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北京化工大学、海天塑机集团、浙江大学三家单位联手,在我国一纸空白的 成型技术与装备,用八年时间描绘了一幅中国技术后来居上的画卷。其生产的精 密挤出成型装备制品性能与 公司水平相当; 注射成型装备制品质量重复精度比 水平提高近一倍,产品 瑞士、德国和日本等数十个 和地区,让海天塑机集团2010年销售收入跃居世界 ,为此, 《塑料》发表主编评论文章《海天列强》。项目成果也由此获得了2011年 度 技术进步二等奖。
该项目 完成人、北京化工大学教授杨卫民告诉记者, 塑料制品是指具有严格尺寸与形位公差和表面质量精度要求的 塑料制品,如手机零部件、液晶屏导 光板、光学塑料透镜、 医用导管等, 采用 成型技术与装备来加工制造。 塑料制品主要采用 的模塑成型方法,不同于金属切削成型中,通过 “加工、测量、再加工”的“尺寸逐步逼近”来满足精度要求,而是直接成型制品,在20米/分钟以上的连续高速挤出和不足1秒的瞬间注射成型中,要 满足的尺寸偏差和重复精度要求, 难度 大。
在本项目实施前,这类技术和装备 被 公司所垄断,特别是在2004年,德国Arburg公司制造出了重复精度达0.07%的 注塑机,在业内引起 轰动,并了 市场。而当时国产塑料注射成型装备制品重复精度在1%左右,只能用于普通塑料制品生产,无法满足 成型 低标准0.1%的精 度要求, 遑论与Arburg公司的差距了。由于国产装备精度低,我国现代制造业发展所急需的塑料 成型装备不得不大量 。海关数据显示:我国 精 密注塑机的数量从2001年的近1.4万台增长至2004年的近2万台。这种依赖 的不利局面,直到2006年前后,本项目取得突破并大规模应用时才被 扭转。
塑料 成型核心是对制品比容积(V)稳定性(挤出成型)或重复性(注射成型)的 控制。杨卫民指出,在所有塑料成型过程中都存在一种规律,那就是压力 (P)和温度(T)会对比容积(V)产生 影响,而比容积(V)的变化则会引起成型制品质量和形状尺寸变化,这就是塑料的PVT特性。只有掌握了塑料加 工过程中的这种特性,并研制 成型装备对工艺参数进行 控制,才能获得 制品。
但在当时,塑料PVT特性关系测试的核心技术在我国长期处于空白,也德国、日本和 的三家公司掌握。针对这个问题,项目完成单位潜心攻关,终于 发明了塑料PVT特性的在线测试方法及装置,拿下了 成型技术与装备国产化路上的 只拦路虎。 难能可贵的是,一改 技术只能进行离线测试的 缺点,实现了在线测试。利用这个技术,项目完成单位建立了我国 个工程塑料PVT特性关系数据库,包含五大系列60多个品种近2000个牌号的工程 塑料,为塑料 成型装备PVT在线控制奠定了基础。
在此基础上,针对 成型的主要影响因素,项目完成单位经过八年攻关,通过工艺装备创新和系统集成,突破了塑料均匀塑化与稳定输送、伺服驱动与液压控制优 化、模板结构及 成型工艺优化、塑料注射充模成型过程可视化方法和装置等关键技术,成功研制出了具有 水平的 注射成型和 挤出成型装备,并 实现了大规模产业化。记者发现,这些技术的大都是从零开始,但多数成果却填补了国内空白,有些成果甚至 。譬如,注射成型可视系统就属于国内 创,比肩 。该技术 了注射成型中20余种典型缺陷的产生机理及解决措施,并编制了《注射成型工艺指南》,为 塑料制品生产制订合理的成型工艺提供 了。
经 机构检测,本项目 的 注射成型装备主要性能指标优于 同类 技术, 挤出成型装备主要性能指标达到 水平。目前已建成 挤出成 型生产线达34条,28种机型的 注塑机已大规模生产并已售出6万余台, 瑞士、德国和日本等数十个 和地区。2008~2010年累计销售收 入107.3亿元,利润16.15亿元,税收8.13亿元,创汇2.17亿美元。