第一篇：基于真實生產(chǎn)環(huán)境的過程體驗式教學(xué)方法在塑料成型工藝

基于真實生產(chǎn)環(huán)境的過程體驗式教學(xué)方法在塑料成型工藝

【摘要】本文以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，采用過程體驗式教學(xué)方法，把真實的生產(chǎn)環(huán)境引入到塑料成型工藝實驗教學(xué)中，從而在整個塑料成型工藝實驗過程中，實現(xiàn)以真實環(huán)境下的工作過程為向?qū)В龑?dǎo)學(xué)生主動參與教學(xué)，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】過程體驗式教學(xué)方法；真實生產(chǎn)環(huán)境；塑料成型工藝實驗

一、引言

《塑料成型工藝及模具設(shè)計》是一門為我校機(jī)自專業(yè)模具方向的學(xué)生所開設(shè)的專業(yè)主干課程，使學(xué)生通過該課程學(xué)習(xí)具有一定的塑料模具設(shè)計知識和能力。因此在課程內(nèi)容的設(shè)置上綜合性較強(qiáng)，同時具有一定的職業(yè)性、實踐性。由于隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，模具正向高效、精密、長壽命、多工位和多功能方向發(fā)展，這對高校的模具設(shè)計人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。但是，目前該課程的教學(xué)與實際要求存在一定的距離，尤其在塑件成型工藝實驗這一實踐環(huán)節(jié)，主要以教師操作學(xué)生參與為主，因此學(xué)生由于沒有親手操作，對產(chǎn)品的成型操作和工藝條件的設(shè)置不是十分的了解。以至于學(xué)生在畢業(yè)后無法直接進(jìn)行塑料產(chǎn)品生產(chǎn)中的一些工藝參數(shù)的調(diào)整。感到課堂上所學(xué)的與實際有些脫鉤，感覺學(xué)無所用，同時也背離了企業(yè)對模具類人才的要求。

二、教改理論及方法

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，認(rèn)為學(xué)生是認(rèn)知的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者，教師只對學(xué)生的意義建構(gòu)起幫助和促進(jìn)作用，并不要求教師直接向?qū)W生傳授和灌輸知識。該理論強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中利用以逼真情節(jié)為內(nèi)容為教與學(xué)提供一個宏觀情景，使學(xué)生在一個完整、真實的問題情景中產(chǎn)生學(xué)習(xí)的需要，并通過合作學(xué)習(xí)，學(xué)生憑借自己的主動學(xué)習(xí)親身體驗完成學(xué)習(xí)目標(biāo)的全過程?；谠摾碚?，在注射成型工藝實驗環(huán)節(jié)中，改變原有以教師講授為主，學(xué)生被動接受的教學(xué)方式，同時為學(xué)生構(gòu)建一個真實的生產(chǎn)環(huán)境，讓學(xué)生在老師的引導(dǎo)下自主的進(jìn)行知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和課程的特點(diǎn)，在具體教學(xué)方法應(yīng)用上，則主要是采用“過程體驗式”教學(xué)法。該教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)教學(xué)需要出發(fā)，創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的場景或氛圍，讓學(xué)生主動參與到具體的教學(xué)過程中，以提高其學(xué)習(xí)積極性。因此在注射成型工藝實驗環(huán)節(jié)中，構(gòu)建一個跟塑料模具企業(yè)生產(chǎn)實際相一致的環(huán)境，并根據(jù)塑料模具企業(yè)塑件生產(chǎn)任務(wù)，從而在塑件成型工藝實驗中讓學(xué)生以員工的角色對生產(chǎn)的塑件的質(zhì)量問題進(jìn)行討論和分析，從而來培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。

三、實驗環(huán)節(jié)的具體教學(xué)設(shè)計及實施

1.教學(xué)內(nèi)容安排

根據(jù)我校機(jī)自專業(yè)《塑料成型工藝及模具設(shè)計》課程的教學(xué)大綱要求，在塑件成型工藝實驗中要求熟練的掌握塑件成型參數(shù)的設(shè)置及注塑機(jī)的操作步驟，并能對所成型的問題塑件進(jìn)行分析。因此塑件成型工藝實驗環(huán)節(jié)與學(xué)生今后的企業(yè)車間實習(xí)及從事塑件工藝分析相關(guān)的工作有著緊密的聯(lián)系。所以在該實驗的學(xué)時安排上比重應(yīng)有所突出，有6個學(xué)時。具體的安排有：（1）講解注塑機(jī)控制臺各個控制按鈕的作用和功能，并讓學(xué)生進(jìn)行操作；（2）講解成型參數(shù)的設(shè)置方法，并讓學(xué)生進(jìn)行實際操作；（3）根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)過程，給學(xué)生設(shè)置生產(chǎn)任務(wù)，讓其根據(jù)前面所學(xué)的知識，以小組的形式進(jìn)行操作生產(chǎn)；（4）要求學(xué)生對生產(chǎn)中所出現(xiàn)的問題塑件進(jìn)行原因分析，并完成相應(yīng)的實驗報告。因此整個塑件成型工藝實驗教學(xué)內(nèi)容通過“前期生產(chǎn)培訓(xùn)、任務(wù)下達(dá)、生產(chǎn)操作及問題分析”四個環(huán)節(jié)來構(gòu)造成一個真實的塑件生產(chǎn)環(huán)境。

