“正压塑料热成型模具”的安装、调试、保养与维修

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国内采用塑料热成型工艺生产塑料杯大约始于上世纪八十年代后期，经过十几年发展，目前已经处于鼎盛阶段。无论从设备（片材生产线、热成型机—制杯机、模具、印刷机）还是工艺已经成熟。
从原料到制品一般分为三个阶段：
& U1 X: L0 Z' `$ y' T# ?& p1 Z通常用于生产塑料杯的材料主要是：聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚脂（PET）、ABS、BOPS等。根据不同客户的包装要求，可以分为各种颜色的单层结构HIPS、CPS(透明PS)、PP、PVC、PET、ABS、BOPS以及由一种或多种材质组成的多层复合结构。比如具有高阻隔性能的塑料杯有的就需要至少两种材质五层的共挤复合结构。
三个阶段是：
1.挤出塑料片材
这一步是将塑料原料通过“塑料片材生产线”制成连续的塑料片材。其设备一般组成是：混料系统－结晶干燥系统－单台或多台挤出机－换网器－熔体泵－T形机头－三辊压光装置－裁边装置－牵引装置―储料装置－卷曲收卷装置。所制成的塑料片材厚度在0.２５mm-――２．５mm之间，宽度大约为300mm-１４００mm。
3 o9 K; ]1 l, x% x% i2. 热成型
热成型是将塑料片材制成塑料杯的生产过程。热成型是塑料加工中一种比较特殊的工艺。其特点是将片材加热至高弹态，然后通过压缩空气压力以及模具预拉伸装置使片材贴合模具表面，冷却、定型、剪切后得到制品。
  C2 R# _% ^) ?% y9 w4 ?由于成型时通常模具需用的空气压力是正压（0.4-0.8MP），所以这种制杯工艺称作正压热成型，在塑料正压成型生产过程中使用的模具称作“正压塑料热成型模具”。
5 c  B: p7 M1 t# ~7 b3.装饰
/ m/ \* Y$ t% t: o* k9 B装饰也就是采用印刷或贴标的方法对塑料杯外表进行美化。  
生产“一次性塑杯”的正压热成型模具目前多采用集成型和冲裁于一体的结构。
它主要有以下几个特点：
$ g; ~- ^& {$ U7 C  ?' O9 [" U·上剪板、下刀口除了起冲裁作用，有的下刀口还起成型制品边沿的作用。
# w) B- f3 }7 \·上下刀口一般不动，可灵活更换型腔，一套模具可生产多种规格的塑杯。既降低了模具制造成本，还加快了换模速度，同时提高了生产效率。
·采用助压模塞拉伸、压缩空气压力成型。
·上剪板、下刀口可剪切100—500万次。钝了的上剪板、下刀口经磨削锋利后，可多次使用。
: N1 O" G6 o" R% R5 I因此，在“一次性塑杯”生产中，模具保养和维修的好坏直接影响生产效率和产品质量。因此对模具进行有效的保养、维护就显得尤为关键。
9 W" O+ z( x0 v- e5 J, \因此建议：
·热成型模具最好固定安装在一台型号与之相匹配的正压热成型机上。因为模具频繁的更换不仅降低生产效率，而且模具在拆卸、存放、安装、调试的过程无形增加了造成损伤的可能，势必配合精度将会逐渐降低，进而影响影响产品质量和生产效率。
8 l- W. y& y# g9 t6 r无论进口正压热成型或国产正压热成型机（包括国产凸轮式、国产油压式正压热成型机），模具的安装、调整、拆卸等原理基本相同。
下面的论述的安装和调试方法是以在凸轮式正压热成型机为参考。
7 N8 [5 [5 A# x( r+ z1． 模具的安装、调试步骤：
9 F9 Q4 c1 {5 c; D! a0 m% I% h: I7 r·将机器的上模座安装面、模具的上安装面用干净的抹布擦抹干净，并喷涂适量的防锈油，在助压模塞拉杆上涂抹透明色食品级的润滑油膏。
$ c- s* W+ K8 Z! _8 r  a·将上模安装在设备的上模座上，不要锁紧螺栓，以方便合模时对刀口。
% n/ @( R- o, ?' f+ j6 I* N5 j5 e·把助压模塞提起缩进上剪口内。
0 x4 ^3 p, }! V1 U* d0 S! @·将机器下模座安装面、模具的下模安装面用干净的抹布擦抹干净，并喷涂防锈油，在模具顶杆上涂润滑油脂。
·将下模安装在设备的下模座上，不要锁紧螺栓。
) z5 B3 k9 r2 |& _) t·手动盘车将下模升至成型位置（即等半径弧面），通过调整机器上模座固定螺母（粗条时用）、机器下模座的丝杆螺母或斜插板（微调时用），使上剪板与下刀口平面之间的距离为所用片材厚度的1/3—1/5。（有些可套入，与刃口和模具结构有关）
, g9 L8 `, ?3 T·手动盘车至剪切位置，使下刀口进入上剪板内。
