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模具工业 2018年第44卷第1期 0引言 UPVC塑料挤出型材主要应用于航天航空、 船 舶汽车、 建筑装饰等众多领域， 用途广泛。型材在 挤出过程中， 常采用旋转锯片进行切断， 其缺点有： 产生废料多、 切割质量差、 定长切割不精准、 切屑 多、 粉尘多、 噪音大、 型材在装配焊接前需要二次切 割修正等， 对企业的生产与环境造成了诸多不利影 响。本世纪初以来， 国内外专家通过技术不断创 新， 开始采用冷刀切割技术， 而冷刀切割因切割阻 力大， 型材易变形、 崩裂。后来又采用热刀切割技 术， 即将切割刀片加热到一定温度后， 对塑料型材 进行微熔切割。这种切割方式减小了切割阻力， 型 材不易变形、 崩裂， 刀片不易断裂。因此， 热刀切割 技术逐步替代了锯片切割技术， 避免了因锯片切割 而产生的诸多弊端， 也为企业带来了良好的生产环 境和可观的生产效益。随着热刀切割技术的运用， 也产生了一些新的问题， 如UPVC塑料挤出型材热 刀切割截面质量问题已成为最常见的问题之一， 严 重影响了型材的总体质量， 阻碍了热刀切割技术的 发展。 1切割截面质量 良好的UPVC塑料挤出型材切割截面要求光 滑， 平整， 无翻边、 飞边、 崩裂、 过渡塑化， 平面度与 垂直度好等， 如图1 （a） 所示。质量不合格的切割截 UPVC塑料挤出型材热刀切割截面质量控制 查安平，敖万路 （铜陵格瑞特挤出技术有限公司, 安徽 铜陵244000） 摘要： 阐述了使用加热刀片对UPVC塑料挤出型材进行切割， 分析了切割截面产生多种不良效果的原 因与解决方法。指出型材截面形状的规整性和切割压紧的稳定性是提高切割截面质量的基本条件。 异形压紧橡胶块设计的合理性、 型材原料配方的合理性、 刀片温度控制、 切割时刀片下切角度、 刀片刃 口形状与尺寸和刃口磨削加工方向是提高切割截面质量的关键要素。 关键词： 截面质量； 异形压紧橡胶块； 下切角度； 磨削痕； 微熔切割 中图分类号： TG386.2文献标识码： B文章编号： 1001-2168 （2018） 01-0053-05 DOI： 10.16787/ki.1001-2168.dmi.2018.01.013 Quality control of cutting section with hot cutter for UPVC extrusion profile ZHA An-ping, AO Wang-lu (Tongling Great Extrusion Tec. Co., Ltd., Tongling, Anhui 244000, China) Abstract: The UPVC extrusion profile was hot cutting, and the reasons and solutions of the variety unsatisfactory effect for the section were illustrated. It was presented that the basic conditions of improving the quality of cutting section were the regular of the profile sec tion and the stability of the cutting pressure. On the other hand, the reasonable design of the special rubber pads, the reasonable composition of the raw profile materials, the tem perature control of the tip, the angle of cutting, the shape and size of the tip edge, and the grinding direction were the key point of improving the quality of cutting section. Key words: section quality; special press rubber pads; cutting angle; grinding marks; micro fuse cutting 收稿日期： 2017-07-12。 