2.教學(xué)的運(yùn)行與組織

根據(jù)本課程的教學(xué)內(nèi)容和所采用的教學(xué)方法，在塑件成型工藝實驗教學(xué)中，以真實產(chǎn)品“塑料晾衣架”為載體，根據(jù)真實環(huán)境下的塑件的生產(chǎn)流程和工作任務(wù)，將學(xué)生分組成幾個塑件生產(chǎn)小組，分別給各小組下達(dá)塑件生產(chǎn)任務(wù)，以企業(yè)員工的角色分別進(jìn)行注塑機(jī)操作及塑件生產(chǎn)的前期培訓(xùn)、任務(wù)下達(dá)及任務(wù)分析、塑件的生產(chǎn)及問題塑件分析討論四個方面的工作內(nèi)容，并完成相應(yīng)的工作報告。在實驗中，注重學(xué)生的自主性，小組內(nèi)自行討論分析所出現(xiàn)的晾衣架的質(zhì)量問題，并做好記錄。這樣在整個實驗課程內(nèi)容結(jié)束時，能讓學(xué)生完整熟練的掌握塑件的生產(chǎn)過程，為其以后進(jìn)行塑料模具企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

3.實驗考核方案設(shè)計

根據(jù)所采用教學(xué)方法的特點(diǎn)，在塑件成型工藝實驗環(huán)節(jié)所采用的考核方法上采用過程考核方法，具體有以下幾個方面的內(nèi)容：（1）學(xué)生的出勤及在實驗中的紀(jì)律表現(xiàn)（10%）；（2）對注塑機(jī)操作的規(guī)范性（25%）；（3）在規(guī)定時間內(nèi)生產(chǎn)的塑件數(shù)量及塑件合格率（40%）；（4）實驗分析報告（25%）。根據(jù)教改前階段學(xué)生所完成的實驗情況來看，比較以往，對注射成型有了較深刻的認(rèn)識，并對塑件生產(chǎn)工藝有了較為全面的理解。如圖1所示的是學(xué)生所生產(chǎn)的合格的塑料衣架。

四、總結(jié)

通過采用基于真實生產(chǎn)環(huán)境的過程體驗式教學(xué)方法對課程實驗環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，在塑料成型工藝實驗教學(xué)中建立起一套與塑料模具企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境生產(chǎn)過程相一致的教學(xué)場景、教學(xué)方式及考核體系。在具體的課程教學(xué)中，實現(xiàn)以真實環(huán)境下的工作過程為向?qū)В怀鰧W(xué)生在課堂教學(xué)過程中的中心地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)技能，使整個實驗教學(xué)效果得到了提升。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王旅，余楊奎.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論剖析[J].當(dāng)代教育論壇，2010（4）：13-15

[2]陳亮，朱德全.學(xué)習(xí)體驗的發(fā)生結(jié)構(gòu)與教學(xué)策略[J].高等教育研究，2007（11）：74-77

[3]李敦杰.關(guān)于“體驗式”教學(xué)形式的研究[J].教育探索，2009（7）：145-146

【作者簡介】

呂煥培，性別：男，出生日期：（1984.10），籍貫：浙江余姚，學(xué)歷：碩士研究生，民族：漢，單位：寧波大紅鷹學(xué)院，職稱：講師，研究方向：模具設(shè)計制造。

（基金項目：寧波大紅鷹學(xué)院校級教改一般項目（13ktyb07））

第二篇：塑料異型材擠出生產(chǎn)的工藝過程

塑料異型材擠出生產(chǎn)的工藝過程

一、塑料異型材擠出生產(chǎn)的工藝過程

塑料異型材最終擠出制品生產(chǎn)的一般過程如下： 配方設(shè)計購料-→主輔料配混(混料機(jī))購料-→擠出加工(擠出機(jī))連續(xù)-→ 冷卻定型(模具、定型臺)連續(xù)-→牽引計長、切割(牽引切割機(jī))連續(xù)-→ 翻料 檢驗、入庫貯運(yùn)-→組裝、焊接等(組裝、焊接等設(shè)備)檢驗-→ 貯運(yùn) 最終用戶制品

在以上生產(chǎn)工藝過程中，塑料異型材擠出生產(chǎn)工藝只包括配方設(shè)計、主輔料的配混、擠 出加工、冷卻定型、牽引計長切割及貼膜打印與翻料過程。擠出生產(chǎn)的異型材最終還需組裝、加工、焊接等若干專用工序處理才能作為門窗等最終制品進(jìn)行應(yīng)用。因而從異型材的應(yīng)用 角度而言，塑料異型材的擠出生產(chǎn)類似于木制品的半成品材料生產(chǎn)(伐木后對木材的鋸解保 存處理)。從以上異型材生產(chǎn)工藝的一般要求同樣也說明了對異型材生產(chǎn)裝備的功能要求和 技術(shù)路線，即在配方設(shè)計(反復(fù)實驗)和物料配混工序完成后，異型材擠出裝備必須連續(xù)和全 自動的完成上料、塑化、排氣、擠出、成型、冷卻定型、牽引、計長切割、堆料的全過程。而要連續(xù)高效的完成每一步工序并最終生產(chǎn)出合乎標(biāo)準(zhǔn)的異型材，其中涉及的技術(shù)關(guān)聯(lián)程度 是相當(dāng)高的，裝備技術(shù)與加工對象具體工藝要求的科學(xué)匹配往往成為目前擠出技術(shù)工作中最 具體實踐意義的工作。與切削加工無機(jī)金屬材料的機(jī)床不同，作為對有機(jī)高分子聚合物(塑 料異型材)成型加工的異型材裝備，其異型材的性能特性和成型精度不僅與裝備精度有關(guān)，更與加工對象的物性和加工的各種歷程(熱歷程、流變歷程、相變歷程等)及其匹配程度有關(guān)。因此，從裝備技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和異型材生產(chǎn)工藝的更深入研究兩方面的提高將推動異型材 擠出技術(shù)向更高層次飛躍。

