趙有俊 仇久安 齊在偉
（天津職業(yè)大學(xué)，天津 300410）
摘要：文中詳細(xì)介紹了一種塑料餐盒吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)的工作原理和設(shè)備構(gòu)成渗钉，且針對(duì)行業(yè)現(xiàn)有機(jī)型存在體積大彤恶、能耗高、成本及耗材成本高等問(wèn)題晌姚，進(jìn)行了分析并提出了改進(jìn)辦法粤剧。研發(fā)這款吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)歇竟，旨在不降低制品品質(zhì)的前提下解決上述問(wèn)題挥唠，該生產(chǎn)系統(tǒng)操作、維護(hù)簡(jiǎn)便焕议，適用于中小企業(yè)中宝磨、小批量實(shí)際生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：塑料餐盒盅安；吸塑成型唤锉；循環(huán)系統(tǒng)
引言
近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的快速發(fā)展别瞭，各種外賣類APP雨后春筍般的涌現(xiàn)窿祥，促使外賣餐飲占據(jù)了大半個(gè)餐飲市場(chǎng)。外賣餐飲市場(chǎng)的興起為廣大消費(fèi)者帶來(lái)了就餐的便利蝙寨，適應(yīng)了快節(jié)奏生活晒衩。與此同時(shí)嗤瞎，外賣餐飲的發(fā)展也大大增加了對(duì)外賣飯盒的需求。目前外賣行業(yè)大多采用塑料餐盒听系，以PP贝奇、PS、PET等材質(zhì)居多靠胜，該種餐盒無(wú)毒無(wú)害掉瞳、耐熱、耐腐蝕浪漠，可通過(guò)回收循環(huán)應(yīng)用到其他領(lǐng)域陕习。
目前塑料餐盒制作工藝多為熱塑性塑料片材，經(jīng)過(guò)高溫加熱軟化郑藏，通過(guò)負(fù)壓方式使軟化片 材覆貼在模具腔內(nèi)衡查，冷卻成型，再經(jīng)由裁切工位進(jìn)行裁切拾取以及廢料整理必盖。目前餐盒制造行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備大多采用國(guó)外的進(jìn)口設(shè)備拌牲，設(shè)備龐大，價(jià)格昂貴歌粥、維修和維護(hù)費(fèi)用高塌忽、原材料成本高。國(guó)內(nèi)也有餐盒成型設(shè)備制造商失驶，但設(shè)備生產(chǎn)工藝也大多沿用國(guó)外的工藝及技術(shù)土居。
本研究塑料制品吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)突破現(xiàn)有生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)從原材料顆粒到成型制 品的連續(xù)式規(guī)逆姨剑化生產(chǎn)擦耀，避免了片材二次加熱的高耗能加熱工序，與現(xiàn)有設(shè)備相比涩堤，該機(jī)器的整體能耗大幅度降低眷蜓，吹吸塑結(jié)合成型，使得制品高質(zhì)量成型胎围，提供了一種結(jié)構(gòu)合理吁系、勞動(dòng)強(qiáng)度低、能耗低白魂、安全可靠的全自動(dòng)循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)汽纤。該生產(chǎn)系統(tǒng)適用于批量化生產(chǎn)，其推廣前景廣闊福荸。
一蕴坪、塑料餐盒吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程
（一）行業(yè)現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)工藝流程
聚丙烯（PP）塑料的成型是近年來(lái)國(guó)外競(jìng)相發(fā)展的技術(shù)，由于PP制品具有耐高溫蒸煮敬锐、阻濕背传、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)捆等，以PP為基材的多層阻隔性實(shí)物容器發(fā)展極快，成為食品容器的重要發(fā)展方向[1]续室。行業(yè)現(xiàn)有設(shè)備均以PP等材質(zhì)的外購(gòu)成型片材作為原材料栋烤，片材上機(jī)固定在輸送鏈后經(jīng)過(guò)大幅面、高能耗的加熱通道挺狰，將片材加熱軟化明郭，達(dá)到成型溫度后，成型模具上下模合模丰泊，通過(guò)負(fù)壓抽取模內(nèi)空氣薯定，將軟化后的片材貼覆在模具內(nèi)腔完成成型工序，上下模具分離瞳购，成型后的片材通過(guò)輸送鏈間歇運(yùn)行送至裁切工位话侄，裁切模具合模裁切后輸送鏈再次運(yùn)行送至下一工位拾取出料。