塑料成型设备的现状与发展趋势.doc

塑料成型设备的现状与发展趋势 挤吹中空塑料成型机是中空容器成形的主要设备，世界上80%至90%的中空容器是采用挤吹成形的。在我国中空塑料成型机的发展历程中，挤吹中空塑料成型机是发展最快最完善的中空塑料成型机，特别是小型挤吹中空塑料成型机的发展速度特别快。现在，我国已有多家制造厂家能生产成形1000L单层中空容器的挤吹中空塑料成型机。 1多层共挤出中空塑料成型机多层共挤出中空塑料成型机是很有发展前途的中空塑料成型机。多层吹塑高阻隔性中空制品在中空制品领域内占的比例越来越大。多层吹塑制品不仅在食品包装工业发展很快，而且在化学品、化妆品、医药卫生及其它工业包装方面也迅速增长。多层共挤中空塑料成型机在我国挤吹中空塑料成型机领域中是一个薄弱环节。多层共挤中空制品的发展促进了多层共挤出中空塑料成型机的发展。国际上，近年来，多层共挤出中空塑料成型机发展的速度很快，同时技术进步也很快。国内也有一些品种推出，例如，衡阳华意机械橡塑机有限公司开发的HYB-75D三层共出挤出双工位模内贴标中空成型机，采用四模头双工位，配备精确的集成PID温控系统，各螺杆挤出压力实时检测，自动去飞边，精确的西门子全电脑控制在不影响制品阻透性品质情况下减小中层及内层厚度（0.03-0.05mm）,填补了国内空白。陕西包装塑料机械厂能够生产六层500L的共挤出中空塑料成型机，达到德国同类机的水平。1.1研发重点多层共挤出中空塑料成型机的研究主要有以下三点：（1）研究一定范围的共挤出机头（模头），以满足不同材料、不同层数、机头直径等要求；（2）研究组合包装系统，它能根据不同的原料特制出可能允许的组合数的机头；（3）研究基础机械程序，它可用不同数量的模塑工位和包括生产速度和制品设计的平台尺寸。1.2开发产品品种的重点0.2L1L的化妆品及家用卫生清洁剂23层共挤出中空塑料成型机。国际上，化妆品及家用卫生清洁剂基本上采用多层中空塑料容器包装，而我国绝大多数仍采用单层中空塑料容器包装。随着人民生活质量的提高，对化妆品及家用卫生清洁剂中空塑料容器的耐化学性、抗阻透性的要求会越来越高，多层高性能的化妆品及家用卫生清洁剂中空塑料容器会有更大的市场。46层共挤出汽车油箱中空塑料成型机。多层共挤出中空塑料成型在汽车油箱上广泛的发展前途，随着环境保护要求的提高，单层油箱已不能满足环境保护的要求，使用高阻隔性的多层油箱已成为发展趋势，例如，使用PE/增粘剂/E-VAL/增粘剂/回用料/PE-HD的六层共挤出油箱。多层共挤出中空成型不但提高了制品的适应性能，而且由于各层材料的合理组合，提高了制品的刚度，降低了制品的重量。美国90%以上的汽车油箱采用多层共挤出中空塑料成型件，值得我们学习与思考。我国生产多层共挤出汽车油箱的中空塑料成型机主要是进口的，国内生产的设备还处在推广应用阶段。大型多层共挤出中空塑料成型机。该类大型多层共挤出中空塑料成型机主要生产满足化学品、危险品运输的容器。Mauser公司推出了双工位三层共挤的中空塑料成型机,该机配备了四台挤出机,用于生产满足危险品运输要求的三层220L的大型桶,内层为抗撕裂的HDPE,外层为抗紫外线层,中间层为高相对分子质量的HDPE,每小时能生产80个到100个桶,每个桶重8.5kg。2注吹大型中空塑料成型机注吹大型中空塑料成型机是在挤吹大型中空塑料成型机基础上发展起来的，适合成型单层大型中空塑料制品。注吹大型中空塑料成型机是把注塑机的注射塑化机构与挤吹中空塑料成型机的吹塑合模机构互相结合起来的综合型中空塑料成型机，吸取和发挥两种机械的各自特长，达到型坯重量重复精度高、塑化能力高、换色换料时间短、熔体融合缝区的强度高。挤吹大型中空塑料成型机一般采用?鲜交?头，内部结构复杂，零件多，所以从?鲜交?头本身的特点，不可避免存在换色换料时间长，计量精度不准等缺点。注吹大型中空塑料成型机的机头把挤吹中空塑料成型机?鲜交?头中的?虾妥浼烦鲂团叩牧街止芊掷氤隼矗由注射塑化机构完成，这样，使机头具有连续式机头易换色换料的优点，同时，简化了机头的结构，再加上合理的流道设计，从根本上解决了挤吹中空塑料成型机?鲜交?头换色换料时间长的缺陷，同时不影响型坯壁厚控制伺服系统的安装。3“一步法”注拉吹中空塑料成型机“一步法”注拉吹中空塑料成型机，中、小型机主要成型PET碳酸饮料瓶、矿泉水瓶，大型机主要成型PC纯水瓶。“一步法”注拉吹中空塑料成型机是把注射型坯、加热型坯、拉伸型坯与吹塑、成型制品脱模等工序在同一台设备上连续进行的高效设备。现在，我国使用的注拉吹中空塑料成型机基本上都是日本青木固和日本日精的设备，这值得每一家中空设备生产厂家深思。注拉吹中空塑料成型机有其自己的特点，是其它吹瓶机不能替代的。国外厂商看好中国市场，据他们估计，饮料包装行业，中国市场还需要不少于800台生产PET瓶“一步法”注拉吹中空塑料成型机。