二、塑料異型材擠出技術(shù)系統(tǒng)

塑料異型材擠出技術(shù)包含三大相互關(guān)聯(lián)密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)，即配方(工藝)設(shè)計與原料配混技術(shù)、擠出設(shè)備技術(shù)、擠出模具技術(shù)。這三大技術(shù)系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成塑料異型材擠出技術(shù)的核心。

(一)配方(工藝)設(shè)計與原料配混技術(shù)系統(tǒng)

配方(工藝)設(shè)計是對最終制品起決定性作用的技術(shù)因素之一，配方設(shè)計的好壞關(guān)系到擠出生產(chǎn)的穩(wěn)定性及制品是否合格。塑料異型材擠出制品配方(工藝)設(shè)計是一門專業(yè)技術(shù)，可以認(rèn)為是擠出技術(shù)系統(tǒng)中的軟件。它遵循PVC塑料配方設(shè)計的一般規(guī)律，但又有其獨(dú)特性。聚氯乙烯是一種熱敏性塑料，制品的優(yōu)異性能全靠添加若干助劑如加工助劑、穩(wěn)定助劑、改性、填充助劑、發(fā)泡助劑(仿木型材)等系列助劑的加入來保證，但各類助劑和原料名目繁多、優(yōu)劣雜陳，如何優(yōu)選、合理搭配并最終達(dá)到配方構(gòu)成的低成本高性能是配方設(shè)計追求的目標(biāo)。同時，配方與裝備性能的適應(yīng)性及與之相適應(yīng)的加工工藝的確定(擠出過程中溫度、速度、真空度、壓力等參數(shù)的設(shè)定)，更是直接影響制品的品質(zhì)及生產(chǎn)效率。擠出生產(chǎn)的工藝設(shè)計即是為保證配方、擠出設(shè)備、擠出模具之間的科學(xué)匹配而實現(xiàn)最佳擠出在生產(chǎn)過程中各工藝參數(shù)設(shè)定的規(guī)范要求，在某一具體生產(chǎn)過程中的各技術(shù)要素(設(shè)備、模具、配方及相關(guān)配套條件等)均已確定的條件下，工藝設(shè)計往往成為提高制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的最主要手段。

塑料異型材擠出配方設(shè)計一般遵循如下原則：

(1)充分了解對異型材性能的要求。

充分了解異型材要求的各項性能指標(biāo)，應(yīng)以滿足用戶要求的最高標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)；了解型材使用環(huán)境如氣候、溫濕度、風(fēng)壓、噪聲及紫外線等具體條件限制、使用目的如是做門窗還是用作架棚等其它用途及使用中可能出現(xiàn)的問題；了解市場信息、消費(fèi)者興趣及銷售趨勢。

(2)注意原材料的選擇。

注意原料的作用、性質(zhì)和各種助劑配合時的相互影響，發(fā)揮原料間的協(xié)同作用以獲最佳效果，一般用戶喜歡屬地原料，因而用同樣一種設(shè)備要生產(chǎn)出相同性能的型材因原料質(zhì)量的差異，配方設(shè)計很不相同；注意原料質(zhì)量及檢驗；注意相關(guān)原料用量與異型材性能、擠出工藝之間的聯(lián)系；注意原料價格，保持原料供貨渠道穩(wěn)定，降低成本。

(3)對擠出設(shè)備和生產(chǎn)條件深入了解

注意物料在擠出設(shè)備中受熱行為的全過程研究；注意物料在擠出設(shè)備中的停留時間的影響；弄清機(jī)頭、模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物料流變行為的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上才能把握配方設(shè)計的精髓從而為科學(xué)有效的調(diào)整配方提供實踐指導(dǎo)和理論依據(jù)。

配方設(shè)計是一個反復(fù)實踐和認(rèn)識的過程，它是一門實踐性較強(qiáng)的科學(xué)和更注重理論與實踐相結(jié)合的經(jīng)驗積累，但也遵循其獨(dú)有的客觀規(guī)律。型材配方設(shè)計中以穩(wěn)定劑系列不同派生出的鉛鹽、有機(jī)錫、稀土等系列配方各有其特點(diǎn)，目前以國產(chǎn)主原料(樹脂)為配方基礎(chǔ)的高性價比塑料異型材配方已經(jīng)批量應(yīng)用并開始創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。

目前配方中樹脂和各種助劑的用量經(jīng)常用重量百分?jǐn)?shù)表示，一般以樹脂為100(重量份)份，其他助劑為樹脂重量的百分之幾來表示。

在配方設(shè)計完畢后，按照配方要求進(jìn)行物料配混也是最重要的一步工序。不同配方對混料有不同的工藝要求，主要是加料順序、熱混溫度、冷混(出料)溫度等要求不一樣，塑料異型材加工對混料的均勻性有極高要求，越均勻越好。這種要求是由擠出加工裝備的特性所決定的。正如我們所了解的，用于塑料異型材擠出的異向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠出機(jī)的正位移輸送(泵送)作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對物料的混合煉作用，物料在這種擠出加工過程中的混合混煉效應(yīng)比之同向平行雙螺桿擠出小得多，因而要求得完美的制品質(zhì)量而達(dá)到配方中各組分盡量均勻混合的主要任務(wù)不是由擠出機(jī)承擔(dān)，而是由擠出之前的混料工序完成。因此，混料工藝的設(shè)計及混料效果直接影響異型材的最終質(zhì)量。關(guān)于混料的工藝設(shè)計有若干精辟的專業(yè)論述，在此不多述及。但應(yīng)注意混料的最終效果是與混料設(shè)備的技術(shù)水平密切相關(guān)的。目前對此有充分認(rèn)識的異型材擠出生產(chǎn)者一般選用冷熱混一體式無轉(zhuǎn)序的全自動混料設(shè)備，優(yōu)點(diǎn)是物料熱混后直接轉(zhuǎn)入冷混不易在轉(zhuǎn)序時吸潮并可保持環(huán)境清潔和提高生產(chǎn)效率。而混料設(shè)備的葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計對混料的質(zhì)量和效率有重要影響，一般以高置式葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計為主的高強(qiáng)度混料機(jī)可完全靠物料的自摩擦達(dá)到設(shè)定的混料溫度并達(dá)到最大限度的物料微觀均勻性混合，比之流行的低置式葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計靠輔助加熱實現(xiàn)混料溫度的混料機(jī)可達(dá)到更高的混合質(zhì)量。對大型塑料異型材制品廠家而言，配備全自動配混的大型配混料系統(tǒng)對保證混料質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本是有實際意義的。