作者简介： 查安平 （1973-） ， 男 （汉族） ， 安徽铜陵人， 副高级工程 师， 主要从事塑料挤出模、 机械及自动化设计与开发工作。 模具制造技术 53 万方数据 模具工业 2018年第44卷第1期 面有过渡塑化、 切割翻边， 如图1 （b） 所示； 局部有飞 边的切割截面如图1 （c） 所示； 不平整、 波浪状、 垂直 度差的切割截面如图1 （d） 所示； 局部崩裂的切割截 面如图1 （e） 所示。 在UPVC塑料型材切割截面质量判定中， 一般 表面粗糙度 Ra3.2 m， 平面度0.2， 垂直度 0.2， 并用肉眼能明显看到有过渡塑化、 毛须状飞边、 局部崩裂等现象， 均视为不合格型材。 2切割截面产生质量问题的原因及解决方法 UPVC塑料挤出型材热刀切割时截面产生的质 量问题与型材截面形状、 压紧夹具设计、 型材原料 配方组份、 切割刀片温度、 下切角度、 刃口形状与尺 寸、 刃口磨削加工方向等因素有关， 需要在掌握好 基本理论的基础上， 在实践中不断地试验、 总结、 改 进、 提高。根据多年的研究、 测试与实践， 对UPVC 塑料挤出型材热刀切割截面质量问题产生的原因 及解决方法进行简要阐述。 2.1压紧橡胶块设计 型材热刀切割时， 在加热刀片下切前， 一般需 要橡胶类夹具块将型材上、 下表面压紧 （简称上、 下 压紧橡胶块） ， 然后再进行切割。切割时型材压紧 的稳定性犹为重要， 型材不能滑移， 否则切割截面 的平面度、 垂直度无法保证。 一些截面形状规整的型材， 如图2 （a） 所示， 压 紧面为普通的平面， 只需要普通压紧橡胶块压紧即 可。而UPVC塑料挤出型材截面多为 “异形” ， 如具 有长单臂、 薄空腔、 不规则斜面等， 如图2 （b） 所示。 这些 “异形” 截面， 切割时型材容易发生滑移， 不仅 （a） 截面规整的型材（b）“异形” 截面型材 图2UPVC塑料挤出型材截面 （a） 截面光滑、 平整（b） 截面过渡塑化、 翻边（c） 截面细微飞边 （d） 截面不平整、 波浪状、 垂直度差（e） 截面局部崩裂 图1UPVC塑料挤出型材热刀切割截面 54 万方数据 模具工业 2018年第44卷第1期 切割截面的平面度、 垂直度无法保证， 而且极易发 生局部崩裂。对于这类型材需要设计特殊的 “异 形” 压紧橡胶块进行固定， 确保型材与切割刀片的 相对位置保持固定， 得到截面质量合格的型材。 “异形” 压紧橡胶块设计需要遵循的原则： 选 择易于压紧的上、 下2个平面 （或2个斜平面、 阶梯 面） ， 压紧面与 “异形” 橡胶块的有效接触面尽可能 大， 如图3 （a） 、（b） 所示； 压紧橡胶块与型材的压 紧接触面积1/4型材空腔部分表面积， 标准橡胶块 的厚度W为40 mm， 如果压紧接触面积不足， 可以通 过加宽压紧橡胶块的厚度W弥补， 如图3 （c） 所示； 如果上、 下压紧橡胶块压紧面偏离型材的对称中 心， 刀片下切可能使型材产生滑移， 应在上压紧橡 胶块 （或下压紧橡胶块） 设计一个台阶， 对型材的滑 移形成阻挡面， 如图3 （d） 中A面； 对具有长单臂 的型材， 压紧橡胶块尽可能不对其产生限制， 并保 持有一定的间隙， 一般1 mm3 mm， 如图3 （c） 、（d） 所示。 （a） 平面压紧橡胶块（b） 阶梯面压紧橡胶块（c） 压紧接触面积小（d） 压紧面偏离型材对称中心 图3各类挤出型材的压紧橡胶块 2.2型材原料配方与刀片温度控制 工业生产的UPVC分子量一般在512万， 具有 较大的分散性， 分子量随聚合温度的降低而增加， 无固定熔点， 8085 开始软化， 130 左右变为粘 弹态， 170180 转变为粘流态。根据塑料的加工 特性， 通过加热的硬质合金刀片对UPVC塑料挤出 型材进行迅速地微熔切割， 有利于减小切割阻力， 得到表面光滑、 平整、 无翻边、 无飞边、 无崩裂、 无过 渡塑化的切割截面。 UPVC型材配方组份不同、 硬质合金刀片温度 不同、 刀片下切时间不同， 切割得到的截面质量也 不同。 一般型材的切断时间较短， 通常在26 s切完， 刀片的切割速度可以控制， 小型材切断时间短， 大 型材切断时间较长， 刀片下切要匀速， 以便于热切 割刀片对塑料型材进行均匀地微熔切割。 目前UPVC型材的配方组份一般按稳定剂的类 型进行划分， 主要有铅盐类、 钙锌类和有机锡类 等。而配方组份中钙含量的高低对刀片切割温度 的影响非常明显。经反复试验， 总结出对刀片切割 温度调整的经验公式如下： T刀片=K1T+K2T 式中： T刀 片刀片温度， ； T实际基准温 度， ； 一般取基准值为100 ； K1稳定剂对刀 片温度的调控系数； K2钙含量对刀片温度的调 控系数。 其中， K1、 K2取值与稳定剂类型、 钙含量高低的 关系如表1所示。 表1刀片温度调控系数与影响因素关系 系数 K1 K2 配方 有机锡 0.8 - 钙锌 1.0 - 铅盐 1.1 - 钙含量 10%30% - 00.1 钙含量 30%60% - 0.10.2 钙含量 60%100% - 0.20.3 从上述公式可以看出， 型材配方的熔点越低， 刀片温度设置也越低； 熔点越高， 刀片温度设置也 越高。要想获得质量良好的切割截面， 必须严格控 制刀片温度， 根据实际生产情况， 对各工艺参数进 行适当的微量调整， 可以避免切割温度对型材横截 面产生的不良影响。 2.3刀片下切角度 UPVC塑料挤出型材截面形状多样， 合适的切 割角度对切割截面质量非常重要。切割刀片与型 55 万方数据 模具工业 2018年第44卷第1期 材的下切夹角如图4所示， 刀片垂直型材向下运动， 由压力公式F=PS可知， 切割力F不变时， 刀刃与型 材表面接触面积S越小， 切入点的压强P越大， 型材 就越容易被切断。由此可知， 刀片与型材之间的夹 角为45时最省力。 而在实际生产中， 刀片对型材的切割瞬间， 切 割力F会分解一部分力， 形成对塑料型材向右的横 向推力f1，角越接近45， 横向推力f1越大。如果横 向推力f1上、 下压紧橡胶块和型材表面的摩擦阻 力f2， 则会导致型材偏移， 切割打滑， 影响型材切割 截面的质量。 图4切割刀片与型材的下切夹角 刀片的下切夹角是否合适， 与型材截面形状、 橡胶块对型材的压紧接触面积、 气缸的压紧力等因 素有关。通过大量的试验得出， 一般的规整截面与 大多数的 “异形” 截面， 下切夹角取 （22.53） 较为 合理； 而对于非常规的 “异形” 截面， 则需要通过调 整下切夹角， 来获得质量良好的切割截面。 2.4刀片刃口形状尺寸与磨削加工方向 UPVC抗拉强度为60 MPa左右， 冲击强度为5 10 kJ/m2， 刀片连续使用寿命必须保证30 000次， 除刀片本身的刚性强度 （洛氏硬度必须65 HRC） 要求较严格外， 刀片刃口的形状与尺寸是影响切割 截面质量和刀片使用寿命的重要因素。型材切割 截面不光滑、 有翻边、 飞边、 崩裂， 刀片易断裂， 其原 因与刀片的厚度、 刃口的形状与尺寸、 刃口的加工 磨削痕等有关。 2.4.1刃口形状尺寸 切割塑料型材时， 刀片厚度要合适。刀片太厚 会对被切截面造成挤压， 使截面形状产生变形； 刀 片太薄易崩刃、 断裂。 常用的刀片刃口只有一个角度， 如图 5 （a） 所 示， 易于加工， 制造成本低。但刃口顶部尖细， 强度 低， 极易崩刃， 不适宜切割塑料型材。双面二级角 度刃口刀片如图5 （b）