邱建成 邱睿

2.塑料型坯成型机头的调试与修理

塑料型坯成型机头是保障成型塑料型坯的重要部件，它的结构形式、参数设计、工艺调整等会直接影响到塑料型坯的质量，但是吹塑设备到了制品生产厂家以后，对其各项工艺参数进行仔细调整可较好的延长设备的使用寿命并延长进行大修的周期，同时也利于提高制品的成型质量与提高生产效率。由于塑料型坯成型机头的结构形式不同，其使用、调试、修理会有较多的不同点，分别进行介绍。

2.1 直接挤出式机头的调试与修理

2.1.1 直接挤出式机头的调试

⑴ 正确设置机头各段的加热温度，其具体加热参数需要根据聚合物材料的加工温度来决定，在初次开机或是停机时间较长以后再次开机时，加热温度需要比正常工艺温度高 10℃~20℃左右。通常在挤出机与机头联接处的温度需要设置高一些，此外口模处的温度也需要设置高一些。温度设置并开始升温后，需要经常检查温度控制仪以及加热元件等是否正常工作，发现异常，及时进行处理。

⑵ 加热时注意保持加热元件、测温元件（热电偶）的正常工作状态，有些设备在机头的加热过程中，加热元件（加热圈）及测温元件容易发生遇热松弛现象，这样会存在不安全的因素，需要及时进行处理，（季节转换时节特别提醒注意！）同时在加热器上建议采用一种自动锁紧装置，使其确保不会发生加热后松弛现象。

⑶ 在中空成型机的生产过程中，有时由于塑料原料中存在异物，会造成机头与挤出机连接处的过滤板（孔板）堵塞，如果堵塞时间过长，容易造成连接处的螺栓损坏及加热元件损坏，并且产生塑料原料的漏料与溢料，有些中空成型机安装了树脂压力异常报警，目前多数中小型中空成型机没有安装这类报警装置，需要根据机头挤出料的具体情况及时进行处理。

⑷ 根据型坯流动和外观状况与质量及时调整温度的高低，挤出速度的快慢等参数，还可根据情况调整原料配方。

2.1.2 直接挤出式机头使用中安全注意事项

⑴ 机头初次挤出型坯时，操作及维修人员应注意与其保持一定的安全距离，因为可能由于加温过程中温度设置过高或是过低，型坯挤出时均可能发生安全意外，需要特别加以注意。

① 加热温度过高时，由于塑料长时间受到高温的加热，可能发生原料分解的现象，型坯挤出时，容易发生熔体被加热的温度比较高，熔体出现强度低，比较稀的状态，甚至还可能出现似水状的流体，在挤出机螺杆的推动下，形成高温高压的塑料熔融流体瞬间喷射而出。在这种状况下，如果操作及维修等人员距离机头较近，特别容易发生高温熔体的烫伤事故。这一点尤其值得产品生产工厂操作人员和设备制造工厂调试人员的高度重视；这类事故每年都在各地的吹塑工厂发生。

② 加热温度过低时，由于塑料还没有得到充分的加热，这时由于一些操作人员的经验不足，只注意温控仪上的显示数据达到设定值后就开始贸然开机，因为实际上塑料熔体还没有达到可以流动的温度要求，它在挤出机螺杆的强力推动下，有可能发生机头与挤出机联接螺栓或是联接螺纹的松动或是断裂，并且还可能引起机械事故，如果人员距离机头较近，就容易发生机械伤害事故。

⑵ 塑料型坯正常挤出后，由于壁厚或是其他原因，需要对机头的一些调节螺栓进行调整，操作或是维修人员等必须可靠的带好手套等安全防护用品，防止发生烫伤和其他不安全事故。

⑶ 在进行机头口模或是芯模的调整时，必要时必须关闭设备的加热电源，以确保操作人员的人身安全。

⑷ 特别注意：

① 禁止在机头温度过低的条件下强行启动挤出机，以保证设备和操作人员及周边人员安全。

② 禁止在挤出机和机头温度过高的状态下强行启动挤出机，如果设备因为其他原因造成加温时间过长或是温度过高，应该采取有效措施使其温度降低，温度降低到正常值后方可开机，以确保操作人员及周边人员的安全。

