德科摩橡塑科技（东莞）有限公司
摘要：本文提出将数控检测技术与传统挤出技术相结合，研发一种高度集成化、智能化的高效尼龙多层复合管道的生产设备，即数控多层尼龙复合管材挤出生产线。文中介绍了数控多层尼龙复合管材挤出生产原理及整套成型设备，包括挤出机、成型模具、真空定径机、超声波测厚仪、冷却箱、激光测径仪、牵引机、火焰喷射系统、牵引切割机、存料台、控制系统等部分组成。
关键词：数控检测技术；多层尼龙复合管道；管材挤出生产线
1.数控多层尼龙复合管材挤出生产线的组成
数控多层尼龙复合管材挤出生产线是在传统管材挤出生产线的基础上加入在线控制、在线检测、在线维护等功能，实现生产过程闭环控制的一种高度集成化、智能化的高效尼龙多层复合管道的生产设备。其主要由挤出机、成型模具、真空定径机、超声波测厚仪、冷却箱、激光测径仪、牵引机、火焰喷射系统、牵引切割机、存料台、控制系统等部分组成（见图1，图2）。
（图1）数控多层尼龙复合管材挤出生产线布置图
（图2）数控多层尼龙复合管材挤出生产线
2数控多层尼龙复合管材挤出生产线的创新
2.1高度自动化
数控多层尼龙复合管材挤出生产线做到自动上料、自动检测管材外径和壁厚、自动对管材进行精度检测并记录，相比现有的使用设备管材挤出生产过程中严重依靠操作人员经验及手工调试的缺点，显著提高工作效率，整体技术达到国际先进水平。
2.2紧凑而美观的安装方式
数控多层尼龙复合管材挤出生产线能适应各种厂房要求，特殊的上下分层式主机安装设计，相比现有的平面式分布安装可以在很大程度上节省设备的安装空间，因此可以有效提高客户的厂房空间使用面积。
2.3精密的多层模具设
数控多层尼龙复合管材挤出生产线的模具的每一层流道都经过计算机的类比运算，相比传统的依靠设计人员经验而言，更能确保各层原料在模具中的压力、流速以及分布的均匀性。
2.4提高制品质量的控制方式
数控多层尼龙复合管材挤出生产线采用熔体计量泵和伺服电机相结合的控制方式，精确控制产品每一层原料的挤出量，克服螺杆和机筒因加工误差导致的产量波动，相比传统的依靠操作人员经验而言，能更好地提高产品的稳定性及可靠性。
2.5压力稳定、高效的真空定径机设计
传统的管材挤出生产线的真空定径机采用老式定径套性价比低、结构复杂、稳定性差、操作不便、适应性窄、成型速度慢、造价高。数控多层尼龙复合管材挤出生产线的真空定径机采用真空箱体与水箱分离式的独特的结构设计，能有效保证真空箱体内部的压力稳定，从而有效降低管材直径的波动。同时，采用性价比高、结构简单、稳定性好、操作方便、适应性广、成型速度快、造价便宜、使用安全可靠的定径座，在有限的空间内实现成型管的定径要求。
2.6伺服同步驱动及总线传输技术
传统的管材挤出生产线采用变频电机驱动，采用开环控制，保控制精度低，运行稳定性差。新研发牵引机采用LENZE伺服控制器与主机B&R控制系通过CAN总线通讯，其运行速度给定指令与实时的运行状态通过总线与主机控制器进行资料交换，确保执行机构的快速回应与监控资料的准确性。牵引机速度采用闭环控制，通过旋转变压器将马达速度信号反馈给伺服控制器，通过伺服控制器进行PID调节，能确保控制精度与运行稳定程度。
3数控多层尼龙复合管材挤出生产线中新技术的应用
3.1壁厚的检测技术
为提高对管材质量的自动实时监控，采用超声波在线测厚测偏仪。
超声波在线测厚测偏仪是当今企业降低生产成本的重要手段，采用超声学的超声波从一个介质到另一个介质时，在两个介质的分界面上会反射的原理，运用精密的高频超声波传感器，加上高速资料获取和处理的高科技手段，能对生产线上运动的管材和线缆作非接触式的在线测量，高速采集和资料处理，通过彩色的现场监视器形象化地显示出管材四个（或六个、八个、十二个）方向的壁厚差别及偏心资料，提供给操作工或设备对壁厚及偏心作实时的调整控制，达到了快速准确，而且不损伤产品表面；仪器记录的历史资料又为产品的质量跟踪提供了可靠依据；在保证产品质量合格又节省原材料的前提下提高了生产效率和质量管制水平，排除了人工测量的低效率和不确定因素。软件界面参见（图3、图4、图5和图6）。
（图3）超声波测厚测偏原理
（图4）测厚仪系统原理
（图5）检测探头分布结构
（图6）检测探头
3.2多层共挤主机（发明专利号：2016106411184.9）
为满足客户对厂房空间高效利用的需求，采用上下分层式主机安装设计。通过将多台主机分层叠放的方式，既充分利用厂房空间，又使机器更加紧凑美观。
以五层主机为例（见图7，图8）：将一号、二号和三号主机水平平行安装在一个整体机架上，同时，一号和三号主机可上下、左右和前后移动，方便与模具连接时灵活调整位置。四号和五号台主机分别通过支撑架安装在主机安装机架的上层平台的两侧。通过加热软管与模具连接。
（图7）多层共挤主机结构图
（图8）多层共挤主机照片
3.3多层共挤模头及模内温度控制技术（发明专利号：ZL201110421767.8）
采用多层螺旋分流结构，模具的每一层流道都经过计算机的类比运算，确保各层原料在模具中的压力、流速以及分布的均匀性，整体技术达到国际先进水平。模芯温度的内部控制技术保证塑胶熔体在模头的温度稳定，保证管材挤出的质量。（见图12，图13）
（图12）
（图13）
结束语
本文先介绍塑料管材挤出成型的原理和目前国内料管材挤出成型设备的市场现状，其次是对国内研发一种高度集成化、智能化的高效尼龙多层复合管道的生产设备，用以打破国外垄断，填补国内空白的必要性，接着介绍数控多层尼龙复合管材挤出生产线的组成及创新技术介绍及优点。得出的结论为具有强大的市场竞争力及广阔的市场前景并能为企业带来良好的效益。
参考文献：
[1]输油管百家号.塑料管材挤出成型的原理
[2]德科摩橡塑科技（东莞）有限公司.《数控多层尼龙复合管材挤出生产线使用说明书》