Als Kerneinrichtung für die Herstellung von hohlgestalteten Kunststoffprodukten realisieren Extrusions-Blasformmaschinen die Umwandlung von thermoplastischen Materialien wie Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid in verschiedene hohlgeformte Produkte durch einen kontinuierlichen Prozess von „Materialplastifizierung – Parisonextrusion – Befestigung und Verriegelung des Dieselmolds – Blasformen – Abkühlen und Entformen“. Das konstruktive Design muss die Gleichheit der Materialplastifizierung, die Präzision der Paramountaustrittsmaße, die Formstabilität und die Produktivität gewährleisten. Sie bestehen hauptsächlich aus drei Kernkomponenten: dem Extrusionssystem, dem Befestigungssystem und dem Blasformensystem sowie einem Steuerungssystem und Hilfsgeräten. Alle Komponenten arbeiten sinngemäß zusammen, um ein vollständiges, geschlossenes Produktionssystem zu bilden. Im Folgenden wird die Zusammensetzung, die Funktionen und die wichtigsten technischen Aspekte der einzelnen Baugruppen detailliert analysiert.
I. Kernleistungssteuerung: Extrusionssystem
Das Extrusionssystem ist das „Kerngesicht“ der Extrusionsblasformenmaschine. Sein Kerngeschäft besteht darin, aus flüssigen Kunststoffpellets eine gleichmäßig geschmolzene Schmelze zu produzieren und diese kontinuierlich und stabil zu extrudieren, um einen rohen Rohling zu formen. Die Leistung dieses Systems bestimmt direkt die Schmelzekvalität, die wiederum die mechanischen Eigenschaften und die genauigkeit des Erscheinungsbildes der Produkte beeinflusst. Es besteht hauptsächlich aus einer Schraube und einem Rohr, Heiz- und Kühlgeräten, einer Übertragungsvorrichtung und einer Einspeisevorrichtung.
1. Schraube und Zylinder: Kernverformungskomponenten
Die Fertigungsträgersägenzahn und der Rohr haben eine sehr genaue Ausrichtung, um den Plastifizierungseffekt zu erhalten. Beide bilden einen geschlossenen Raum zur Materialführung und den Schmelzen. Als das in Bewegung gebrachte Element ist die Schneckenwelle in zwei Strukturen unterteilt, je nach den Eigenschaften der verarbeiteten Materialien: der graduelle Wandlungsart und der plötzliche Wandlungsart. Die graduelle Wandlungswelle ist für kristalline Kunststoffe wie Polyethylen geeignet und ermöglicht ein stabiles Schmelzen durch eine langsame Änderung des Schneckenlaufs. Die plötzliche Wandlungswelle ist für nicht-kristalline Kunststoffe wie Polyvinylchlorid geeignet und verstärkt die Scherkopplung durch eine plötzliche Änderung des Schneckenlaufs, wodurch die Schmelzeffizienz erhöht wird. Bei industriellen Anwendungen liegt die Länge-Durchmesser-Verhältnis (Quotienten der effektiven Länge zum Durchmesser) der Schneckenwelle meist zwischen 20:1 und 30:1, und die Kompressions-Verhältnis (Quotienten der Schneckenlauftiefe der Zufuehrsparte zum Messbereich) liegt bei 2,5:1 bis 4:1. Zum Beispiel führt die Wahl einer Schneckenwelle mit einem Länge-Durchmesser-Verhältnis von 28:1 und einem Kompressions-Verhältnis von 3,5:1 zu einer Verbesserung der Schmelzeuniformität um 15%.
Der Hülsenbau besteht aus einem metallenen Hochleistungszylinder und der Innenwand ist nitridiert oder besprüht. Die Härte muss über HV900 liegen, um dem Materialverschleiß zu widerstehen. Der Abstand zwischen der Hülse und der Schraube wird innerhalb des Bereichs von 0,1-0,3 mm kontrolliert, um die Materialübertragungseffizienz und den Schneideffekt zu gewährleisten.
