浅论塑料吹膜机模芯螺旋槽加工的改进
2014-03-10陈志成
陈志成
摘要：塑料吹膜机是通过高温（约150摄氏度）溶解并混合塑料（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC等）成为粘流态塑料后，吹塑成为薄膜塑料袋的设备。其结构主要由挤出系统、传动系统、加热冷却系统、控制系统组成。文章主要针对挤出系统中的模芯螺旋槽与模芯导料孔加工过程中存在的问题提出分析与改进
方案。
关键词：塑料吹膜机；模芯螺旋槽；导料孔加工
中图分类号：TQ320 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0028-02
本人从大学毕业后，在技工学校担任机械专业教师，多年来曾经担任CAD/CAM软件、钳工、数控铣床等教学工作，在教学中，刻苦钻研了有关机械加工的基本知识，积累了一些关于机械加工经验。为了能提高机械加工方面知识与教学水平，我利用暑假和寒假到广东丰泽塑料吹膜机械厂实习进修。该厂是采用吹塑生产塑料薄膜方法研制出塑料吹膜机。塑料薄膜是应用高分子材料制品，它可以用挤出吹塑、压延、流延、挤出拉幅以及使用夹缝机头直接挤出等方法制造，各种方法的特点不同，适用性也不一样，其中吹塑法成型塑料薄膜比较经济和简便，吹塑过程塑料受到纵横方向的拉伸取向作用，制品质量较高，因此，吹塑成型在薄膜生产上应用广泛。吹塑薄膜法是用挤出法先将塑料输送到模芯，在通过螺旋槽混合塑化挤成管状，而后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管式膜，冷却后折叠卷绕成双层平膜。其中塑化的程度如何完全取决于挤出系统，在厂里，我就是主要负责和参与了45型螺杆吹膜机挤出系统中模芯的加工与检测工作。在加工中确实遇到了不少的问题，现对发现的问题逐一分析和解决。
1 存在问题与零件分析
1.1 设计的合理性
我们在试产加工时发现，生产出来的塑料袋出现小孔或破裂的现象，造成产品不合格。厂里立即召开会议，提出关于怎么样提高产品质量，降低生产成本的议题。我针对问题做出分析，聚乙烯在加热后传导不畅顺，加热温度过高，会出现碳化现象，导致以上情况。根据出现的情况，一般是加热冷却系统、装配和挤出系统发生故障所造成。
首先是加热冷却系统，聚乙烯在加热过程中，假设该系统出现失效，会不能有效控制温度，导致温度过高，让塑料出现碳化现象。负责该系统的部门检查后，加热系统正常，没有出现故障，所以被排除。
然后是装配部分，装配时如果出现间隙，粘流态塑料在流动过程中，，导致凝结在间隙处，停机冷却后形成堵塞。一般按照要求装配，不会出现间隙，但经过检查后，装配不存在问题。该部分也被排除。
把以上的两个故障都排除后，再进行试产塑料袋，结果还存在小孔和破裂想象，最后我们这个部门对挤出系统进行检测，我发现模芯存在设计的不合理，如图一（原图）中的导料孔，导料孔的作用是把加热混合后的粘流态塑料传导到螺旋槽。如图1（原图）导料孔的设计是与模芯中心线垂直90度，在传导过程中会产生压力，该压力导致粘流态塑料传输不顺畅，部分粘流态塑料停滞在高温的模芯中，由于温度过高，导致停滞的粘流态塑料造成碳化。经过几个部分的检查和分析后，得出导料孔是形成产品不合格的主要原因。
图1 （原图）导料孔
由于输送压力不足，粘流态塑料流动不顺畅的原因，是垂直90度的导料孔所致。我针对导料孔的设计问题，作出适当的修改（如图2），把垂直90度修改为相对螺旋槽入口30度，这样粘流态塑料可以直接顺畅输送到螺旋槽，不用转一个90度。