整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備分為片材加熱学赛、負(fù)壓成型年堆、制品裁切、物料拾取等多個(gè)工位盏浇，采用間歇式運(yùn)行方式变丧。其缺點(diǎn)是原料片材成本高，為勞動(dòng)密集型生產(chǎn)工藝绢掰，而且能耗高痒蓬、生產(chǎn)效率低、科技含量低滴劲，并存在“多人一機(jī)攻晒、機(jī)器等人”的現(xiàn)象[2]，且多工位設(shè)計(jì)設(shè)備占地面積大班挖。其生產(chǎn)工藝流程分為：上料-片材進(jìn)成型機(jī)-預(yù)熱-加熱-成型-沖裁-落料-成品-包裝-邊角料收卷[3]鲁捏。其設(shè)備運(yùn)行流程，如圖1所示聪姿。
（二） 塑料餐盒吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程
塑料餐盒吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝采用PP碴萧、PS乙嘀、PET等塑料顆粒作為原材料末购，通過(guò)外購(gòu)塑料擠出機(jī)、輥筒壓片機(jī)制作生產(chǎn)用片材虎谢，壓片輥筒可控制片材成型溫度盟榴，軟化片材掛于雙工位塑料吸塑成型機(jī)的連續(xù)輸送鏈上進(jìn)行片材輸送；成型模具婴噩、制品裁切刀設(shè)置在同一工位擎场，稱為成型裁切機(jī)構(gòu)羽德，該機(jī)構(gòu)通過(guò)絲杠傳動(dòng)沿片材行進(jìn)方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與片材同方向運(yùn)行時(shí)完成上下模合模迅办、正負(fù)壓同步成型宅静、分模、制品裁切站欺、制品頂出動(dòng)作等多個(gè)動(dòng)作姨夹，動(dòng)作完成后機(jī)構(gòu)快速反回設(shè)備指定原點(diǎn)位置等待下一循環(huán)過(guò)程，同時(shí)片材廢料繼續(xù)沿片材輸送方向輸送矾策，廢料經(jīng)過(guò)外購(gòu)破碎機(jī)破碎成塑料顆粒磷账，再通過(guò)真空輸送系統(tǒng)將破碎后的顆粒送至擠出機(jī)儲(chǔ)料罐料斗，進(jìn)行回收利用贾虽，裁切后的制品通過(guò)氣動(dòng)壓料裝置壓落于收料皮帶機(jī)進(jìn)行制品堆疊逃糟，當(dāng)成型制品數(shù)量達(dá)到額定數(shù)量后皮帶機(jī)橫向送出，工作人員進(jìn)行人工整理裝箱蓬豁。其工藝流程绰咽，如圖2所示。
二地粪、塑料餐盒吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（一）總體結(jié)構(gòu)
如圖3所示剃诅，塑料餐盒吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)主要由外購(gòu)塑料擠出機(jī)、塑料壓片機(jī)驶忌、雙工位塑料吸塑成型機(jī)矛辕、廢料破碎機(jī)、顆粒原材料儲(chǔ)料罐付魔、顆粒真空輸送系統(tǒng)等設(shè)備構(gòu)成聊品。塑料擠出機(jī)及破碎機(jī)選用市場(chǎng)上的現(xiàn)有設(shè)備。擠出機(jī)采用真空輸送方式上料几苍，高溫加熱翻屈，再通過(guò)輸送螺桿將原材料塑料顆粒熱熔擠壓成高溫半成品流體片材。
塑料壓片機(jī)通過(guò)兩個(gè)對(duì)滾的鏡面輥筒妻坝，將流體片材壓制成規(guī)定寬度的生產(chǎn)用片材伸眶，鏡面輥筒 內(nèi)裝有溫度控制及加熱裝置，可使成型片材達(dá)到生產(chǎn)溫度刽宪，直接用于吸塑成型厘贼。
雙工位塑料吸塑成型機(jī)為連續(xù)式運(yùn)行方式，通過(guò)片材輸送鏈將壓片機(jī)壓制的高溫片材進(jìn)行連 續(xù)輸送圣拄，成型裁切機(jī)構(gòu)在片材行進(jìn)方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)嘴秸，與輸送鏈同步運(yùn)行，在片材行進(jìn)的過(guò)程中完成吹吸塑成型及裁切工序，裁切結(jié)束后分模岳掐，成型裁切機(jī)構(gòu)快速返回原點(diǎn)位置進(jìn)行下一循環(huán)的生產(chǎn)凭疮。成型制品由于裁切時(shí)人為設(shè)置有連點(diǎn)，因而可以繼續(xù)向前移動(dòng)串述。當(dāng)成型制品到達(dá)收料皮帶機(jī)上方時(shí)执解，壓料氣缸下壓，將成型制品連點(diǎn)撕裂纲酗，制品掉落到收料皮帶機(jī)上材鹦，皮帶機(jī)計(jì)數(shù)堆疊，達(dá)到額定數(shù)量時(shí)皮帶機(jī)將堆疊好的制品送出耕姊，工作人員分揀裝箱桶唐。