3.1研制存在问题分析经过近十年的研制，为什么我国的注拉吹中空塑料成型机还达不到商品化水平。3.2开发思路误区只重主机开发，忽视模具开发。注拉吹中空塑料成型机是主机与模具两者结合的设备,从主机与模具两者对整机的重要性来说,主机只占整机的40%,而模具要占整机的60%,主机开发成功,并不等于整机开发成功,只有主机与模具两者共同开发成功,才能说注拉吹中空塑料成型机开发成功。日本青木固式“三工位”及日本日精式“四工位”机型的技术关键是模具，而我们的一些塑料机械厂在开发注拉吹中空塑料成型机过程中，没有正确认识到主机与模具两者之间的关系，只重视开发主机，而没有把开发模具放在更重要的位子，失败的原因主要在此。3.3模具技术水平达不到要求注拉吹中空塑料成型机的模具不同于注射成型模具，有其自己的特点。注拉吹中空塑料成型机的模具中，关键是注射型坯的模具，模具的材料对其性能有特殊要求，热?冷缩系数小，传热效率高，热传导率高，模具的结构为热流道形式。从目前我国的模具技术水平来看，还不能开发制造出达到质量标准的注拉吹中空塑料成型机的模具。据了解，有的模具厂对注拉吹中空塑料成型机的模具采用那一种材料还不了解，怎么能开发出模具？模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段和工艺发展方向，一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要标志之一。模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是最重要的工业生产手段和工艺发展方向，一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平，模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要标志之一。模具工业称作“黄金工业”。 国民经济的5大支柱产业分别为：机械、电子、汽车、石化、建筑。五大产业的发展无一不是要求模具产业的发展与之相适应。，模具是被专家称为“效益放大器”，由模具产业创造的价值往往是其本身价值的几十倍，几百倍，甚至是几千倍，几万倍。其生产水平的高低是衡量一个国家制造业水平高低的重要标准，他也在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 模具是工业生产中最基础的设备，是实现少切削和无切削的不可缺少的工具，广泛用于工业生产中的各个领域，如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子等，它们中60%-80%的零件都需要模具来进行制造；高效大批量生产的塑料件、螺钉、螺母和垫圈等标准件也需要模具来生产；工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型。虽然我国模具工业在过去10多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中占的比重较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大的发展，但无论是在数量上，还是在质量上仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右，造成产需矛盾突出的原因:一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作均需模具厂去完成，加工企业管理体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求;二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术普及率不高，加工设备数控化程度低等，也造成了模具生产效率不高，周期较长。衡量模具产品的水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等，国内外模具产品水平仍有很大差距。 我国机床工具行业已经可以提供成套的高精度模具加工设备，如加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床和3坐标测量机等。但在加工和定位精度、加工表面粗糙度、机床刚性、稳定性、可具企业大都是微利 甚至亏损。 2.4 管理及其他方面 国内外模具企业管理上的差距十分明显。管理上差距所带来的问题往往比技术 上的差距更为严重。利用计算机进行科学管理在国外企业中已十分广泛，而国内还 很少采用。到目前为止，通过 ISO 9000 认证的模具企业全国还不到 1%。 3. 