2. Heizungs- und Kühlgeräte: Garantie für präzise Temperaturkontrolle
Um eine graduelle Schmelzung und eine stabile Plastifizierung der Materialien zu erreichen, wird der äußere Teil des Behälters durch segmentierte elektrische Heizelemente mit einer Leistungsdichte von 1,5-3,0W/cm² erwärmt; diese sind üblicherweise in 3-5 Segmente unterteilt, um eine unabhängige Temperaturregelung zu ermöglichen. Die Temperatur verschiedener Bearbeitungsstufen muss genau auf die Materialeigenschaften abgestimmt werden. Zum Beispiel, wenn Polypropylen (PP) bearbeitet wird, wird die Temperatur im Zuführungsteil auf 160-180℃ geregelt, im Kompressionsbereich auf 180-200℃ und im Dosierbereich auf 200-220℃. Die Temperatur schwankungen müssen strikt innerhalb von ± 2℃ kontrolliert werden, um ein Überhitzen der Schmelze oder eine schlechte Plastifizierung zu vermeiden.
Das Kühlsystem arbeitet mit der Heizeinrichtung zusammen, um eine Temperaturausgeglichenheit zu erzielen, und verwendet üblicherweise Luftkühlung oder Wasserkühlung. Die Wassertemperatur muss unter 30℃ liegen. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Materialien im Zuführungsteil zu kühlen, um eine vorzeitige Melting zu vermeiden, die zu einer unregelmäßigen Zufuhr führt. Gleichzeitig kann es die Temperaturgenauigkeit jeder Abschnitt des Behälters regulieren, um eine stabile Schmelzleistung zu gewährleisten.
Übertragung-und Zufuhrgeräte: Leistung-und Zufuhr-Garantie
II. Einheit zur Sicherstellung der Werkzeugformenindividualisierung: Befestigungssystem: Die Übertragungseinheit besteht aus einem Frequenz-Wandler, einem Reducer und einer Kupplung, die eine stabile Kraft für die Schraubenrotation bietet. Die Motorleistung wird entsprechend dem Schraubendurchmesser berechnet. Beispielsweise wird eine Schraube mit einem Durchmesser von Φ65 mm in der Regel mit einem 30-45 kW starken Frequenz-Wandler ausgerüstet, und die Drehzahlregelung erstreckt sich von 10 bis 100 U/min. Die präzise Anpassung der Extrusionsmenge kann durch eine Frequenzumrichterregelung erreicht werden. Das Reduktionsverhältnis beträgt normalerweise 10:1 bis 20:1. Die Vertikalpräzision der Kupplung muss regelmäßig kontrolliert werden, damit die Radialverstellung ≤0,1 mm und die Endansichtsvariation ≤0,05 mm beträgt, um Verschleiß der Schraube durch Übertragungsschwingungen zu vermeiden.
Die Fütterungsvorrichtung ist auf einem Förderband zentriert und ist mit einer automatischen Absauger ausgerüstet, um eine kontinuierliche Fütterung zu gewährleisten. Die Transportkapazität beträgt 500-2000 kg/h, und der Behälterinhalt beträgt üblicherweise 50-200 l. Bei Feuchtestoffen wie Nylon muss ein Trockner ausgewählt werden. Die Trocknetemperatur beträgt 80-120 °C, und die Trocknungszeit beträgt 4-6 Stunden, um sicherzustellen, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Rohstoffe ≤0,1 % beträgt und damit keine Blasen in der Schmelze entstehen, die sich auf die Produktqualität auswirken.
II. Garantie für die Formgerechtigkeit Einheit: Spannsystem
Das Spannsystem ist für die Funktionen des Schließens des Formens, des Losschlieffens, der Öffnung und der Entformen des Produktes verantwortlich. Seine Stabilität beeinflusst direkt die Produkt-abmessungsgenauigkeit, die Lebensdauer der Formen und die Produktionssicherheit. Es besteht hauptsächlich aus Musterplatten und Führungsstangen, einem Formen-Spannmechanismus und Schutzvorrichtungen für die Sicherheit.