(二)擠出裝備技術(shù)系統(tǒng)

擠出加工技術(shù)是塑料加工技術(shù)的一大分支，在塑料加工技術(shù)領(lǐng)域占有重要地位，主要是由于用擠出加工方法生產(chǎn)的塑料制品產(chǎn)量在塑料成型制品中居于首位之故。擠出設(shè)備和模具可認(rèn)為是擠出技術(shù)系統(tǒng)中的硬件，其性能優(yōu)劣對擠出制品的質(zhì)量和效率影響是不言而喻的。塑料異型材擠出設(shè)備隨著我國裝備技術(shù)水平的進(jìn)步，已從初期的單螺桿擠出發(fā)展到目前的雙螺桿擠出，而且目前大都用錐形雙螺桿擠出生產(chǎn)。對塑料異型材擠出生產(chǎn)而言，從技術(shù)先進(jìn)性、制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面比較，單螺桿擠出存在比功率大、比流量小、制品質(zhì)量不穩(wěn)定等弊端，因而目前國內(nèi)外均采用異向平行或錐形雙螺桿擠出設(shè)備進(jìn)行塑料異型材擠出生產(chǎn)。

塑料異型材的擠出設(shè)備技術(shù)是一個十分復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，該設(shè)備一般成線配套、全自動連續(xù)化生產(chǎn)，其滿足的生產(chǎn)工藝過程一般包括自動上料、定量加料、自動控溫、無級調(diào)速、合格塑化、穩(wěn)定擠出、定型冷卻、牽引定長切割、自動翻料等，另外還附加自動吹風(fēng)除水、自動貼膜、自動遠(yuǎn)紅外校直、型材表面打印、自動吸屑等功能。這樣一條用于塑料異型材擠出生產(chǎn)的生產(chǎn)線一般包括自動上料機(jī)、異向雙螺桿擠出機(jī)、冷卻定型臺、牽引切割機(jī)、自動翻料架、自動吸屑機(jī)等單機(jī)，各單機(jī)必須滿足擠出生產(chǎn)的工藝要求并能完美結(jié)合才能形成一條高產(chǎn)高效的擠出生產(chǎn)線。在塑料異型材擠出生產(chǎn)線中，依擠出制品的規(guī)格、用途不同派生出苦干型號。有專用于生產(chǎn)主型材的大規(guī)格塑料異型材生產(chǎn)線(如SY240系列)，用于生產(chǎn)輔助型材的小異型材生產(chǎn)線(如SY120系列)等。目前國產(chǎn)異型材生產(chǎn)線技術(shù)水平已開始接近國外同類設(shè)備先進(jìn)水平，并且已成系列化，主輔型材生產(chǎn)線配套十分齊全，價格僅為國外進(jìn)口設(shè)備的五分之一。在異型材擠出生產(chǎn)線中，其關(guān)鍵技術(shù)是雙螺桿擠出機(jī)的擠出系統(tǒng)設(shè)計的先進(jìn)性和制造質(zhì)量的穩(wěn)定性；定型臺的定型冷卻能力匹配及其調(diào)節(jié)的可靠穩(wěn)定性；牽引切割機(jī)的牽引力匹配與牽引穩(wěn)定性，以及跟蹤切割水平的匹配；翻料架的定長翻板的可靠性，還有整條生產(chǎn)線的電控系統(tǒng)包括調(diào)速控制、溫度控制、壓力控制、同步調(diào)節(jié)控制的準(zhǔn)確可靠和穩(wěn)定性。這些技術(shù)性能的每一項都對擠出生產(chǎn)線的整體性能產(chǎn)生重要影響。在不同制品類型(型材、管材、板材)的生產(chǎn)線中，其擠出主機(jī)可以是相同機(jī)型的，因此，目前常見一種擠出機(jī)配多種輔機(jī)生產(chǎn)不同種類擠出制品的情形。描述一條擠出生產(chǎn)線的主關(guān)技術(shù)參數(shù)一是合格的擠出塑化能力即擠出量Q，以Kg/h計量，它是指在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下(見JB6491―92、JB6492―91標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定)的合格擠出量，說明了生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，也是擠出機(jī)綜合水平的反映。二是主傳動功率P，即驅(qū)動擠出系統(tǒng)的功率匹配，在同樣擠出能力的前提下，功率越小說明性能越先進(jìn)，必然導(dǎo)致整體性能提高。對這兩者的一個綜合評價指標(biāo)即擠出機(jī)的比功率，它是指在單位時間內(nèi)生產(chǎn)單位質(zhì)量的制品所消耗的功率，目前錐形雙螺桿擠出機(jī)的比功率一般應(yīng)小于0.14KW/(kg/h)。再一個是全線穩(wěn)定生產(chǎn)能力，這與電控系統(tǒng)、輔機(jī)設(shè)計制造水平有關(guān)。具體說來即穩(wěn)定的牽引速度、連續(xù)生產(chǎn)無故障持續(xù)周期。同一機(jī)型擠出生產(chǎn)時能達(dá)到的牽引速度越高，故障率越低說明生產(chǎn)率越高，自然效益明顯。目前國內(nèi)外塑料擠出裝備正朝著高產(chǎn)高效化方向發(fā)展，也說明了這一點(diǎn)。

