《塑料挤出机机头结构设计论文说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料挤出机机头结构设计论文说明书（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、塑料挤出机机头结构设计论文说明书 塑料挤出机机头结构设计 11届 机械设计制造及其自动化 高佳佳 指导教师：易勇 摘要：挤出成型是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法，是一种技术要求较高的成型方法。广泛应用于管材、棒材、异型材、中空制品以及单丝等产品的生产。本论文中主要针对单螺杆挤出机机头结构进行设计。包括口模设计、芯棒设计、分流器设计等主要零件的设计，还包括主要零件的加工制造工艺的设计以及机头和挤出主机的连接方式的设计。 关键词：挤出机；挤出模；硬质PVC - 1 - 引言 随着我国塑料机械工业的蓬勃发展，塑料制品的应用范围的扩大，对挤出成型技术的要求更高。在整个
2、挤出成型过程中，以塑料在挤出主机中的塑化过程和熔融物料进入挤出模挤出的过程以及温度调节控制最为关键。挤出机主机关键部件螺杆已经非常的先进，温度调节控制系统随着各种智能控制系统的发展而得到良好的完善。而挤出模的结构并没有得到很好的发展。由于在挤出过程中遇到的问题非常的复杂，如今并没有实用于机头设计的理论公式。机头的设计往往以实际经验为主要，最后以试模的方法确定机头的形状。这为整个设计过程带来了许多不便，同时加大了设计人员的工作量以及提高了成本。 1概况及现状分析 1.1 挤出机的发展历程 自第一台挤出机问世以来，挤出技术得到的良好快速的发展。从开始的柱塞式到更为先进的螺杆式，从原始的手动操作到完
3、全的自动控制，从产品单一到产品的多元化，挤出成型技术正逐渐成熟。如今，挤出成型具有生产效率高，制造方便，可以连续化生产等特点，它在塑料成型加工工业中占有很重要的地位。 半个世纪以来，我国的塑料工业经历了从无到有，从小到大的发展过程，尤其是改革开放二十年来得到高速发展，已初步形成了部类齐全的工业体系，从产量上已跻身于世界先进行列。塑料机械行业是为塑料工业提供技术装备的行业，强劲的市场需求促进塑料机械工业的发展。挤出成型技术得到了很好的发展。 1.2 挤出机的分类组成及挤出制品用途 1.2.1 挤出机分类 塑料挤出机按其螺杆数量分为单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。目前以单螺杆挤出机应用最为广泛，适宜
4、于一般材料的挤出加工。双螺杆挤出机由于具有由摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留长混合均匀 。 单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位。其发展的主要标志在于其关键零件螺杆的发展。至今已有近百种螺杆且已标准化。常见的有分离型、剪切型、屏障型、分流型与波状型等。 从单螺杆发展来看，尽管近年来单螺杆挤出机已较为完善，从总体而言，单螺杆挤出机向着高速、高效、专用化方向发展。 - 2 - 1.2.2 螺杆式挤出机的组成 塑料挤出机主要由主机、挤出机组辅机、控制系统组成。 1. 挤出机的的主机是挤塑机由挤压系统、传动系统
5、和加热冷却系统组成。(1）挤压系统：挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。（2）传动系统： 传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。（3）加热冷却装置： 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。 2. 挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同，如还有切断器、吹干器、印字装置等。 3. 挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测
6、量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。 1.2.3 挤出制品的用途 热塑性塑料和部分热固性塑料适用于挤出成型。其制品主要有管材、棒材、板材、异型材、薄膜、单丝、扁带和电线电缆等。塑料挤出制品广泛应用于国民经济各个领域。薄膜、中空制品、打包带等是包装材料的重要组成部分；农副业大量使用塑料薄膜作育秧薄膜、棚模；机械工业使用塑料棒材可以方便的加工各种零部件；建筑工业使用的挤出成型的制品越来越多，如墙壁装饰板、窗用
