塑料挤出成型毕业设计论文

塑料挤出成型毕业设计论文内容摘要：

为熔融态，并且高弹态与粘流态共存。 因此，熔融段塑料的流动情况比固体输送更为复杂。 熔融理论研究的是在熔融段内塑料的熔融过程及其流动情况。 它是建立在流变学、热力学等基础上 的理论，用于指导螺杆熔融段的设计。 驶叱衔 中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 6驶叱衔 熔体输送理论 驶叱衔 熔体输送区的作用相当于一个泵，对物料进行进一步均匀混合、融化和加压，然后使其在适宜的温度下，定压、定量地输送到机头。 所以，熔体输送段有时又称为计量段、压出段或均化段。 研究这一段的基本规律的理论称为熔体输送理论，又称流体动力学理论。 驶叱衔 挤出机的工作状态 驶叱衔 螺杆特性线 驶叱衔 挤出机稳定工作时，若11 PPnQ  驶叱衔 式中  —— 反 流系数， cm。  —— 正流系数， cm； 驶叱衔 —— 漏流系数， cm。  sin121 333 Dhl驶叱衔  2sin41 322 hD  tgEDel 3223101 驶叱衔 挤出量为： PnQ 1 驶叱衔 当螺杆转速和温度不变时， 1 不变，所以挤出量与压力降成线性关系。 在确 定转速下的 QΔ P 为线性关系，就称为螺杆特性线。 同一根螺杆，在不同转速下得到的不同的螺杆特性线，称为螺杆特性线族。 驶叱衔 由上式可得出如下结论： 驶叱衔 （ 1）螺杆转速不变是，挤出机挤出量随压力的升高而下降，其下降的程度取决于螺杆的几何参数和胶料的粘度。 （ 2）增加均化段的螺槽深度，将会增大螺杆特性线的斜率，而使挤出量随压力的变化幅度而增加，这不利于对挤出机的控制操作。 （ 3）增加均化段的长度，会使螺杆特性线斜率减少，使挤出量随压力的变化减少，这有利于对挤出机的控制操作。 （ 4）在相同压力下，挤出机的螺杆的转速高， 挤出量越大。 驶叱衔 中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 7驶叱衔 同向啮合双螺杆挤出机工作原理及其特性 驶叱衔 同向啮合双螺杆挤出机表现为物料的正位移输送特性。 由于螺槽纵向开放，由加料口到机头，两螺杆间有一通道，当物料由加料口加到一根螺杆上后，物料在摩擦拖曳作用下沿着这跟螺杆的螺槽向前输送物料至下方的楔形区，在这里物料会受到一定的压缩。 因螺棱比螺宽窄，那么另一根螺杆的螺棱不会把物料向前输送的道路堵死。 两根螺杆在楔形区有大小相等、方向相反的速度梯度，因此物料不会进入啮合区绕同一根螺杆继续前进而被另一螺杆托起，在挤出机机筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺杆 的螺槽向前输送。 驶叱衔 与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机有如下优点： 驶叱衔 （ 1）混合作用。 相对速度大 ，所以混炼效果十分好。 （ 2）自洁作用。 驶叱衔 （ 3）节能特性。 驶叱衔 本次所设计挤出机类型的确定 驶叱衔 由于同向双螺杆挤出机具有分布混合及分散混合良好、自洁作用较强、可实现高速运转、产量高等特点，特别适用于聚合物的改性，如共混、 填料、增强及反应挤出。 驶叱衔 同向啮合双螺杆挤出机的主要技术参数和规格 驶叱衔 （ 1）螺杆公称直径。 指螺杆外圆直径，用 D 表示，单位（ mm）；对于变径螺杆而言， 公称直径是个变值。 （ 2）螺杆长径比。 指螺杆有效长度 L（有螺纹部分长度，即由加料口中心线到螺纹末端的长度）与外径 D 之比，用 L/D 表示。 （ 3）螺杆的转动方向。 双螺杆的转向有同向和异向之分。 （ 4）螺杆转速范围。 指螺杆的最低转速 minn 到最高转速 maxn 间的允许值单位（ r/min）；（ 5）驱动电机功率。 表征挤出机的驱动能力用 P 表示，单位（ KW）；驶叱衔 （ 6）机筒加热功率。 指双螺杆挤出机加热功率的总和，用 H表示，单位（ KW）；（ 7）双螺杆 中心距公称尺寸。 指平行布置两螺杆中心的距离，用 a 表示，单位为 (mm)；（ 8）实际比功率。 指每小时平均加工 1kg 物料所需实际使用功率指标；（ 9）比流量。 指挤出机螺杆每转的生产能力；（ 10）生产能力：指每小时的制品挤出量，用 Q 表示，单位（ kg/h）。 