成型机械(二)

A．锁模机构的作用
1．支撑模具
 首要的作用是支撑模具并引导其在开启和闭合位置之间运动，这就要求有足够大的力拖动动模部分并且克服摩擦力。动模部分的导向也很重要，可以防止导杆的过度磨损。
成型时锁模
 第二个作用是当熔体注射到型腔时要保证模具锁闭，因为此时模腔中的压力非常大，可能需要相当大的锁模力。
提供制品顶出的方法
 当制品冷却定型，模具开启时，需要提供顶出制品的动力，该力与锁模力相比要小一些。
B．三种锁模形式
 一般可将注塑成型的锁模形式分为以下几类：液压（或气动）式、液压-机械式和机械式。
C．液压式
 液压（或气动）锁模机构与其他两种形式有以下不同：
 锁模过程是由所用液体（油或空气）压迫锁模缸的运动来实现（如图2.2.6所示）。
 被压缩液柱的长度与合模行程的长度相等或稍长，这与液压机械式锁模机构是不同的，锁模力与作用在油缸上的压力成正比。锁模行程是最大开模和合模距离的函数。
 图2.2.7是液压式锁模机构的例子，这类机构的优点主要是结构简单、容易实现。                                                                     
D．液压机械式
 这类锁模机构与其他类型有以下区别：
 锁模路径是由所用液体（油或空气）压迫锁模缸的运动来实现的（如图2.2.8所示）。
 被压缩液柱的长度与锁模行程无关或相比小得多，液柱高度一般低于2cm(3/4in)，这与液压式不同。
 锁模力与作用在油缸上的压力成正比。
 有效合模行程与调模行程有关，为适应不同厚度的模具，需要事先通过后模板上拉杆螺母调整活动模板的位置满足合模行程的要求。
 这种锁模机构所采用的变化形式也是多样的。
E．机械式
 机械式锁模机构主要指的是肘杆式锁模形式，与其他形式相比有以下区别：
 锁模路径不经由液压/气动或电机驱动实现。
 锁模力与合模驱动装置的驱动力无直接关系，相反，肘杆合闭时的驱动力和锁模力之间却有很复杂的关系。
 有效合模行程是连杆机构的函数，对不同厚度的模具，机械式合模机构的有效合模行程需要通过调整后模板上拉杆螺母获得。后部连杆的杆与杆之间的中心线长度是决定合模行程的主要因素。
挤出吹塑成型机
 中空塑料制品很常见，可用于包装、储运、输送液体或大批量粉状物料等方面。这类中空塑料制品有瓶子、罐子、转筒、储罐，也有管道、管材等。除了有常规的包装用途外，中空塑料制品还有保护功能，例如灵敏电子设备的外保护壳。因为还具有双层结构，可用来生产轻质刚性结构部件中空塑料制品，如运输货盘，座椅及各类仪表板。
 为了便于了解挤出吹塑成型，下面介绍该生产所用设备。
A．吹塑机基本结构
 吹塑成型机可被分为几个子系统。
 挤出机，包括料斗、螺杆、直流电（用的最多）或交流电驱动装置、塑化和熔融热塑性物料的加热部件；
 型坯机头，改变塑料熔体流向，在垂直方向得到熔融管坯，即型坯；
 控制系统（设备控制和壁厚控制系统）；
 吹塑模；
 带有锁模机构的机架，模具安装在该锁模机构上；
 带液压机机构的供应系统，为模具、挤出机进料段和液压机构提供冷却水，为吹塑和气动元件提供空气。
B．挤出机
 挤出吹塑成型时，加料段料筒带沟槽的挤出机用得最多，这类挤出机的特点是挤出量往往与机头反压无关，这对于通过调整口模间隙调节型坯壁厚的情况非常重要，因为改变口模间隙会引起机头反压的改变。为防止物料在带沟槽的加料段熔融（尤其是聚烯烃），常对这部分进行冷却，通常是用比例阀控制一个单独的冷却水回路来完成。
