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1、前言 在塑料工业迅速发展的今天，塑料制品，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。注塑机周边设备，及塑机辅机，因此发展迅速。塑料辅机对塑胶行业的生产量，产品质量的提高，原材料的利用、回收，降低成本，避免污染，混料所造成的不良率，减少塑料、人工、管理、 仓储、购料资金的浪费与损耗起到绝对作用。塑料辅机种类繁多，广泛应用于塑料加工业的各个领域。无论是注塑、挤出还是吹塑工艺，不管是生产中空容器、塑料薄膜还是塑料管道或异型材，塑料辅机都是必可少的装备，有时
2、候还是全套生产线中必不可少的组成部分。 塑机辅机是辅助设备可分为加工用辅助设备和以及注塑生产等辅助设备,一般可分为粉碎机、干燥机、加料机、混料机、温控器、收卷机、造粒机、牵引机、冷水机、定型装置等等。近年来，随着异型材的迅速发展，生产异型材用锥形双螺杆挤出机也得到了长足的进步。先后出现了普通型、双锥形、高效双锥形等结构形式，产量得到很大提高，已超过了200kg/h。最近，国外大公司为了更大幅度提高产量，纷纷推出了大直径、大长径比、高扭矩、高产量的锥双机型。挤出主机挤出量的提高，也对传动装置、模具、配套辅机、控制系统提出了更高要求。冷却定型装置由冷却定型台、真空系统、水冷却系统、移动系统、操作控
3、制盘组成。冷却定型台用于安装定型模、接水盘、真空系统、水冷却系统和操作控制盘等，其台面可以上下、左右调整。真空系统由四台水环真空泵、管路、水分离器等组成。水冷却系统由冷却水循环装置、管路、水箱等组成。移动系统用于定型模沿生产线前后移动，电力驱动。操作控制盘是成型辅机的控制系统。此外，还配有吹风和红外线校直装置，可保证型材的直线度和贴膜完好。为了提高异型材挤出的技术水平和保证产品质量，对定型台进行设计研究有着重要的意义。本文主要概述定型装置、牵引机、切割机等塑料辅机，重点对真空定型装置的调节丝杠、支承轴进行了设计，对调节丝杠、支承轴进行了强度校核。1.概述1.1我国塑料辅机现状及发展方向1.1.
4、1塑料的发展史天然树脂的使用可以追溯到古代，但现代塑料工业形成于1930年， 近40年来获得了飞速的发展。 树脂这一名称是由树木分泌出的脂质而得的。人类最早使用的天然树脂是松香、虫胶等。天然树脂的生产受到地区的限制而产量不大，质量也不高，使用受到限制。人们为了寻求天然树脂的代用品，1846年用纤维素（棉花）和硝酸制得硝酸纤维素，将潮湿的硝酸纤维素和樟脑混合，制成虫胶的代用品，于1872年建厂生产。虽然从发现至今已有一百余年，但目前仍在广泛使用，常用名称为赛璐珞， 如乒乓球、玩具、梳子、钮扣等。随着人类对塑料材料需求的增长和科学技术水平的提高，人们开发出了比天然树脂用途广泛得多的合成树脂。合成树
5、脂是由低分子量的化合物经过化学反应制得的高分子量的树脂状物质，在常温常压下一般是固体，也有为粘稠状液体的。第一个合成树脂品种为热固性酚醛树脂（俗名电木），它是由苯酚和甲醛在催化剂作用下制得的。从1907年建立了第一个酚醛树脂厂算起，便开始进入合成高分子时期，1931年开始了第一个热塑性树脂聚氯乙稀树脂的工业生产，此后合成高分子工业发展迅速，聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯等陆续工业化生产。目前有工业生产的约30大类树脂。在三大合成材料（合成树脂与塑料、合成橡胶、合成纤维）中，以合成树脂生产最早、产量最大、应用最广。据统计，1995年世界合成树脂产量约1.2亿吨，我国大陆合成树脂产量约4