1. Musterplatten und Führungsstangen: Fundament für die Führung und Positionierung
Die bewegliche Musterplatte und die festgelegte Musterplatte sind die Träger für die Montage der Formen, die üblicherweise aus Q235- oder 45-Stahl mit einer Dicke von 200-500mm hergestellt sind und eine präzise Führung und Verbindung durch Führungsstangen gewährleisten. Der Durchmesser der Führungsstangen beträgt Φ50-150mm, die Länge 1000-3000mm, der Erforderliche Gleichlauf beträgt ≤0,02mm/m und die Oberflächenhärte HRC50-55, was sicherstellt, dass die Gleitbewegung der Musterplatte parallel zu ≤0,1mm/m bleibt, um eine Produkt-Extravaganz oder eine abweichende Abmessung aufgrund eines Fehlensitzens der Form bei der Spannung zu verhindern. Bei der praktischen Anwendung müssen die Führungsstangen regelmäßig mit hochtemperaturbasiertem Schmierfett geschmiert werden, und zwar alle 200 Stunden, um Oberflächenkratzer durch die Trockenreibung zu verhindern.
2. Formenspannmechanismus: Kernverriegelung
Die Kernfunktion des Formenspannmechanismus ist es, eine ausreichende Spannkraft zu bieten, um der Ausbreitungskraft der komprimierten Luft auf der Form beim Blow-Molding-Prozess zu trotzen und sicherzustellen, dass die Form fest verschlossen ist. Industriell verwendet man hauptsächlich hydraulische oder mechanisch-hydraulische Kombinationen (Schwenkmechanismen): Der hydraulische Formenspannmechanismus vermittelt die Kraft durch einen Ölzylinder mit einem Durchmesser von Φ100-300mm, und der Arbeitstreibdruck beträgt 16-25MPa. Die Berechnung der Spannkraft folgt der Formel “Spannkraft = Produktübersichtfläche × Einheitsfläche-Spannkraft”, und die Einheitsfläche-Spannkraft beträgt generell 3-5 Tonnen/Quadratmeter; Der Schwenkmechanismus verstärkt die hydraulische Kraft um das 3-5-fache durch eine Verbindungskugelmechanismus, wodurch der Energieverbrauch um 20%-30% reduziert werden kann, jedoch muss der Gelenkspalt der Schwenkmutter regelmässig überprüft werden, um ≤0,2mm zu bleiben, um ein lockeres Formenspannen zu vermeiden.
3. Sicherheitsschutz Devices: Key to Production Protection
Um die Sicherheit der Geräte und der Bedienenden zu gewährleisten, ist das Spannsystem mit zahlreichen Schutzvorrichtungen ausgestattet: Der Formenschutz detektiert, ob Fremdkörper vor dem Schließen der Formen vorhanden sind, und zwar durch einen Infrarotsensor, der eine Beschädigung der Geräte durch Metallfragmenten und andere Mülltierchen vermeidet, die sich in der Form stecken könnten; Die hydraulische Überlastungs-Schutzfunktion wird durch ein Druckrelais realisiert, und der festgelegte Wert ist 110% der maximalen Spannkraft, um eine Verformung des Mechanismus durch eine Überlastung zu verhindern. Ein Unternehmen musste einmal einen direkten Schaden von ca.
III. Markenausführungseinheit: Blasformsystem Das Blasformsystem ist die Kerneinheit, die den rohrförmigen Parison in die gewünschte Produktrichtung transformiert. Durch Einführung von Druckluft in den Parison expandiert die Schmelze und gleitet sanft an der Innenwand der Form entlang, um nach Abkühlung und Aushärtung eine hohlformige Hülle zu bilden. Es besteht hauptsächlich aus einer Blaszwinge, einer Luftschaltungssteuerung und einer Formabdichtungsstruktur.
Das Blasformsystem ist die Kerneinheit, die den rohrförmigen Parison in die gewünschte Produktrichtung transformiert. Durch Einführung von Druckluft in den Parison expandiert die Schmelze und gleitet sanft an der Innenwand der Form entlang, um nach Abkühlung und Aushärtung eine hohlformige Hülle zu bilden. Es besteht hauptsächlich aus einer Blaszwinge, einer Luftschaltungssteuerung und einer Formabdichtungsstruktur.