裁切后的廢料輸送至前段設(shè)置的廢料破碎機(jī)，破碎成原始顆粒狀茉兰，經(jīng)由真空輸送管路送回 至原材料儲(chǔ)料罐內(nèi)可循環(huán)利用尤泽。
（二）塑料壓片機(jī)
如圖4所示，塑料壓片機(jī)構(gòu)由壓片機(jī)架體规脸、對(duì)滾式鏡面壓片輥筒坯约、壓片壓力調(diào)節(jié)電機(jī)、片材輸送電機(jī)莫鸭、電氣控制等多部分組成闹丐。壓片機(jī)架體由槽鋼、方管等材料焊接成型被因，結(jié)實(shí)耐用卿拴，能承載壓片時(shí)的壓力。兩個(gè)壓片輥筒采用鏡面輥筒梨与，可有效地避免片材壓制過(guò)程中熔融制品的粘黏現(xiàn)象堕花。且輥筒內(nèi)部安裝有溫度傳感器和加熱冷卻等溫度調(diào)節(jié)裝置，使壓制的片材恒定保持制品成型所需的額定生產(chǎn)溫度粥鞋。通過(guò)壓片壓力調(diào)節(jié)電機(jī)可調(diào)節(jié)成型片材的材料厚度缘挽，片材輸送電機(jī)可調(diào)節(jié)片材的壓制速度。
（三）雙工位塑料吸塑成型機(jī)
雙工位塑料吸塑成型機(jī)主要由底架組件呻粹、片材連續(xù)輸送鏈機(jī)構(gòu)壕曼、成型裁切機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)等浊、收料皮帶機(jī)構(gòu)腮郊、氣路系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)等部件組成凿掂。該機(jī)器結(jié)構(gòu)示意圖和主視圖如圖5(a)?(b)所示伴榔。機(jī)器實(shí)際運(yùn)行效率約為2~3秒/版，每版制品數(shù)量取決于模具的排版庄萎，最大制品尺寸：450長(zhǎng)*330 寬*100深踪少。整機(jī)功率9kw，機(jī)器外形尺3000mm*2200mm*1700mm糠涛。
1.底架組件
底架組件承載機(jī)體重量援奢，采用方管焊接成型，底部安裝有機(jī)床墊鐵便于調(diào)節(jié)設(shè)備水平忍捡。成 型裁切機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)行的絲杠集漾、導(dǎo)軌及動(dòng)力總成均安裝在底架組件上，伺服減速電機(jī)為絲杠傳遞動(dòng)力砸脊，成型裁切機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌方向往復(fù)運(yùn)行具篇，其正向行進(jìn)速度與輸送鏈同步，反向可快速回程凌埂。底架設(shè)有調(diào)節(jié)導(dǎo)軌及調(diào)節(jié)手輪驱显，實(shí)際生產(chǎn)中可在線調(diào)節(jié)片材張力，以確保熱熔片材掛鏈時(shí)不會(huì)被拉斷或片材垂度過(guò)大脫離輸送鏈瞳抓。往復(fù)導(dǎo)軌兩端設(shè)有緩沖器埃疫，有效減緩機(jī)構(gòu)快速回程產(chǎn)生的慣性，保證了往復(fù)電機(jī)孩哑、滾珠絲杠的使用壽命栓霜。
2.片材連續(xù)輸送鏈機(jī)構(gòu)
片材連續(xù)輸送鏈選用伺服電機(jī)作為傳動(dòng)動(dòng)力羡铲，通過(guò)PLC使輸送鏈及往復(fù)行進(jìn)速度同步骗绕，使 得片材在成型裁切過(guò)程中不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移雷滋。輸送鏈條由左右兩條鏈條組件構(gòu)成荣赶，兩鏈條組件寬度間距可手動(dòng)調(diào)節(jié)旬痹，以滿足不同寬度產(chǎn)品的需求脸侥。輸送鏈條采用單邊帶刀尖附件形式的鏈條豹休，熱熔片材掛于鏈條刀尖處進(jìn)行輸送磷瘤，鏈條兩側(cè)設(shè)有吹風(fēng)冷卻管茵乱，用于對(duì)鏈條降溫茂洒，使片材掛鏈部分快速冷卻定型。
3.成型裁切機(jī)構(gòu)
成型裁切機(jī)構(gòu)由底板瓶竭、頂板督勺、陽(yáng)模組件、陰模組件斤贰、合模輔助氣缸智哀、裁切油缸、導(dǎo)向軸荧恍、合 模鉸鏈瓷叫、合模伺服電機(jī)等零部件構(gòu)成屯吊。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示摹菠。