·锁紧上下模螺栓：先上模后下模，由内到外，前后对角上。为了保证均模具受到均衡的力，建议使用扭矩扳手，根据使用的螺丝选用适当的扭矩。。
8 ~8 R- i* K' b& O: E2 i" o3 \·正确安装冷却水管、气管。
5 K! N' _& |+ ]# h7 S7 q* o·对于国产的凸轮设备，开机器前，应先通过调整柱塞、成型气、吹气、送片感应开关的起始、停止位置，来确定动作程序。
·对油压设备，应先确定各感应开关的起始位置，然后设定、调整各动作程序所用时间的长短。
7 f% `! B; }, r4 b6 l·对于进口的以角度控制程序的热成型机，则应通过设定柱塞、成型气、吹气、送片等的起始角度和停止角度来确定动作的程序和所用时间的长短。
·程序的粗调可以根据通常的程序控制示意图，它是模拟了很多实际生产加工的程序总结而来，具有一定的普遍性。一般只是微调，对个别的模具才进行必要较大的调整。
·调整助压塞下降深度、成型气压压力、送片宽度、进片宽度、出片宽度、加热温度、冷却水的流量或流速，或者当用模温控制机时，设置冷却水的温度。
8 F5 {" U/ @, e# x2 `·一般助压模塞下降深度（H）的确定：
助塞下降深度（H）=成型制品的深度（H1）—2--10mm（常取3—5 mm）
  P$ H1 \1 W5 H/ Z( N/ I·下模的下刀口、型腔、底部顶板等的各排气孔应保持通畅。
·在设备无料、低速运转的情况下或通过点动操作的方法检查这些设置是否正确。
8 L; j- O" c( b- m5 S% D·上料试车，精调机器、模具、工艺参数至正常生产。
5 g8 M" e5 X% s, j9 L0 X" Z* p2．生产中的模具冷却、保护
·为了获得最大可能的生产率，应尽可能保持低的模具温度。当然，与加工塑料片材的材质、厚度有关。
! Q, W1 p! q- d6 m' L·当加工最常用的材料，如PS、PVC、PP、ABS 时16——18℃是较为典型的温度。
·但是模温不能低于10℃，因为将会有冷凝水产生，影响产品质量，导致模具生锈。
3 @8 @7 V/ G& s# z" U* w·高的温度将降低生产效率，如ILLIG正压热成型设备一般规定不能超过30℃。
·大量的冷却水流经模具，它是决定在整个操作中是否获得恒定温度的关键。要求平均每分钟的流量大约80升/分。
, o( t, }* r9 m4 H- {2 x5 J·保持上下模体温度的一致是相当的重要。否则，不同的热膨胀将导致上剪板、下刀口的刃口部分迸裂，使上剪口和下刀口及导柱过早的磨损，降低了它们的寿命。
·一般上剪板与下刀口温差不能超过5℃。
·如果尺寸允许，模具的顶出底应通冷却水。一旦尺寸较小，将在冷却底提供另外的冷却方式。
" }8 q4 I3 S8 V( v·国产热成型模具的底部目前已几乎没有设置冷却水道。但经过实践证明，通过自然冷却，可以满足一般的生产需求。主要原因是：
（1） 吹杯的压缩空气起一部分冷却的作用
（2） 目前生产的产品多较小，较薄，易于冷却
（3） 生产速度较慢
/ h( ]5 G+ j8 |. o# z（4） “一次性产品”要求较低
, {6 _  T9 k# s9 {9 Y7 E6 y  o1 U$ S·一般在模具的靠近加热箱一面的上剪板模座、下刀口模座各粘贴一层3—8mm厚毡布。主要是为了防止因加热箱的热量向模具传递，造成模具前后温度不一致（不但使模具易变形，而且影响产品的冷却效果和质量）。
  |2 g- h1 T/ p8 v·开机前，检查加热瓦（尤其上边）是否固定可靠，清理干净机器周围杂物、工具等，防止在生产过程中震落，随片材进入模具，损坏上剪板、下刀口。
· 停机时，为防止异物掉进模具，上下模应在成型位置（等半径弧面）处于闭合状态。
3．保养和润滑
. U/ k  V: R' Z4 `为了使模具处在无故障生产出始终如一的良好产品质量的状态，必须执行定期的例行维护和保养工作。
" s8 c1 M- B6 D+ F. l2 ^·模具上提供的所有润滑点，比如加油嘴或与其相似的，应每8小时维护一次。
·检查直线轴承导柱导套是否有划伤痕迹。如有，应确定划伤的原因。
- N) S9 d1 b; d$ v' |1 r·给直线轴承导向套每星期加润滑脂两次。
·每8小时给助压塞杆上轻涂一次食品级润滑油脂。
, p! ?& B. l1 ^/ j6 p·每8小时给顶出杆上轻涂一次润滑油脂。
·每16小时检查顶出杆、助压塞拉杆的锁紧螺母有无松动。
" h1 m5 j' g0 f9 o& y/ G/ Q& x" y·每8小时用气枪清洁上下模体，将模具处于最低位置：
