其他成型设备

其他成型设备第一页，共七十五页，2022年，8月28日8.1塑料压延机8.1.1概述1.压延成型的特点和应用定义：压延成型是将基本塑化的热塑性塑料，用压延机辊筒连续滚压和加热，制成薄膜、片材等制品的成型方法。应用：主要用于PVC树脂的加工，也可用于ABS、聚乙烯醇、烯烃类树脂和特殊粘着性树脂的加工。制品有软质、半硬质、硬质PVC薄膜、片材、板类和人造革、各种橡胶制品、复合材、贴合制品、合成纸、无纺布、电气和工业零件片材等。第二页，共七十五页，2022年，8月28日2.压延成型工艺流程设备配置：通常以压延机为中心，配以供料系统、前联动装置、后联动装置、供电及电器控制系统和加热冷却系统等部分。图8-1所示为塑料薄膜压延成型工艺流程第三页，共七十五页，2022年，8月28日3.压延机的分类分类：按辊筒的数目和辊筒的排列形式分，图8-2

按辊筒数目可分为二、三、四、五辊和多辊及异径辊压延机等，其中以三、四、五辊压延机应用较广。按辊筒排列形式可分为“I”、“F”、“L”、“Z”、“S”、“T”、“A”型等，其中以“S”和“Z”型的压延机应用较广。第四页，共七十五页，2022年，8月28日4.压延机的结构组成结构组成：辊筒、辊筒调整装置、传动系统、辊筒轴承及润滑装置、辊筒加热冷却装置、安全装置、挡料装置和机架，此外四辊压延机还设有挠度补偿装置。第五页，共七十五页，2022年，8月28日8.1.2压延成型原理压延成型原理主要体现在成型时物料进入辊隙的可能性、物料的混炼作用以及压延的均厚作用等方面。1.物料进入辊筒间隙的条件

