山东省教学改革试点课程山东省精品课程 青岛科技大学精品课程 －－高分子材料加工机械

1. 山东省教学改革试点课程山东省精品课程青岛科技大学精品课程 －－高分子材料加工机械 2007.9

2. 高分子材料加工机械 • 橡 胶 机 械 塑 料 机 械 • 成 型 模 具

3. 橡胶机械部分 • 1、历史悠久（1950年～） • 2、特色课程 • 3、教学科研开发一体化

4. 第一章 前 言 • 第一节本课程的特色、讲述的内容、目的和要求 • 第二节橡胶工业生产过程与设备及基本控制要求 • 第三节 橡胶机械及其分类 • 第四节 橡胶机械发展概况及发展方向 • 第五节 轮胎（外胎）生产过程及所用到的主要设备 • 第六节 高分子材料加工机械设计思路和主要方法

5. 第一节 • 本课程的特色， • 讲述的内容、目的和要求

6. §1－1 本课程的特色 • “高分子材料加工机械”课程属青岛科技大学机电工程学院机械工程与自动化本、专科专业的骨干专业课之一。 • 本课程主要讲述的是高分子原材料（橡胶或塑料）转化为具有可使用价值的（橡胶或塑料）制品的加工过程中所使用的典型机器与设备的设计过程及设计方法、理论等内容。 • 本课程主要宗旨是为高分子材料加工业培养懂理论能实践会管理并敢于创新的高级工程技术人才。

7. 1、本专业和课程发展简介 • “高分子材料加工机械” 是青岛科技大学的特色课程和特色专业方向之一，也是当今国内各高等院校所设工科专业中为数不多的专业方向之一。 • 本课程： • 橡胶机械 • 塑料机械 • 成型模具

8. 相对于国内其它院校而言，我校的高分子材料加工机械课程的历史较长，这门课程最早的名称是1950年设置的橡胶工厂设备课程，与青岛科技大学有着同龄的历史。 1958年成立橡胶机械专业，该课程在橡胶机械专业叫橡胶机械，在橡胶工艺专业仍叫橡胶工厂设备， 1993年在专业调整中将橡胶机械专业、塑料机械专业和纤维机械合并成为高分子材料加工机械专业，因此本专业课程也改为高分子材料加工机械课程。 1998专业调整中，高分子材料加工机械合并到引导性专业机械工程及自动化中，高分子材料机械成为这个引导性专业的重要特色专业方向。因此，把橡胶机械、塑料机械和成型模具三门课程统称为“高分子材料加工机械”课程。

9. 2、本课程特色 • “高分子材料加工机械”课程 • 1999年被批准为山东省教委教学改革试点课程； • 2003年被批准为青岛科技大学校级精品课程建设体系； • 2005年被批准为山东省精品课程进行建设，并且高分子材料加工机械实验室被纳入青岛科技大学重点实验室，两次被评为省、国家先进实验室（1982、1991）； • 2006年被评为山东省“十一五”重点强化实验室。

10. “高分子材料加工机械”专业方向是目前化工过程机械博士点、山东省泰山学者岗位、“十一五”强化建设重点学科和机械设计及理论博士点、山东省重点学科的重点依托的研究方向之一，也是机械工程及自动化校级品牌特色专业所依托的专业方向，另外也是山东省机械基础实验教学示范中心特色项目所依托的专业方向。“高分子材料加工机械”专业方向是目前化工过程机械博士点、山东省泰山学者岗位、“十一五”强化建设重点学科和机械设计及理论博士点、山东省重点学科的重点依托的研究方向之一，也是机械工程及自动化校级品牌特色专业所依托的专业方向，另外也是山东省机械基础实验教学示范中心特色项目所依托的专业方向。

11. “高分子材料加工机械”教研室在校内率先走“产、学、研”一体化之路，坚持以教学促科研，以科研提高教学水平，以科研开发取得的效益促进教学科研的良性循环而闻名本行业，并得到山东省教育厅嘉奖（省教学成果三等奖）和全国化工协会好评。本课程组获国家科技进步二等奖二项、三等奖一项，省、部、市级科技奖20余项，国际发明专利一项，国家发明专利3项，新型专利10余项。“高分子材料加工机械”教研室在校内率先走“产、学、研”一体化之路，坚持以教学促科研，以科研提高教学水平，以科研开发取得的效益促进教学科研的良性循环而闻名本行业，并得到山东省教育厅嘉奖（省教学成果三等奖）和全国化工协会好评。本课程组获国家科技进步二等奖二项、三等奖一项，省、部、市级科技奖20余项，国际发明专利一项，国家发明专利3项，新型专利10余项。