图2 修改后导料孔
1.2 螺旋槽加工方法的选择
模芯是一个典型的轴类零件，轴类零件的传统加工方法都是在普通车床上加工，而图形2（螺旋槽）在普通车床用传统的加工方法加工，R圆角会达不到要求，还有该部分设计不能存在退刀槽（会积聚塑料），往往加工时出现蹦刀和刮伤工件，使得零件要报废或者维修，造成成品率低，导致生产成本提高。所以必须考虑用其他加工方法，可以考虑的有几种，如加工中心（五轴联动）、数控车铣一体机和普通铣床等。首先，加工中心（五轴联动）是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。然后，数控车铣一体机是数控铣床和数控车的一体化合成机。以上两种都是高精度和高加工成本的机床，但是我们厂没有这些设备，如果给外面加工会大大提高成本，所以利用我厂X6232B/1型数显万能回转头铣床进行粗加工，精加工就利用钳工修磨。
2 模芯螺旋槽与导料孔加工工艺模芯螺旋槽加工部分
2.1 夹具的选择
图1中的模芯螺旋槽假设利用专用夹具装夹，向下2度的角度（是为了铣刀退刀用）就不能达到，所以选用分度头装夹比较合理，利用分度头装夹就是可以旋转角度。再加上图顶针装夹，
2.2 分度头挂轮的选择
模芯螺旋槽是利用铣床X轴带动分度头挂轮同步加工的，所以一定要选好挂轮，计算好挂轮的传动比。
输出齿轮输入齿轮=i=机床定数l（工件导程）=40xTdxπxctgβ=40xT工件导程
40——分度头定数
T——工作台丝杠螺距（数显万能回转头铣床为6）
L工件导程—螺旋槽中心距为16mmx螺旋槽4条=64mm
i=40x6/16x4=240/64≈4
所以利用输出齿轮为100，输入齿轮为25。
2.3 刀具
加工螺旋槽时，铣刀的选择也很重要，正所谓“攻欲善其事，必先利其器”，我选用R5.5铣刀做粗加工，R6铣刀做精加工。但市场上R5.5较少，故需要自己刃磨，用圆角规测量。
2.4 模芯导料孔加工部分
夹具为了能保证产品质量，降低产品报废率，提高生产率，所以我专为模芯导料孔的加工工序设计专用夹具。
螺旋槽和导料孔加工的技术要领与注意问题：
固定专用夹具或分度头时一定要用百分表打表，保证平衡。
（1）安装挂轮时，固定后用手动转动一下，再作调整。如果过紧的话，工作时会不顺畅；如果过松的话，工作时会跳齿。
（2）磨削铣刀时，注意测量圆弧。
（3）切削液选用10%乳化液加水稀释而成，该切削液冷却快，流动性强，合理选用切削液有利于降低轴向力和扭矩。
（4）对刀时，为保证精度，选用对刀仪比较适合。
（5）钻孔时，必须要先打中心孔。
综上所述，通过对塑料吹膜机模芯螺旋槽与导料孔加工，让我学习一些加工的工艺和加工的注意问题。在普通铣床上加工，只要合理选择刀具和加工方法，合理安排加工工艺，掌握技术要领，是可以克服困难，广泛应用的。把实习的经验运用在今后指导学生使用普通铣床和钳工加工零件中，可以大大提高学生的知识水平。
本人因水平和工作经验有限，本文中难免的错漏和不足之处，恳请各位专家批评指正，提出宝贵的意见，使本人能从中学习，谢谢。
参考文献
[1] 机械工人切削手册[M].机械工业出版社，2005.
[2] 塑料中空吹塑成型[M].出版社：化学工业出版
社，2006.
[3]] 普通机床加工工艺[M].出版社：机械工业出版
社，2005.
[4]] 金属加工常识[M].高等教育出版社，2006.
[5]] 机械基础[M].高等教育出版社，2010.