塑料模具的主要发展趋势 近年来，全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区转移，中国正成为 世界制造业的重要基地。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将导 致 CAD 技术的发展。同时，由于网络技术的大面积应用，正如 10 年前由于成本的大 幅度下降，使得微机进入千家万户改变我们的生活一样，网络应用的普及将在更大 程度上改变制造业的模式。随着中国加入 WTO，逐渐成为世界制造业的重要基地， 将要求我国的产品要有创新性，并且要有更高的质量、更低的成本并在更快的时间 内提供给市场。 3.1 协同创新设计将成为模具设计的主要方向 制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、设计、生产和模具制造分工 更明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计更充分理解产品设计的意图，在产品 的设计阶段，模具设计即同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入 协同设计状态。另外，模具制造厂家所需要的模具标准件一般都由模具标准厂家提 供，最好在模具设计阶段就参照各类标准，充分利用模具标准件厂家提供的数据进 行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的 CAD 系统可能不一定相同，这就要求 未来的 CAD 系统要具备协同的能力，对上下游的数据要能够随时交换，对所产生的 数据彼此能够处理，数据产生及处理也需要标准化。因为产品需要创新，因此，模 具设计也需要能够体现产品的创新，如在逆向工程中更重要的是对产品结构和产品 的外观进行创新再设计。 3.2 模具制造信息将更加丰富，制造过程将更有效 目前，模具制造厂已经较广泛地采用了数控加工。为了保证加工质量、提高加 工效率、改进制造流程，有较多的模具制造厂开始使用多坐标数控加工、高速铣削 加工及基于快速原型的模具制造等方法。由于制造设备的丰富，制造信息的增加， 我们将看到，今后的制造信息将不仅仅是只提供数控编程加工的 G 代码，更重要的 是，从设计开始，将进行制造过程的设计，即提供模具制造的工艺流程，不仅包含工艺表格、加工参数，还包括模具加工的卡具设计、加工的装卡过程及各工序的 G 代码，并且在各部分工序过程均有仿真，还可以在网络上共享8。CAM 将充分利用 网络及仿真等技术，通过合理地规划制造过程，有效地组合机床、刀具和人的经 验，使企业发挥更大的潜力，取得最大的效益。 3.3 激光技术的应用日益受到重视 激光技术在模具制造中的应用主要是在快速成形与一些特殊模具的加工两个方 面。 快速成形是根据 CAD 的数据，不借助任何机械加工工具，通过逐层增加材料的 方法(如聚合、粘结、烧结等)快速制造出零件原型或零件实物，故也称快速原形制 造(缩写为 PRM)技术。快速成形技术主要有立体光固造型(SLA)，选择性激光烧结 (SLS)，分层实体制造(LOM)等9。该技术将 CAD 技术、激光技术、CNC 技术、材料 加工和材料科学技术有机地结合起来，给模具制造业带来了根本性的变革。与传统 的模具设计制造相比，它能比数控加工更快、更方便地设计并制造出各种复杂的原 型，使模具的制造成本和生产周期减少 1/2，明显提高生产率。国内的一些大型企业 集团，如海尔、春兰和科龙等公司已经应用激光快速成形于新产品开发等方面，并 取得显著的经济效益10。 激光技术应用于模具制造方面主要有激光切割、打孔及打标、刻花与刻字等方 面，如用于深孔、型孔、中空体以及复杂的冷却水道加工等；在金刚石拉丝模和喷 丝板本身的小孔加工中，传统方法是在细钨棒上粘金刚石粉进行旋转研磨打孔，加 工时间长达 lO25 h11，而若采用多脉冲激光打孔，几分钟即可完成。采用激光打 标、刻花和刻字，不仅速度快、成本低，而且克服了冲头作用模具表面时常见的毛 边、尖锐的边缘畸变。 3.4 模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用 高速扫描机和模具扫描系统已在我国 200 多家模具厂点得到应用，取得良好效 果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩 短了模具的研制制造周期。有些快速扫描系统可快速安装在已有的数控铣床及加工 中心上，用雷尼绍的 SPZ-1 扫描测头实现快速数据采集，采集的数据通过软件可自 动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的