绥化蟹贤科技有限公司

世界上第一臺柱塞式擠出機由英格蘭的 Henry Bewley 和 Richard Brooman 于 1845 年研制成功 ， 而第一臺單螺桿擠出機是由美國的 William Kiel 和 John Prior 于 1876 年研制成功的。歷經(jīng)一個(gè)半世紀的發(fā)展，擠出成型已成為聚合物加工中最主要的成型和改性方法。擠出成型既是一種高效、連續、低成本、適應面寬的加工成型方法，同時(shí)又是一種低精密度、低附加值的成型加工方法。開(kāi)發(fā)精密擠出成型技術(shù)和裝備，滿(mǎn)足各種精密制品的成型加工要求，使擠出成型成為一種高精密度、高附加值的加工方法是當前聚合物加工技術(shù)的研發(fā)熱點(diǎn)之一。

　　1 精密擠出成型技術(shù)的研發(fā)背景

　　1.1 開(kāi)發(fā)精密擠出成型技術(shù)的必要性

　　精密擠出成型是一種通過(guò)對擠出過(guò)程要素的精確控制，實(shí)現制品幾何尺寸高精密化和材料微觀(guān)形態(tài)高均勻化的成型過(guò)程。精密擠出成型的主要特征為：擠出過(guò)程中工藝參數波動(dòng)很小，擠出設備工作狀態(tài)非常穩定，所成型制品的幾何精度比常規擠出成型方法提高 50% 以上。開(kāi)發(fā)精密擠出技術(shù)的迫切性主要表現在以下方面。

　　1.1.1 高精密制品成型的需要

　　以光導纖維、醫用導管、音像片基、照像膠片片基、投影膠片為代表的一系列高精密制品的市場(chǎng)需求與日俱增。這類(lèi)制品幾何精度往往比普通制品提高 50% 以上，普通擠出成型設備對這些精密制品是無(wú)能為力的，而必須采用精密擠出成型設備與技術(shù)完成成型加工。

　　1.1.2 特種材料加工成型的要求

　　對一些危險和有毒物料的加工需要精密擠出裝備。如含紅磷類(lèi)聚合物復合材料的擠出，就需要嚴格地控制擠出工藝，因為紅磷很容易燃燒，擠出工藝控制不好，具有很大的危險性。一些工程塑料在高溫下會(huì )分解出對機器有腐蝕性、對人體有害的低分子揮發(fā)物。如聚四氟乙烯（ PTFE ）和乙烯 - 四氟乙烯共聚物（ ETFE ）在一定溫度下就會(huì )分解出氟化氫氣體，該氣體對擠出設備有極強的腐蝕性，對人體的肝臟有很大的損傷，該氣體還會(huì )引發(fā) PTFE 和 ETPE 的連鎖降解反映，因而必須嚴格加以限制。在軍工領(lǐng)域，擠出機可以用于炸藥的加工，其危險性不言而喻，除了塑化系統的合理設計和精密加工外，擠出工藝的嚴格控制是最關(guān)鍵的安全要素之一。在上述類(lèi)型的危險和高溫易分解聚合物的擠出加工中，精密擠出機可以發(fā)揮不可替代的作用。

　　1.1.3 反應擠出成型的要求

　　現代擠出機除了塑化功能外，還具備化學(xué)反應器的功能，物料在擠出機中可以完成本體聚合、化學(xué)接枝、鏈間共聚物的獲取、偶聯(lián) / 交聯(lián)、可控降解、功能化和官能團的改性、高分子合金的制備、納米 / 高聚物復合材料的制備等。反應擠出過(guò)程需要嚴格控制反應溫度、壓力、物料停留時(shí)間及其分布等過(guò)程參數，以及反應物料與外界的熱量傳遞等，普通擠出機往往是不能勝任的，精密擠出成型機為各種復雜的反應擠出工藝提供了必要的裝備條件。