驶叱衔 中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 8驶叱衔 驶叱衔 同向啮合双螺杆挤出机性能参数的选择 驶叱衔 螺杆直径的选择 驶叱衔 同向啮合双螺杆挤出机的几个特征参数：螺杆直径、螺杆中心距公称尺寸、长径比、螺杆转速要求及范围、挤出机功率和挤出机加热功率在进行挤出机设计或选用前，首先要对这些参数给予确 定。 驶叱衔 螺杆直径：即螺杆的外径，它是挤出机的重要参数，一般用 D 表示，单位为 mm，它表征挤出机挤出量的大小。 驶叱衔 螺杆直径的选取是根据挤出机的产量来确定设计参数：生产以聚氯乙烯（ PVC）为主料的复合塑料，最大产量为 200Kg/h，最高转速为 260r/min。 驶叱衔 根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表 (JB/T 542091)和螺杆直径系列标准，取螺杆公称直径 :D=72mm。 驶叱衔 螺杆中心距公称尺寸的选择 驶叱衔 指平行布置两螺杆中心的距离，用 a 表示。 单位为 mm。 根据螺杆直径、螺杆计量段螺纹槽 深度和计量段啮合程度确定。 驶叱衔 螺杆长径比的选择 驶叱衔 用 L/D）来表示，即螺杆有效螺纹部分长度 L 与螺杆外径 D 之比，它可以表征螺杆的塑化能力和塑化质量，用（ L/D）来表示。 驶叱衔 螺杆长径比的增加有如下好处：（ 1）螺杆加压充分，能提高塑料制品的物理机械性能。 （ 2）提高塑化质量，制品外观质量好。 （ 3）有利于类似于 PVC粉料挤管的成型。 驶叱衔 （ 4）螺杆特性曲线斜率小，挤出量稳定，挤出量可以提高 20%~40%。 但螺杆长径比与很多因素有关，因此可以根据加工条件和实际需要再由试验确定，还可以由统计类比的方法 来确定。 国产同向旋转挤出机的主要技术参数中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 9驶叱衔 表 (JB/T 542091)显示生产能力为 300kg/h 的螺杆挤出机螺杆长径比L/D=28~32， 取 L/D=30 驶叱衔 螺杆转速要求及范围的选择 驶叱衔 螺杆转速范围：用 maxn （最高转速） ~ minn （最低转速）表示，其单位是r/min。 对挤出机速度要求有两方面，既能实现无级调速又要有一定的调速范围。 要求实现无级调速的目的是容易控制挤出质量并与辅机的一致配合；要求有一定的调速范围的目的是 为了适应多种加工物料及满足多种工艺要求。 根据常用挤出机的设计参数，确定螺杆转速范围为： n=50~260r/min 驶叱衔 挤出机功率的确定 驶叱衔 双螺杆挤出机功率的确定通常是根据经验选取，根据我国同向双螺杆挤出机基本参数表 (JB/T 542091)选取挤出机主电机功率 :P= 挤出机加热功率的确定 驶叱衔 机筒加热功率：用 H 表示，单位为千瓦（ KW）。 通常情况下按机筒的内表面积计算加热功率： 驶叱衔 H= ADLDaD  )/()2(10001  驶叱衔 = )60272(10001   = 驶叱衔 式中 H—— 机筒加热功率，单位为 KW； 0D —— 机筒内直径，单位为 mm； A—— 单位面积的加热功率， W/ 2mm。 A 值根据各种塑料性能靠经验选定，取 A= 210 W/ 2mm。 驶叱衔 驶叱衔 中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 10驶叱衔 同向啮合双螺杆挤出机主要零部件的设计 驶叱衔 同向啮合双螺杆挤出机主要零部件包括螺杆、机筒、分流板、过滤网、料斗 及料斗传输螺杆等装置。 驶叱衔 中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 11驶叱衔 主螺杆的设计 驶叱衔 螺杆是挤出机的核心部分，是输送、塑化塑料的最重要部件。 