12. 教学方法与手段：运用现代教育技术手段。通过采用多媒体教学、制作主要机台动画教学片（如密炼机和斜交胎成型机的三维结构、装配过程和运行过程）、拍摄设备在工程实际中使用的录像片（如斜交胎和子午线轮胎的生产工艺过程）以及自制一些结构复杂的模具，增强教学内容的生动性和直观性，提高教学效果。下一步要做的工作就是规范化、系列化上述教学手段。教学方法与手段：运用现代教育技术手段。通过采用多媒体教学、制作主要机台动画教学片（如密炼机和斜交胎成型机的三维结构、装配过程和运行过程）、拍摄设备在工程实际中使用的录像片（如斜交胎和子午线轮胎的生产工艺过程）以及自制一些结构复杂的模具，增强教学内容的生动性和直观性，提高教学效果。下一步要做的工作就是规范化、系列化上述教学手段。

13. 教学效果：本课程的任课教师均获得了学校教学督导员和学生的很好评价，达到了良好以上水平，并且获得了许多国家级、省级和校级奖项：教学效果：本课程的任课教师均获得了学校教学督导员和学生的很好评价，达到了良好以上水平，并且获得了许多国家级、省级和校级奖项： • （1）高分子材料加工机械实验室获山东省先进实验室 • （1990年）； • （2）高分子材料加工机械实验室获国家先进实验室 • （1991年）； • （3）山东省优秀教学成果奖两项； • （4）“教学科研开发一体化模式教学改革实践”获山东 • 省教学成果三等奖（1997年）； • （5）“同步转子密炼机实验平台的应用”获山东省实验 • 技术成果三等奖（2000年）； • （6）“新型调距式密炼机” 获山东省实验技术成果二 • 等奖（2002年）； • （7）青岛科技大学优秀教学成果奖两项。

14. 3、本专业就业情况 • “高分子材料加工机械”课程建设具有自己独立的特色和较高的学术水平，所培养的高级工程技术人才遍布全国的橡胶和塑料行业及其家电行业，其中很多人已成为高等院校、研究机构与企业的技术骨干和企业领导，可以说这一专业方向为我国的橡胶和塑料工业的发展做出了巨大贡献，在全国的知名度和地位很高，在国外同行业中也享有较高的知名度。学生就业率100%，世界第一大轮胎生产公司—法国米其林轮胎公司点名要由我们学校进行培训员工，日本三菱公司－益阳橡机厂也与我们进行技术合作，培养工程硕士研究生。

15. 随着作为当今和今后重要的材料之一的高分子材料应用的发展，对其加工设备方面人才的需求必定会日益增加。近几年，我校的该专业方向本专科毕业生的供求比达1：3，这充分表明我校高分子材料加工机械专业方向具有很强的竞争力、广阔的发展前途。随着作为当今和今后重要的材料之一的高分子材料应用的发展，对其加工设备方面人才的需求必定会日益增加。近几年，我校的该专业方向本专科毕业生的供求比达1：3，这充分表明我校高分子材料加工机械专业方向具有很强的竞争力、广阔的发展前途。

16. 4、师资力量 • 半个多世纪的积累与发展使得“高分子材料加工机械”课程建设有了很大提高，形成自己的特色。 • 本课程组已形成了一支敬业教学、治学严谨、经验丰富、水平较高、梯队合理的教师队伍。在“高分子材料加工机械”课程的教学人员中，博士生导师2人，正教授5人，副教授6人，具有博士学位6人，硕士学位8人。 • 目前正加大力度积极引进高学位和高水平的专业人才。 采用培养和引进相结合，以培养为主的师资队伍建设方针，以提高本专业的师资队伍水平。

17. 5、社会和行业对本专业人才的基本要求 • 有较厚的专业知识； • 有扎实的设计、计算和绘图能力； • 有一定机电一体化和电力拖动控制的基本知识和技能； • 有一定工程背景，有较强的动手和实践能力； • 有较好的外语表达和应用能力； • 个人素质好，适应能力强。

18. §1－2 本课程的教学任务和目的 • 本课程是在同学们学习过基础课、技术基础课和部分专业课（橡胶加工工艺学、机械制造工艺学上）等基础上开设的一门针对性专业课。因此它是基础知识的综合和具体运用。 • 本课程的教学任务就是使同学们掌握橡胶和塑料工业生产中所用到主要设备的工作原理、基本结构及组成、主要零部件设计思路和方法、各种生产线情况以及各种制品生产工艺过程及其与设备的关系。 • 通过本课程的学习，培养从事机械特别是高分子材料加工机械研究、设计、维修和管理高等工程技术人才。