6、40万吨。1.1.2粉碎机简介很多塑料容器和制品生产企业，在生产过程中会产生边角料和残次品，通常会使用粉碎机将他们捣碎，以便重新使用。特别是粉碎机在废弃塑料回收生产线中占有重要地位。绝大部分废弃塑料都需要先破碎成小块或碎片才可以进入分拣处理阶段。根据用途不同，粉碎机又分为低速破碎机、中速粉碎机、高速破碎机和强力粉碎机等等。 图1-1 塑料粉碎机 Fig1-1 Plastic Crusher低速粉碎机一般适用于棍棒状工程塑料件的粉碎，属于粉碎机中技术含量较高，也比较新的种类；中速粉碎机适用范围广，既能粉碎硬的工程塑料，又能粉碎较软的通用塑料，是用途最广的粉碎机，产量也最火；高速粉碎机一般是做机边
7、粉碎机使用的，既能粉碎较硬的棒料，又能粉碎又热又软的材料，而且由于牛产效率高，还可用做集中式粉碎机用，价格也较为低廉；强力粉碎机主要用于需要大量、集中粉碎的场合，可粉碎诸如塑料异型材和管材等较厚的产品。 我国的粉碎机设备制造业总体规模已进入国际生产大国轨道，但总体竞争和发展仍无法与发达国家相抗衡，目前国内高端用户和出口产品配套的基础零部件主要依靠进口，随着出口贸易的加大，势必要受到国外竞争对手和供应商的制约。因此粉碎机设备今后振兴发展的重心应放到基础技术和基础部件上来，提高自主开发水平，提高技术和保证质量 1.1.3干燥机简介无论是注塑、挤出还是吹塑，通常都对塑料树脂的干燥度有要求。而一些塑料
8、树脂很容易从大气中吸收水份，如 PET树脂。因此，在开始进行塑料加工前，通常需要对树脂进行干燥处理，以达到规 定的水份要求。 图1-2 塑料干燥机 Fig1-2 Plastic dryer 在工业化生产中，通常采用热风对树脂进行干燥处理。影响干燥效果的主要因素是风量、温度和露点。 热风通气式干燥机是最常用的干燥机形式。其主要特点是能保持树脂干燥温度均匀，因而能够成 功地缩短干燥时问。 此外，还有除湿热风式干燥机。干燥空气通过料斗内的材料，带走材料中的水份，并在离开干燥料斗后继续除湿，在重新进入干燥料斗之前加温至 干燥料斗所需的最佳温度。 我国在单机式除湿设备的生产和技术上，与进口或外商独资企业
9、生产的产品差距并不是很大，但在联线设备上，如输送一体式干燥机上，还存在差距，只有少数合资企业能够生产。这种 体化设备把干燥机和加料机合二为一，可大幅度提高产品使用的便利性，节省能源及充分发挥成型现场的使用效率。1.1.4加料系统的简介 精确加料是塑料加工业中最基本的要求之一。加料系统一般有称重式加料系统和容积式加料系统。称重式加料机是对材料进行称重以确定加入量 ，而容积式加料机则是以测量体积来决定加入量，后者主要用十液体材料的加入。在塑料加工业中，主要使用称重式加料系统，特别是颗粒料称重加料机。 图1-3 塑料加料机 Fig1-3 Plastic feeder单机式称重加料机的关键技术是称重的
10、准确和精密，这对产品质量和成本控制至关重要。比例阀和料斗的开合装置直接对精确度产生影响。由于进料不可能一次控制准确 ，称重装置需要反复操作，以确定精准的数值，因此，称重设备的记忆功能就十分重要。加拿大模得 (Mouldtek)公司的称重机，可以在第 一次称重后预估出剩余的值，并在很小的范围里再次称重，因此，既提高了效率，又可以保证精确度 。模得称重机的开合阀门也很精密，可以像人手一样，精确控制每次的加入量，因此，他们的称重机可以保证所有批次的产品误差均在千分之一以内。国产称重加料机在精密度方面与进口产品还存在一定差距。 塑料加工业已进入规模化生产阶段。特别是塑料包装业，如PET瓶的生产，经常要