③ 禁止采用硬物敲打机头，尤其是口模和芯模以及机头内部的流道，连接处的法兰、接口等处，禁止采用硬物敲打或是采用硬质物件强行刮削等，以防止机头因此受到损坏。

④ 禁止在机头或挤出机附近晾挂衣物，手套、湿毛巾等物件，防止设备因此受潮造成电路短路或是其它损坏。同时也需禁止在其附近放置一些非设备必须的物件，防止引发不安全事故。（吹塑制品企业应该要有明确的文字规范与管理制度）

⑤ 禁止对设备不熟悉的人员进行各项操作，防止因此引发设备事故和人身不安全事故。

2.2 储料机头的调试与修理

2.2.1 储料式型坯机头的调试

储料式机头使用的正常与否，不但与机头的设计、制造、安装有很大的关系，同时与使用中的许多细节是否恰当也有很大的关系。当吹塑设备选择一旦确定，吹塑制品厂家就需要尽可能的保养、使用好所选择的吹塑设备；在吹塑设备的使用中，应该尽量的注意做好以下一些注意事项。

⑴ 严格控制塑料原料的清洁度，特别防止石子、泥沙、金属类等杂质混入原料之中，必要时可在塑料原料的进料斗中和粉碎机的料斗处加装强磁力除铁器；生产场地要注意搞好清洁，对塑料边料要设有专用的冷却台或是边料斗，防止泥沙带入边料之中。

如图2-1所示，这是某吹塑制品工厂中空成型机的储料机头中取出的金属混合物体，由于这些金属物体混入储料机头的流道之中，使储料机头的注射活塞发生卡死现象，造成压料液压缸、伺服液压缸的密封件全部损坏，并造成较大的直接经济损失。

图2 -1 储料机头流道中取出的金属物体

⑵ 严格按所加工的塑料原料的工艺特性给机头加温到工作温度，并恒定一段时间（2~4小时以上）才能开机。要特别注意防止温度不够就开机压料注射。在一些吹塑制品生产厂家，由于一些操作人员没有掌握好这一点，容易造成对储料机头关键零部件的损坏。

⑶ 由于储料机头加温时热量很高，所以设计储料机头时对相关的压料液压缸和伺服液压缸均设置有水冷却系统，机头升温时要特别注意保持冷却水的压力和畅通。防止因温度上升使压料液压缸和伺服液压缸的密封圈加速老化导致失效。

⑷ 生产时及时清理储料机头溢出的塑料边料，并对运动部件适量的加注润滑油。

⑸ 储料机头的加热器要注意做好绝缘，设备做好接地措施，确保人员和设备的安全。

⑹ 储料机头的换色与换料，一些在使用中的储料机头可能由于设计、制造、磨损、塑料原料等方面的原因，造成机头内部流道的压力不均匀，熔体流向不稳定，致使其换色、换料的周期较长，可采取一些措施缩短换色与换料的时间周期，常用的方法是：

① 在塑料原料中添加一定的水分（不能过多），使其在储料机头的内部熔融时产生较多气泡，增加一定的熔体压力，可使换色与换料的时间大为缩短。

② 适当调整压料时液压缸的压力，采用手动波动压料的方式可加快换色、换料的速度。

③ 改变塑料原料的配方，增加原料中高分子量原料的比例，可以加快换色、换料的速度，缩短其换色、换料时间。

④ 换色、换料时，应尽量清除料斗、机头等处的原有塑料原料，不让这些原料再进入挤出机与机头系统中，也可加快其换色、换料的速度。尤其是机头间隙溢出的废料，更应清理干净。

⑤ 对于一些长期在换料、换色中周期较长的机头建议进行技术改造，在经济上是合算的，经过对机头相应零部件采用计算机工程分析软件进行精确分析，可较好的确定对相关部件进行改进，从而加快其换色、换料的速度；目前国内已经有专业技术服务公司在开展机头改造、改进方面的技术服务。

⑥ 此外，挤出机螺杆、机筒磨损较为严重时，也会影响机头的换色与换料速度，在具体的操作中需要根据具体情况进行分析，确定其影响的主要因素，以方便采取相应的措施。在某些机头与挤出机联接的机头颈的设计、制造中，其流道部分不是特别的流畅，一些角度可能形成了死角，换色、换料时可能不容易被新料带出，如果换色、换料时间过长，可能考虑采用拆卸机头颈进行清理的办法。