成型裁切機(jī)構(gòu)采用四柱結(jié)構(gòu)盒卸，導(dǎo)向軸起到引導(dǎo)作用，使陰模陽(yáng)模組件沿軸向運(yùn)動(dòng)完成合模次氨， 同軸運(yùn)動(dòng)保證合模精度蔽介。同時(shí)導(dǎo)向軸也起到支撐、連接頂板及底板的作用煮寡。底板虹蓄、頂板及陰陽(yáng)模固定板均采用鑄鋼材質(zhì)，米字形加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了剛度幸撕，模具安裝面經(jīng)過(guò)精加工薇组，確保了合模精度及裁切精度。
陰模組件合模動(dòng)作通過(guò)合模減速電機(jī)帶動(dòng)鉸鏈動(dòng)作完成坐儿，由于陰模組件重量較重体箕，合模電機(jī) 的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較大，為了提高合模電機(jī)使用壽命挑童，底板兩側(cè)分別安裝輔助氣缸累铅，以減少電機(jī)的啟動(dòng)負(fù)荷，有效提高電機(jī)的使用壽命站叼。
陽(yáng)模組件配有正壓吹風(fēng)板組件娃兽，吹風(fēng)板配有密封條、裁切刀模尽楔、孔板等投储。密封條用于確保成 型時(shí)模具的密封空間；裁切刀模用于裁切制品阔馋；孔板使正壓空氣充滿模具腔體玛荞。吹風(fēng)板結(jié)構(gòu)如圖7所示。
陰模組件配備有模具盒組件呕寝，模具盒采用鋼板焊接成型勋眯，其上安裝有承切板及模具。模具安 裝后模具盒內(nèi)形成中空腔體下梢，成型過(guò)程中通過(guò)下置吸風(fēng)孔抽真空客蹋，負(fù)壓輔助成型。模具盒結(jié)構(gòu)孽江，如圖8所示讶坯。
成型裁切機(jī)構(gòu)工作流程為：
（1）陽(yáng)模靜止，啟動(dòng)合模電機(jī)岗屏，輔助氣缸同時(shí)動(dòng)作推動(dòng)陰模完成合模辆琅；
（2）陽(yáng)模組件通入高壓空氣正壓成型漱办，同時(shí)陰模組件抽真空形成負(fù)壓，正負(fù)壓結(jié)合成型婉烟，使制品質(zhì)量大幅度提升娩井；
（3）陽(yáng)模裁切液壓缸下壓，使合模密封條形變隅很，置于陽(yáng)模的裁切刀與陰模承切板接觸以完成裁切動(dòng)作撞牢，裁切刀采用定制激光刀模率碾，刀條設(shè)有3~4處0.2mm缺口叔营，使得裁切后制品既可與片材連接而不脫離，又能在氣缸下壓時(shí)順利落料所宰；
（4）裁切結(jié)束绒尊，陰模陽(yáng)模同時(shí)返回原位，循環(huán)運(yùn)行仔粥。
4.成品出料機(jī)構(gòu)
成品制品采用下壓出料方式婴谱，其結(jié)構(gòu)包括鋁型材框架、位置導(dǎo)向軸躯泰、位置調(diào)節(jié)螺桿谭羔、安裝 板、壓料氣缸麦向、壓料導(dǎo)向軸等零部件組成瘟裸。出料機(jī)構(gòu)可安裝在成型裁切機(jī)構(gòu)上，隨成型裁切機(jī)構(gòu)同步往復(fù)運(yùn)行诵竭，也可安裝與設(shè)備架體上话告，固定位置下壓出料。氣缸下壓出料卵慰，行程短沙郭，反應(yīng)速度快，可使制品快速壓出裳朋。
5.收料皮帶機(jī)構(gòu)
收料皮帶機(jī)構(gòu)采用食品級(jí)輸送帶病线，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。PLC采集出料機(jī)構(gòu)氣缸信號(hào)鲤嫡，進(jìn)行計(jì)數(shù)堆 疊氧苍，達(dá)到額定值后收料皮帶間歇運(yùn)行將成型制品送出，人工收料裝箱泛范。
三让虐、結(jié)語(yǔ)
塑料餐盒吸塑成型循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)不同于傳統(tǒng)設(shè)備的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了從原材料顆粒到成型制品的連續(xù)式規(guī)陌盏矗化生產(chǎn)赡突，避免了片材二次加熱的高耗能工序对扶，使機(jī)器的整體能耗低于現(xiàn)有設(shè)備，吹吸塑結(jié)合成型惭缰，自動(dòng)化控制節(jié)省勞動(dòng)力并降低人工成本浪南，材料循環(huán)利用系統(tǒng)大幅提高了材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本漱受。該生產(chǎn)系統(tǒng)適用于批量化實(shí)際生產(chǎn)络凿，其推廣前景廣闊。
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