1. Blaszwinge: Kernpunkt der Luftzufuhr Die Blaszwinge ist eine hohlgeformte Stahlrohrkonstruktion mit einem Außendurchmesser von Φ5-20mm und einer Wandstärke von 1-3mm. Der Kopf ist in einem Winkel von 30°-60° konisch, was eine einfache Einbringung in den Parison und eine Vermeidung der Berührung der Schmelze ermöglicht. Die Blaszwinge muss genau in den Mittelpunkt des Parison eingefügt werden, mit einer Abweichung von ≤1mm, und die Einbringungstiefe muss 1/3-1/2 der Länge des Parison betragen. Wenn die Länge des Parison 300mm beträgt, wird die Einbringungstiefe auf 100-150mm eingestellt. Eine zu geringe Einbringung kann zu einer unverblassten Oberseite des Produktes führen, während eine zu tiefe Einbringung den Parison beschädigen kann.
2. Luftschaltungssteuerung: Garantie für eine stabile Blasformung Das Luftschaltungsystem ist für die Bereitstellung einer stabilen Druckluft verantwortlich. Die Kernkomponenten umfassen einen Luftkompressor, einen Luftspeicher, eine Solenoidventil und einen Drucksensor. Die Displacement des Luftkompressors beträgt 0,5-5m³/min, und der Arbeitsdruck beträgt 0,8-1,2MPa; Der Volumen des Luftspeichers beträgt 0,5-2m³, der verwendet wird, um den Druck der Luftquelle zu stabilisieren und Druckschwankungen während des Blasformungsprozesses zu vermeiden; Die Reaktionstochter der Solenoidventil beträgt ≤50 ms, um eine präzise Steuerung des Blaszeiten zu gewährleisten; Die Genauigkeit des Drucksensors beträgt ±0,01MPa und überwacht in Echtzeit den Blasdruck.
2. Luftkreislaufkontrollgerät: Garantie für stabiles Blasformen Die Luftkreislaufanlage ist für die Bereitstellung stabiler Druckluft zuständig. Die Kernkomponenten umfassen einen Luftkompressor, einen Luftspeicher, ein Ventil und einen Drucksensor. Die Verdichtungsleistung des Luftkompressors beträgt 0,5 bis 5 m³/min, und der Betriebsdruck liegt bei 0,8 bis 1,2 MPa. Der Volumen des Luftspeichers beträgt 0,5 bis 2 m³ und dient dazu, den Druck der Luftquelle zu stabilisieren und Fluktuationen während des Blasformprozesses zu vermeiden. Die Reaktionszeit des Ventils beträgt ≤ 50 ms, um eine präzise Steuerung des Bläshaltungszeitpunkts zu gewährleisten. Die Genauigkeit des Drucksensors beträgt ± 0,01 MPa und ermöglicht eine Echtzeitüberwachung des Blasdrucks.
Das Luftkreislaufsystem ist für die Bereitstellung stabiler Druckluft verantwortlich. Zu den Kernkomponenten gehören ein Luftkompressor, ein Luftspeicher, ein Elektromagnetventil und ein Drucksensorschorn. Der Hubvolumen des Luftkompressors beträgt 0,5-5 m³/min, die Arbeitsdruck beträgt 0,8-1,2 MPa. Der Volumen des Luftspeichers beträgt 0,5-2 m³, um den Luftquellen-Druck zu stabilisieren und Druckschwankungen während des Blasformprozesses zu vermeiden. Die Reaktionszeit des Elektromagnetventils beträgt ≤50 ms, um eine genaue Steuerung der Blaszeit zu gewährleisten. Die Genauigkeit des Drucksensors beträgt ±0,01 MPa und der Blasdruck wird in Echtzeit überwacht.
VI. Zusammenfassung der strukturellen Koordination und Leistungsoptimierung
Formende Parameter sind abhängig von den Materialeigenschaften: Der Blasdruck für Produkte aus Polyethylen (PE) beträgt 0,3–0,6 MPa, für Produkte aus Polycarbonat (PC) 0,8–1,0 MPa. Die Blaszeit variiert mit der Produktwandstärke: etwa 3 Sekunden für eine Wandstärke von 2 mm und 8 Sekunden für 5 mm, um zu gewährleisten, dass das Produkt sich vollständig ausdehnt und die Wandstärke gleichmäßig ist.