⑦ 对于一些采用工程塑料（如ABS、PA等）进行吹塑的储料机头，其溢出的溢料应该坚持经常清理，防止其累积成为较大的碳化物，生产中一旦形成了碳化物，应该及时进行清理和去除，否则有可能碳化物积累时间较长后造成对机头一些重要零部件的损坏，这种情况曾在多家吹塑制品企业发生，值得工程塑料吹塑制品企业的注意。

⑺ 机头的压力过高，由于设计与制造以及塑料原料等方面的原因，可能导致机头与挤出机的熔体压力过高，影响到挤出量的提高和生产效率的提高，以及挤出机与机头的温度过高，必要时可进行技术改进，可将机头进行拆卸，对机头的流道部分进行一些修整与抛光，当经验不足时，每次修整的量可以小一些，通过试验，逐步达到较为理想的压力要求，以改善机头内因为熔体压力过高而造成挤料或储料较慢的状况。

⑻ 苏州同大机械有限公司近几年研制创新的机头复合流道技术较好的解决了困扰吹塑制品厂家多年的换色、换料难题，该公司对复合流道技术创新前的出厂设备，也对机头开展了技术改造的工作，可以对一些相关部件进行更新改造。

⑼ 在生产中塑料型坯的正常成型对于吹塑制品的质量影响很大，在调试中应该尽可能的将塑料型坯调整为正常状态，调试时，可参考图2-2。

图2 -2 塑料型坯调节示意图

⑽ 吹塑制品企业应该制定较为完善的设备管理制度，每班工作时应该定期巡查储料机头的各个重要部位，并做好书面记录，以备查询。

2.2.2 调试、维修储料式型坯机头时注意事项

⑴ 由于储料式型坯机头所加工的材料大多数是HMWHDPE，加工这些塑料时需要较高的温度，（180~230℃）稍不注意就容易发生烫伤事故，操作人员穿着必要的防护衣物、安全帽和带好手套才能进行操作。

⑵ 在塑料型坯挤出时操作人员及其他人员均需要远离储料机头的正下方，并保持一定的安全距离，特别是冷机加温后的最初几次挤出需要特别的注意安全，因为有可能机头温度过高会造成其内部的压力升高，当口模开口并注射压料时，机头内部的塑料熔融体在高温高压下有可能会激喷而出，高温塑料熔融体极容易对人体造成伤害或损伤。

⑶ 拆装大型、超大型储料机头口模、芯模时，需采用专用可以升降的拆装架，由于储料式型坯机头的口模、芯模的重量较重，拆装时温度较高，拆装架的使用可以确保操作人员的安全。对机头内塑料熔体的清除必须采用铜质刀具清理，不要造成对机头内部流道以及口模、芯模的刮、擦伤。对于连接用的高强度螺栓，安装芯模、口模时，需要在螺栓的连接部位涂上耐高温润滑脂，有利于下一次的拆卸与安装。耐高温润滑脂的温度选用范围在正常使用温度的1.5~2倍左右。

⑷ 对储料式型坯机头的液压联接管道及零部件的拆装检修时，必须认真检查主液压系统、伺服液压系统是否已经确定是处于完全没有压力的状态下，主液压系统和液压伺服系统停机后，特别是安装有储能器的液压系统，必需打开卸荷阀彻底排空主液压系统、液压伺服系统的压力，同时确认液压压力已经为零；以防止系统内的残存压力对人员和设备造成伤害。

⑸ 当储料机头内有塑料时，一定要加温到该种塑料的工艺温度以上才能进行拆卸操作；不然会对储料机头造成较大的损伤。当某种情况下需要采用明火加热时，必须先拆卸液压缸、伺服缸、电控装置等外围零部件，或者是明火不能靠近液压缸、电控元器件等处，并需做好拆卸现场的防火措施，确保用火安全。