鑒于擠出設(shè)備技術(shù)的復(fù)雜性和成系統(tǒng)性，考慮到目前用于塑料異型材擠出生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)，下面將以錐形雙螺桿擠出機(jī)為主機(jī)的異型材生產(chǎn)線為主，簡要介紹異型材擠出生產(chǎn)線的技術(shù)特點(diǎn)。

1.擠出機(jī)：是用于擠出成型加工的主要設(shè)備，也是塑料異型材生產(chǎn)線的主機(jī)。目前錐形雙螺桿擠出機(jī)應(yīng)用較多。錐形雙螺桿擠出機(jī)屬于異向向外旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)機(jī)型，其對物料的輸送是靠相互嚙合的兩根螺桿形成的C形小室，隨螺桿異向向外旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制前移輸送――稱為正位移輸送，而完成的，因而此類擠出機(jī)的擠出量在加料量足夠時，與螺桿轉(zhuǎn)速基本上成正比。關(guān)于錐形雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及與平雙和單螺桿擠出機(jī)的性能對比均有專業(yè)文章敘述，在此不多述及，只將其關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)作一簡介。

錐形雙螺桿擠出機(jī)一般由傳動系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、自動上料及定量加料系統(tǒng)、真空排氣系統(tǒng)、機(jī)筒及螺桿調(diào)溫系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成。其中擠壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)是其最為關(guān)鍵的兩個系統(tǒng)。

(1)擠壓裝置：由機(jī)筒、螺桿、過渡體及溫控系統(tǒng)組成。螺桿分加料段、預(yù)塑化段、壓縮段、排氣段、計量段，也有加料、預(yù)塑化共為一段的。其基本作用是完成PVC粉料的輸送、壓縮、排氣、塑化和計量擠出過程，PVC粉料在機(jī)筒中受到螺桿輸送的壓延、剪切、混煉作用，同時受到機(jī)筒上加熱片的加熱作用和螺桿芯部調(diào)溫作用的影響，逐漸從粉料變成塑化良好的熔體，再經(jīng)模具規(guī)范成型后冷卻定型即得需要的塑料異型材制品。目前螺桿設(shè)計理論正在發(fā)展中，對各段的理論計算模型仍在完善和探索，高效雙錐設(shè)計思想正在受到重視，即大長徑比和最佳螺槽系數(shù)的選擇設(shè)計而導(dǎo)致的超大擠出塑化能力使高速擠出的技術(shù)平臺不斷升高，因此螺桿設(shè)計換代的周期正在縮短，導(dǎo)致同一機(jī)型的擠出機(jī)生產(chǎn)能力大幅上升。目前國際上先進(jìn)機(jī)型(直徑90―110mm的異向平行雙螺桿擠出機(jī))已可達(dá)到雙股合格主型材擠出線速度3.5―4.5m/min，國產(chǎn)設(shè)備的先進(jìn)機(jī)型(小端直徑60―65mm的錐形雙螺桿擠出機(jī))也可實現(xiàn)擠出單股合格主型材3.5m/min左右的擠出線速度。

除螺桿設(shè)計是擠壓系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵外，其機(jī)筒加熱冷卻功率的匹配設(shè)計、螺桿調(diào)溫裝置的可靠性設(shè)計、溫度控制的準(zhǔn)確有效性均是擠壓系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵，它們之間統(tǒng)籌兼顧，達(dá)到完美統(tǒng)一是高效擠壓系統(tǒng)成功的基礎(chǔ)。例如，國產(chǎn)SJZ60/130錐形雙螺桿擠出機(jī)采用了高效雙錐的擠壓系統(tǒng)設(shè)計思想，不僅采用了大長徑比(同機(jī)型最大)、大錐角、最佳槽深系數(shù)等最新結(jié)構(gòu)設(shè)計，而且在四個關(guān)鍵間隙的設(shè)計和溫度控制方式的選擇及輔助功能如排氣系統(tǒng)的設(shè)計上均認(rèn)真吸取了國際先進(jìn)機(jī)型的設(shè)計思想，極大地提高了塑化質(zhì)量和能力，測試擠出量可達(dá)300kg/h，比功率降低到一個新的水平。

(2)電控系統(tǒng)：擠出機(jī)的故障率大多發(fā)生在電控系統(tǒng)，一是因為電控系統(tǒng)較為復(fù)雜；二是影響電控系統(tǒng)的相關(guān)因素較多。擠出機(jī)必須有調(diào)速(同步)控制、溫度控制、超扭矩報警控制及電氣安全保護(hù)控制等，每一種控制系統(tǒng)都相當(dāng)復(fù)雜，因此目前國內(nèi)外在技術(shù)上均采用專用智能軟件進(jìn)行工控機(jī)(工業(yè)微機(jī))控制，有良好的人機(jī)交互操作介面，可進(jìn)行所有主要工藝參數(shù)的設(shè)定、修改、保存、調(diào)用等。如目前最先進(jìn)的PCC控制系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)單條擠出生產(chǎn)線的所有控制，而且可進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊從而實現(xiàn)若干擠出生產(chǎn)線的集中控制，為實現(xiàn)異型材生產(chǎn)的集約化提供了技術(shù)保證。電控系統(tǒng)關(guān)鍵還在于其主關(guān)鍵件單元的可靠性上，一般調(diào)速控制以變頻調(diào)速較為可靠，選用國際名牌工業(yè)變頻器可完全滿足使用要求；溫度控制關(guān)鍵在于測溫元件的選用和溫控表的可靠性，一般國外專業(yè)廠產(chǎn)品可靠性較高。