3. Formausblaststruktur: Garantie für die Qualität des Aussehens
Die Formküvette muss mit gleichmäßig verteilten Ausblasthöhlen mit einem Durchmesser von Φ0,5–1,0 mm und einer Distanz von 5–10 mm versehen sein, damit der Luftdruck innerhalb der Küvette während des Prozesses des aufblasenden Protos minimiert wird und Produkteindrückungen aufgrund der Luftretention vermieden werden. Gleichzeitig muss die Position der Blasöffnung die Produktribben oder Gewindestructuren vermeiden, um Verformungen durch übermäßigen lokalen Druck zu vermeiden.
IV. Zentrale Steuereinheit: Steuerungssystem
Das Steuerungssystem ist der "Geist" der Extrusionsblasformmaschine und ist dafür verantwortlich, die kooperative Arbeit verschiedener Systeme zu koordinieren, die exakte Kontrolle von Prozessparametern wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und Zeit zu realisieren und die Stabilität und Wiederholbarkeit des Produktionsprozesses sicherzustellen. Es besteht hauptsächlich aus einer elektronischen Steuerungs-und Prüfeinheit, einer Mensch-Maschine-Schnittstelle und Ausführungskomponenten.
1. Präzisionssteuerungsmodul: Kernregelungsfunktion
Die Temperaturregelung verwendet einen PID (Proportional-Integral-Derivative)-Regler, um segmentierte Temperaturregelung auf der Extruderzylinder, der Form und anderen Teilen durchzuführen. Jedes Segment ist mit einem Thermoresistenzsensor mit einer Genauigkeit von ±0,5℃ ausgestattet, und die Widerstandsleistung der Heizspiral wird über ein festkörperrelais eingestellt, wobei eine Temperaturregelgenauigkeit von ±1℃ gewährleistet wird; Die Drücken des Hydrauliksystems werden über ein proportionales Ventil mit einer Einstellgenauigkeit von ±0,5 MPa geregelt. Die Klemmgeschwindigkeit verwendet ein „langsames-rasches-langsames“-Regelungssystem mit einer niedrigen Geschwindigkeit von ≤5 mm/s und einer hohen Geschwindigkeit von 50-100 mm/s, um Kollisionen der Form zu vermeiden; Der Blasenluftkreislaufdruck wird über ein elektropneumatisches proportionales Ventil eingestellt, und die Druckstabilisierungszeit beträgt ≤0,1 Sekunde, um eine gleichmäßige Parisonausdehnung sicherzustellen.
2. Menschmaschinenoberfläche und Fehlerüberwachung: Betrieb und Schutzgarantie Die Menschmaschinenoberfläche verwendet üblicherweise einen 7- bis 15-Zoll-Touchscreen. Bedienungsmitarbeiter können Prozessparameter wie Extrusionsgeschwindigkeit, Klemmkraft und Blaszeit einstellen und in Echtzeit Daten zur Produktionsstatus, wie Temperaturkurven und Druckwerte, anzeigen. Das System verfügt über eine vollständige Fehlermeldefunktion, die bei abnormalen Bedingungen wie Über-Hochtemperatur, Unterdruck und Fremdkörper in der Form rechtzeitig Alarm auslöst und die Maschine abschaltet und Fehlerinformationen aufzeichnet, um die Fehlerdiagnose einfach zu machen. Die Betriebserlaubnis umsetzt eine hierarchische Verwaltung. Anonyme Bedienpersonal kann nur Prozessparameter ändern, und Administratoren können das Steuerungsprogramm ändern, um Missbrauch zu verhindern.
V. Produktionsgarantieeinheit: Hilfseinrichtungen
Obwohl die Hilfsgeräte nicht direkt am Kernformprozess beteiligt sind, sind sie für die Produktionskontinuität, die Produktqualität und die Umweltschutzmaßnahmen von entscheidender Bedeutung. Sie umfassen hauptsächlich ein Kühlsystem, eine Entformungsvorrichtung, eine Bopfsägevorrichtung und eine Vorbehandlung für Rohstoffe.