2.3 多层型坯机头的调试与修理

多层型坯机头是生产多层共挤中空容器的重要零部件之一，在多层共挤吹塑设备中占有主要地位。多层共挤中空容器较大的部件是轿车用塑料燃油箱，较小的制品是食品、药品、农药等产品的包装瓶及包装桶。多层型坯机头有直接挤出式和储料式两种类型，目前用于汽车塑料燃油箱生产和食品、药品，农药等包装瓶的多层型坯机头多数采用的是直接挤出式；而生产化工危险品包装桶的多层型坯机头多数则采用了储料式。储料式多层型坯机头近几年以2~3层发展较快，而生产多层塑料燃油箱的型坯机头国内外在用的多数为6层。

到目前为止，国内中空成型机设备制造厂家已经有少数厂家可以在多层型坯机头上添加安装型坯壁厚径向控制装置，可以较好的解决型坯壁厚精确控制的问题。本节中主要介绍国产汽车塑料燃油箱的多层型坯机头的使用。

2.3.1 多层（六层）燃油箱的特点

多层吹塑汽车燃油箱（以下简称多层塑料油箱）由六层共挤结构组成，按其功能可分为基层、功能层、粘合层、回收料层和装饰层。

⑴ 基层

基层是多层共挤结构的主体，厚度较大，主要确定制品的强度，刚度及尺寸稳定性，同时也起一定的功能作用，基层聚合物主要是 HMW HDPE新料，基层厚度一般设定为总厚度的30%~50%。

⑵ 功能层

功能层，也称阻渗层，是多层共挤结构高阻渗作用的关键层，它不仅可以阻止燃油有效成份渗透至燃油箱外，而且可以阻止外界气体或湿气等向燃油箱内的渗透，功能层聚合物主要是EVOH。一方面，EVOH的价格较高，另一方面，EVOH在很薄的情况下，其阻隔性能已很高。因此，在满足阻渗性能要求的前提下，阻渗层应设计得尽量薄；一般为总厚度的1%~5%。

⑶ 粘合层

粘合层主要解决基层和功能之间的相互粘合不良的问题，多层燃油箱壁内各层之间的粘合是难点和要点，粘合不良会发生层间剥离现象，进而影响塑料油箱的强度和阻渗效果，粘合层聚合物一般用HDPE改性料，粘合剂价格一般较高，故在满足性能要求的前提下，其厚度应尽量小些；粘合层一般为两层，占总厚度的1%~4%。

⑷ 回收料层

在共挤吹塑油箱的过程中，会产生一些飞边和废件，其回收再利用，可降低成本，同时，多次回收通常也不会影响燃油箱的性能。单种聚合物油箱的回收料破碎后按一定比例加入挤出机即可。多层共挤吹塑料油箱的回收料有多种塑料，不利于直接分离成单组分利用。

因此，在复合共挤结构中增加回收料层，以解决回收料的重复利用，回收料层主要为回收料和 HMWHDPE新料的混合物；回收料层厚度可达总厚度的30%~50%。

⑸ 装饰层

装饰层也叫外基层。除具有一定强度、刚度外，可加入色母料，以提供燃油箱不同的外部色彩，也可以加入抗紫外线剂等助剂，以改善燃油箱的外部适应性，装饰性聚合物主要为 HMW HDPE新料和色母粒；此层厚度一般设定为总厚度的15%左右。

2.3.2 某机电科技有限公司研制六层燃油箱吹塑设备的特点

该设备包括共挤机头、挤出机、成型机、吹胀机构、100点型坯壁厚控制装置、升降平台、电气液压与气动系统、失重或称重系统、集中供料系统等几大部分。

⑴ SCJC500×6多层中空机具体参数（见表2-1）。

⑵ SCJC500×6多层共挤中空机的技术特点

挤出机系统由六台塑料挤出机组成，挤出机采用了国内技术领先的 IKV结构及混炼性能优异的螺杆，塑化能力强，塑化质量高。多层共挤机头是该机最关键的部件，由它形成六层塑料型坯。该共挤机头采用了完全符合“先进先出”原则的心形包络曲线流道，主要流道表面镀铬处理。100点轴向型坯壁厚控制装置必须确保型坯的精度稳定，并得到良好的壁厚分布。成型机采用国内首创新型闸块销模机构，成型机及吹胀机构是塑料型坯吹塑成型的主要部件，移模、合模速度采用电液比例控制。经过创新改进，多层机头的重量大幅度减轻，体积减小，加热采用了电磁感应加热技术，使加热时间得到缩短，节能效果明显。各种不同的塑料原料加入到各自的挤出机中，通过加温融化进入六层塑料机头之中，形成具有六层的塑料型坯，然后采用成型机带动模具通过压缩空气使六层塑料燃油箱吹塑成型。

