发布时间：2024-04-23 10:08:29 人气：
1.1 A.工艺段及相应的橡胶机械
根据橡胶小原料的混炼、生胶的混炼及成品的生产，大致可分为以下工艺段：
A-1。 原料
(1)主要完成原胶的称量、小药剂配料的混合及原料的输送。
(2)主要设备包括配料、小配料称重系统和原料输送系统。
A2。 混合
（1）生胶塑炼是生胶通过机械应力、热、氧气或添加某些化学试剂，由强弹性状态转变成柔软、易于加工的塑性状态的过程； 混炼是指将各种配料在炼胶机中均匀混炼到生胶中的过程。 在橡胶工业中，最常用的塑炼方法是机械塑炼和化学塑炼。 机械塑炼法所用的主要设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机； 化学咀嚼法是在机械咀嚼过程中添加化学物质以改善咀嚼效果的方法。 目前，在机械塑炼过程中添加小粉料的方法越来越多地采用，以提高炼胶效率和质量。
(2)主要设备类型有开炼机、密炼机、螺杆塑料磨、上下辅机等。
A-3.挤压
(1)挤出过程是利用挤出机的机筒壁和螺杆的作用，对胶料进行挤压，达到初步定型的目的。 挤压工艺又称挤出工艺。
（2）主要设备类型有压缩挤出机、过滤挤出机、塑化挤出机、混合挤出机、造粒挤出机、脱硫挤出机、压榨干燥挤出机、压片机等。 挤出机、电缆挤出机、钢丝挤出机（轮胎胎圈表面包胶）、出料挤出机（密炼机用）、供胶挤出机（高速压延机用）、复合胎面挤出机（复合胎面挤出）、复合踢脚线挤出机、排气挤出机、挤出机-螺杆挤出机等
A-4。 压片和压延
(1)压延是将混炼胶在压延机上制成薄膜或与骨架材料复合成半成品带的工艺过程。 塑料橡胶辊被二次成型为薄膜或橡胶辊。
（2）所用设备类型有压延机和压延作业联动生产线（目前在一些大中型橡胶生产企业中广泛使用）。
A-5。 成型
(1)注射工艺和压铸工艺主要用于完成橡胶制品的成型并制造半成品。
(2)所用设备主要为各类成型机。
A-6.硫化
(1)橡胶制品生产过程中，硫化是最后一道加工工序。 硫化是橡胶大分子在一定条件下由线型结构转变为网状结构的交联过程。 硫化方法有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。 大多数橡胶制品都是热硫化的。 热硫化设备包括硫化罐、平板硫化机等。
(2)主要使用的设备是硫化机(也称热压机)。 硫化机是将成型的半成品进行硫化使其达到设定的强度和韧性的机械设备。
A-7.检测
(1)主要完成成品质量检验。 通常，成品的质量检验要求比较高，检验成本也较高。 所以对于测试来说，并不是每个公司都有相应的完整的测试解决方案。
(2)X光机检测设备等。
上述各个工艺环节都需要相关科研部门的参与和配合。 特别是配料监控和模具工艺工段，需要相关设计部门的参与，主要提供以下几个方面的设计输入：
l 各种原料的配比参数（橡胶设计）
l 混合温度和时间参数的设计
l 各种添加纤维及相应热处理参数的设计
l 溶剂的制备及使用
l 骨架及模具（模具设计）
l 硫化时间和温度参数（橡胶设计）
l 成品检测、橡胶质量检测、成品相关物理性能检测
其中：由于检测成本较高，很多橡胶制品厂家不会增加成本； 同时，大多数橡胶制品生产企业不具备相应的科研能力，难以应对橡胶设计、质量检测等，全部采用外包的形式，让有条件的科研院所和生产企业进行检测。
A-8。 各工艺段所用橡胶设备（见表1）
表1 各工艺段所用橡胶设备
1.2 B. 橡胶生产工艺流程
1.2.1 B-1。 一般橡胶生产工艺流程（见图1）
图1 通用橡胶工艺流程图
1.2.2 B-2。 轮胎工艺流程（见图2）
图2 轮胎工艺流程图
(1)混合过程
l 工作原理：
混炼过程是将炭黑、天然/合成橡胶、油、添加剂、促进剂等原料混合在一起，在密炼机中加工生产“橡胶”的过程。 所有生产出来的橡胶材料在进入下一道工序——橡胶组分制备工序之前必须进行检测，放行后才能进入下一道工序。
l 主要产品：橡胶。
l 主要机械配置（以年产60万条半钢生产客车轮胎为例）：
挤出机1套、切胶机1套、密炼机1套、上辅机1套、开炼机1套、薄膜冷却装置1套、输送喂料系统等。
(2)胶件制备工艺
l 工作原理：
胶件制备过程包括6个主要部分。 在此过程中，将准备好构成轮胎的所有半成品橡胶部件，并且部分橡胶部件已初步组装。 这 6 个工作部分是：
