單螺桿擠出機構(gòu)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 本科學生畢業(yè)設(shè)計 單螺桿擠出機構(gòu)設(shè)計 系部名稱 ： 專業(yè)班級 ： 學生姓名 ： 指導教師 ： 職 稱 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 近年來，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品的應用領(lǐng)域不斷擴展，塑料 加工設(shè)備已滲透到國民經(jīng)濟的各個行業(yè)，成為我國機械工業(yè)的重要組成部分，在國民經(jīng)濟中起著越來越重要的作用。其中塑料成型機械是塑料工業(yè)中的一個重要組成部分， 是完成塑料制品生產(chǎn)成型的必要手段。而擠出成型又是塑料成型加工的重要成型方法之一。 本文主要 講述其基本成型原理、結(jié)構(gòu)組成、主要技術(shù)參數(shù)、主要零部件及有關(guān)的調(diào)控系統(tǒng)和輔助裝置、設(shè)備的安全操作和維護保養(yǎng)以及主要故障的排除等內(nèi)容，并闡述這些內(nèi)容之間的相互關(guān)系及影響。 并且在講解單桿塑料擠出機的工作原理、基本結(jié)構(gòu)和有關(guān)專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，具體深入分析問題，理論與實際相結(jié)合，并 從機理、結(jié)構(gòu)以及塑料成型工藝、設(shè)備的調(diào)控、安全及維護保養(yǎng)等方面綜合分析問題，找出矛盾的主要方面，選擇最優(yōu)的改進方案， 來提高單桿塑料擠出機的綜合水平， 從而獲得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。 關(guān)鍵詞 單螺桿 ；擠出機； 塑料成型機械 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 n in in in is to is a in it is to is of to It is in to as as to on a a to It on of in in to 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 第 1 章 緒論 1 螺桿擠出機 1 本操作 1 氣擠出機 2 膠擠出 3 螺桿擠出機 3 螺桿擠出機 3 螺桿擠出機 4 型擠出 機 5 提式擠出機 5 盤式擠出機 6 復螺桿擠出機 7 第 2 章 擠出機總體方案的確定 9 出機總體方案布局的基本要求 9 桿類型的確定 9 桿的工作性能指標評定 9 桿的選用原則 10 桿的分類 10 桿方案的確定 10 筒類型的確定 10 筒的結(jié)構(gòu)類型 10 筒方案的確定 12 第 3 章 擠出機的整體設(shè)計 12 苯乙烯 的基本特征 13 桿設(shè)計 13 桿深度和壓縮比的確定 13 距和螺紋升角的確定 19 紋頭數(shù) 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 段式螺桿長度的確定 19 紋斷面設(shè)計 23 桿設(shè)計的校核 25 桿與機筒的間隙 29 料裝置 29 熱冷卻裝置 29 第 4 章 傳動機構(gòu)設(shè)計 31 算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 31 速器傳動比的分配 31 速器各軸動力參數(shù)的計算 31 輪的設(shè)計計算 31 速級齒輪的計算 31 速級齒輪的計算 34 的設(shè)計計算 37 入軸軸的設(shè)計 37 間軸軸的設(shè)計和計算 38 出軸軸的設(shè)計 39 的選擇與校核 41 動軸承的選擇和計算 42 滑與密封 43 速器的設(shè)計資料 43 結(jié)論 45 致謝 46 參考文獻 47 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 1 章 緒論 螺桿擠出機 螺桿擠出機分為單螺桿擠出機和多螺桿擠出。單螺桿擠出機是聚合物工業(yè)中最重要的一類擠出機 。其主要優(yōu)點為成本較低、設(shè)計簡單、堅固而可靠、以及滿意的性能成本比。常規(guī)塑化擠出機的螺桿具有 3個不同的幾何段，見圖 圖 規(guī)擠出機螺桿幾何形狀 這種幾何形狀也稱之為“單級”?！