2.3.3 多层（六层）吹塑燃油箱生产工艺温度参数控制（见表2-2）

表2 -2 某工厂采用SCJ500x6中空成型机生产六层燃油箱的温度参数表

表2 -1 某机电科技有限公司SCJC500×6多层大型中空成型机技术参数表

2.3.4 多层型坯机头的注意事项

⑴ 由于生产塑料燃油箱的多层型坯机头体积较大，因此加热升温的时间较长，加热升温时需要值班人员加强值守与巡查，值班人员不能离开现场，以防止发生意外事故。

⑵ 严格禁止在多层型坯机头、各台挤出机温度没有达到工艺温度要求的状态下开机运行，设备出现升温意外时及时排除。

⑶ 在更换芯模、口模及其他部件时，严格禁止采用钢铁类硬物碰撞或是敲打这些部件，清理流道的残余塑料熔体时必须采用铜质工具，不得采用直接火烧的办法处理塑料熔体。

⑷ 严格控制各挤出机料斗加入的原料品种，严格禁止加入其它非该挤出机所加工的原料；严格禁止塑料原料中混入其他杂质及杂物。

⑸ 操作此类设备必须经过认真的技术培训并通过相关技术考核，严格禁止没有经过相关技术培训的人员进行设备操作。

⑹ 还需要严格遵守其他塑料型坯机头的安全注意事项。

2.4 轴向型坯电液控制系统的调试与修理

挤出吹塑中空成型机普遍采用了轴向型坯控制系统，型坯壁厚控制成了挤出中空成型机的标配。轴向型坯控制伺服液压系统系统主要由伺服液压缸，电子尺，伺服液压泵、阀等零部件组成。

近年来挤出吹塑中空成型机生产线已经开始采用全电动伺服型坯调节控制系统，由于这类控制系统目前还没有普遍采用，在此我们不列入专门讨论与介绍。

采用电液轴向型坯壁厚控制，可根据各部分型坯的吹胀比控制型坯壁厚，形成壁厚均匀的吹塑制品。同时也节省原料，降低加工成本，缩短吹塑制品冷却时间，显著提高生产效率和制品质量。目前，广泛采用的是液压伺服阀驱动的型坯壁厚控制系统。常见的挤出中空成型液压伺服系统原理图可参考图2-3。

图2 -4 一种径向柔性环口模的外观图

图2 -3 液压伺服控制系统原理图

液压伺服系统常采用压力补偿型变量柱塞泵提供油源。柱塞泵自带溢流阀，油路中不需另设溢流阀，阀块较为简单；压力补偿型变量柱塞泵可根据系统对流量的要求，自动调节油泵的排量，当系统只需要小排量时，油泵自动减小排量，起到节能的作用。压力补偿型变量柱塞泵的最大排量是可以进行调节的，可根据油泵电机功率及工作压力，调定油泵的最大流量，使油泵在最大排量工作时，油泵电机不要过载。

伺服阀，早期的液压伺服系统主要采用力矩马达、喷嘴、挡板式结构。这种类型伺服阀控制精度高，制造、结构复杂，成本高，对污染敏感度高。因此，液压伺服系统要在油泵吸油口，管路上，以及回油口设有过滤器；并且常常采用独立的油源。随着直动式伺服电磁阀控制精度的提高，以其成本低、对污染敏感度低的优势，在挤出中空成型机液压伺服系统中，得到广泛应用。目前许多吹塑机制造厂家选择伺服阀多选择MOOG公司生产的产品；国内上海704所（上海衡拓液压控制技术有限公司）生产的射流管式电液伺服阀也广泛应用于挤出吹塑机设备上，抗污染能力强，性价比好，服务快捷，尤其是该公司研制的大容量电液伺服阀具有独特的性能优势。