　　1.1.4 高速化擠出的基礎

　　據資料報道，日本池貝公司的 D30 單螺桿擠出機的轉速高達 3000r/min ，產(chǎn)量可達 300kg/h 。國外錐形雙螺桿擠出機用于生產(chǎn) PVC 管材，單機產(chǎn)量可達 1100~1500kg/h ；平行雙螺桿擠出機的螺桿直徑已經(jīng)超過(guò) 300mm ，長(cháng)徑比最高達 100 ，螺桿最高轉速達到 1500r/min ， WP 公司的 ZSK133 系列機的產(chǎn)量達到 7000~11000kg/h 。醫用導購的線(xiàn)速度可以達到 250m/min ，薄膜的線(xiàn)速度可以達到 500m/min ，包覆電纜的線(xiàn)速度也可以達到 500m/min 以上。在擠出生產(chǎn)高速化的同時(shí)，必須實(shí)現保證成型過(guò)程的精密可控。如果不能保證制品成型的精度，則生產(chǎn)速度越高，廢品越多。在此意義上，可以說(shuō)精密化是高速化的基礎。

　　1.1.5 減少制品材料消耗的需要

　　擠出成型制品因幾何精度較低造成的浪費是十分驚人的，采用常規擠出裝備生產(chǎn)的板、片、膜、管的壁厚不均勻度一般可達 8% 至 10% ，由此造成的材料浪費可達 8% 左右。按近年我國塑料制品的產(chǎn)量 21000kt 為基數，擠出成型制品的年產(chǎn)量 12600kt 計算，我國每年由于擠出制品的幾何精度低就浪費掉 100 多噸樹(shù)脂。如果 20% 的制品采用精密擠出技術(shù)和裝備來(lái)生產(chǎn)，我國每年就可以節約樹(shù)脂消耗量 10 萬(wàn)噸左右，經(jīng)濟效益超過(guò) 8 億元。

　　1.2 國內外精密擠出成型技術(shù)及裝備的差距

　　目前國產(chǎn)擠出裝備的銷(xiāo)售量為 8000 余套 / 年，銷(xiāo)售額 30 億元左右，進(jìn)口擠出裝備 2000 余套 / 年，進(jìn)口額 2 億美元左右（約 20 億人民幣），進(jìn)口擠出裝備主要為大型和精密設備，其單價(jià)為國內設備的 8~10 倍，其附加值明顯高于國內設備。

　　進(jìn)口的擠出設備主要有大口徑實(shí)壁管和波紋管生產(chǎn)線(xiàn)、土工膜生產(chǎn)線(xiàn)、雙向拉伸膜（ BOPP 、 BOET 、 BOPA 、 BOPS 等）生產(chǎn)線(xiàn)、滴灌管生產(chǎn)線(xiàn)、醫用導管生產(chǎn)線(xiàn)、音像片基和感光片基生產(chǎn)線(xiàn)、石化用大型雙螺桿擠出造粒裝備，以及各種實(shí)驗室用多功能擠出等。這些進(jìn)口擠出裝備之所以能夠以很高的價(jià)格進(jìn)入中國市場(chǎng)，主要依靠技術(shù)上的優(yōu)勢，具體表現在高精密度、高速和高效率、高可靠性。

 

　　圖 1 為日本伊藤忠 TEXMAC 公司共擠出雙內腔導管醫用導管生產(chǎn)裝備，報價(jià) 100 萬(wàn)美元。該裝備包括三臺擠出機，分別成型兩個(gè)內腔導管和外包覆套管，內腔導管的成型及其與外包覆套管的復合在一套模具中一次完成。為了確保導管幾何尺寸的穩定性，三臺擠出機均配備了熔體齒輪泵，同時(shí)牽引機采用伺服電機驅動(dòng)。在線(xiàn)測試儀隨時(shí)監控導管的幾何尺寸，為閉環(huán)控制系統提供必要的數據。該設備經(jīng)變換模具，可以生產(chǎn)各種形狀的醫用導管，見(jiàn)圖 2 。