[6]] 画法几何及工程制图[M].机械工业出版社，2008.
摘要：塑料吹膜机是通过高温（约150摄氏度）溶解并混合塑料（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC等）成为粘流态塑料后，吹塑成为薄膜塑料袋的设备。其结构主要由挤出系统、传动系统、加热冷却系统、控制系统组成。文章主要针对挤出系统中的模芯螺旋槽与模芯导料孔加工过程中存在的问题提出分析与改进
方案。
关键词：塑料吹膜机；模芯螺旋槽；导料孔加工
中图分类号：TQ320 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0028-02
本人从大学毕业后，在技工学校担任机械专业教师，多年来曾经担任CAD/CAM软件、钳工、数控铣床等教学工作，在教学中，刻苦钻研了有关机械加工的基本知识，积累了一些关于机械加工经验。为了能提高机械加工方面知识与教学水平，我利用暑假和寒假到广东丰泽塑料吹膜机械厂实习进修。该厂是采用吹塑生产塑料薄膜方法研制出塑料吹膜机。塑料薄膜是应用高分子材料制品，它可以用挤出吹塑、压延、流延、挤出拉幅以及使用夹缝机头直接挤出等方法制造，各种方法的特点不同，适用性也不一样，其中吹塑法成型塑料薄膜比较经济和简便，吹塑过程塑料受到纵横方向的拉伸取向作用，制品质量较高，因此，吹塑成型在薄膜生产上应用广泛。吹塑薄膜法是用挤出法先将塑料输送到模芯，在通过螺旋槽混合塑化挤成管状，而后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管式膜，冷却后折叠卷绕成双层平膜。其中塑化的程度如何完全取决于挤出系统，在厂里，我就是主要负责和参与了45型螺杆吹膜机挤出系统中模芯的加工与检测工作。在加工中确实遇到了不少的问题，现对发现的问题逐一分析和解决。
1 存在问题与零件分析
1.1 设计的合理性
我们在试产加工时发现，生产出来的塑料袋出现小孔或破裂的现象，造成产品不合格。厂里立即召开会议，提出关于怎么样提高产品质量，降低生产成本的议题。我针对问题做出分析，聚乙烯在加热后传导不畅顺，加热温度过高，会出现碳化现象，导致以上情况。根据出现的情况，一般是加热冷却系统、装配和挤出系统发生故障所造成。
首先是加热冷却系统，聚乙烯在加热过程中，假设该系统出现失效，会不能有效控制温度，导致温度过高，让塑料出现碳化现象。负责该系统的部门检查后，加热系统正常，没有出现故障，所以被排除。
然后是装配部分，装配时如果出现间隙，粘流态塑料在流动过程中，，导致凝结在间隙处，停机冷却后形成堵塞。一般按照要求装配，不会出现间隙，但经过检查后，装配不存在问题。该部分也被排除。
把以上的两个故障都排除后，再进行试产塑料袋，结果还存在小孔和破裂想象，最后我们这个部门对挤出系统进行检测，我发现模芯存在设计的不合理，如图一（原图）中的导料孔，导料孔的作用是把加热混合后的粘流态塑料传导到螺旋槽。如图1（原图）导料孔的设计是与模芯中心线垂直90度，在传导过程中会产生压力，该压力导致粘流态塑料传输不顺畅，部分粘流态塑料停滞在高温的模芯中，由于温度过高，导致停滞的粘流态塑料造成碳化。经过几个部分的检查和分析后，得出导料孔是形成产品不合格的主要原因。
图1 （原图）导料孔
由于输送压力不足，粘流态塑料流动不顺畅的原因，是垂直90度的导料孔所致。我针对导料孔的设计问题，作出适当的修改（如图2），把垂直90度修改为相对螺旋槽入口30度，这样粘流态塑料可以直接顺畅输送到螺旋槽，不用转一个90度。