Ø 第 1 部分：挤压。 将橡胶材料送入挤出机机头，从而挤出不同的半成品橡胶部件：胎面、胎侧/分割体和三角形胶条；
Ø 第二部分：压延。 原料帘线经过压延机，帘线两侧挂有一层薄薄的橡胶。 最终产品称为“绳索”；
Ø 第 3 部分：焊道成型。 珠子是由许多钢丝用胶水悬挂然后缠绕在一起制成的；
Ø 第四部分：窗帘裁剪。 在这个过程中，窗帘布会被切割成合适的宽度，并将接缝连接起来；
Ø 第5部分：贴三角胶带。 在此过程中，由挤出机挤出的三角形胶条将被人工贴附在胎圈上；
Ø 第六部分：带束层成型。 该工艺用于生产带束层。 在主轴室内，许多钢丝通过穿线板出来，然后与胶料同时穿过模板，使钢丝两面都粘在一起。 涂胶后，将带束层切割成规定的角度和宽度。
l 主要机械配置（以年产60万条半钢生产客车轮胎为例）：
帘线/钢丝压延机1套、小角度切割机1套、钢丝切割机1套、三复合挤出机1套、钢丝环生产线1套。
(3) 轮胎成型工艺
l 工艺原理：
轮胎成型过程是将所有半成品在成型机上组装成生胎。 这里的生胎是指没有经过硫化的半成品。 生胎经过检查后，被运送到硫化工序。
l 主要产品：生胎。
l 主要机械配置（以年产60万条半钢生产客车轮胎为例）：
一级造型机6台，二级造型机6台（或半钢一步式造型机4-5台）。
(4)硫化工艺
l 工艺原理：轮胎硫化工艺是指将生胎装入硫化机，在模具中经过适当的时间和适当的条件后硫化成成品轮胎。 硫化轮胎具有成品轮胎的外观——花纹/字体和胎面花纹。
l 主要产品：成品轮胎。
l 主要机械配置（以年产60万条半钢生产客车轮胎为例）：硫化机16-18台。
(5)最终检验流程
l 工艺原理：
在检查过程中，轮胎首先进行外观外观检查，然后进行均匀性检查。 均匀性检验完成后，进行动平衡测试。 最后，轮胎经过X射线检查，然后运输到成品仓库发货。
l 主要产品：成品轮胎。
l 主要机械配置（以年产60万条半钢生产客车轮胎为例）：
动平衡试验机1台、X射线试验机1台、里程试验机1台。
l 成品检验工序是生产的非必需设备，所以不是所有厂家都会有此工序。
1.3 C.主流橡胶机械介绍
C-1。 炼胶机
炼胶机分为开放式和封闭式两大类。 开式炼胶机主要用于橡胶热炼、压片、破胶、塑化、混炼等，其结构比较简单； 密闭式炼胶机主要用于橡胶的塑炼和混炼。 它比开放式炼胶机多一个炼胶室。 型号配置图如图3所示（以密炼机为例）
图3 密炼机配置图
通常一台炼胶机（密炼机）使用1台PLC、1台HMI、1台变频器，不使用伺服。
C-2。 压延机
橡胶压延机是橡胶制品加工的基本设备之一。 橡胶压延机及其联动装置是橡胶机械中大型、重型、精密的机械设备。 压光机装有两个或多个按一定方式排列的辊子，其运行速度和运行温度均可调节。 在橡胶加工过程中，压延机主要用于薄膜压延（压片、压型、贴合）、纤维织物、钢丝帘线的粘合等橡胶半成品的生产。 机器配置图如图4所示（以钢帘线压延机为例）。
图4 钢帘线压延机配置示意图
通常，一台压光机使用1台PLC、1台HMI、4～10台变频器、3～6台伺服器。
C-3。 切割机
切割机用于将压延、涂胶后的纤维帘线、帆布、棉布、钢丝帘线切割成一定的宽度和角度，用于成型各种橡胶半成品。 目前，纤维带切割机的导向、送料、定长、切割基本上都是半自动操作。 钢帘线切割、拼接、卷边生产线已实现机械化、半自动化。
切割机从功能和结构上主要分为立式切割机、卧式切割机和钢丝帘线切割机三种类型。 机器配置图如图5所示（以钢帘线切割机为例）。
图5 钢帘线切割机配置图
通常，一台钢帘线切割机使用1台PLC，1台HMI，8至15台变频器，6至12台伺服器。
1.4 D、橡胶机械行业产业规模概况
2018年和2019年是橡胶机械行业波动较大的年份。 2018年，我国整个橡胶机械行业受到橡胶轮胎行业走出去建厂放缓的影响。 国外橡胶机械需求增加，主要橡胶及橡胶机械产品出口产值大幅增长。 非巨型轮胎、非子午线轮胎、橡胶制品机械大幅增长； 进入2019年，行业主要受到两股力量的推动。 一是行业增速放缓，二是国外橡胶机械需求增加，带动橡胶机械出口； 但总体来看，2019年，我国橡胶机械行业仍处于下滑趋势。
2019年，我国橡胶机械行业销售收入总额约为135亿元（图6），纯橡胶机械销售额突破100亿元，较2018年分别下降10%和16.67%。按销售收入排名，排名第一10家企业分别是山东豪迈、软控股份、大连橡塑、萨奇集团、泛石油出版社、天津赛象、青岛双星、巨轮智能、桂林工程、桂林橡胶。 前10名企业销售收入104.9亿元。