　　美國 PEI （ Precision Extrusion ， Inc. ）公司用于生產(chǎn)醫用導管的精密擠出機，采用特殊的設計和制造技術(shù)，以及統計過(guò)程控制技術(shù)，使得擠出機各段溫度偏差可以控制在 ± 1℃ ，管材的壁厚偏差可以控制在 2% 以?xún)?。相比之下?高產(chǎn)擠出設備的控溫精度一般在 5℃~10℃ ，管材的壁厚差在 10% 以上，根本無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)醫用導管、光導纖維等高精度制品的要求。這類(lèi)高精密擠出設備目前主要依賴(lài)進(jìn)口。

　　高產(chǎn)擠出設備無(wú)論是在實(shí)際水平，還是加工水平上都與國外先進(jìn)水平存在 15~20 年的差距。在實(shí)時(shí)工藝參數和制品參數監測，以及先進(jìn)控制技術(shù)的采用方面存在的差距也很大，先進(jìn)的高精度在線(xiàn)檢測儀器主要依賴(lài)進(jìn)口，國內寥寥可數，且與國外產(chǎn)品的差距在 10 年以上。

　　1.2.1 設計水平和技術(shù)創(chuàng )新能力上的差距

　　國外先進(jìn)的塑料機械加工企業(yè)都有很強的設計和技術(shù)創(chuàng )新能力，如日本的 Nissei 公司設有五個(gè)技術(shù)研究中心，擁有 376 名注塑成型技術(shù)工程師，占員工總人數 46.1% ，獲專(zhuān)利技術(shù) 1470 項。相比之下，國內塑料機械企業(yè)中大學(xué)以上的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員不足 10% ，企業(yè)自主知識產(chǎn)權少，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品一般以仿制為主， CAD 、 CAE 、 CAM 應用還處于初級階段，多數企業(yè)不具備實(shí)質(zhì)上的技術(shù)創(chuàng )新能力。

　　1.2.2 國內外機電行業(yè)整體水平上的差距

　　國外塑料機械制造行業(yè)普遍采用 CAD 、 CAE 、 CAM 技術(shù)，以及高精密度的數控加工中心。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的高速銑床的主軸轉速高達 40000~100000r/min ，并可獲得 Ra≤1μm 的表面粗糙度；加工精度超過(guò) 1μm 的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復合加工，將塑料機械的加工水平大大提升。國外螺桿端面跳動(dòng)誤差不大于 0.01mm ；螺桿外徑誤差可以控制在 0.005mm 以下；螺桿外表面和料筒內表面的粗糙度 Ra 不大于 0.2μm 注塑機模板的形位公差不大于 ± 0.02mm/1000mm 。國內近年來(lái)從國外進(jìn)口了一些高精度的機加工裝備，但整體水平與國外先進(jìn)水平有很大的差距。

　　1.3 精密擠出技術(shù)的研發(fā)和應用開(kāi)始得到重視

　　北京化工大學(xué)在教育部骨干教師基金和北京市自然科學(xué)基金的資助下，開(kāi)展了精密擠出機理的研究和精密擠出技術(shù)的重新。圖 3 為北京化工大學(xué)塑料機械及塑料工程研究所的精密擠出實(shí)驗臺，該實(shí)驗臺配備了熔體泵，伺服驅動(dòng)系統、失重式加料計量系統、在線(xiàn)激光測徑儀等有助于提高擠出過(guò)程精密可控化的裝置，還配備了并聯(lián)式穩壓系統、統計過(guò)程控制（ SPC ）控制系統等具有自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)利技術(shù)和裝備。

 