第六页，共七十五页，2022年，8月28日8.1.2压延成型原理为使物料能够进入辊隙，必须满足且

推导得压延的必要条件是：摩擦角ρ必须大于接触角α。通常把差值（FT1x-FQ1x）和（FT2x-FT2x）称为辊筒的钳取力。第七页，共七十五页，2022年，8月28日8.1.2压延成型原理2.剪切力与混炼作用物料在辊隙中除了受到挤压力和钳取力外，还受到剪切力的作用，如图8-7所示。压延成型时，因辊筒彼此之间的转速不同，使物料的运动速度沿y轴方向形成速度梯度，导致物料层间产生相对运动，物料在辊隙中受到剪切作用，同挤压力综合作用造成物料更强烈的摩擦作用，达到进一步塑化。第八页，共七十五页，2022年，8月28日3.均厚作用均厚作用：指物料经压延机压延成型后，实现压延制品厚度均匀化的作用。沿制品宽度方向的均厚：由压延机辊筒及其调节机构来实现，物料数次经过等距辊隙，形成宽度方向厚度的均匀化。沿制品输送方向的均厚：物料在通过连续转动的辊筒辊隙过程中，依靠辊筒的挤压作用使制品长度方向厚度的均匀化。第九页，共七十五页，2022年，8月28日8.1.3压延机的主要技术参数技术参数：辊筒直径、辊筒长度和长径比、辊筒线速度、辊筒的调速范围、辊筒速比、生产能力、压延制品的最小厚度和厚度公差、辊筒驱动功率等。1.辊筒直径和辊筒长度：辊筒直径D与辊筒长度L是表征压延机规格的基本参数。直径越大，物料被压延区域增大，物料压延充分。辊筒长度越大，允许加工制品的宽度越宽。为保证辊筒刚度，压延机辊筒的长径比应有一定的比值。加工软质塑料：L/D取2.5~2.7，最大3；加工硬质塑料：L/D取2~2.2。第十页，共七十五页，2022年，8月28日2、辊筒线速度和调速范围辊筒线速度：指辊筒工作表面上任一点的线速度。调速范围：指辊筒的无级变速范围，习惯上用辊筒线速度范围表示。辊筒线速度是表征压延机生产能力的重要参数，压延机生产能力可由下式求得：式中，Q——压延机的生产能力（m/h）；υ——辊筒线速度（m/min）；ρ——超前系数，通常取1.1；α——压延机利用系数，加工同一塑料时取值为0.92，经常换料者取值为0.7~0.8。第十一页，共七十五页，2022年，8月28日2.辊筒线速度和调速范围超前现象超前系数：物料速度与辊筒速度之比称之。第十二页，共七十五页，2022年，8月28日2.辊筒线速度和调速范围调速目的：满足压延机低速起动与较高生产速度之间调节转换的要求，同时适应加工不同种类物料及不同厚度制品的需要。第十三页，共七十五页，2022年，8月28日3.辊筒速比定义：它指两辊筒线速度的比值，辊筒速比设置主要是为实现对物料的进一步剪切混炼作用。辊筒速比选择：实际中压延辊筒速比在1：1.5范围内无级变化。辊筒低速压延时（20~30m/min），加工较厚制品速比可取较大值（1.2以上）；辊筒高速工作时（60~80m/min以上），加工薄膜速比应选小值(1.1以下)。速比过大——物料粘附在高速辊表面出现“包辊”现象，甚至引起物料过剪切而变质；速比过小——物料粘辊能力差，容易夹入空气，形成气泡，影响制品质量。第十四页，共七十五页，2022年，8月28日4.驱动功率：表征压延机经济技术水平的重要参数第十五页，共七十五页，2022年，8月28日8.1.4辊筒1.对辊筒的要求应具有足够的刚性，以确保在重载作用下，弯曲变形不超过许用值；辊筒表面具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，高的尺寸精度和粗糙度要求（Ra≤0.2μm），并且形位公差要求严格；材料应具有良好的导热性和高的传热效率；结构合理，便于加工等。第十六页，共七十五页，2022年，8月28日8.1.4辊筒2.辊筒的结构辊筒的结构与其加热冷却方法有密切关系，主要有空腔式和多孔式两种形式。第十七页，共七十五页，2022年，8月28日2.辊筒的结构多孔式辊筒的中心孔与表层通孔的连接方式有三种常用形式，即放射式、三孔一组式和五孔一组式。第十八页，共七十五页，2022年，8月28日2.辊筒的结构三孔和五孔一组式流通截面积小，介质流速快，传热效率高。但流动阻力大，动力消耗大，介质入口与出口温差较大，易对制品的质量造成不良影响。第十九页，共七十五页，2022年，8月28日3.辊筒的受力与变形压延时辊筒受到物料的反作用力作用，使辊筒有分离趋势，这种力称为分离力，对一只辊筒而言称为横压力。第二十页，共七十五页，2022年，8月28日3.辊筒的受力与变形横压力在横截面上为不均匀的分布载荷，随辊距的减小而增大，在最小间隙前方（约3°~5°左右）达到最大值，在最小间隙处，由于物料变形接近结束而变小，通过最小间隙后，急剧下降，并趋于零；横压力在纵截面上可近似看成均布载荷。第二十一页，共七十五页，2022年，8月28日3.