皢渭墶笔侵高@種螺桿盡管有 3個不同的幾何段，但事實上僅有一壓縮段，第一段 (最靠近進料口 )的螺槽 般較深。此段中的物料大都處于固體狀態(tài)。此段稱之為螺桿的進料段。最末段 (最靠近模頭 )的螺槽通常較淺。此段中的物料大都為熔融狀態(tài)。此蟬桿段稱之為計量段或擠出段。第二段連接進料段和計量段。此段稱之為過渡段或壓縮段。多數(shù)情況下，螺槽深 度 (或螺棱高度 )從進料段向計量段以線性方式減小，因而使物料在螺槽中經(jīng)受壓縮以后將證明這種壓縮作用在多數(shù)悄況下對擠出機的正確運行是必不可少的。 本操作 單螺桿擠出機的操作相當簡單。物料從加料斗進入。通常物料靠重力由加料斗流入擠出機機筒。有些物料在干燥狀態(tài)不易流動，必須采用特殊措施防止物料在進料斗中掛料。物料一旦落入擠出機機簡，即處于擠出機螺桿和機筒之間的環(huán)狀空間內(nèi)，并進而為螺棱的主動螺腹和被動蝶腹螺槽所包圍。機簡靜止而蟬桿旋轉(zhuǎn)。因此，摩擦力都作用于物料以及機筒和螺桿表面。至少物枓處于固體狀態(tài) (低 于熔點 )，這些摩擦力負責向前輸送物料。 物料向前運動時，即因摩擦產(chǎn)生的熱和機筒加熱器傳導的熱而被加熱。當物料溫度超過其熔點，則在機筒內(nèi)表面形成熔膜，塑化段即由此開始。必須指出，塑化段起點通常不是壓縮段起始點。各功能段的分界線取決于聚合物性能、擠出機幾何買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 形狀以及操作條件。因而，分界線可因操作條件改變而改變。然而，螺桿的幾何段由設(shè)計確定，不因操作條件的變化而變化。當物料向前運動時，在各個位置的固態(tài)物料量將因熔融而減少。當全部固態(tài)聚合物消失時則達到塑化段末端，而熔體輸送段開始。在固體輸送段中，將熔體均勻的輸送給模 頭。 當聚合物流進模頭時，即呈現(xiàn)模頭流道的形狀，因而，當高聚物離開模頭時，其形狀或多或少的符合模頭流道最后部分的斷面形狀。由于模頭產(chǎn)生流動阻力，所以需要壓力迫使物料通過模頭。這種壓力通常稱之為模頭壓力。模頭壓力因模頭形狀 (特別是流道 )、高聚物熔體溫度、通過模頭的流率、以及高聚物熔體的流變特性所決定。模頭壓力由模頭產(chǎn)生而不由擠出機產(chǎn)生。擠出機只是產(chǎn)生足夠的壓力，以迫使物料通過模頭。如聚臺物、擠出量、模頭、模頭溫度均相同，則無論擠出機是齒輪泵單螺桿擠出機，還是雙螺擠出機等都不會造成差異，機頭力相同。 氣擠出機 排氣擠出機在設(shè)計和功能上與非排氣擠出機有很大區(qū)別。排氣擠出機在其機筒上有一個或多個開口 (排氣口 )，揮發(fā)物可由此逸出。因而排氣擠出機能連續(xù)從聚合物中連續(xù)排除揮發(fā)物。這種排氣增加了一種非排氣擠出機所沒有的功能。除排出揮發(fā)物外，還可利用排氣口向聚合物添加某些組分，渚如添加劑、填充劑、反應組分等等。這顯然增加了排氣擠出機的多功能性，并且還有額外的好處，即只要堵塞排氣口并在可能情況下變換螺桿幾何形狀，排氣擠出機即可作為常規(guī)非排氣擠出機。 螺桿的設(shè)計對排氣擠出機的正確運，非常關(guān)鍵。困擾排氣擠出機的 主要問題之一是排氣口溢料。在這種情況下，不僅揮發(fā)物通過排氣口釋放，而且也流出一定量的聚合物。因而，擠出機螺桿必須設(shè)計成使排氣口 (排氣段 )下面的聚臺物中不呈正壓，這就導致開發(fā)二級擠出螺桿，尤其是為排氣擠出機所設(shè)計的二級擠出螺桿。二級擠出螺桿有被釋壓 /排氣段所分隔的兩個壓縮段。這由各類似于沿一根軸串聯(lián)相接的兩根單級擠出螺桿。 膠擠出機 用于彈性體加工的擠出機的歷史比任何其它類型的擠出機都長。用于橡膠擠出的工業(yè)機器早在 19 世紀下半葉即已間世。一些早期的擠出機制造商有美國 英國 國主要橡膠擠出機制造商之一是 實上 , 管橡膠擠出機問世已超過一個世紀，但有關(guān)橡膠擠出文獻的缺乏今人吃驚；某些橡膠手冊討論了橡膠擠出，但在多數(shù)情況下，資料非常貧乏而且實用性有限。最早的橡膠擠出機是為熱喂料擠出制造買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 的。這些擠出機用來輥煉機或其它混煉裝置的熱料喂料。 1950年左右，開發(fā)了冷喂料擠出。冷喂料擠出被認為有以下優(yōu)點： 設(shè)備投資?。?料慍控制較好； 勞功成本降低： 能處理更廣泛品種的配混膠料。 螺桿擠出機 螺桿擠出機 雙螺桿擠出機又包括平行雙螺桿擠出機和錐形雙螺桿擠出機。平行雙螺桿擠出機有同向和異向之分。近幾年，隨著國內(nèi)電子電器、通訊、汽車等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，材料改性與配混技術(shù)市場需求大增。