　　北京化工大學(xué)已有一名博士、五名碩士完成了精密擠出機理及技術(shù)方面的學(xué)位論文，課題組在建成國內首臺精密擠出實(shí)驗臺的同時(shí)，申報了 5 項專(zhuān)利，并承接了“擠出法生產(chǎn)光導纖維”的國家 863 項目。

　　2 精密擠出成型的相關(guān)技術(shù)

　　精密擠出成型主要包括精密塑化、精密控制、精密成型等三方面的技術(shù)內容。從實(shí)現精密擠出成型的技術(shù)途徑主要包括兩個(gè)方面：一方面要最大程度地提高擠出成型過(guò)程溫度、壓力和流量的穩定性，另一方面是通過(guò)先進(jìn)控制（閉環(huán)控制、模糊控制、統計過(guò)程控制等）手段，對擠出成型過(guò)程的波動(dòng)進(jìn)行即時(shí)自動(dòng)調整。

　　2.1 提高擠出過(guò)程的穩定性的相關(guān)技術(shù)

　　擠出成型是一個(gè)十分復雜的生產(chǎn)過(guò)程，在此過(guò)程中，高聚物要經(jīng)歷固體輸送、熔融、混合、增壓、泵送、成型、冷卻固化等過(guò)程，并受到剪切、拉伸、壓縮、以及加熱、冷卻等作用，發(fā)生熔融、固化、取向、解取向、結晶等復雜的相態(tài)和結構變化，使得擠出過(guò)程的控制難度極大。同時(shí)，由于擠出生產(chǎn)中的制品成型和定型是在較低的壓力下進(jìn)行，造成成型過(guò)程受擠出塑化穩定性以及外界因素的影響較大。為了克服上述不穩定因素對擠出成型的影響，人們開(kāi)發(fā)了一系列有助于提擠出穩定性的裝置。

　　2.1.1 穩壓裝置的采用

　?。?1 ）熔體齒輪泵

　　普通擠出成型系統需要解決的一個(gè)主要問(wèn)題是擠出產(chǎn)量的穩定性，研究表明普通擠出機的擠出流量波動(dòng)可達 8%~10% ，軸向波動(dòng)會(huì )使擠出制品軸向精度下降。為了解決擠出成型系統的擠出穩定性，人們采用熔體齒輪泵與擠出機串聯(lián)使用。熔體齒輪泵是一種正位移輸送裝置流量與泵的轉速呈嚴格的正比關(guān)系。

　　用于輸送塑料熔體的熔體齒輪泵，其主要功能是將來(lái)自擠出機的高溫塑料熔體增壓、穩壓，保持熔體流量精確穩定地送入擠出機頭此處介紹的熔體泵，其結構類(lèi)似液壓傳動(dòng)中的齒輪泵。他可在高溫 350℃ ，壓力達 35Mpa 或更高的條件下連續工作。其主要特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單緊湊，工作可靠，壽命較長(cháng)。

 

　　從圖 4 和圖 5 可以看到，熔體泵主要是由泵體、前后蓋板、兩個(gè)相互嚙合的齒輪、軸承和密封件等組成。由兩個(gè)齒輪的齒廓，泵體和側蓋板形成的空間構成了泵進(jìn)料區、輸送區和排料區。齒輪是熔體泵的核心零件，其結果形式多種多樣：按嚙合方式可分為內嚙合和外嚙合方式；按齒廓曲線(xiàn)可分為漸開(kāi)線(xiàn)齒輪、圓弧齒輪、擺線(xiàn)齒輪等；按齒向可分為直齒輪、斜齒輪和人字齒輪等，但在輸送塑料熔體中最常用的是漸開(kāi)線(xiàn)直齒或斜齒的外嚙合齒輪泵。

 

　　圖 6 是熔體齒輪泵穩壓效果的實(shí)驗曲線(xiàn)。曲線(xiàn)表明熔體泵的采用可以將擠出過(guò)程后的壓力波動(dòng)降低 90% 以上。