图2 修改后导料孔
1.2 螺旋槽加工方法的选择
模芯是一个典型的轴类零件，轴类零件的传统加工方法都是在普通车床上加工，而图形2（螺旋槽）在普通车床用传统的加工方法加工，R圆角会达不到要求，还有该部分设计不能存在退刀槽（会积聚塑料），往往加工时出现蹦刀和刮伤工件，使得零件要报废或者维修，造成成品率低，导致生产成本提高。所以必须考虑用其他加工方法，可以考虑的有几种，如加工中心（五轴联动）、数控车铣一体机和普通铣床等。首先，加工中心（五轴联动）是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。然后，数控车铣一体机是数控铣床和数控车的一体化合成机。以上两种都是高精度和高加工成本的机床，但是我们厂没有这些设备，如果给外面加工会大大提高成本，所以利用我厂X6232B/1型数显万能回转头铣床进行粗加工，精加工就利用钳工修磨。
2 模芯螺旋槽与导料孔加工工艺模芯螺旋槽加工部分
2.1 夹具的选择
图1中的模芯螺旋槽假设利用专用夹具装夹，向下2度的角度（是为了铣刀退刀用）就不能达到，所以选用分度头装夹比较合理，利用分度头装夹就是可以旋转角度。再加上图顶针装夹，
2.2 分度头挂轮的选择
模芯螺旋槽是利用铣床X轴带动分度头挂轮同步加工的，所以一定要选好挂轮，计算好挂轮的传动比。
输出齿轮输入齿轮=i=机床定数l（工件导程）=40xTdxπxctgβ=40xT工件导程
40——分度头定数
T——工作台丝杠螺距（数显万能回转头铣床为6）
L工件导程—螺旋槽中心距为16mmx螺旋槽4条=64mm
i=40x6/16x4=240/64≈4
所以利用输出齿轮为100，输入齿轮为25。
2.3 刀具
加工螺旋槽时，铣刀的选择也很重要，正所谓“攻欲善其事，必先利其器”，我选用R5.5铣刀做粗加工，R6铣刀做精加工。但市场上R5.5较少，故需要自己刃磨，用圆角规测量。
2.4 模芯导料孔加工部分
夹具为了能保证产品质量，降低产品报废率，提高生产率，所以我专为模芯导料孔的加工工序设计专用夹具。
螺旋槽和导料孔加工的技术要领与注意问题：
固定专用夹具或分度头时一定要用百分表打表，保证平衡。
（1）安装挂轮时，固定后用手动转动一下，再作调整。如果过紧的话，工作时会不顺畅；如果过松的话，工作时会跳齿。
（2）磨削铣刀时，注意测量圆弧。
（3）切削液选用10%乳化液加水稀释而成，该切削液冷却快，流动性强，合理选用切削液有利于降低轴向力和扭矩。
（4）对刀时，为保证精度，选用对刀仪比较适合。
（5）钻孔时，必须要先打中心孔。
综上所述，通过对塑料吹膜机模芯螺旋槽与导料孔加工，让我学习一些加工的工艺和加工的注意问题。在普通铣床上加工，只要合理选择刀具和加工方法，合理安排加工工艺，掌握技术要领，是可以克服困难，广泛应用的。把实习的经验运用在今后指导学生使用普通铣床和钳工加工零件中，可以大大提高学生的知识水平。
本人因水平和工作经验有限，本文中难免的错漏和不足之处，恳请各位专家批评指正，提出宝贵的意见，使本人能从中学习，谢谢。
参考文献
[1] 机械工人切削手册[M].机械工业出版社，2005.
[2] 塑料中空吹塑成型[M].出版社：化学工业出版
社，2006.
[3]] 普通机床加工工艺[M].出版社：机械工业出版
社，2005.
[4]] 金属加工常识[M].高等教育出版社，2006.
[5]] 机械基础[M].高等教育出版社，2010.
[6]] 画法几何及工程制图[M].机械工业出版社，2008.