同向雙螺桿配混擠出機作為市場最大的受惠者，一度幾乎成為雙螺桿的代名詞。從最初的高技術(shù)含量設(shè)備發(fā)展至今，已成為大眾化的設(shè)備之一。盡管各個廠家仍然存在技術(shù)含量與實力的差別，不能否認的是雙螺桿擠出機在中國的發(fā)展已相當成熟，尤其是在中小型機市場。相較而言，異向平行雙螺桿擠出機國內(nèi)開發(fā)較少，而成型所 用設(shè)備更多的為錐形雙螺桿擠出機。錐形雙螺桿擠出機廣泛應用于異型材成型，在建筑門窗加工領(lǐng)域應用獲得成功。由于雙螺桿擠出機的產(chǎn)量高，混合性能優(yōu)于常規(guī)單螺桿擠出機，普遍采用積木式結(jié)構(gòu)易于根據(jù)不同材料進行調(diào)整，因此成為擠出加工市場的主導力量。 雙螺桿擠出機是一種具有兩根阿基米德螺桿的機器，很明顯，這是非常一般的定義。然而，一旦定義更明確，就將其限于雙螺桿擠出機的特定分類之中。由于設(shè)計、操作原理以及應用領(lǐng)域方面的巨大差異，雙螺桿擠出機種類繁多。所以，難于對雙螺桿擠出機作出全面的評述。各種雙螺桿擠出機之間的差異頗大于單 螺桿擠出機之間的差異。這是可想而知的，因為雙螺桿結(jié)構(gòu)大量增加了設(shè)計變量的數(shù)目，諸如旋轉(zhuǎn)方向、嚙合程度等等。雙螺桿擠出機的分類主要基于雙螺桿擠出機的幾何構(gòu)型。有些雙螺桿擠出機的功能與單螺桿擠出機非常相同。其它雙螺桿擠出機操作完全不同于單螺桿擠出機。并且用于非常不同的應用領(lǐng)域。 螺桿擠出機 這種類型的擠出機配備兩根以上的螺桿。較熟知的一例是行星輥式擠出機。見圖 這種擠出機看起來類似單螺桿擠出機，實際上，進料段與標準單螺桿擠出機的相同。然而，擠出機的混合段則大小不相同。在擠出機的行星輥段中，六 個或更多的均勻分布的行星螺桿環(huán)繞主螺桿的周圍旋轉(zhuǎn)。在行星螺桿段中，主螺桿又稱太陽螺桿 此，行星機筒段上必須行星螺桿上買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 的螺棱相對應螺槽。行星機筒段通常是用法蘭與進料料筒段相連接的分離料筒段。 在擠出機的開始部分，于行星螺桿之前，物料像在普通單螺桿擠出機中一樣向前運動。當物料達到行星段時，要在此處充分塑化，物料處于由行星螺桿、太陽螺桿和機筒之間的輥壓作用產(chǎn)生的強烈混合中。相對于機筒長度而言，機筒、太陽螺桿和行星螺桿的螺旋形 圖 星輥式擠出機 設(shè)計表面積大。導致有效的排氣 、熱交換和溫度控制。因而能加工熱敏性配混料而降解最少。正因為如此，行星式齒輪擠出機常常用于硬質(zhì)和增塑 料的擠出或配混。行星輥段也用作普通擠出機的附加裝置以改善混合性能。另一種多螺桿擠出機是四螺桿擠出機，如圖 這種擠出機主要用于排除溶劑，從 40%溶劑至低達 急驟排氣發(fā)生在附加于機筒上的圓拱形排氣室，然后，由急驟排氣產(chǎn)生的多泡物料被四根螺桿輸出。多數(shù)情況下，裝備有后續(xù)排氣段以便進一步降低溶劑含量。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 螺桿擠出機 型擠出機 隨著近年來市場發(fā)展的需要，國內(nèi)外不同廠家紛紛 推出各種特殊結(jié)構(gòu)的單螺桿擠出機，以適應特殊的市場需要。以下特別介紹幾種特殊擠出機在國內(nèi)的研發(fā)進展。 提式擠出機 北京化工大學成功開發(fā)一種超高速微型手提式單螺桿擠出機。該機器螺桿直徑僅 12器總重量不到 桿工作轉(zhuǎn)速 8001200實現(xiàn)連續(xù)或間歇工作。此外由于所加工物料具有高壁面滑移性以及極易架橋的特點，配有專門設(shè)計的強制加料裝置；由于擠出機為手提式操作，設(shè)計了特殊的多路排氣裝置，以充分保證氣體的排出。此外，該機器還具有深槽大螺距、兩種驅(qū)動方式可選（電動、氣動）、整機易于 清理、保養(yǎng)、維修等特點。該機器最初為加工一種特殊的低密度低粘度物料設(shè)計，并可用于各種低粘度物料的擠出加工，如熱熔膠、低分子量樹脂、各種石蠟、燃料、顏料、化妝品等的加工成型。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 超微型擠出機的研究開發(fā)，存在許多一般設(shè)備設(shè)計加工過程中難以想像的困難，據(jù)介紹，該設(shè)備開發(fā)的關(guān)鍵在于微型擠出機的加料、排氣、實現(xiàn)低溫擠出輸送等問題的解決。 