6 u# I7 J! q& a& e: \A. 把藏匿在顶出板下的沉积物清理干净；
  ]- v5 H; M: h- B/ qB. 将助压塞降下来，清理干净压边圈里夹杂的碎塑料。
7 |& P2 m- d+ Q8 O" M! K·每天检查（目视）冷却系统水压以及水流量。当用污染较严重水进行冷却时，应每三个月清洗冷却系统一次。一旦发现污渍堆积，应在洗涤液中加入合适的溶解剂，或定期更换冷却水。
& E' ]4 }" _1 ]7 I! w·每星期检查助压模塞的磨损情况。它们的外形会因磨损而改变并且影响成型的产品。因此，应储备一定的备用助压模塞。
·每8小时检查一次助压模塞的松紧（如：小心锁紧螺母松动）、高低是否一致（用水平尺）。
4．模具的存放
5 c- y6 L  V+ W* w" o# W·模具应存放在具有空调的干燥的房间里。如果房间的空气湿度较大，应在所有光亮的表面涂凡士林、防锈剂予以保护。
! p" G5 P9 g6 V& t0 {9 c·如果地方允许，将模具的上下两半模体分开独立放置。注意将助压塞拉杆、顶杆垂直向上。用这种方法存放，可以防止模具的导向机构倾斜变形，因此模具的剪切刃口可以得到保护而不至于遭到损坏。
+ a8 {& B- d& y; }* m) x·如果两个半模不能分开放置，可将模具直立放在专用模架上，并在上剪口与下刀口中间放置一块平直的木板，防止上下刃口因套入太深而相互磨损。
! b7 N2 x7 E% h7 j* e·将模具内的冷却水从冷却水道、孔排除干净（如用压缩空气）。尤其在冬天特别注意，当把模具存放在不防霜冻的屋子时，任何一点滞留在模具冷却水道里的水都有可能对模具造成损害。
- {8 I+ d" N- K% ]" Y$ {; b5．维修
·模具的上剪板刃口、下刀刃口和模具其他运动部分都容易遭受磨损。
·为了延长刀口的使用寿命，一般将上剪口、下刀口刃口部分均加工稍长一点，以便以后能够多磨削几次。机器的剪切深度（俗称凸轮高点）尽量低些，以使下刀口不致在剪切时伸进上刀口太多，减少磨损量。
·当采用填充金属（如焊接）的做法修补崩碎的刀口时，刃口将会变形或碎裂。为了便于维修和保证产品的质量，加工时上刀口的硬度比下刀口的硬度要小一些。上刀口一般硬度55-58HRC，下刀口一般60-65HRC。
; Q5 H; U+ R& _2 M. H·根据从上剪板磨去材料的程度，模具上模体内的压边圈的前端可能也需要重新加工（比如磨薄一点）。无论怎样，必须保证有足够的空间使被弹簧顶压的压边圈能够缩回上刀板。缩回上刀板的距离至少等于机器的剪切深度（常见2.0—2.5mm，随机器略有差异）。
·在大多数模具中，下刀口也起部分成型的作用。所以谨记，除非塑杯的形状、配合尺寸有变化或其他模具零件同时重新加工，下刀口才可以在高精度公差范围内重新磨配。
9 ^+ P( F# V' e·任何影响高度的磨削也许将迫使型腔、顶出底等重新加工，以保证产品的尺寸和形状没有改变。
+ g  ]. z  C3 }/ g·如果剪切刃口需要重新磨削，也同时检查一下其他模具组件的磨损状况。如有必要，将已磨损、不和格的予以更换。这包括所有运动零件中间的密封圈、顶杆和助压模塞杆导套、助压塞及起脱模作用的型腔。
注意：当重新安装一个新的上剪板时，一般建议也重新安装导向、定位零件。
——上模安装新的定位销、导套或导柱
: H# w5 k! X9 U5 M$ f5 o5 o( G——下模安装新的定位销、导柱或导套
% ~% y6 o& @# j, @; g' O; R  v, E! O·这些操作必须让能胜任的、有经验的人员在装备良好的、适合维修作业的模具房内操作。如果维修人员和工具设施不具备条件，最好将模具送回原加工厂仔细检查修理，防止模具遭到损坏。
3 P* T# X. D% `. T& e5 z6. 国产热成型设备和模具需要不断改进和提高
无论是进口的还是国产的“塑料正压热成型模具”，都没有很好的解决润滑和密封问题。模具内部的不良润滑将会造成制品的污染。因此从清洁和易保养角度考虑应该采用免润滑材料，如免润滑轴承和导套。
( c! P' z# r% n( J' p/ t1 V国产模具面临的是材质的正确选用和加工精度的提高。由于受到成本竞争的压力，刀口、剪板、助压模塞杆、型腔选用性能低的不合适的材料或者没有经过热处理或者热处理强度不够，可更换型腔没有经过硬质阳极氧化、喷沙处理（如铝质型腔），有的加工精度（同心度、垂直度、圆度）不够，在一定程度上降低了模具的使用寿命，增加了生产过程中的维修和保养难度。
另外，多数国产热成机没有自动调模装置。经验不丰富的人工调模很难保证上下模体平行，加速了剪板和刀口的磨损，降低了模具应有的寿命和精度，也降低了生产效率。