摘要：塑料吹膜机是通过高温（约150摄氏度）溶解并混合塑料（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC等）成为粘流态塑料后，吹塑成为薄膜塑料袋的设备。其结构主要由挤出系统、传动系统、加热冷却系统、控制系统组成。文章主要针对挤出系统中的模芯螺旋槽与模芯导料孔加工过程中存在的问题提出分析与改进
方案。
关键词：塑料吹膜机；模芯螺旋槽；导料孔加工
中图分类号：TQ320 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0028-02
本人从大学毕业后，在技工学校担任机械专业教师，多年来曾经担任CAD/CAM软件、钳工、数控铣床等教学工作，在教学中，刻苦钻研了有关机械加工的基本知识，积累了一些关于机械加工经验。为了能提高机械加工方面知识与教学水平，我利用暑假和寒假到广东丰泽塑料吹膜机械厂实习进修。该厂是采用吹塑生产塑料薄膜方法研制出塑料吹膜机。塑料薄膜是应用高分子材料制品，它可以用挤出吹塑、压延、流延、挤出拉幅以及使用夹缝机头直接挤出等方法制造，各种方法的特点不同，适用性也不一样，其中吹塑法成型塑料薄膜比较经济和简便，吹塑过程塑料受到纵横方向的拉伸取向作用，制品质量较高，因此，吹塑成型在薄膜生产上应用广泛。吹塑薄膜法是用挤出法先将塑料输送到模芯，在通过螺旋槽混合塑化挤成管状，而后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管式膜，冷却后折叠卷绕成双层平膜。其中塑化的程度如何完全取决于挤出系统，在厂里，我就是主要负责和参与了45型螺杆吹膜机挤出系统中模芯的加工与检测工作。在加工中确实遇到了不少的问题，现对发现的问题逐一分析和解决。
1 存在问题与零件分析
1.1 设计的合理性
我们在试产加工时发现，生产出来的塑料袋出现小孔或破裂的现象，造成产品不合格。厂里立即召开会议，提出关于怎么样提高产品质量，降低生产成本的议题。我针对问题做出分析，聚乙烯在加热后传导不畅顺，加热温度过高，会出现碳化现象，导致以上情况。根据出现的情况，一般是加热冷却系统、装配和挤出系统发生故障所造成。
首先是加热冷却系统，聚乙烯在加热过程中，假设该系统出现失效，会不能有效控制温度，导致温度过高，让塑料出现碳化现象。负责该系统的部门检查后，加热系统正常，没有出现故障，所以被排除。
然后是装配部分，装配时如果出现间隙，粘流态塑料在流动过程中，，导致凝结在间隙处，停机冷却后形成堵塞。一般按照要求装配，不会出现间隙，但经过检查后，装配不存在问题。该部分也被排除。
把以上的两个故障都排除后，再进行试产塑料袋，结果还存在小孔和破裂想象，最后我们这个部门对挤出系统进行检测，我发现模芯存在设计的不合理，如图一（原图）中的导料孔，导料孔的作用是把加热混合后的粘流态塑料传导到螺旋槽。如图1（原图）导料孔的设计是与模芯中心线垂直90度，在传导过程中会产生压力，该压力导致粘流态塑料传输不顺畅，部分粘流态塑料停滞在高温的模芯中，由于温度过高，导致停滞的粘流态塑料造成碳化。经过几个部分的检查和分析后，得出导料孔是形成产品不合格的主要原因。
图1 （原图）导料孔
由于输送压力不足，粘流态塑料流动不顺畅的原因，是垂直90度的导料孔所致。我针对导料孔的设计问题，作出适当的修改（如图2），把垂直90度修改为相对螺旋槽入口30度，这样粘流态塑料可以直接顺畅输送到螺旋槽，不用转一个90度。
图2 修改后导料孔