辊筒的受力与变形辊筒受横压力等的综合作用，会发生弯曲变形，中部变形最大，造成压延出的制品呈中间厚两端薄的截面形状，影响制品厚度的精度。第二十二页，共七十五页，2022年，8月28日4.辊筒挠度及挠度的补偿辊筒挠度变形量一般小于0.5mm，但该值远大于制品的公差要求（±0.01~0.02mm），必须消除变形量满足制品精度的要求。消除辊筒变形方法：采用辊筒挠度补偿措施，有中高法、轴交叉法和反弯曲法，其中前两种方法应用较多，且往往是二者结合起来使用。中高度补偿法：为消除制品中间厚两端薄的情况，把辊筒加工成中部直径大，两端直径小的鼓形。第二十三页，共七十五页，2022年，8月28日4.辊筒挠度及挠度的补偿轴交叉补偿法：它将两个相互平行的辊筒中的一个，绕其轴线中点的连线旋转一个微小角度（旋转角<2°），使辊隙形成双曲线，以达到补偿辊筒挠度的目的。第二十四页，共七十五页，2022年，8月28日4.辊筒挠度及挠度的补偿轴交叉补偿法广泛应用在四辊压延机上，轴交叉装置必须设在辊筒两端配对使用。四辊压延机通常是对1、4辊设轴交叉装置，使其分别对2、3辊产生交叉，交叉方向如图8-19中箭头所示。第二十五页，共七十五页，2022年，8月28日4.辊筒挠度及挠度的补偿轴交叉装置有很多形式，图8-20所示为球形偏心轮式的轴交叉装置。第二十六页，共七十五页，2022年，8月28日4.辊筒挠度及挠度的补偿反弯曲补偿法：它通过专门机构使辊筒产生一定的反向弹性变形，从而达到辊筒挠度补偿的目的。第二十七页，共七十五页，2022年，8月28日5.辊距调节装置为适应不同厚度制品的加工，压延机辊筒的辊隙必须是可调节的，每道辊隙必须有一对辊距调节装置，它通常设于辊筒两端的轴承座上。辊距调整装置基本要求：结构简单、体积小，调节方便、准确度高，具有快慢两级调距速度，能实现粗调和微调等。辊距调整装置结构形式：螺旋机械调距和液压调距两类，但机械调距应用较广。第二十八页，共七十五页，2022年，8月28日8.2压铸机8.2.1压力铸造的特点及压铸件生产工艺过程定义：压铸是将熔融合金在高压、高速条件下充型并在高压下冷却凝固的一种精密铸造方法。高压和高速是压铸区别于其他铸造方法的重要特征。特点：尺寸精度和表面质量高。尺寸精度一般可达IT11~IT13，最高可达IT9；表面粗糙度可达Ra3.2~Ra0.4μm。组织致密、硬度和强度较高。可采用镶铸法简化装配和制造工艺。生产率高，易实现机械化和自动化。易出现气孔和缩松，不宜进行热处理。适于大批量生产的制品。第二十九页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.1压力铸造的特点及压铸件生产工艺过程第三十页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.2压铸机的分类、型号、技术参数与选用1.压铸机的分类分类：主要按熔炼炉的设置、压射装置和锁模装置的布局等情况进行分类。热压室压铸机：熔炼、保温炉与压射装置连为一体；卧式冷压室压铸机：熔炼炉与压射装置分开单独设置，压射和锁模装置呈水平分布；立式冷压室压铸机：熔炼炉与压射装置分开单独设置，压射冲头垂直方向运动，锁模装置呈水平分布；全立式压铸机：熔炼炉与压射装置分开单独设置，压射和锁模装置均垂直分布；按冲头上、下运动方向不同，又可分为上压式和下压式。镁合金压铸机：专用于镁合金压铸件生产的压铸机。第三十一页，共七十五页，2022年，8月28日2.压铸机型号表示型号：用“J×××”表示。J——“金属型铸造设备”；第一位阿拉伯数字——所属“列”，“1”表示“冷压室”，“2”表示“热压室”；第二位阿拉伯数字——所属“组”，共分九组，“1”表示“卧式”，“5”表示“立式”；第二位以后的数字——锁模力的1/100kN；型号后英文字母（A、B、C、D……）——第几次改型设计。第三十二页，共七十五页，2022年，8月28日2.压铸机型号表示第三十三页，共七十五页，2022年，8月28日3.技术参数技术参数：合模力、压射力、压射比压、压室容量、工作循环次数、合模部分基本尺寸等。表8-3列出我国部分压铸机的型号与技术参数。第三十四页，共七十五页，2022年，8月28日4.压铸机的选用类型选择：通常按压铸成型合金种类确定压铸机的类型。镁、锌合金及其他低熔点合金——选用热压室压铸机铝、铜合金及黑色金属压铸——选用冷压室压铸机。冷压室压铸机又可根据压铸件的不同结构加以选择，如用中心浇口制品——适合于立式冷压室压铸机成型，侧浇口制品——适合于卧式冷压室压铸机成型，带嵌件（如电机转子）压铸件——适合于全立式压铸机压铸成型。第三十五页，共七十五页，2022年，8月28日4.压铸机的选用规格选择：需要对相关参数加以校核才能最终选定。（1）锁模力校核式中F锁——锁模力（kN）；