2.定型臺：由托模裝置、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。主要完成擠出物料熔體的定型和冷卻。主要技術(shù)要求是能適應(yīng)不同模具的安裝，定型冷卻能力足夠大，調(diào)整操作方便，穩(wěn)定性和操作重復(fù)精度高。目前異型材定型臺放置3～4臺大功率真空泵(產(chǎn)主型材)，對高速擠出型材定型臺還設(shè)強(qiáng)力排水泵或循環(huán)水泵以保證高速定型模的有效冷卻。一般定型臺面的有效托模長度不低于4m。各種定型臺均能完成上下左右前后三維方向的調(diào)整，調(diào)整方式不盡相同，電動調(diào)節(jié)加手動微調(diào)方式是較為先進(jìn)的一種調(diào)整方式。一般定型臺縱向可調(diào)位移500―600mm，上下可調(diào)位移不小于50mm，橫向可調(diào)位移不小于20mm。定型臺冷卻系統(tǒng)的節(jié)水設(shè)計也是衡量定型臺技術(shù)先進(jìn)性的一個指標(biāo)。另外，定型臺是否適宜人體操作，是否穩(wěn)固可靠和便于維護(hù)均是選用定型臺考慮的主要因素。還有其中的各種輔助功能裝置的選配如型材表面打印裝置、吹風(fēng)除水裝置、型材遠(yuǎn)紅外校直裝置等，應(yīng)根據(jù)異型材生產(chǎn)的現(xiàn)實要求合理選配，如果模具采用密封性較好的高速模具，型材擠出時表面無水則吹風(fēng)除水裝置就不用配置。?

3.牽引切割機(jī)：主要功能是完成制品定型后從模腔內(nèi)拉出并依設(shè)定長度切斷，達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的。它一般由牽引履帶系統(tǒng)、氣動加壓系統(tǒng)、機(jī)架、切割裝置、吸屑裝置、貼膜裝置等部分組成。主要技術(shù)要求是牽引力足夠大、牽引穩(wěn)定、牽引速度能與在最大擠出量時的制品生產(chǎn)速度匹配，切割同步性好等。目前有兩種形式，一種為牽引切割分開式、另一種為牽引切割一體式。前者為被動同步切割，后者為主動同步切割。從技術(shù)原理上分析，后者優(yōu)于前者，但對主型材生產(chǎn)而言，實用中并未有明顯差別。一般履帶對制品的壓力是無級可調(diào)的，牽引速度也是無級可調(diào)的，依生產(chǎn)制品不同作不同的調(diào)整，同時牽引切割機(jī)的操作可在定型臺上實現(xiàn)，便于生產(chǎn)中的全線控制調(diào)整。目前，最為先進(jìn)的切割方式為無屑切割，即型材的切割為非鋸片切割而是如金屬薄板剪切加工中的沖剪切割，不僅實現(xiàn)無屑切割型材，省去了吸屑機(jī)，而且型材切口質(zhì)量明顯提高并消除了切割噪音，如SY240C異型材擠出生產(chǎn)線的牽引切割機(jī)可選配無屑切割功能。

另外，在制品切割完畢后要進(jìn)行堆放。翻料架即完成此功能，在牽引切割機(jī)切斷制品后推到料架上，由料架自動翻板堆放，型材與管材翻料架均為同一原理，關(guān)鍵為定長準(zhǔn)確，落料可靠。

三、擠出模具技術(shù)系統(tǒng)

在具備完善的配方(工藝)設(shè)計和擠出設(shè)備之后，沒有相應(yīng)的模具配套支持，要擠出良好制品仍是夢想。擠出模具是決定型材制品表面質(zhì)量優(yōu)劣和擠出產(chǎn)率高低的關(guān)鍵因素，它的主要作用是保證塑料熔體獲得要求的截面形狀并固定下來，同時發(fā)揮出擠出設(shè)備的最大潛力且讓其穩(wěn)定地進(jìn)行高產(chǎn)率生產(chǎn)。因此，擠出模具技術(shù)系統(tǒng)是擠出技術(shù)系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵之一。

擠出模具設(shè)計也是技術(shù)性很強(qiáng)的一個專業(yè)，在此不探討擠出模具的具體設(shè)計原理，只把模具選配應(yīng)注意的問題簡介如下：

1.依擠出設(shè)備經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量確定模具截面尺寸，即模具規(guī)格。

2.在確定好模具截面規(guī)格后，應(yīng)認(rèn)真計算定型模長度L，一般型材按L=400t2v計算(t一制品最大壁厚cm；v一牽引速度cm/s；L一定型模長度cm)，在確定合適的牽引速度后即可定出定型模概略長度。應(yīng)保證模具有足夠的定型冷卻長度，有利于發(fā)揮設(shè)備潛力。

3.模具冷卻和真空口應(yīng)設(shè)計合理均勻，便于高效冷卻又不產(chǎn)生冷沖擊應(yīng)力，便于真空吸附定型又不易于卡模。一般依制品截面結(jié)構(gòu)不同，設(shè)計各有特點(diǎn)，但達(dá)到的總體要求應(yīng)是保持型材各實體部分(尤其是截面形狀復(fù)雜時的各內(nèi)筋)同時得到均勻充分的冷卻。