7、密封条等；石油工业大量使用塑料管材作输油管道。挤出机同时还可以对塑料进行混合、塑化、脱水、造粒、和喂料等准备工序或半成品加工。因此挤出成型已成为最普遍的塑料成形加工方法之一。 1.3 挤出机的发展趋势 1.3.1模块化和专业化 塑料挤出机模块化生产可以适应不同用户的特殊要求，缩短新产品的研发周期，争取更大的市场份额；而专业化生产可以将挤出成型装备的各个系统模块部件安排定点生产甚至进行全球采购，这对保证整期质量、降低成本、加速资金周转都非常有利。 1.3.2高效、多功能化 塑料挤出机的高效主要体现在高产出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面，螺杆塑料挤出机已不仅用于高分子材料的挤出成型和混炼加工
8、，它的用途已拓宽到食品、饲料、电极、炸药、建材、包装、纸浆、陶瓷等领域。 1.3.3大型化和精密化 实现塑料挤出机的大型化可以降低生产成本，这在大型双螺杆塑料造粒机组、吹膜机组、管材挤出机组等方面优势更为明显。国家重点建设服务所需的重大技术装备，大型乙烯工程- 3 - 配套的三大关键设备之一的大型挤压造粒机组长期依靠进口，因此必须加快国产化进程，满足石化工业发展需要。 1.3.4智能化和网络化 发达国家的塑料挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、主螺杆和喂料螺杆转速、喂料量，各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机
9、闭环控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。 2 挤出模结构及功能 挤出模又称挤出机机头。塑料在经过螺杆和料筒后成为熔融态，再通过挤出机机头进一步塑化成为均匀的熔体，并通过机头成型为所需要的制品形状。在挤出机的整体结构中，机头应与主机相配合。否则即使是性能良好的主机，若无相应的机头与之配合是很难生产出高质量的产品。所以挤出模的设计好坏将直接影响挤出机的性能。同时，模具结构的合理与否，不仅影响产品的经济性，也是保证良好的成型工艺条件和稳定的成型质量的决定性因素。 2.1 挤出模结构 挤出模的主要零件有口模、芯棒、过滤板、过滤网、分流器、分流器支架、调节螺钉、定型套和机头体。各自作
10、用如下： 1）口模是成形塑件的外表面； 2) 芯棒是成形塑件的内表面； 3）过滤板是将塑料熔体由螺旋运动变为直线运动并造成一定压力，促进熔体塑化均匀及支撑滤网的作用； 4）过滤网主要是过滤杂质和造成一定压力； 5）分流器是使通过它的熔体变成薄环状，平稳地进入成形区。同时，进一步加热和塑化塑料； 6）分流器支架主要用于支撑分流器和芯棒，同时也能对分流后的塑料熔体加强混合作用， 7）冷却定型套主要是对成形管材进行冷却定型，以保证制品良好质量，正确的尺寸和几何形状； 8）调节螺钉用来控制成形区内的口模和芯棒之间的间隙及同轴度，以保证挤出塑件壁厚的均匀； 9）机头体用来组装机头各零件并与挤出机相连接。
11、 2.2挤出模功能 挤出模作为挤出成型装置，其结构形式就决定其功能如何。根据挤出成型特点知其主要功能如下： - 4 - a:使来自挤出机的塑料熔体由螺旋运动转化为直线运动，主要是通过过滤板来完成的； b:通过塑料熔体在模腔流道的剪切流动使熔体进一步塑化均匀，主要是由塑料粘度决定的； c:通过模腔几何形状与尺寸的变化产生成形压力，以使型材致密，主要是由于压缩比的存在； d:通过成形段及模唇的调节作用，获得所需截面形状的连续型材。 3 挤出模参数设计计算 3.1 挤出模设计准则及设计步骤 3.1.1挤出模设计准则 根据挤出模的功能可知挤出机头的设计不但要满足塑料成型工艺的要求，而且其结构要紧凑合理
12、，方便加工制造。而且能很好的与挤出机主机相配合。确定具体设计方案如下： 1）正确选择机头结构形式，应按照所要挤出的制品的原料和要求及成型工艺的特点，正确选用和确定机头结构形式； 2）机头要具有一定的成形功能和作用，机头应能将塑料熔体从挤出的螺旋运动转换成直线运动，并在机头内产生适当的压力。在挤出机和机头联结处设置过滤板与过滤网就能实现将熔体的螺旋运动转化为直线运动，并增加了熔体在机头的流动阻力，以便使挤出机的螺杆能对熔体施加适当的压力； 3）应设计出压缩区保证足够的压缩比，足够的压缩比会增大熔体的流动阻力，使塑料产生剪切力以消除熔接痕，增加制品的密实性； 4）内腔呈光滑流线型，保证塑料熔体在机
13、头内均匀平稳流动顺利挤出，且机头的截面变化要均匀，避免死角、凹槽等阻滞部分； 5）要设计有调节装置，挤出成型常要求对挤出力、挤出速度、挤出成型温度等工艺参数以及挤出坯的尺寸进行调节和控制，从而有效的保证型材的形状、尺寸、性能和质量； 6）机头要有足够的刚度和强度，结构要简单、紧凑、与机筒连接紧密、装卸方便、易加工、易操作，同时机头设计成对称形状，以保证受热均匀； 7）机头成型区应有正确的截面形状，由于塑料的物理性能和压力、温度等因素引起的离模膨胀效应，及由于牵引作用引起的收缩效应使得机头的成型区截面形状和尺寸并非塑件所要求的截面形状和尺寸设计，因此设计时，要对口模进行适当的形状和尺寸补偿，合理确定流道尺寸，控制口模成型长度，获得正确的截面形状及尺寸，保证制品质量； - 5 - 百度搜索“就爱阅读”,专业资料、生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆! 10