F胀——为胀模力（kN）；

K——安全系数，一般为1~1.3，小型薄壁铸件取小值，大型铸件取大值。式中p——压射比压（MPa）；

A——压铸件及浇注系统、排溢系统在分型面上的投影面积（m2）。第三十六页，共七十五页，2022年，8月28日4.压铸机的选用当模具带有侧抽芯机构时，胀模力还必须加上楔紧块的法向分力。第三十七页，共七十五页，2022年，8月28日4.压铸机的选用（2）压室容量的校核选定压铸机规格后，压射比压、压室直径以及压室额定容量均可确定。式中G0——压铸机压室额定容量（kg）；

G——每次压铸所需的金属液总量（kg）；

V1——压铸件的体积（cm3）；

V2——压铸件浇注系统的总体积（cm3）；

V3——压铸件排溢系统的总体积（cm3）；

ρ——合金密度（g/cm3）。第三十八页，共七十五页，2022年，8月28日4.压铸机的选用（3）开模行程校核：模具厚度对设备开模行程的影响在不同合模机构的压铸机中有所不同。（4）模具安装尺寸的校核浇口套与压室（冷压室压铸机）、浇口套与喷嘴（热压室压铸机）连接处配合要正确。模具外形尺寸应小于压铸机模板尺寸，且通常长（或宽）方向应小于压铸机拉杆有效间距，以便于模具的安装。用螺栓直接固定模具时，模具座板上孔位应与压铸机模板上的安装螺孔对应。模具顶出机构与压铸机顶出杆的连接结构应适应。第三十九页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.3几种类型压铸机的成型原理、优缺点与应用1.热压室压铸机第四十页，共七十五页，2022年，8月28日1.热压室压铸机特点：容易实现生产过程自动化，且生产率高，金属消耗量少。压室长时间浸没在高温的金属液中易被侵蚀，影响压射构件使用寿命，且会增加合金中的杂质成分。压射比压较小。应用：多用于铅、锡、锌等低熔点合金件生产。第四十一页，共七十五页，2022年，8月28日2.立式冷压室压铸机第四十二页，共七十五页，2022年，8月28日2.立式冷压室压铸机特点：占地面积较卧式压铸机小；金属液杂质上浮、不易进入模腔，有利于提高铸件质量；模具型腔可沿中心对称布置，便于压铸中心浇口的铸件；增加了一组余料切除装置，使机器复杂化；生产率较热压室和卧式冷压室压铸机低；金属液从压室进入模腔须经90°转折，压力损失大，故要较大的压射力。应用：可用于锌、铝、镁和铜合金压铸件的生产。第四十三页，共七十五页，2022年，8月28日3.卧式冷压室压铸机第四十四页，共七十五页，2022年，8月28日3.卧式冷压室压铸机特点：与立式压铸机相比，其压室结构较简单，故障少，维修方便，易于实现自动化。金属液流程短，压力和热量损失少，铸件致密性好。压室内的金属液与空气接触，产生氧化表面较大，而且氧化渣等杂质会进入模腔，影响压铸件质量。不便于压铸带有嵌件的铸件，生产中心浇口压铸件的压铸模结构复杂。要求浇注系统的主浇道位置向下偏置，以防压射冲头加压前金属液自行流入模腔。应用：可压铸的合金种类较多，适应性较强，特别是压铸铝合金方面应用广泛。第四十五页，共七十五页，2022年，8月28日4.全立式冷压室压铸机（1）压射冲头上压式压铸机第四十六页，共七十五页，2022年，8月28日4.全立式冷压室压铸机（2）压射冲头下压式压铸机第四十七页，共七十五页，2022年，8月28日4.全立式冷压室压铸机特点：模具水平放置，稳固可靠，安放嵌件方便，广泛用于压铸电机转子类零零件；金属液进入型腔转折少，流程短，减少了压力和热量的损失；设备占地面积小，但设备高度大，不够稳定；铸件顶出后常需人工取出，不易实现自动化生产。第四十八页，共七十五页，2022年，8月28日5.镁合金压铸机类型：常见的有热压室和卧式冷压室两大类。图8-31为热压室镁合金压铸机，全密封的熔炉与压射装置构成一个密闭的空间，熔炉内充满保护性气体；锁模机构也充满保护性气体。第四十九页，共七十五页，2022年，8月28日5.