驶叱衔 螺杆的基本尺寸初步确定 驶叱衔 螺杆的螺纹长度为： L=30D=30 72=2160mm 驶叱衔 根据实践经验，螺杆三段长度的分配如下： 驶叱衔 塑料类型 驶叱衔 加料段1L 驶叱衔 压缩段 2L 驶叱衔 计量段 3L 驶叱衔 非结晶型塑料 驶叱衔 10%~25%全长 驶叱衔 55%~65%全长 驶叱衔 22%~25%全长 驶叱衔 结晶型塑料 驶叱衔 60%~65%全长 驶叱衔 1~2 螺距 驶叱衔 25%~35%全长 驶叱衔 所以：加料段 1L =（ 10%~25%） L，取 驶叱衔 1L == 2160=259mm 驶叱衔 压缩段 2L =（ 55%~65%） L，取 驶叱衔 2L == 2160=1404mm 驶叱衔 计量段 3L =（ 22%~25%） L，取 驶叱衔 3L == 2160=497mm 驶叱衔 螺杆压缩比。 因压缩比的确定非常复杂，目前国内根据经验选取。 对塑料而言，螺杆几何压缩比大多数为 2~5,根据常用塑料螺杆的几何压缩比表，选取螺杆压缩比： 驶叱衔 ε =3 驶叱衔 为了加工方便，等距螺杆取 S=D 驶叱衔 螺距 S： S=D=72mm 螺纹头数： i=1 驶叱衔 螺纹升角  ： 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 L=2160mm 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 1L =259mm 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 2L =1404mm 驶叱衔 中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 12驶叱衔  =arctan SD =arctan 3 372 72 10  = 174139。 驶叱衔 螺棱法向宽度 e：根据对紧密共轭齿 廓的要求和齿轮传动啮合基本原理， 取螺棱法向宽度为： e==30mm 驶叱衔 螺棱轴向宽 b： b=e/Cosφ =30/Cos174139。 = 驶叱衔 螺槽法向宽 E： E=S Cos － 30=72 Cos174139。 －30= 驶叱衔 螺槽轴向宽 B： B=D― b=72― = 驶叱衔 螺杆与机筒间隙δ的确定。 驶叱衔 根据我国螺杆与机筒之间的间隙值 (JB129173),选取 驶叱衔 δ = 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 3L =497mm 驶叱衔 驶叱衔 ε =3 驶叱衔 1h = 驶叱衔 S=D=72mm 驶叱衔 i=1 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 驶叱衔 机筒的设计 驶叱衔 机筒是双螺杆挤出机最重要的部件之一。 驶叱衔 机筒的结构类型选择及特性 驶叱衔 机筒的结构类型主要有分段式、整体式、双金属和轴向开槽结构形式 ，机筒的优劣以及双螺杆螺杆挤出机的设计要求，选择分段式机筒。 驶叱衔 机筒的结构尺寸设计 驶叱衔 根据参考值，可选择机筒壁厚 h=40mm 机筒的内径。 mmDD 721  驶叱衔 机筒的外径 ： mmhDD 15240272212  驶叱衔 机筒两孔的中心距为两螺杆中心距，即为 . 驶叱衔 机筒总长度 L 的确定。 驶叱衔 查 GB/T29795,选取安装在机筒内深沟球轴承的代号为 61810，其内径为 50，外径为 65mm ,宽为 7mm .轴承端盖暂取 40mm ,螺杆螺纹端末端到轴中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 13驶叱衔 承需留一段长度供密封，取该段长度为 30mm. 则螺杆的重长度 L 为： 驶叱衔 L=2160+7+40+30=2237 mm 取： L=2240mm 驶叱衔 机筒的材料选择 驶叱衔 这里我们选择 40Cr 钢作为机筒的制造材料。 驶叱衔 螺杆与机筒的配合要求 驶叱衔 分流板及过滤网 驶叱衔 作用是：①防止熔料中的杂质和未熔物料进入机头而堵塞机头流道或影响产品质量；②使由机筒来的熔料的旋转运动变为直线运动，并分成若干束，以保证挤出稳定；③搅拌混合，增强塑化效果。 ④设置料流障碍，以增加背压来保证制品的密实；⑤支撑过滤网。 驶叱衔 料斗的设计 驶叱衔 料斗的设计遵循不允许物料结成团、架桥和挂料的原则。 料斗角度应该大于塑料颗粒的静止角。 为了达到设计所需要求，该挤出机设置两个料斗：一个用于盛装主料；另一 个用于盛装添加料。 如下图所示： 驶叱衔 驶叱衔 中国矿业大学成人教育学院 2020 届毕业设计 驶叱衔 驶叱衔 14驶叱衔。