　　迄今為止，熔體齒輪泵是應用最廣泛的穩壓裝置。
　?。?2 ）壓力波動(dòng)控制器

　　由于熔體齒輪泵加工精度高、價(jià)格昂貴，在有些場(chǎng)合可以采用其他穩壓裝置，壓力波動(dòng)控制器就是其中的一種。壓力波動(dòng)控制器的結構見(jiàn)圖 7 。

 

　　壓力波動(dòng)控制器是基于動(dòng)態(tài)流量平衡原理研究出來(lái)的，該裝置也是通過(guò)穩定擠出壓力來(lái)實(shí)現穩流的目的。當物料沿擠出機螺桿被擠入機頭時(shí)，就產(chǎn)生了壓力。該壓力也把物料擠入控制器中。因為控制器的螺旋線(xiàn)旋向與擠出機的螺旋線(xiàn)旋向相反，所以被壓力擠入控制器中的聚合物熔體直到控制器中產(chǎn)生的壓力與擠出機的壓力相等時(shí)才為止。設想擠出機中的壓力變化是正弦波形式，當擠出機內壓力為波峰時(shí)，就要求波動(dòng)控制器內所成壓力也為最高，也即需要較長(cháng)的填充段來(lái)達到壓力平衡。當擠出機壓力為波谷時(shí)，則所需要的填充段也較短。此時(shí)，壓力控制器起到壓力蓄能器的作用，通常壓力波動(dòng)在峰值時(shí)，原料積聚在控制器中。當擠出機內壓力下降時(shí)，積聚的物料在波動(dòng)控制器螺紋的推進(jìn)作用下，流進(jìn)擠出機中，從而使壓力和擠出產(chǎn)量趨于平穩。由于波動(dòng)控制器反映較快，所以它能夠抑制熔體擠出的高頻波動(dòng)，對其進(jìn)行的實(shí)驗驗證均起到了明顯的穩壓效果。

　?。?3 ）并聯(lián)式穩壓裝置

　　針對串聯(lián)式熔體齒輪泵所存在的入口壓力低、潤滑和密封故障率高、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，以及壓力波動(dòng)控制器存在的可控性差，適用范圍的缺點(diǎn)，我們研發(fā)了并聯(lián)式穩壓裝置，見(jiàn)圖 8 ，并在理論研究和實(shí)驗研究的基礎上使其不斷完善。這種并聯(lián)式穩壓方法可以對傳統的串聯(lián)穩壓方式起到補充作用。

 

　　并聯(lián)式穩壓裝置的穩壓效果見(jiàn)圖 9 ，在該實(shí)驗中，由于采用并聯(lián)式穩壓裝置，可以消除 83%~91% 壓力波動(dòng)和擠出流率波動(dòng)。

 

　?。?4 ）錐體座套式壓力控制裝置

　　錐體座套式穩流裝置的結構見(jiàn)圖 10 ，錐形螺桿頭與錐形套筒間形成的熔體流道就象一個(gè)閥門(mén)。螺桿在機械或液壓裝置的推動(dòng)下進(jìn)行軸向移動(dòng)，此時(shí)閥門(mén)的開(kāi)度，即螺桿錐形頭部與機筒上的錐形套筒之間的間隙就會(huì )改變，使得擠出流量得到控制。

 

　?。?5 ）螺釘型閥門(mén)裝置

　　螺釘型閥門(mén)裝置的結構非常簡(jiǎn)單，見(jiàn)圖 11 。通過(guò)螺釘旋入深度的調節，可以改變擠出機頭流道的阻力，達到調節流量的目的。

 

　?。?6 ）多環(huán)活動(dòng)閥門(mén)式穩流裝置

　　Sponaugle 設計了多環(huán)活動(dòng)閥門(mén)式穩流裝置，見(jiàn)圖 12 。該裝置的工作原理與錐體座套式穩流裝置完全相同，只不過(guò)在螺桿頭部開(kāi)設了若干個(gè)環(huán)型槽，環(huán)型槽與固定在擠出機筒上的環(huán)型座形成了多個(gè)閥門(mén)。