19. §1－3 本课程讲述的内容 • 本课程主要讲述生产橡胶、塑料制品所用到的通用设备和专用设备，主要讲述内容如下：

21. 本课程属于专业课，讲课内容不可能都是书本上的知识。因为新的科研成果写成课本一般在10年左右，因此专业课的讲授不同于基础课，主要讲述先进的科学知识和科研成果以及目前工厂所用到的仪器设备，国外许多大学的专业课没有教材，只有教授讲课的讲义和指定相关参考书目。正因为如此，本课程讲课内容书本上知识可以讲的少一点，把重点放在现在工厂里所用到的设备仪器。本课程属于专业课，讲课内容不可能都是书本上的知识。因为新的科研成果写成课本一般在10年左右，因此专业课的讲授不同于基础课，主要讲述先进的科学知识和科研成果以及目前工厂所用到的仪器设备，国外许多大学的专业课没有教材，只有教授讲课的讲义和指定相关参考书目。正因为如此，本课程讲课内容书本上知识可以讲的少一点，把重点放在现在工厂里所用到的设备仪器。

22. §1－4 本课程讲授方法和要求 • 一、讲授方法 • 1．采用现代化教学方法—多媒体教学； • 2．采用录像、三维CAD相关软件制作动 • 画片以及有关教具和实物模型的方 • 法； • 3．采用专题讲座方式，即本门课程采用 • 多位教师上课，每位教师讲授2～3个机 • 台； • 4．讲课的内容可在网上下载。

23. 二、要求 • 1．课前要对课本上内容进行预习； • 2．要求同学们必须按时上课，因为讲 • 授的内容有许多是书本上没有的； • 3．必须按时完成作业，作业要批改。 • 三、考核方法 • 期终考试70％ • 平时成绩30％

24. §1－5 参考教材 • 1.橡胶机械设计（上、下册） • 2.橡胶工厂设备 • 3.橡胶机械 • 4.橡胶机械（苏联） • 5.相关杂志，例如：《橡塑技术与装 • 备》、《橡胶工业》、《世界橡胶工 • 业》、《特种橡胶制品》、《Rubber • World》等等。

25. 第二节橡胶工业生产过程与设备及基本控制要求第二节橡胶工业生产过程与设备及基本控制要求

26. 橡胶工业生产是以橡胶制品加工为主体，除乳胶，炭黑各有自己的生产工艺过程和专门设备外，其基本生产过程是一样的，可用下图表示。只是因产品的类型、结构、复杂度的不同而应用不同的生产工艺、设备和采用不同的控制要求。橡胶工业生产是以橡胶制品加工为主体，除乳胶，炭黑各有自己的生产工艺过程和专门设备外，其基本生产过程是一样的，可用下图表示。只是因产品的类型、结构、复杂度的不同而应用不同的生产工艺、设备和采用不同的控制要求。

27. 生 产 过 程 炼胶 半成品 成型 硫化 其 他 平 板 硫 化 机 开 炼 机 密 炼 机 挤 出 机 压 延 机 挤 出 机 裁 断 机 钢缠 丝绕 圈机 轮 胎 成 型 机 械 自力摩 行车托 车 车 胎胎胎 成 型 机 其 它 成 型 机 轮 胎 硫 化 机 硫 化 罐 制 品 平 板 硫 化 机 胶 带 平 板 硫 化 机 注 射 机 设 备 上 辅 机 主 机 下 辅 机 连 续 平 板 硫 化 机 鼓 式 硫 化 机 主 要 控 制 要 求 数 量 投 料 功率 温度 时间 长 度 宽 度 测厚 张力 定中心 调距 张力 计量 定长 定位 定长 裁断 形 状 计 量 定位 定中心 定长 调距 定时 温度、压力、时间

28. 第三节橡胶机械及其分类

29. § 3.1 定 义 • 以橡胶为基本原料，加入各种配合剂，将其制作成各种橡胶制品的过程中所用的机器和设备，统称为橡胶机械。

30. § 3.2 橡胶机械的分类 • 一、按使用范围来分类： 开炼机 间歇式混炼 密炼机 炼胶设备 单螺杆挤出机 连续式混炼 通用设备 双螺杆挤出机 压延机 挤出、压延设备 双混合转子 挤出机 斜胶胎 轮胎成型机 子午胎 轮胎硫化机 工程胎 斜交胎 制品 0o 裁断设备 专用设备 轮胎 子午胎 注射机 15o 胶带设备 工程胎 90o 胶鞋设备 乳胶设备