 挤出阶段很重要的参数有旋转螺杆上的螺纹与静止的料筒之间的作用。从物料输送的角度来讲，要求物料与螺杆表面的摩擦小，而与料筒壁的摩擦大，如果满足不了这个基本要求，物料极有可能会抱着螺杆转动，不会在轴线方向向前移动。
 如果要提高挤出机的熔融能力，可采用多种不同方法，比如图2.3.4所用的齿轮泵。
 在挤出区段，螺杆和料筒表面都被熔体覆盖，螺槽壁对熔体的作用力不会对熔体流动造成影响，除非是在挤出高黏材料如硬质聚氯乙烯和超高分子量聚乙烯物料时。挤出段的流动主要受内部摩擦（黏度）系数的影响，当机头施加给熔体的阻力较大时尤甚。
 常用的普通单螺杆挤出机螺杆和料筒直径均匀一致，例如这种挤出机具有逐渐减小的螺槽体积，可以进行连续变化的速度、压力控制，还可以进行排气等。特殊的设计形式可采用锥形或抛物线形螺杆，以达到特定的混合和捏合效果。
 还有波型螺杆、变螺距屏障型螺杆、捏合马达、固定的销钉混合螺杆、周期性的轴向运动。料筒内部可能带有螺旋线，伸缩式螺杆形状和喂料装置。
C．多螺杆挤出机
 随着热塑性材料的出现和与之相应的挤出技术的发展，已经发现有些带或不带助剂的材料需要更高的成型压力和温度，同时也发现会有物料随螺杆转动的现象，这样可能会导致物料降解。加料和泵出段还会影响到一些物料的连续性，当所用原料颗粒较大时这种情况更严重，一些型号的乳液型聚氯乙烯和高密度聚乙烯，松散的聚乙烯薄膜碎片及黏弹的聚氯乙烯膏状料都会有这种现象发生。
 早在20世纪30年代，为了克服单螺杆挤出机中出现的问题发明了双螺杆和多螺杆挤出机。多螺杆挤出机中熔体的输送和流动与单螺杆挤出机截然不同。多螺杆挤出机的主要特征有：低速下有较高的输送能力；在较大的温度和摩擦因数范围内挤出速率可控并且更好；摩擦热较低，这样就可实现低温操作；在挤出机内的时间减低；由于有较高的混合速度和自洁性，所需马达功率可降低；更为重要的是由于挤出能力与塑料和螺杆、料筒的摩擦无关，因此挤出能力不会受逆流影响而减小。尽管逆流在理论上并不存在，多螺杆挤出机中熔体的流动现象更复杂，理论上比单螺杆挤出机中的流动研究起来更困难。
D．双螺杆挤出机
 虽然双螺杆挤出机比单螺杆挤出机数量少，但在某些制品生产方面应用很多，尤其是一些特殊场合，如物料需要充分混合。常用的双螺杆挤出机（包括在多螺杆挤出机中）包括锥形螺杆，至少带一个喂料斗的加料口、与口模相连的出料口，温度、压力、螺杆转速、熔体挤出速率等过程控制元件。
 对任何挤出机来说，如果其目的只是向螺杆末端输送高质量的熔体，塑化和熔融过程就显得不要重要，反向啮合双螺杆挤出机主要用于物料混合上，相对于同向啮合、反向啮合、反向非啮合三种基本形式，还设计出了其他形式如全啮合、部分啮合、开放式和封闭式的双螺杆挤出机。过去同向和反向旋转的双螺杆差异很大，如今它们在混合方面的应用70%的情况下工作性能不相上下，在另外30%的情况下，某种结构要比另一种的工作性能好得多。
 与单螺杆挤出机一样，双螺杆和多螺杆挤出机也有其他优缺点，选用何种挤出机要看加工的材料和产品有何特殊要求。对多螺杆挤出机来讲，有些材料需要很精确的加料计量，否则会引起挤出质量的波动，加料量过多可能引起驱动或机器轴承超负载，反向旋转螺杆形式会更严重。混合和均化物料时，压力流的缺失是一不利因素，其他的缺点还有设备初始成本较高，主要因其结构更复杂、维修麻烦、加热起来更困难。

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