盤擠出機 國內(nèi)多個廠家已完成磨盤擠出機的開發(fā)，實現(xiàn)磨盤擠出機的商業(yè)化生產(chǎn)。高填充物料使用普通單螺桿或雙螺桿擠出機加工存在較大的難度。雙螺桿擠出機用于玻纖增強配混時，若 玻纖含量超過 45%，加工就會變得相當困難。在加工磁性材料時，通常磁粉的添加量高達 60%70%，有時甚至達到 90%以上。用普通擠出機進行磁性材料的加工與造粒幾乎是不可能的。國內(nèi)一些廠家和科研院所，根據(jù)國內(nèi)磁性材料以及其他高填充物料的需要，悉心研發(fā)出獨立設(shè)計的磨盤擠出機 ，見圖 型例子如北京鳳記和北京化工大學。磨盤擠出機可以通過調(diào)整磨盤組合以適應不同高填充材料，如玻纖增強、磁性塑料、導電材料、新型陶瓷等物料的擠出加工。為了適應高填充物料的擠出加工需要，北京化工大學也在進行磨盤擠出機直接擠出成型的試驗研究 ，并應用于多種復合材料的擠出成型加工試驗獲得成功。 圖 合盤式擠出機 復螺桿擠出機 往復螺桿擠出機在前幾年的國內(nèi)市場紅火一時，也成為不同廠家顯示技術(shù)實力的一個標志型產(chǎn)品。尤其是各雙螺桿擠出機廠家紛紛推出往復螺桿擠出機。由于雙買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 螺桿市場異?；鸨?，往復螺桿擠出機市場相對平淡，各擠出廠家還是以雙螺桿擠出機為主推產(chǎn)品。近日，寶應金鑫特種塑料機械廠與北京化工大學合作研發(fā)出多種規(guī)格的往復移動單螺桿擠出機，初步實現(xiàn)了往復移動擠出機的系列化。據(jù)悉，寶應金鑫此次推出的系列化產(chǎn)品共包括四種規(guī)格， 45、 78、 110 和 140，其中 45 和 78 兩種規(guī)格已經(jīng)研發(fā)成功，即將推出 110和 140兩種機型。 往復移動式單螺桿擠出機最大的特點是實現(xiàn)不同物料的高填充加工。用于玻纖增強物料加工時，玻纖的添加量可以達到 50%以上，特別適于高填充物料的加工，具有非常廣闊的市場前景。由于其獨特的往復式結(jié)構(gòu)，不能很好的滿足建壓的要求，因而一般不適合用于制品的直接擠出成型。通常用于成型加工時，還需要配備專用的成型擠出機。 以上介紹的幾種單螺桿擠出機，可以說是當前中國市場具有一定代表性的產(chǎn)品。不過，盡管中國擠出機市場發(fā)展迅猛，也有不少新的機型 推出，我們不能忽視中國擠出機技術(shù)與國外發(fā)達國家相比還有較大差距。比如在超大型和微型設(shè)備領(lǐng)域就還落後于國際先進水平。國內(nèi)企業(yè)唯有加緊努力，才能在激烈的市場競爭中贏得機會，真正從塑機大國發(fā)展為塑機強國。 近年來，雙螺桿擠出機市場異?；鸨?，相對而言，單螺桿一直處于悄寂狀態(tài)。但是，單螺桿擠出機作為一種基本的塑膠加工設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，而且具有更大的設(shè)計靈活性。各種不同的特種單螺桿擠出機重受關(guān)注。 單 螺桿擠出機因其結(jié)構(gòu)簡單，價廉物美，生產(chǎn)效率高的特點，一直是塑膠管材、板材、片材、異型材等成型加工最重要的設(shè)備。 隨著技術(shù)的不斷進步以及人們對螺桿認識的提高，多種不同的擠出機結(jié)構(gòu)形式陸續(xù)面世。特種單螺桿擠出加工技術(shù)又有 替代多螺桿技術(shù)的趨勢。 文的主要內(nèi)容 隨著擠出機應用領(lǐng)域的不斷拓展和技術(shù)上的不斷進步，擠出機市場仍然保持一定的上升勢頭，但國產(chǎn)擠出機價格大幅下跌已成現(xiàn)實。部分廠家粗制濫造和惡性價格戰(zhàn)已經(jīng)影響到國內(nèi)塑機的整體形象和市場競爭力，也阻礙了塑料加工業(yè)的發(fā)展。 專家認為，擠出機主機和生產(chǎn)線今後的市場將向高技術(shù)含量、價格更趨走低的方向發(fā)展。從成型設(shè)備來看，國產(chǎn)主機基本上以錐形雙螺桿擠出機和單螺桿擠出 機為主，技術(shù)較成熟，市場銷量最大，但這類產(chǎn)品的通用規(guī)格已供大于求，只能維持在市場頂峰期的 50%60%左右。國內(nèi)主機市場今後的重點應在于發(fā)展平行異向雙螺桿擠出機，以適應大擠出量的成型需要。平行同向雙螺桿擠出機要向第六代、第七代高速、大長徑比方向發(fā)展。單螺桿擠出機則是向著超大型、超微型、大長徑比、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 高產(chǎn)出、良好的排氣性等方向發(fā)展，而適應特殊加工需要的螺桿機筒結(jié)構(gòu)，則成為大家爭相研發(fā)的重點。