11、求同时对多台、 几十台，甚至上百台设备进行加料。采用单机式加料机既不方便也经济。使用中央加料系统就成为必然。 目前我国塑料加工业使用的中央加料系统几乎全部是进口产品，Motan和 Mouldtek的中央加料系统占有相当大的比例。中央加料系统利用中央动力源将物料输送到目的地，具有自动化程度高、节约能源、安全可靠等优点，而且一些中央加料系统还具有粉尘收集功能，可改善主机旁的工作条件，减少了粉尘的污染，提高生产效率和产品质量。先进的中央加料系统可以同时控制几十台，甚至上百台加料机工作。如加 MouldTek 公司的TLINK 系列中央控制器，依靠一根双绞线与每一个加料器的控制器连接，贯穿整个系统，改
12、变了中央控制系统与每个加料机单独连接的方式，不仅提高了效率，减少差错，而且实现 了双向通讯。1.1.5 收卷机、分切机和牵引机简介1塑料薄膜和塑料软管的生产都要使用到收卷机，但二者有较大的不同。主要是薄膜用收卷机的要求更为严格和精致。 图1-4 塑料薄膜收卷机 Fig 1-4 Plastic film winderBOPP、BOPET、CP等拉伸薄膜对制成品的薄厚要求很严格，生产出的薄膜在收卷时如不能保持合适的拉力，不仅导致材料卷松紧不一，还会导致薄膜变形或厚薄不均 ，严重影响产品质量和等级。目前中国使用的收卷机及配套的高速分切机基本上是欧、美、日进口产品，部分港、台企业生产的同类产品近年也开
13、始使用。相对而言，塑料软管的收卷机要求较低，我国制造的产品都可以满足要求，生产的企业也很多。 图1-5 塑料分切机 Fig 1-5 Plastic cutting machine 牵引机是连续挤出塑料型材的必要辅助装置，它的作用是给由机头出来的已初步定型的型材提供一定的牵引力和牵引速度，克服冷却定型过程中所产生的摩擦力，使塑料型材以均匀的速度自冷却装置中引出，并通过调节牵引速度来调节型材的厚度，以获得最终合乎要求的型材。生产实践表明：使用牵引机，能显著改善型材内部的内应力集中现象，使内应力分布均匀。因此，在有牵引力的作用下生产的塑料型材，其拉伸强度很明显地比没有牵引力作用下的高，保证了型材的质
14、量，并且配上牵引机生产时还能提高产量。牵引机按其结构分，一般可以分为三类，滚轮式、履带式、橡胶带式。（1）滚轮式牵引机构2滚轮式牵引机构一般由25对牵引滚轮组成，下轮为主动轮，上轮为从动轮。一般主动轮为钢轮，而从动轮则包橡胶覆盖物。通过旋转手轮带动调节螺丝，使上轮可以垂直移动以适应不同直径的型材。牵引滚轮的直径在50150mm之间，每一个主动滚轮的轴上都装有相同的齿轮的蜗轮，由同一根蜗杆驱动。牵引速度是通过无极变速装置来改变的，这种牵引装置结构比较简单，调节也方便，但由于滚轮和型材之间形成点或线的接触，接触面积小，往往牵引力较小，不适用于大型型材的加工，一般用于牵引管径为100mm以下的型材。
15、（2）履带式牵引机构履带式牵引机构一般由二条三条或六条履带组成以产生不同的牵引力来适应不同大小的型材的要求。履带上面签有一定数量的橡胶夹紧块，他们都做成凹形或者V形以增加对型材施加径向压力的面积，防止型材外表面被损伤乃至压坏的危险。夹紧块的夹紧力由压缩空气或液压系统产生，或有丝杆螺母机构实现。这种牵引机构的牵引力大，速度调节范围宽，与型材接触面积大，型材不易变形，不易打滑，这种薄壁型材很重要。采用无级调速，使用范围较广，国产设备基本上可以满足要求。牵引切割装置的主要性能特点： (1)牵引切割为一体式，结构紧凑； (2)切割与牵引线速度保持同步，断面整齐；切割信号由翻板机定长信号源发出，定长切割准确； (3)牵引机上下履带由一台交流变频电动机带动，同步性好 ，调速精度高； (4)履带由气缸实现柔性夹紧或放松，夹紧程度由减压阀调节； (5)可快速更换牵引块l