 

　?。?7 ）魚(yú)雷頭移動(dòng)式穩流裝置

　　魚(yú)雷頭穩動(dòng)式穩流裝置的結構見(jiàn)圖 13 ?？奢S向移動(dòng)的魚(yú)雷頭置于機頭入口處，當擠出機頭內的壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，移動(dòng)魚(yú)雷頭可以改變流道阻力，達到調節流量的目的。

 

　　2.1.2 精密擠出成型機頭的采用

　?。?1 ）阻力可調節機頭

　　擠出流量的波動(dòng)會(huì )引起制品軸向尺寸的波動(dòng)，這種波動(dòng)可以通過(guò)調節機頭流道的阻力來(lái)加以平衡。圖 14 是一種閥式阻力調節機頭的結構示意圖。

 

　　圖 15 是另外一種阻力調節式機頭的結構示意圖。在線(xiàn)測量?jì)x器測試到擠出流量發(fā)生波動(dòng)時(shí)，微處理器就會(huì )給伺服電機發(fā)出動(dòng)作指令，通過(guò)傳動(dòng)系統驅動(dòng)阻力調節環(huán)沿軸向位移。由于阻力調節環(huán)的位移，使得機頭阻力發(fā)生變化，起到了穩定擠出流量的作用。

　?。?2 ）口模間隙自動(dòng)調節機頭

　　圖 16 是最廣泛使用的一種熱螺桿式調節裝置。其原理是在膨脹螺栓外部設有加熱器，螺栓長(cháng)度隨溫度變化而變化。

 

 

　　圖 17 是上述裝置的改進(jìn)形式，特點(diǎn)是各膨脹螺栓分別加熱的同時(shí)，還通入潤滑油逆流連續冷卻，使溫度波動(dòng)變小。

　?。?3 ）組合式自動(dòng)調節機頭

　　圖 18 是一種組合式自動(dòng)調節機頭，可以自動(dòng)調整阻流塊處的間隙和模唇處的間隙。它是由德國亞琛塑料加工研究所開(kāi)發(fā)。

　?。?4 ）熔體粘度調節式機頭

　　熔體粘度會(huì )隨著(zhù)溫度的升高而降低，粘度的變化會(huì )影響到熔體的流動(dòng)速度。當擠出制品的橫向尺寸出現偏差時(shí)，可以通過(guò)調節機頭口模的溫度分布來(lái)進(jìn)行補償。圖 19 是德國 Battenfeld 公司一種用于生產(chǎn)塑料管材的粘度調節式機頭的照片。

 

　　2.1.3 失重式計量料斗的采用

　　單螺桿精密擠出機工作無(wú)論多么穩定，總會(huì )存在波動(dòng)，這種波動(dòng)可以通過(guò)擠出機的控制系統加以調節，如可以將擠出機的實(shí)測產(chǎn)量與擠出機的螺桿轉速或牽引速度形成閉環(huán)，減少擠出制品的軸向尺寸精度。但由于擠出制品的產(chǎn)量很難測量，人們開(kāi)發(fā)出了失重式計量料斗，其結構示意圖見(jiàn)圖 20 ，較好地解決了擠出產(chǎn)量的在線(xiàn)測量問(wèn)題。

 

　　失重式計量料斗上裝有稱(chēng)重傳感器，通過(guò)測量單位時(shí)間內料斗重量的減少量，可以得到擠出機的即時(shí)產(chǎn)量。擠出機的 PLC 控制系統可以根據失重式計量料斗得到的擠出產(chǎn)量值，實(shí)現擠出產(chǎn)量與牽引機或擠出機電機轉速的閉環(huán)控制。采用失重式計量料斗，可以對制品的米重進(jìn)行精密控制。圖 21 是采用失重式計量料斗控制擠出制品米重的特性曲線(xiàn)。