實際上，單螺桿擠出機是一種低能耗、低成本的機型，只要技術(shù)得當，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，同樣可以達到雙螺桿擠出機的效能。據(jù)介紹，美國現(xiàn)在使用的塑料擠出機就以單螺桿為主。高技術(shù)含量的單螺桿擠出機正在某些領(lǐng)域逐步取代雙螺桿擠出機。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 章 擠出機總體方案的確定 出機總體布局的基本要求 (1) 擠出機布局首先必須滿足用戶提出的各種要求。如擠出機的加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟性等等。 (2) 在經(jīng)濟、合理的條件下，盡量采用較短的傳動鏈，以簡化機構(gòu)，提高傳動精度和傳動效率。 (3) 確保擠出機具有與所要求的加 工精度相適應的剛度、抗震性、熱變形及噪聲水平。 (4) 擠出機必須滿足參數(shù)標準和系列型譜中關(guān)于擠出機布局方面的規(guī)定。同時，還應最大限度地考慮擠出機的系列化和部件的通用話程度。 (5) 對于生產(chǎn)率和自動化程度較高的擠出機，應力求便于自動上下料及納入自動線。 (6) 應便于觀察加工過程；便于操作、調(diào)整和維修機床，便于輸送、裝卸；注意擠出機的防護，確保安全生產(chǎn)。 桿類型的確定 螺桿是擠壓系統(tǒng)中的主要零件。它的各部分幾何形狀的變化，直接影響螺桿的工作性能效果。對塑料制品得產(chǎn)量和質(zhì)量，都有非常重大的影響。 桿的工作性能指標評定 （ 1）塑化質(zhì)量 按專業(yè)標準規(guī)定制造的擠出機，擠塑生產(chǎn)得塑料制品也應是符合質(zhì)量標準。螺桿是擠塑生產(chǎn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵零件，物料得混合質(zhì)量、塑化的是否均勻、物料得徑向溫差是否較小、壓力要均衡、能量消耗要比較低、生產(chǎn)率的提高，這些都受螺桿工作質(zhì)量得影響。 （ 2）比流量 這個比值大，說明這根螺桿的塑化能力強，比流量得單位為（ kg/h）/（ r/ （ 3）比功率 這個值小，說明生產(chǎn)同樣質(zhì)量的塑料制品，能量消耗少，比功率得單位為 kg/h） （ 4）通用性 指螺桿能否 適應擠塑不同的塑料，能在不同塑料制品機頭阻力下工作。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 5）經(jīng)濟性 制造機械加工比較容易，工作壽命比較長。 螺桿的選用原則 （ 1）按塑料的制品種類選擇 塑料的種類很多，有結(jié)晶型和非結(jié)晶型，它們在被擠塑生產(chǎn)制品時，對溫度條件要求及本身得粘度、穩(wěn)定性和流動性能都有差別。所以，生產(chǎn)不同種類塑料制品時，應該選擇不同類型螺桿。 （ 2）機頭模具的阻力對螺桿結(jié)構(gòu)尺寸的影響 螺桿螺紋的均化段得的螺槽深淺與機頭阻力大小要匹配選取，機頭阻力大，這段螺紋槽要淺些；反之，當阻力小時，螺槽就應深些。對于排氣式擠 出機，要求第二階段的均化段螺槽深度要比第一階螺桿的均化段螺紋槽要深些，否則排氣口處易溢料 （ 3）按擠出機的用途選擇 不同用途的擠出機，根據(jù)工作性質(zhì)和擠塑塑料品種來選配螺桿。如果只用于一種塑料制品得選擇，可按該塑料產(chǎn)品得要求，訂購專用螺桿擠出機。如果擠出機要擠塑不同材料的多種制品，就應選擇螺桿具有較大得通用性。 桿的分類 按照螺桿得結(jié)構(gòu)和螺桿螺紋部分的幾何形狀，可分為普通螺桿、新型螺桿和排氣螺桿。 (1)普通型螺桿 普通螺桿擠出機是現(xiàn)在廣泛使用的擠出機，能擠塑粉料和粒料。這種螺桿螺紋部分可分 為加料段、塑化段和均化段。普通螺桿與新型螺桿比較有許多不足之處，有逐漸被新型螺桿取代得趨勢。 (2)新型螺桿 與普通螺桿比較，就是在螺桿的不同部位上設(shè)計了非螺紋元件，以改進塑料得混合、熔融塑化質(zhì)量和縮短擠塑生產(chǎn)時間。 (3) 排氣螺桿 在擠塑物料得過程中，為能夠排除物料中的空氣、揮發(fā)物氣體和水蒸氣，而專門設(shè)計的螺桿。 桿方案的確定 介于本設(shè)計的加工的是溶體材料為聚苯乙烯（ 乙烯的聚合物，在生產(chǎn)中無特殊的要求，因此選用普通螺桿 ,材料為 45 號鋼。 筒類型的確定 機筒與螺桿 配合工作，組成擠出機的擠壓系統(tǒng)。在擠塑物料的工作中，它的作用和螺桿工作同樣重要。