)工藝配方。包括溫度采集控制系統(tǒng)、動力驅(qū)動控制系統(tǒng)、水路冷卻控制系統(tǒng)、氣動控制系統(tǒng)等。

2、關鍵技術體現(xiàn)

模臺的翻轉(zhuǎn)技術

翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)是采用擺動式共軛凸輪連桿機構(gòu)驅(qū)動是兩個擺桿圍繞支點平行擺動，共軛凸輪旋轉(zhuǎn)時外輪廓與擺桿接觸點會隨著擺桿的變化而變化，使共軛凸輪輪廓的設計及加工難度較大，直接影響該機構(gòu)的穩(wěn)定性。設計中采用計算機仿真設計及軟件技術提高運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，制造加工采用德國精密加工中心，配套高強度共軛凸輪、連桿機構(gòu)材料。上下模臺的導向機構(gòu)采用4導柱合金鋼結(jié)構(gòu)，剛性好、導正性能精確、耐磨損，有助于延長模具剪口使用壽命；

片材加熱系統(tǒng)

傳統(tǒng)塑片氣壓熱成型機的加熱系統(tǒng)部份是分區(qū)控制，即上下加熱器分為一定的溫區(qū)，因此，對于整個加熱系統(tǒng)，其溫度在中間最高向兩降低，從而導致板片材加熱不均勻，產(chǎn)品成品率下降和資源的浪費。目前國外先進塑片氣壓熱成型機均采用矩陣式加熱系統(tǒng)。公司與西安交大合作，對影響塑片氣壓熱成型機加熱系統(tǒng)三部份（環(huán)境空氣、加熱器、被加熱材料）熱流耦合問題進行分析，并建立模型分析，采用有限元的方法建立塑片氣壓熱成型機矩陣式加熱系統(tǒng)的熱場外分布模型，并基于軟件仿真了均勻和非均勻加熱模式下加熱區(qū)域溫度分布情況，通過仿真計算發(fā)現(xiàn)采用非均勻加熱模式，其加熱區(qū)域溫度分布均勻，主加熱區(qū)域基本為直線溫度分布，變化范圍不到2度，對材料加熱效果遠遠大于均勻加熱模式。

溫控系統(tǒng)采用智能化溫控模塊, 全機采用PCC(工控計算機)集中設定與控制溫控參數(shù)和運行參數(shù);并可在計算機存儲100組參數(shù)以備隨時調(diào)用.在電壓出現(xiàn)波動時,能自動跟蹤補償,使設置的溫度參數(shù)和運行參數(shù)保持恒定。從而使操作方便并大大提高了產(chǎn)品的品質(zhì)，加熱片采用德國進口陶瓷加熱片，熱效率高，能耗低，壽命長。

模具拉伸成型技術：

正負壓成型、熱平衡、刀口模剪切的三大技術，確保制品成型漂亮，達到工藝精品。

1)拉伸頭設計、運動精度控制，通過伺服電機驅(qū)動滾珠絲桿正反轉(zhuǎn)，帶動模具沖頭完成下行拉伸及上行停位的工作循環(huán)動作，并采用光電感應開關定位，對電機及模具起到過沖保護的作用，拉伸速度快，拉伸力穩(wěn)定，停位準確，提高制品的壁厚均勻性，降低因沖頭的停留對制品質(zhì)量的影響。拉伸行程、速度調(diào)節(jié)方便、快捷，可直接在PCC面板設置。對設備無沖擊，噪音?。?/p>

2)上模吹氣口流量、吹氣時間控制；

3)排氣面積及排氣口分布（排氣通道數(shù)量、尺寸及排氣槽寬度要求足夠大，保證快速排氣，同時避免在制品留下痕跡）

4)模內(nèi)氣體密封技術；

5)上下模臺冷卻控制技術；通過熱平衡計算，確保熱/冷媒介的溫度壓力與片材傳熱相匹配，模具溫度一致性，使制品質(zhì)量穩(wěn)定。

6)上下模具刀口配合剪切技術；

7)快速模具更換結(jié)構(gòu)技術。

3、制造工藝體現(xiàn)

1）主要部件（底座、模臺）采用德國德瑪吉五軸加工中心制造，保證制造精度；

2）部件選材考究，底座模臺均采用高強度球墨鑄鐵制造、傳動軸均為高強高扭材料，提升設備穩(wěn)定性及耐用性；

3）設備采用先進運動控制系統(tǒng)，確保高相應下模臺的精準控制與配合；

4）設備引進工業(yè)設計，在制造、操作及外觀設計等方面進行全面考究，提升操作簡便性及設備檔次；

5）重要部件采用12.9級超高強度螺絲，保證連接強度；

6）模臺平面度精磨之后鏟刮研磨處理、軸類導柱采用外圓精磨，保證制造精度；

7）熱處理及表面處理要求嚴苛，提升產(chǎn)品可靠及耐用性；

8）嚴格的質(zhì)檢流程及制度，確保每一個零件都是精品。

四、塑片氣壓熱成型機設備發(fā)展方向

塑料機械工業(yè)的發(fā)展依賴塑料原料工業(yè)、塑料制品加工工業(yè)的發(fā)展。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天，塑片成型使用領域日益擴大，塑片氣壓熱成型機設備的地位也愈加重要，中國塑料機械總的發(fā)展趨勢是朝著系列化、標準化、智能化方向發(fā)展，同時要滿足節(jié)能、環(huán)保、高效的要求，以適應塑料原料、塑料制品加工企業(yè)節(jié)約成本的需要。塑片氣壓熱成型機設備朝著厚片、高效發(fā)展，具體如下：

一、設備向大版面、高效率、方便操作發(fā)展。

1、加大成型面積，增大版面裝模數(shù)量，最大成型面積達到780*480MM；

2、提高運行效率，每分鐘模數(shù)，理論最大運行效率達到50模/分鐘；

3、降低模臺高度，方便操作；

4、優(yōu)化加熱結(jié)構(gòu)，節(jié)省能源損耗。

五、厚片熱成型方向發(fā)展。

目前，大部份厚片成型用戶大部分采用德國等進口機械生產(chǎn)。其節(jié)能、生產(chǎn)效率、高難度厚片成為厚片熱成型設備的發(fā)展瓶頸。能代替德國機械的熱成型設備生產(chǎn)商寥寥無幾，有的厚片產(chǎn)品尚屬空白。

隨著廣東達誠技術股份有限公司塑片氣壓熱成型技術日益成熟，相信在不久的將來，達誠的設備將與國外高端的德國熱成型機同臺競技。

本文作者：廣東達誠技術股份有限公司 楊偉光，聯(lián)系電話：13802330365 stywg@163.com