镁合金压铸机图8-32为卧式冷压室镁合金压铸机第五十页，共七十五页，2022年，8月28日5.镁合金压铸机图8-33为欧洲生产的全封闭式定量注料熔炉及液压升降台的结构简图第五十一页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.4压铸机的基本结构组成组成：合模机构、压射机构、机座、动力部分、液压与电气控制系统及其他辅助装置。此外，还需配备合金熔炉和保温炉。第五十二页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.5压铸机的主要机构示例1.合模机构第五十三页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.5压铸机的主要机构示例第五十四页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.5压铸机的主要机构示例2.压射机构（1）增压缸有背压压射装置图8-38为J1113A型压铸机采用的三级压射机构。一级压射：缓慢封闭压室注液口二级压射：快速压射充模三级压射：压射增压第五十五页，共七十五页，2022年，8月28日2.压射机构压射力调节：当压射活塞面积一定时，压射力取决于增压压力，而增压压力又取定于背压腔压力的大小，背压力越大增压力越小，反之亦然。背压力可通过接通背压腔油路上的单向顺序阀与单向节流阀配合调整。J1113A型压铸机的压射增压压力最高可达20MPa，相应的最大压射力达140kN（无级调节范围是70~140kN）。压射速度调节：第一级低速压射速度，可通过节流阀的调节螺杆9调节；第二级高速压射速度，由油口14的调节螺杆调整。第五十六页，共七十五页，2022年，8月28日2.压射机构（2）增压缸无背压压射装置分罐式压射增压结构：分别用两个蓄能器对压射缸和增压缸进行快速增压，取消了增压活塞的背压，压射速度、压射力和压力建立时间都能分别单独调节，互不影响。第五十七页，共七十五页，2022年，8月28日3.机座机座用于安装压铸机的合模机构、压射机构、液压和电气系统等，要求应具有足够大的刚性和强度。4.动力部分动力部分主要有液压泵和蓄能器。液压泵是液压传动系统的动力源，它向液压系统提供一定压力和流量的压力油。常用的液压泵有柱塞泵和叶片泵等。叶片泵应用最为普遍，输出压力为（60~200）×105Pa。蓄能器能把液压能储存起来，并在需要时重新释放出来；在压铸机液压系统中，根据需要设置1~2个蓄能器。第五十八页，共七十五页，2022年，8月28日5.压铸机的液压系统（1）J1113A型压铸机的液压系统合模与插芯锁模与压射开模与抽芯压射冲头回程机器中停第五十九页，共七十五页，2022年，8月28日（2）J1116型PC控制压铸机液压系统第六十页，共七十五页，2022年，8月28日6.电器控制系统图8-42：采用松下FP1系列PC机进行主机的可编程控制，具有较好的可靠性和灵活性。第六十一页，共七十五页，2022年，8月28日6.电器控制系统液压系统工作压力调整模具闭合高度调整工作方式选择与控制手动操作合模—开模—插芯与抽芯—顶出与退回—压射与快速压射—压射回退复位操作自动操作第六十二页，共七十五页，2022年，8月28日7.辅助装置辅助装置：根据需要在压铸机上增设的某些专门机构金属液保温炉自动舀料机构为便于模具侧向抽芯而增设液压抽芯装置为方便装模而设的合模部分拉杆与定模板自动分离操纵机构等。第六十三页，共七十五页，2022年，8月28日7.辅助装置（1）气压注料装置：分真空型和低压型两种。第六十四页，共七十五页，2022年，8月28日7.辅助装置（2）取料机械手第六十五页，共七十五页，2022年，8月28日7.辅助装置（2）取料机械手第六十六页，共七十五页，2022年，8月28日7.辅助装置（2）取料机械手第六十七页，共七十五页，2022年，8月28日8.2.6新型压铸工艺装备简介1.半固态压铸成型方法：分流变压铸法和触变压铸法两种