4.模具尺寸應(yīng)與定型臺匹配，加熱片不應(yīng)影響模具安裝調(diào)整。不同規(guī)格模具在同一擠出設(shè)備上應(yīng)用時，應(yīng)盡量保證聯(lián)接方式一致，并便于安裝和調(diào)整操作，氣、水接頭數(shù)量相配，便于識別和連接。

5.機(jī)頭模具上應(yīng)有相應(yīng)的溫度插孔、壓力插孔并且位置適宜。

6.注意模具與設(shè)備的完整匹配，不僅性能匹配恰到好處，而且視覺效果渾然一體。

四、塑料異型材擠出技術(shù)的發(fā)展趨勢

塑料異型材擠出技術(shù)發(fā)展至今，已具備相當(dāng)水平。其發(fā)展方向大致有如下幾點(diǎn)：

1.向高速高效化方向發(fā)展。塑料異型材擠出已逐漸走出低速、高能耗階段，目前國外先進(jìn)技術(shù)水平已能達(dá)到主型材的多腔高速擠出，單股合格主型材穩(wěn)定生產(chǎn)擠出線速可達(dá)5～6m/min。其發(fā)展的最終結(jié)果將導(dǎo)致生產(chǎn)率的大幅度提高和集約化生產(chǎn)方式的成熟。

2.向高檔型材的復(fù)合共擠技術(shù)方向發(fā)展。隨著行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和人們生活水平提高，對塑料異型材的高性能和多層次要求，使得單色的擠出制品缺乏活力，復(fù)合共擠可完善單一擠出制品的性能和裝飾效果，如軟硬復(fù)合型材共擠出、彩色型材擠出、微發(fā)泡仿木型材擠出等，使型材擠出技術(shù)向更為復(fù)雜的復(fù)合功能化方向發(fā)展。

3.向低成本多功能方向發(fā)展。多種復(fù)合助劑的應(yīng)用、新型配方和生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新研制等均使塑料異型材擠出技術(shù)向更高性價比和更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域方向邁進(jìn)，如目前以植物纖維(木粉、桔桿等)與通用塑料混合后的復(fù)合型材擠出，不僅使型材成本大為降低，而且使擠出技術(shù)開拓了一個全新領(lǐng)域。

4.向超大規(guī)模技術(shù)集成化方向發(fā)展。由于市場競爭的影響，導(dǎo)致制品生產(chǎn)開始向大規(guī)?；?，導(dǎo)致擠出技術(shù)往超大規(guī)模集成化方向發(fā)展，如集中配混料技術(shù)生產(chǎn)車間的全自動擠出生產(chǎn)集成控制技術(shù)等，將導(dǎo)致擠出技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍

第三篇：現(xiàn)代信息技術(shù)在塑料成型工藝與模具設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)代信息技術(shù)在塑料成型工藝與模具設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要 針對塑料成型工藝與模具設(shè)計課程的不同知識模塊，采用不同的信息化教學(xué)載體，如教學(xué)課件、動畫技術(shù)、教學(xué)仿真軟件、CAD設(shè)計軟件及網(wǎng)絡(luò)資源等，充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)針對課程中的難點(diǎn)開發(fā)一些易學(xué)、好用的教學(xué)資源，幫助學(xué)生更好地鞏固和理解理論知識，增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代信息技術(shù)；信息化教學(xué)；塑料成型工藝與模具設(shè)計

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2014）10-0112-02

引言

目前，高職課程“塑料成型工藝與模具設(shè)計”在教學(xué)過程中仍然以基礎(chǔ)理論為主，著重講解塑料成型、模具設(shè)計等相關(guān)知識的系統(tǒng)性，在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力方面重視不夠。注射模具設(shè)計要求學(xué)生具有很強(qiáng)的綜合應(yīng)用能力，學(xué)生在每個知識單元的學(xué)習(xí)中往往能夠聽懂，在完成這些理論學(xué)習(xí)以后，進(jìn)行注射模具設(shè)計時往往難以下手。因此，課程教學(xué)內(nèi)容的選用要以“必需、夠用”為原則，根據(jù)企業(yè)崗位工作過程設(shè)定教學(xué)內(nèi)容，以項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動的方式，開發(fā)一些易學(xué)、好用的教學(xué)資源。要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，根據(jù)不同知識模塊的內(nèi)容特點(diǎn)，采用不同的信息化教學(xué)載體，如教學(xué)課件、動畫技術(shù)、教學(xué)仿真軟件、CAD輔助設(shè)計軟件及網(wǎng)絡(luò)資源等，來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和信息。在具體教學(xué)實施過程中，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)、學(xué)生的接受能力等因素，選用合適的教學(xué)載體。多媒體課件

多媒體課件能為課程教學(xué)提供各種資料，包括文字、聲音、圖片、視頻等信息資源。例如在常用塑料的介紹部分，可以通過圖片來展示塑料的外觀，如塑料的粒度、顏色、色澤等特性，運(yùn)用大量的塑料制品圖片來說明各種塑料的用途。同時，多媒體課件能變抽象為具體，化呆板為生動。例如，在模具的結(jié)構(gòu)模塊，運(yùn)用模具零件的三維圖與三視圖，模具的三維裝配圖、分解圖與剖視圖，讓學(xué)生對模具零件的尺寸、公差、配合關(guān)系、模具的組成與結(jié)構(gòu)有一個清楚的認(rèn)識。動畫技術(shù)