Das Kühlsystem wird in Formkühlung und Produktkühlung eingeteilt: Die Formkühlung verwendet 20–30 ℃ kühlendes Wasser, und die Wasserrohre sind in der Nähe der Kavität angeordnet mit einem Abstand von ≤10 mm, um sicherzustellen, dass die Oberflächentemperaturdifferenz der Form ≤5 ℃ beträgt; Produktkühlung kann durch In-Form-Verzögerte Blasung (Druck 0,2–0,4 MPa, Verzögerung 0,5–2 Sekunden) oder aus der Form ausgeführte Luftkühlung (Windgeschwindigkeit 5–10 m/s) erreicht werden, die den Formenzyklus um 20–30 % verkürzen kann. Die Entformungsvorrichtung besteht hauptsächlich aus einem Robotarm oder einem Ausstoßzylinder mit einer Ausstoßkraft von 5–50 kN. Die Ausstoßposition vermeidet schwache Teile des Produkts (z. B. Gewindestäbe und scharfe Ecken), um eine Beschädigung des Produkts zu verhindern. Die Bopfsägevorrichtung besteht aus einer automatischen Säge und einem Zerkleinerer. Die Kantschärfe der Säge beträgt HRC55–60, und der Raum zwischen der Form und der Säge beträgt ≤0,1 mm, um eine schlanke Bopfsägenkantenaufsäge zu garantieren. Die Partikelgröße der zerkleinerten Partikel beträgt 2–5 mm, die recyceln und erneut verwenden können, jedoch darf die Recyclingrate nicht mehr als 30 % betragen, um eine Auswirkung auf die Produktleistung zu vermeiden.
Die Formbelüftung wird in die Formausblasstruktur integriert und spart 20–30 % der Energie und Zeit, die für die Kühlung der Form und des Produkts benötigt werden. Die Formbelüftungskammer ist aus Aluminiumblech gefertigt, um eine wiederholbare und niedrige Temperaturdifferenz zu gewährleisten und erhebliche Wirkung auf die Temperaturschwankungen der Form und das Produkttemperaturbewegungsmuster auszuüben. Die Formbelüftungskammer ist also am leichtesten anzumelden und zu installieren, verleiht optimale Wirkung und leistet einen geringen Stromverbrauch, sowie niedrige Investitionskosten und Wartungskosten.
Die strukturelle Zusammensetzung von Extrusions-Blown-Formschmelzmaschinen weist die Eigenschaften „Mehrsystem-Kooperation und hochpräzise Anpassung“ auf: Das Extrusionssystem sorgt für eine gleichmäßige Schmelzwahrnehmung, das Spannsystem gewährleistet die Fertigungsgenauigkeit, das Blowmolding-System ermöglicht die Formgebung, das Steuerungssystem koordiniert das Ganze, und die Hilfsgeräte gewährleisten eine kontinuierliche Produktion. Die Parametervereinigung jedes Systems bestimmt unmittelbar die Produktionseffizienz und die Produktqualität, wie z. B. die Übereinstimmung des Schraubenlängent-zu-Durchmesser-Verhältnisses mit den Anforderungen an die Verformung des Materials, die Übereinstimmung der Spannkraft mit der projizierten Fläche des Produkts und die Übereinstimmung des Blowdrucks mit der Fluidität des Materials.
Die strukturelle Zusammensetzung von Extrusionsblasformmaschinen besitzt die Eigenschaften der "Mitarbeit mehrerer Systeme und hochpräziser Abstimmung": Das Extrusionssystem sichert die Gleichförmigkeit, das Klarsystem die Präzision, das Blasformungssystem realisiert die Formgebung, das Steuerungssystem koordiniert den gesamten Prozess und die Hilfsgeräte sorgen für den kontinuierlichen Betrieb. Die Parameterabstimmung des jeden Systems bestimmt direkt die Produktionsleistung und die Produktqualität, z. B. die Abstützung des Schraflängens- Durchmesser-Rats mit den Anforderungen zur Kunststoffkonditionierung, die Abstimmung der Klemmkraft mit der projizierten Fläche des Produkts und die Abstimmung des Blasdrucks mit der Flüssigkeitsdichte des Materials.