　　圖 11 中的非閉環(huán)控制區代表普通擠出生產(chǎn)線(xiàn)的工作情況，此時(shí)牽引機的牽引速度保持不變，制品的米重隨著(zhù)擠出機產(chǎn)量的波動(dòng)而波動(dòng)。在閉環(huán)控制區，牽引機的牽引速度隨著(zhù)擠出產(chǎn)量的波動(dòng)而變化，制品的米重曲線(xiàn)基本上保持為直線(xiàn)。采用失重式計量料斗控制擠出制品的米重，不僅可以提高制品的壁厚均勻度， 而且可以在很大程度上減少原材料的浪費。

　　2.2 精密擠出成型的控制技術(shù)

　　精密擠出成型作為現代擠出技術(shù)發(fā)展中的重要方向，是一種能夠實(shí)現制品高精度連續擠出的成型方法。隨著(zhù)現代電子信息技術(shù)和機械加工技術(shù)的發(fā)展，特別是 4C （ Computer 、 Communication 、 Contorl 、 CRT ）和 IT 技術(shù)的廣泛應用，使得精密擠出成型生產(chǎn)裝備無(wú)論是在機械構造設計、還是在測控技術(shù)，以及相應的數據采集處理等方面都有了飛躍的發(fā)展。在精密設計、精密加工、精密選型、精密配置的基礎上，通過(guò)對系統參數的在線(xiàn)高精度檢測、數據傳輸以及精確控制，達到對制品尺寸精度的精密控制，能夠實(shí)現真正意義上的精密擠出成型。

　　擠出成型裝備主要包括主機（擠出機）和輔機（包括機頭模具、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、卷取裝置、切割裝置等）兩部分。在擠出制品的加工過(guò)程中，為了保證制品尺寸的精確性和加工過(guò)程的穩定性，擠出成型設備的主要控制參數包括機筒溫度、機頭溫度、熔體壓力、主機轉速、牽引轉速、卷取速度以及不同制品幾何尺寸等的質(zhì)量指標：如制品的外形尺寸和形狀、壁厚及其分布、表面光潔度等。

　　在傳統的擠出裝備中，主機的控制參數主要包括機筒和機頭的溫度、機頭壓力以及主機轉速等；輔機的控制參數主要包括牽引裝置、切割裝置、卷取裝置的工作速度。在控制硬件上主要采用二次儀表（包括智能儀表、如溫控表）、調速系統、繼電器、接觸器、延時(shí)開(kāi)關(guān)、電位器等來(lái)實(shí)現的，在整個(gè)控制系統通常采用開(kāi)環(huán)控制系統，即沒(méi)有各個(gè)參數之間的反饋控制。

　　精密擠出裝備和常規擠出裝備的主要控制參數基本是一樣的。在精密擠出成型裝備中，為了對系統參數實(shí)現更精確、更精密的控制，采用了先進(jìn)的控制手段和先進(jìn)的檢測儀器，并通過(guò)對主要目標質(zhì)量（如制品幾何精度）控制參數實(shí)現閉環(huán)控制、統計過(guò)程控制 SPC （ Statistical Process Control ）、復雜控制（如串級控制、前饋控制等）以及智能控制等（如專(zhuān)家控制系統、模糊控制等），實(shí)現對最終目標質(zhì)量（制品幾何精度）的精密控制。這些控制方法具有以智能儀表、繼電器為控制核心的傳統儀表型控制系統所無(wú)法實(shí)現的功能。實(shí)踐表明，只有采用以微處理器為控制核心的、具有數據采集及處理功能的可編程序控制器 PLC （ Program-mable Logic Controller ） 、單板機及工控 PC 機等為控制核心的控制系統，才能實(shí)現對整個(gè)系統的多功能閉環(huán)反饋控制。