蓄能器，液压伺服系统中，常常设有蓄能器，其作用是，可以短时间释放压力油，满足系统对流量的要求。采用蓄能器后，可以通过选择较小排量的油泵，较小的装机容量，较好的伺服控制精度，从而达到节能的目的。蓄能器的液压系统，需要设有手动、或自动放液阀，当系统不工作时，放掉蓄能器中的压力油，确保安全。

壁厚控制油缸，壁厚控制油缸一般采用双出杆油缸，便于伺服阀对进、出油缸液压油流量的控制，获得较高的控制精度。

电子尺，一般根据壁厚液压缸的行程来选择其具体行程参数，根据伺服阀及其控制系统的电压等级来选择耐压参数。

液压油，一般选择抗磨液压油，具体牌号多选择46、68号抗磨液压油。

通常的调试主要是对伺服控制系统的型坯曲线进行调节，目前常用的有MOOG100点电液伺服控制器和吹塑机制造厂家研制数控一体化的型坯控制界面。详尽的曲线调整可仔细阅读各厂家的设备说明书。各部件的修理目前主要常用的是换件修理方法。

2.5 径向型坯控制系统的调试与修理

径向型坯控制系统目前在吹塑机上采用不是很普遍，国内的径向型坯控制系统主要应用于200L吹塑机的口模与芯模控制上，随着径向型坯控制技术的不断研究的深入，这类控制系统将可能较多的出现在吹塑机的口模与芯模的控制上。

径向型坯控制系统的核心部件主要有柔性环弹性口模，伺服液压缸，口模，加热器，连接件等组成。其关键零部件主要是柔性环（又称弹性环）口模，伺服液压缸。柔性环口模前些年国内一直视为技术难题，在设计、加工、材料选择、热处理等方面技术难度较高。经过苏州同大机械有限公司工程技术研究中心的工程技术人员连续多年的研究，该项技术难题已经获得突破。并且在多台200 L双L环危包桶双层吹塑机上获得应用，从应用的情况来看，效果较好。

其优势主要体现在以下几点：

① 控制精度较高，能够准确的控制径向型坯的变化。有利于调整塑料型坯的壁厚变化。

② 径向壁厚控制系统柔性环加工方便，具有较好的使用效果和使用寿命。

③ 调试，调整，维护与维修方便，适应国内吹塑制品行业的现状。

④ 制造成本适用于国内工业现状，可较为广泛的推广使用。

2.5.1 柔性环变形量的调整

柔性环的变形量决定了型坯壁厚的调整量，一般情况下，柔性环的变形量不会大于 3 mm。对于200L双L环塑料桶来说，其柔性环的调整量一般在1~1.5 mm之间。由于每个200 L塑料桶的具体形状有一些差异，因此其调整量会有差别。其调整量只是需要调整伺服液压缸的行程即可，即伺服液压缸的顶出行程。

2.5.2 柔性环的变位调整

柔性环的变形在实际使用中一般是在对称的两个位置上，经过一段时间的频繁顶出、变形，其变形处有可能发生一些永久性的微细变形，在这种情况下，可将该变形处采用抛光的方式进行抛光，然后将柔性环转动一个角度，即可继续使用，下次出现类似情况时，还可以这样进行调整，一直到柔性环彻底失效为止，一般情况下，一个柔性环的使用寿命会是比较长的。

2.5.3 调整柔性环口模的注意事项

① 柔性环口模的制造精度较高，一般采用弹性合金钢制造，在安装与调试时，不要采用锤击的方式进行，以免发生不可修复的变形。

② 柔性环的对称变形量应该尽量调整一致，以免影响型坯壁厚的控制不准确。

2.5.4 伺服液压缸的调整与注意事项

① 应用于柔性环口模的伺服液压缸的行程很小，调整时需要仔细调整，准确测量其顶出尺寸。并且对其调整螺母进行锁紧，使其不会发生松动。

② 伺服液压缸内部的循环冷却水至关重要，应该经常检查，确认长时间保持稳定通畅；以确保伺服液压缸的稳定运行。

2.5.5 柔性环口模的修理：

当口模柔性环磨损或是变形过大时，一般应该进行换件修理。