機筒和螺桿是擠塑系統(tǒng)的主要組成零件，也是擠出機的關(guān)鍵零件。對于機筒結(jié)構(gòu)形式的選擇和制造精度等級，都會直接影響塑料制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 筒的結(jié)構(gòu)類型 機筒的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計選擇，應該是在保證其工作強度的基礎(chǔ)上，注意考慮它有利于被擠塑物料的塑化，結(jié)構(gòu)形式方便機械加工；同時能得到較高的精度；再一點是要盡量節(jié)省一些較貴重的合金鋼。這幾點對擠出機的制造工藝及費用，都有較重大影響。 （ 1） 整體式機筒 整體式機筒應用比較多，比較起來 整體式機筒的機械加工精度比較容易保證，工作時各部加熱均勻，對機筒的加熱和冷卻系統(tǒng)也較好安排和布置。一般小直徑擠出機的機筒，包括有溝槽的加料段部分。大直徑擠出機的機筒不包括加料段。整體式機筒示意圖見圖 圖 體式機筒 （ 2）分段式機筒 長徑比值比較大得擠出機和排氣式擠出機，由于機筒過長，為便于機械加工和節(jié)省合金鋼材，通常采用分段式機筒。但是這種機筒在機加工時也有難度。即二段機筒的內(nèi)圓直徑尺寸的一致性和同心度精度的保證，很難達到要求。由于中間要用法蘭盤連接，則對機筒加熱得均勻性，連接部分要受 影響。對加熱和冷卻系統(tǒng)的安排布置也帶來一定的困難。分段式擠出機機筒示意圖見 圖 段式機筒示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 3）襯套式機筒 襯套式機筒主要用在大直徑的擠出機上，目的是為了節(jié)省較貴重的合金鋼材。機筒體用鑄鋼或普通碳素鋼制造，而機筒的內(nèi)襯套用滲碳合金剛制造。這種結(jié)構(gòu)形式見圖 襯套磨損時，只需更換襯套即可。但由于薄而長的襯套的機械加工和熱處理很困難，所以，也很少應用。 圖 套式機筒示意圖 （ 4）雙金屬層機筒 在鑄鋼或碳素鋼機筒體的內(nèi)壁，用離心澆鑄法鑄一層耐磨合金，然后機械加 工內(nèi)孔至所需要的尺寸。這種機筒既節(jié)省了很多合金鋼又能保證它的耐磨性和抗腐蝕性。 本章小結(jié) 介于機筒和螺桿得配合工作，組成了擠出機的擠壓系統(tǒng)，共同完成對物料的擠壓塑化，生產(chǎn)出塑料制品。在完成擠塑工作時，機筒和螺桿一樣，要承受巨大的壓力、扭矩和摩擦壓力及物料得腐蝕。因此我們選擇滲碳合金鋼 38 合本設(shè)計得要求和螺桿的形式，機筒選擇整體式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 3 章 擠出機構(gòu)設(shè)計 不同的生產(chǎn)線 對擠出機的具體要求不一樣，這就需要根據(jù)不同塑料的性能設(shè)計出合理的擠出機。本次設(shè)計的擠出機是用于聚苯乙烯 (產(chǎn)線的擠出機，這就要求對聚苯乙烯 (性能有一定的掌握和了解。 苯乙烯 的基本特性 聚苯乙烯 是最結(jié)構(gòu)簡單的高分子有機化合物 ,低密度聚 苯 乙烯較軟 ,多用高壓聚合 ;高密度聚 苯 乙烯具有剛性、硬度和機械強度大的特性 ,多用低壓聚合。聚 苯 乙烯為蠟狀 ,有蠟一樣的光滑感 ,不染色時 ,低密度聚 苯 乙烯透明 ,而高密度聚 苯 乙烯不透明 ，聚苯乙烯是結(jié)晶高分子，熔點達到 270。 桿設(shè)計 螺桿是擠出機最重要的部 件，其性能好壞直接影響塑化質(zhì)量和產(chǎn)量。整個理論幾乎都是圍繞著螺桿上發(fā)生的擠出過程展開的。因此，螺桿設(shè)計是擠出理論最重要的應用領(lǐng)域之一。 螺桿直徑的確定： 150桿長徑比 20。螺桿的長徑比 L/D 指螺桿的有效長度 之比，長徑比是代表擠出機性能的一個主要的技術(shù)參數(shù)。 歐洲塑料橡膠機械制造廠委員會建議長徑比 12、 15、 (18)、 20、 (24）、 25、 28、30、 35，括號中的數(shù)值盡量不用或少用。對于某些排氣螺桿，長徑比達到 40 左右或更長。 L=20D=20 150=3000mm z 普通螺桿全長 分為三段，即加料段 壓縮段 計量段 量段有時也叫均化段。在熔融理論中，熔融起點和熔融重點以及熔融段長度 螺桿上并非固定不變，他們隨著擠出工藝條件和塑料性能的變化而變化。而壓縮段指的是螺槽深度有加料段深 3的那段長度，它是螺桿設(shè)計者人為設(shè)計的長度，一旦螺桿設(shè)計出來這個長度也就確定了。 槽深度和壓縮比的確定 螺槽深度是很重要的參數(shù)，我們可以從制品的質(zhì)量與產(chǎn)量兩方面來分析。 （ 1）計量段槽深的確定： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 我們知道，計量段中熔料的剪切速率可按下式計算： 3 （ 顯然，計量段螺槽深度3相同的螺桿轉(zhuǎn)速下剪切速率便愈大，因而分子間的內(nèi)摩擦力也愈大。從式（ 以看出，熔料因內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的熱量正比于剪切應力和剪切速率。由于剪切應力而產(chǎn)生的熱量和螺槽深度3 0Q2322 （ 式中 0Q 熔料因剪切產(chǎn)生的熱量； 剪切應力； 剪切速率； a 熔料的表現(xiàn)粘度。 由此可見，螺槽深度較淺時，物料層內(nèi)部會產(chǎn) 生較多的熱量。此外，螺桿上物料層較薄，由外界加熱器傳進來的熱量也容易將塑料熱透。這方面因素都證明了計量段槽深較小時，對促進塑料的塑化質(zhì)量是很有好處的。 從混合效果上來講，計量段槽深較小時，混煉程度較高，制品比較均勻。在本章后面我們將進一步指出：當計量段槽深較淺時，壓力波動和溫度波動都比較小，這時對制品的綜合質(zhì)量都是有利的。 但是，我們知道，只有那些承受高剪切速率的的塑料，如聚乙烯，才能選用較小的槽深，這類塑料的成型溫度范圍很寬（如聚乙烯成型溫度范圍為 150 220 ,其范圍達 70），熱穩(wěn)定性很 好。因剪切或其他原因造成的局部過熱不易造成無法彌補的后果。相反對那些步能承受高剪切速率的塑料，如硬聚氯乙烯等熱敏性塑料，他們的粘度較高，如果螺槽深度較淺，勢必造成過多的因高剪切產(chǎn)生的熱量。再加上這類塑料的成型溫度范圍比較窄，粘流溫度 硬聚氯乙烯加工溫度范圍為 150 190，其范圍僅 40），熱穩(wěn)定性較差，強烈的內(nèi)摩擦將使它們過熱分解甚至燒焦。因此，加工這類塑料的螺桿計量段螺槽深度 表中的數(shù)值并不是不可以突破的，尤其是承受高剪切的時間很短時，例如在某些新型螺桿的屏障棱上，我在后面還要進一步分析這個問題。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 表 塑料的最大速率 根據(jù)表格取 =93 1S 由 公式3 （ 得 931 5 01 4 1 533 . 以上從擠出質(zhì)量的觀點分析了計量段螺槽深度3種觀點是確定計量段螺槽深度的主要方法，用這種方法確定的計量段螺槽深度基本上滿足了對計量段螺槽深度的要求。 此外我們還可以從產(chǎn) 量的角度來分析計量段螺槽深度3熔體輸送理論的生產(chǎn)率公式可以看出：正流壓力流此可以分析：當機頭壓力較低時，增加計量段螺槽深度可以增加產(chǎn)量；而當機頭壓力增大到超過臨界壓力，加深 不能使生產(chǎn)率增加，甚至還會產(chǎn)生相反的作用，如圖 塑 料 最大剪切速率 /S 1 對分子質(zhì)量較高） 對分子質(zhì)量較低） S 6 104 26 60 108 92 120 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 得影響 1 螺槽深度 2 螺槽深度 也可以從融體輸送理論來估算螺槽深度3 )( 33023126 (將上式對3一系列推導，可求得3 212336 )(（ 在式中 形狀系數(shù) 未知口模系數(shù)情 況下 上面的分析可知， 難用一個簡單的理論公式來進行計算。設(shè)計時，還可以根據(jù)經(jīng)驗公式（ 決定螺槽深度 3H= （ 據(jù)統(tǒng)計螺槽深系數(shù) k 值，發(fā)現(xiàn)大致規(guī)律如圖 示。由圖可見，計量段螺槽深系數(shù) k 大都在 圍內(nèi)。螺桿直徑較大者， k 值應選擇較小，螺桿直徑較小者， k 值應選擇較大；熱穩(wěn)定性較好的塑料 k 較小，熱穩(wěn)定性較差的塑料 k 值較大；當螺桿長徑比較大時， k 值可以選擇較大。這是由于長徑比較大的螺桿的計量段 以設(shè)計的較長，此時由于螺槽深度 的下降可以通過計量段的增加來彌補。除此之外在設(shè) 計新型螺桿時，由于附加的混煉元件保證了塑料的熔融與均化，因此新型螺桿的計量段槽深系數(shù) k 也可以取買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 得最大值。從圖 可以看出：根據(jù)塑料熱穩(wěn)定性的不同，系數(shù) k 分為三個區(qū)域。上層適用與 熱穩(wěn)定性較差的塑料，此時 k 值較大。下層適用熱穩(wěn)定性較好的塑料，此時 k 值較小。 圖 的確定 根據(jù)經(jīng)驗公式可以來校核，當3H=5 k 的取值為 k=圍內(nèi)。 （ 2）加料段槽深和壓縮比的確定 加料段的主要目的是建立必要的壓力和保證穩(wěn)定的固體 輸送。但自今為止加料段的槽深 論的固體輸送生產(chǎn)率公式加料段 于加料段中的塑料并不像 D 塞流理論所假設(shè)的那樣整塊的移動，而是在斷面上有一速度分布。加料段螺槽較深時，壓力難以傳至螺槽底部，靠近螺槽底部的塑料運動速度較慢，這就降低了固體輸送生產(chǎn)率。因此存在一個最佳加料段槽深。顆粒內(nèi)摩擦因數(shù)較高的塑料，要比顆粒內(nèi)摩擦因數(shù)較低的塑料更接近于整塊移動。 實 際上，加料段槽深是根據(jù)螺桿壓縮比和計量段槽深來確定的。所謂壓縮比是指螺槽加料段第一個螺槽容積和計量段最后一個螺槽容積之比，即幾何壓縮比，而不是螺槽深度之比。這個數(shù)值不同于物理壓縮比。后者指的是塑料在加料時的松密度和受熱熔融后的密度之比。如，聚乙烯在松散時密度為 而熔融后的密度為 g/因此，其物理壓縮比為 顯然幾何壓縮比應大于物理壓縮比。這是因為除了應考慮密度 的變化之外，還應考慮在壓力下熔融料的壓縮性、塑料在加料段的裝填程度、擠壓過程中塑料的回流等因素，尤其還應考慮制品性能所要求的壓縮密實的必要性。應此對加工同一種塑料的的螺桿，不同設(shè)計者對其幾何壓縮比有不同的選擇，而加工不同塑料的螺桿，其壓縮比變化應更大（大多數(shù)在 2 5 之間，個別情況大至 8，小至 1）。根據(jù)螺桿買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 國內(nèi)外的資料統(tǒng)計如下： 表 用螺桿的幾何壓縮比 幾何壓縮比一般用下式計算： 3311)( )( （ 式中， 用此公式的條件是外徑 D、螺距 S、螺紋法向棱寬 e 和螺紋升角在螺桿全長上都保持不變，螺紋頭數(shù)為 1. 當壓縮比和計量段槽深 料段槽深 可從下式算出： 1H =- )(4332 （ 為了計算方便，可以用簡化的公式 3計算壓縮比 。乘以系數(shù) ，該式誤差僅 右。 塑料 塑料 料） 料） 料） 料 ) P A 2 3） 3 4（ 2 5） 34） 3 5 3 4 4（ ） 2 2 4） 2 3 C 4（ 4） 2（ 2 3 3 4 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 H（ 根據(jù)上表（ 3壓縮比為 得 ： 1 距和螺紋升角的確定 對單頭螺紋，螺距 S、螺紋升角和螺紋直徑 D 之間有下述關(guān)系： S= （ 顯然在螺桿直徑已知以后，螺距和螺紋升角只要決定一個，另一個也就 確定了。 從固體輸送生產(chǎn)率公式和熔體輸送理論生產(chǎn)率公式都可以看出：生產(chǎn)率和螺紋升角又直接的關(guān)系。根據(jù)固體輸送理論的計算，對大多數(shù)塑料，當摩擦因數(shù)fb=紋升角等于 170 200 時，固體輸送生產(chǎn)率可以達到最大值。實驗也證明，對圓柱性塑料，最佳螺紋升角大約在 170 左右。而從熔體輸送理論的角度上講，將有關(guān)流率公式經(jīng)數(shù)學推到簡化，并對角求導，并令導數(shù)等于零，可求的最佳螺紋升角為 300 。這也是為什么當前的螺紋升角都在 170 300 范圍之內(nèi)的原因。而目前為了設(shè)計加工的方便，設(shè)計時大多取螺桿直徑等于螺距，這時螺紋升角就等于 250 。 紋頭數(shù) 目前擠出機的螺桿大都是單頭螺紋。雖然出現(xiàn)過雙頭螺紋的螺桿加料段，但考慮兩個原因，多頭螺紋仍然用的很少。原因之一是多頭螺紋減少了螺槽橫斷面積，同時加大了 值。按 固體輸送理論，這會減少固體輸送流率。原因之二是在多頭螺紋計量段的幾個螺槽中，熔體填充情況有可能不同，從而容易導致個螺槽間擠出量不等而發(fā)生波動，擠出壓力也會發(fā)上波動，這些都直接影響到擠出制品的質(zhì)量。此外多頭螺紋的加工也相對比較麻煩。 段式螺桿長度的確定 熱塑性材料分為無定型和結(jié)晶型兩大類。無定型材料沒有明顯的熔點，再塑料溫度上升時，它逐漸軟化。經(jīng)過一段時間后，即在螺桿上經(jīng)過一段長度后，塑料才能全部熔融。在此過程中，塑料體積也逐漸變小。為了適應這個漸變過程，加工這買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 類塑料的螺桿應該較早地開始壓縮，它的 螺紋深度也應逐漸發(fā)生變化，因此其壓縮段 設(shè)計的比較長。 相反，結(jié)晶型塑料由固態(tài)刀熔融態(tài)的轉(zhuǎn)化溫度范圍很窄，當塑料溫度沒有達到熔點 ，它的體積變化很少，而當溫度一旦達到熔點，它便迅速熔融，其體積也突然變小。為了適應這個特點