1.2 螺旋槽加工方法的选择
模芯是一个典型的轴类零件，轴类零件的传统加工方法都是在普通车床上加工，而图形2（螺旋槽）在普通车床用传统的加工方法加工，R圆角会达不到要求，还有该部分设计不能存在退刀槽（会积聚塑料），往往加工时出现蹦刀和刮伤工件，使得零件要报废或者维修，造成成品率低，导致生产成本提高。所以必须考虑用其他加工方法，可以考虑的有几种，如加工中心（五轴联动）、数控车铣一体机和普通铣床等。首先，加工中心（五轴联动）是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。然后，数控车铣一体机是数控铣床和数控车的一体化合成机。以上两种都是高精度和高加工成本的机床，但是我们厂没有这些设备，如果给外面加工会大大提高成本，所以利用我厂X6232B/1型数显万能回转头铣床进行粗加工，精加工就利用钳工修磨。
2 模芯螺旋槽与导料孔加工工艺模芯螺旋槽加工部分
2.1 夹具的选择
图1中的模芯螺旋槽假设利用专用夹具装夹，向下2度的角度（是为了铣刀退刀用）就不能达到，所以选用分度头装夹比较合理，利用分度头装夹就是可以旋转角度。再加上图顶针装夹，
2.2 分度头挂轮的选择
模芯螺旋槽是利用铣床X轴带动分度头挂轮同步加工的，所以一定要选好挂轮，计算好挂轮的传动比。
输出齿轮输入齿轮=i=机床定数l（工件导程）=40xTdxπxctgβ=40xT工件导程
40——分度头定数
T——工作台丝杠螺距（数显万能回转头铣床为6）
L工件导程—螺旋槽中心距为16mmx螺旋槽4条=64mm
i=40x6/16x4=240/64≈4
所以利用输出齿轮为100，输入齿轮为25。
2.3 刀具
加工螺旋槽时，铣刀的选择也很重要，正所谓“攻欲善其事，必先利其器”，我选用R5.5铣刀做粗加工，R6铣刀做精加工。但市场上R5.5较少，故需要自己刃磨，用圆角规测量。
2.4 模芯导料孔加工部分
夹具为了能保证产品质量，降低产品报废率，提高生产率，所以我专为模芯导料孔的加工工序设计专用夹具。
螺旋槽和导料孔加工的技术要领与注意问题：
固定专用夹具或分度头时一定要用百分表打表，保证平衡。
（1）安装挂轮时，固定后用手动转动一下，再作调整。如果过紧的话，工作时会不顺畅；如果过松的话，工作时会跳齿。
（2）磨削铣刀时，注意测量圆弧。
（3）切削液选用10%乳化液加水稀释而成，该切削液冷却快，流动性强，合理选用切削液有利于降低轴向力和扭矩。
（4）对刀时，为保证精度，选用对刀仪比较适合。
（5）钻孔时，必须要先打中心孔。
综上所述，通过对塑料吹膜机模芯螺旋槽与导料孔加工，让我学习一些加工的工艺和加工的注意问题。在普通铣床上加工，只要合理选择刀具和加工方法，合理安排加工工艺，掌握技术要领，是可以克服困难，广泛应用的。把实习的经验运用在今后指导学生使用普通铣床和钳工加工零件中，可以大大提高学生的知识水平。
本人因水平和工作经验有限，本文中难免的错漏和不足之处，恳请各位专家批评指正，提出宝贵的意见，使本人能从中学习，谢谢。
参考文献
[1] 机械工人切削手册[M].机械工业出版社，2005.
[2] 塑料中空吹塑成型[M].出版社：化学工业出版
社，2006.
[3]] 普通机床加工工艺[M].出版社：机械工业出版
社，2005.
[4]] 金属加工常识[M].高等教育出版社，2006.
[5]] 机械基础[M].高等教育出版社，2010.
[6]] 画法几何及工程制图[M].机械工业出版社，2008.