31. 开炼机 密炼机 炼胶设备 连续混炼机 挤出机 • 二、按产品加工过程中特点来分类： 压延机 成型设备 各类成型机 轮胎定型硫化机 间歇式平板硫化机 平板硫化机 硫化设备 连续平板硫化机 鼓式硫化机 硫化罐 物理机械性能各种实验机 检测设备 分散度仪 动平衡试验机 X光检验机 开炼机 实验设备 密炼机

32. 三、按产品用途来分类： • （一） 切胶机 烘胶房 原材料加工设备 破胶机 洗胶机

33. 塑炼 • （二） 混炼 开放式炼胶机 热炼 压片

34. 同步转子 • （三） F系列 异步转子 GK-E型 密闭式炼胶机 GK 系列 GK-N型 K系列 啮合型 塑炼 混炼 qQuix系列

35. （四） 二辊 压片 三辊 橡胶压延机 压型 擦胶 四辊 贴胶 五辊

36. 绝缘胶布 • （五） 医用胶布 浸胶及涂胶机 尼龙帘线 雨衣

37. 电线电缆 冷喂料挤出机 （六） 空心制品 橡胶挤出机 实心制品 热喂料挤出机 钢丝圈包胶

38. 立式 纤维裁断机械 卧式 窄布式 • （七） 裁断机械 900裁断 斜裁 钢丝裁断机械 00裁断 小角度裁断 150裁断

39. 压滚包边成型机 斜胶胎 贴合成型机 • （八） 轮胎成型机 一次法 一段 子午胎 二次法 二段 缠绕法

40. 力车（摩托车）成型机械 轮胎（力车胎）硫化机械 • （九） • （十） 内胎 外胎 垫带

41. 运输带 平带 • （十一） 传动带 胶带成型设备 包布带 三角带 切割带

42. 平板硫化机 • (十二） 颚式平板硫化机 胶带硫化设备 立式胶套硫化机 切割带 鼓式硫化机 运输带 连续平板硫化机 运输带

43. 夹布 缠绕 • （十三） 胶管成型机 编织 针织 园针 缠卷

44. 轮胎 立式 三角带 硫化罐 胶管 • （十四） • （十五） • （十六） 卧式 杂品 立式 橡胶注射成型机 卧式 斜胶胎 轮胎翻修机械 子午胎 （工程胎）

45. 手套 乳胶设备类 避孕套 • （十七） • （十八） 气球 成型 胶鞋设备类 硫化－硫化罐

46. § 3-3橡胶机械的特点： • 1．品种繁多，规格多样。 • 2．机台重量、结构、尺寸大小相差悬殊。 • 3．机台操作参数多变，如调速、调距、换速比等。 • 4．机台动力形式、操作介质多样化，如： • 能源：电能、热能、液压能 、过热水 电机 • 动力能：空气、水、蒸汽、油　　水 • 5．机台的机械化、自动化水平低。仍存在部分手工操作， • 如：轮胎成型 交流 直流 高 低

47. 第四节 • 橡胶机械发展概况及发展方向

48. 一、发展概况 • （一）国外 • 1．橡胶发现 11世纪 南美洲人 球 • 2．1743－1746年 哥伦布第二次探险，将橡胶带回了欧洲，欧洲人开始以橡胶作制品 • 3．1768年 松节 防水布 • 4．1820年     汉冠克 在英国伦敦建立世界上第一个橡胶厂，生产单辊炼胶机 • 5．1826年             开炼机

49. 6．1830年 亚洲开始种植橡胶 • 7．1831－1839年 古特异发明硫化方法 • 8．1843年 压延机 • 9．1856年 活塞式注射机，生产海底电缆 • 10.1879年 挤出机单螺杆设计成功 • 11．1888 年 邓禄普在英国发明充气轮胎――轮胎机械 • 12．1915年合成橡胶――丁基橡胶 • 13．1916年 橡胶密炼机

50. 14．1924年低压轮胎问世 • 15．1943年丁基内胎 • 16．1946年法国米西林发明钢丝子午胎及其设备 • 17．40年代末 冷喂料挤出机 • 18．70年代 计算机应用 • 19．80年代 切割带 • 浇铸轮胎 • 20. 90年代 连续平板硫化机，高效密炼机