塑料成型工藝與模具設(shè)計課程的一些內(nèi)容難以用語言、圖片講解清楚，采用動畫進(jìn)行教學(xué)，就能達(dá)到事半功倍的效果。如在講解注射成型過程時，運(yùn)用動畫來模擬注射成型的過程，形象地展示模具各部分的運(yùn)動情況，幫助學(xué)生快速理解。利用UG、3Damx等軟件開發(fā)的模具3D裝配動畫與模具3D作動動畫[2]，能夠清楚展示模具零件的結(jié)構(gòu)、裝配位置關(guān)系與模具作動過程。通過3D動畫演示模具裝配和分解，使學(xué)生更加清楚地認(rèn)識模具結(jié)構(gòu)，將深奧復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，便于學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和運(yùn)用。通過3D動畫演示模具的作動原理（圖1所示），讓學(xué)生通過視覺感官來清楚地認(rèn)識到塑料模具的各個部分的作用與動作原理。CAD輔助設(shè)計

CAD技術(shù)作為一項重要的技術(shù)手段，正越來越廣泛地在模具行業(yè)得以應(yīng)用。在模具設(shè)計和制造中采用CAD技術(shù)，可以縮短設(shè)計周期，降低生產(chǎn)成本，提高模具質(zhì)量。UG軟件在模具企業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，UG軟件中的注塑模設(shè)計向?qū)K是根據(jù)注射模具的設(shè)計過程開發(fā)出來的注塑模設(shè)計專用軟件，用UG注塑模設(shè)計向?qū)гO(shè)計模具，可以簡化設(shè)計的步驟[3]。結(jié)合UG設(shè)計軟件，將課程的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)注射模具的設(shè)計過程分為塑件建模、設(shè)計分型面、設(shè)計工作零件等模塊。學(xué)生完成每個模塊的理論學(xué)習(xí)之后，到模具設(shè)計CAD實訓(xùn)室運(yùn)用CAD軟件將相應(yīng)的部分設(shè)計出來。

例如在塑件建模模塊，在理論教學(xué)中講解塑料制品結(jié)構(gòu)工藝，講解CAD建模的基本操作，在實訓(xùn)教學(xué)中讓學(xué)生應(yīng)用CAD軟件對塑料制品進(jìn)行建模。最后對塑料制品3D模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝分析。在塑料模具設(shè)計模塊，結(jié)合典型結(jié)構(gòu)的模具引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用CAD軟件進(jìn)行模具設(shè)計，首先根據(jù)塑料制品的零件圖，繪制制品的三維模型圖，接下來選擇分型面對制品進(jìn)行分模，然后創(chuàng)建凹模、凸模等成型零件，最后選用模架及標(biāo)準(zhǔn)件。這樣學(xué)生在模具設(shè)計過程中學(xué)會了模具設(shè)計的基本方法和要求，同時掌握了運(yùn)用CAD軟件設(shè)計塑料模具的技能。仿真教學(xué)

教學(xué)仿真軟件 塑料成型工藝這部分內(nèi)容比較抽象，在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中往往側(cè)重于成型工藝的原理、過程以及成型參數(shù)相關(guān)概念的講解，傳統(tǒng)教學(xué)模式離成型工藝調(diào)整這一崗位需求相差較大。成型工藝調(diào)整崗位的培養(yǎng)目標(biāo)就是讓學(xué)生能夠正確調(diào)整成型工藝參數(shù)，生產(chǎn)出合格的塑料制品。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須綜合考慮制品的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸，成型機(jī)的性能、材料的性能及材料的預(yù)處理等諸多因素對成型工藝的影響。

針對這一模塊，教學(xué)中開發(fā)注射成型工藝參數(shù)設(shè)置仿真軟件[4]。首先，根據(jù)制品結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸計算出制品的體積、質(zhì)量、分型面投影面積以及制品的流程比；其次，根據(jù)制品的質(zhì)量及制品在分型面上的投影面積選取注射成型機(jī)；再次，確定成型工藝參數(shù)（圖2所示），調(diào)整料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度，設(shè)定注射壓力、保壓壓力、保壓時間和冷卻時間；最后，根據(jù)前面設(shè)定的成型工藝參數(shù)，通過計算機(jī)模擬計算，對制品的總體性能進(jìn)行評價。

MOLDFLOW軟件仿真 MOLDFLOW軟件可作充模流動、保壓及翹曲變形分析。例如，塑料成型工藝參數(shù)（溫度、壓力、時間）的變化會影響塑料熔體的流動性，教師可以將授課內(nèi)容以實例的形式在MOLDFLOW軟件中演示改變不同的成型工藝參數(shù)，如將熔體的溫度調(diào)高或調(diào)低，然后進(jìn)行充模流動分析，讓學(xué)生觀察熔體在型腔里的流動情況，并分析模擬計算結(jié)果，比較不同熔體溫度時，其注射時間、冷卻時間、注射壓力的變化情況。通過熔體充模流動模擬（圖3所示），可以直觀地觀察到熔體在模腔里的流動過程，使理論知識形象化、可視化，幫助學(xué)生更好地鞏固和理解理論知識，增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。結(jié)束語

本文利用現(xiàn)代信息技術(shù)，根據(jù)不同知識模塊的內(nèi)容特點(diǎn)，采用不同的信息化教學(xué)載體，如教學(xué)課件、動畫技術(shù)、教學(xué)仿真軟件、CAD設(shè)計軟件及網(wǎng)絡(luò)資源等，呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和信息。在具體教學(xué)實施過程中，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)、學(xué)生的接受能力等因素選用合適的教學(xué)載體，充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，針對課程中的難點(diǎn)開發(fā)一些教學(xué)資源，幫助學(xué)生更好地鞏固和理解理論知識，增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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