　　3 精密擠出成型技術(shù)的應用前景

　　擠出成型理論的發(fā)展使得人們能夠根據制品成型的要求，精密設計擠出成型工藝和擠出成型設備。以實(shí)現穩定擠出為目的的新型擠出裝備的創(chuàng )新、現代機械加工技術(shù)水平的不斷提高、先進(jìn)控制技術(shù)的采用，為精密擠出技術(shù)的發(fā)展提供了極大的發(fā)展空間。而精密制品成型、功能性制品成型、反應擠出制品成型的要求，以及雙向拉伸、功能梯度材料、微發(fā)泡制品成型工藝的要求，是精密擠出技術(shù)發(fā)展的強大動(dòng)力。精密擠出技術(shù)的發(fā)展，將對塑料加工業(yè)產(chǎn)生巨大的影響，應用前景十分廣闊。

　　3.1 精密基礎成型將成為高附加值加工產(chǎn)業(yè)

　　在人們的概念中，擠出成型是高效、低附加值的塑料加工方法，但精密擠出成型技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用將改變這一狀態(tài)，在一些精密制品的成型加工中，可以帶來(lái)高附加值，甚至能夠起到點(diǎn)石成金的作用。以醫用塑料導管為例，國外一些公司已經(jīng)能夠生產(chǎn)透析管、人工血管、介入療法用支架等精密制品，這些制品的售價(jià)一般是其原材料價(jià)值的數百倍以上，有的超過(guò)一萬(wàn)倍。

　　精密擠出裝備是生產(chǎn)精密擠出制品的必備條件，開(kāi)發(fā)精密擠出成型裝備將為塑料機械廠(chǎng)家帶來(lái)巨大的商機和豐厚的利潤。目前精密擠出成型裝備的價(jià)值是通用擠出成型裝備售價(jià)的 5~10 倍以上，我國精密擠出成型裝備還處在起步階段，發(fā)展空間很大。

　　3.2 精密反應擠出成型和功能

　　現代反應擠出機除了塑化功能外，還具備化學(xué)反應器的功能，物料在擠出機中可以完成本體聚合、化學(xué)接枝、健間共聚物的獲取、偶聯(lián) / 交聯(lián)、可控降解、功能化和官能團的該性，高分子合金的制備、納米 / 高聚物復合材料的制備等。反應擠出過(guò)程需要嚴格控制反應溫度、壓力、物料停留時(shí)間及其分布等過(guò)程參數，以及反應物料與外界的熱量傳遞等，而普通擠出機往往是不能勝任的。精密擠出成型機可以實(shí)現對擠出過(guò)程參數的精密控制，滿(mǎn)足不同反應體系的要求。

　　自從 1957 年發(fā)現聚合物單晶，以及提出分子鏈折疊理論以來(lái)，聚合物的形態(tài)與微觀(guān)結構引起人們的極大關(guān)注。伴隨著(zhù) X 射線(xiàn)衍射、電子顯微鏡、小角中子散射、新表面探針、原子力顯微鏡等先進(jìn)測試技術(shù)的應用，人們對聚合物的結構 - 形態(tài) - 性能之間的認識不斷深化。人們已經(jīng)能夠通過(guò)擠出成型過(guò)程剪切方向和強度的控制（或拉伸場(chǎng)的控制），制備出單軸或雙軸取向結構的自增強材料；通過(guò)冷卻工藝的控制，以及剪切、拉伸和振動(dòng)場(chǎng)的誘導，獲得不同的結晶結構。通過(guò)成型加工過(guò)程的控制，獲得聚集態(tài)結構按一定規律變化的功能梯度材料，實(shí)現力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等性能梯度分布的要求。上述聚集態(tài)結果控制技術(shù)，均要求對擠出成型過(guò)程進(jìn)行精密控制，可以預期精密擠出成型技術(shù)將在功能梯度材料制備方面發(fā)揮重要的作用。