图6橡胶机械行业历年销售收入及预测（百万元）
1.5 E、橡胶机械行业产业规模概况
目前应用于橡胶机械的自动化产品主要包括控制系统、传动控制、运动控制、现场总线、人机界面和低压电器等，具体包括：
(1)控制系统：PLC；
(2)传动控制：变频器；
(3)运动控制：伺服；
(4)人机界面：文本显示器、触摸屏、平板电脑；
对于中高端橡胶机械制造商来说，其自动化水平较高，通常与一些主要的自动化产品提供商有深入的合作。 选用的自动化产品有：PLC、现场总线、变频器、伺服、传感器等，集中在 、 、 、 等品牌。
对于新发展的中型企业，由于需要考虑成本效益，PLC通常选择市场渗透率相对较高的品牌，如欧姆龙。
对于中小型橡胶机械制造企业来说，其主要用户是位于山东、浙江的民营橡胶制造企业。 这些用户对自动化要求不高，通常使用欧姆龙的中小型PLC。
1.5.1 E-1。 自动化市场规模增长及预测
2019年整个橡胶机械行业自动化市场规模为12.3亿元。
受新型冠状病毒疫情影响，预计2020年橡胶机械销售收入下滑的可能性较大。
1.5.2 E-2。 自动化市场规模细分
2019年整个橡胶机械行业自动化市场规模10.58亿元（图7），其中控制系统产品市场规模2.03亿元，传动控制产品市场规模3.47亿元，运动控制产品市场规模4.25亿元。 人机界面产品市场规模8300万元。
图7橡胶机械行业主要自动化产品市场规模（百万元）
1.6 F. 控制器市场描述
1.6.1 F-1。 控制器在橡胶机械行业的应用
在橡胶制品的生产过程中，相对独立的三个工艺工段是：炼胶工艺工段、成型工艺工段和硫化工艺工段。 在橡胶制品的生产中，自动化水平较低。 其他一些工艺段可与其相应的上、下辅机组合，组成生产联动线。 这些生产联动线的自动化水平较高，不仅提高了生产效率，而且增加了产品质量的稳定性。
除了在单机上使用大量的PLC（图8）外，其设备及相关辅助机械组成的联动生产线还使用大量的控制产品来控制设备之间的协调运行，例如控制橡胶混炼过程中的辅助材料。 对于密炼机主电机辅助系统的计量、原辅材料输送、控制等，各设备的控制系统作为分站接入控制系统，有的用户还采用现场总线技术。
对于那些建厂较早、自动化程度较低的橡胶企业来说，面临技术改造和系统升级，在自动化选择上往往会选择技术成熟度较高的产品和技术。 同时，价格因素也是他们考虑的重点方面。 这样我们就可以在承受能力有限的情况下实现稳定生产、提高产能。 这部分市场是一个很大的市场，潜力很大。
在整个橡胶制品生产过程中，炼胶、挤出、压延三个工序的控制比较简单。 一般只需要监测温度、压力、传输等一项或多项参数。 一般来说，带有模拟IO的小型PLC就足够了。 能满足要求； 成型和硫化过程的控制相对复杂，需要对位置、温度、压力、速度等参数进行精确控制。其中，成型机的控制以位置和速度为主，协调运动控制产品； 硫化机的控制要点是不同时间段温度、压力的精确控制以及开合模的位置控制。
图8 中国橡胶机械行业PLC市场增速判断（2016-2021年）
1.7 F-2。 HMI在橡胶机械行业的应用
橡胶机械上最常用的HMI产品是触摸屏、带按钮的图形终端和文本显示器。 其中文本显示器主要应用于各种单机设备，触摸屏和图形终端主要应用于大型设备和控制系统。
HMI是Human的缩写。 其实，从广义上讲，它是“用户与机器、设备进行通信、传输和接收信息的接口”。 一般来说，一个HMI系统必须具备几个基本功能：
(1)实时数据趋势显示——将采集到的数据立即显示在屏幕上。
(2)自动记录数据——自动将数据存储在数据库中以供将来查看。
(3)历史数据趋势显示——直观地呈现数据库中的数据。
(4) 报告的生成和打印——可以将数据转换成报告格式并打印出来。
(5)图形界面控制——操作者可以通过图形界面直接控制机器和其他设备。
(6) 警报产生和记录——用户可以定义一些警报产生的条件，例如温度过高或压力超过临界值。 在这种情况下，系统会产生报警并通知操作人员进行处理。
橡胶机械上使用HMI产品的主要目的是参数设置、状态监控和数据记录。
橡胶机械中使用的HMI主要是触摸屏。 目前，HMI在橡胶机械中的应用比例呈上升趋势。 在整个橡胶机械行业，HMI的普及率正在逐渐提高（图9）。
图9 中国橡胶机械行业HMI市场增速判断（2016-2021年）
