《塑料机械课程设计指导书样本.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料机械课程设计指导书样本.doc（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、塑料机械课程设计指引书谢 军 编6月一、塑料机械课程设计目塑料机械课程设计是一种重要专业教学环节，这个数学环节目： (1)使学生进一步巩固塑料机械课程中理论知识，理解塑料机械设计普通程序。 (2)使学生可以纯熟地运用关于设计技术资料，如塑料机械国标、机械零件设计手册、塑料工程手册、轻工业技术装备手册及其他关于设计规范等。 (3)训练学生初步设计塑料机械能力，为后来工作打下初步基本。 二、塑料机械设计准备工作 1.资料及工具准备 课程设计开始前必要预先准备好塑料机械国标、机械零件设计手册、塑料工程手册、轻工业技术装备手册等技术资料，以及图纸、绘图仪器等工具。 2.总体方案设计 学生应充分研究设计
2、任务书，理解产品用途，所应用树脂，并进行工艺性及尺寸公差级别分析，在初步明确设计规定基本上，可按如下环节进行零部件总体方案论证。 (1)依照任务书中规定，拟定螺杆构造初步方案，并画出构造草图； (2)通过螺杆构造初步计算及查找塑料工程手册、轻工业技术装备手册等技术资料，验证各段构造方案与否可行，构画各段构造草图。 (3)构画其他部件构造草图，进一步对螺杆构造选取方案与否合理可行进行分析和讨论。 (4)螺杆及机筒方案经指引教师过目后，即可正式绘制装配图，并着手按照“设计任务书”上规定进行课程设计。 三、详细设计环节 塑料机械课程设计可按如下几种环节进行： (1)对螺杆进行设计； (2)对机筒进行
3、设计； (3)设计塑化部件装配图； （4）对螺杆、机筒强度进行校核： （5）按“设计任务书”规定设计绘制零件图； （6）按规定格式编制设计阐明书； （7）准备答辩。 四螺杆构造设计基本思路：1.衡量螺杆设计质量原则和设计时应注意问题1.1. 设计质量原则：1）生产能力：a 比流量：Q/n 单位时间内螺杆每转一圈挤出量。 （ 公斤/圈）b 最高生产能力：Q 在保证塑化质量前题下能达到最高产量。（公斤/时）2）功率消耗：N/Q 在保证塑化质量前题下，单位产量所消耗机械功率-单耗 （千瓦时/公斤）3）塑化质量： 外观质量：指表面光滑，无波浪、竹节形、气泡、斑纹和水纹等缺陷； 混合质量：指物料各组分分
4、散限度。它直接影响制品物理、机械和化学性能； 挤出温度：指物料径向、纵向温度，在保证外观质量下，一是温度越低越好，制品易定型，可缩短冷却时间，减少辅机冷却承担；二是规定波动和温差越小越好，可使制品尺寸稳定、不易变形、防止局部过热降解； 挤出压力：压力波动，引起生产能力波动，也会导致制品尺寸波动。4）螺杆加工制造容易、使用寿命长。5）适应性广：但愿塑化效率和适应性广都兼备。1.2设计时应注意问题1） 高聚物特性-对螺杆构造和几何参数有不同规定。 重要涉及：形状、大小、松密度、熔融温度或软化点、熔态下粘度、流动性、热稳定性、熔融温度范畴及所含填料性能等。2） 挤压系统用途： 专用还是通用？对螺杆构
5、造设计有不同规定。3） 口模几何形状和阻力特性： 不同口模几何形状和阻力特性，规定螺杆几何参数也不同，高阻力机头规定H3较浅，反之则规定较深H3.4） 螺杆转数 熔融速率取决于剪切速率，剪切速率又与螺杆转数关于。2 挤出机普通螺杆设计普通螺杆：即常规全螺纹螺杆。普通螺杆特性涉及有：直径D，长径比D/L，三段构造，螺纹升程，螺纹升角，螺纹断面形状及螺杆头部构造。2.1 普通螺杆重要形式及其拟定2.1.1 重要形式1） 等距变深螺杆 有三种，一是全长渐变，二是三段渐变，三是三段突变 缺陷：对压缩比较大小径螺杆强度受到影响。2）等深变距螺杆螺杆。 长处：加工制造容易，成本低；螺纹升程相等物料与机筒接
6、触面积大，有助于物料塑化；加料段第一种螺槽深度大，有助于进料，生产能力大。 螺槽深度不变，螺槽宽度逐渐变窄。 长处：杆有足够强度，利于用增大转速来提高生产能力；有助于设计大压缩比。 缺陷：由于H3较大，在同和压缩比下，熔料倒流量较大；物料均化作用差；加工困难，应用较少。3）变距变深螺杆 特点：可得到较大压缩比（8：1），机械加工复杂，采用较少。2.1.2 普通螺杆形式拟定 非结晶型塑料熔融时有玻璃态、高弹态和粘流态三种状态，是在一种较大温度范畴内进行，如HPVC软化温度在75165，故选用等距变深螺杆较好； 结晶型塑料熔融时没有明显高弹态，其软化温度范畴较窄，如LDPE软化温度在83111，选
7、用等距突变螺杆较好，理论上突变为（12）D，事实上普通为（35）D。三段渐变形突变形2.2 普通螺杆重要参数设计2.2.1 直径D拟定： 理论计算D是有困难，普通是在初步拟定产量和转速后，采用： Q=D3n 进行初算-经验出料系数 普通为0.0030.007,对转速高取大值；对质韧而硬物料取大值；对采用IKV构造机筒取大值；D计算后，应按原则选用，即按：20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、110、120、150、200、250、300等，向上一档靠。也可以按制品尺寸选定螺杆直径，即按下表： 单位：mm螺杆直径30456590120150200硬
8、管直径3010452065301205018080300120400吹膜折径5030010010004001500700250035008000挤板宽度-400800700120015002500- 2.2.2 拟定长径比：L/D 从公式：Q=1/2DnH3(l-)cos2-H33(l-)sincos/12.P/L3 -2D23tg/12L.P/L3 看出，增大L/D，就等于减少了第二和第三项倒流和漏流流量，相对提高了生产能力。Q/n 从右图也可看到，增大L/D，比流量也得到增长。对难于加工塑料，如含氟塑料、对规定较高温度和压力塑料、对吹膜制品、对粉状料等L/D要大些；对热敏性塑料、对进行半成
9、品加工L/D要小些；对转速高L/D要大些。15D 20D 25D 30D 但也不要过大，过大，则使功率消耗过大，同步给加工和安装带来困难；还会使螺杆产生弯曲，甚至刮磨机筒，减少螺杆寿命。 国内应用较多是2030，国外多数在33如下。 2.2.3螺杆各段重要参数拟定 1） 加料段 加料段重要几何参数有：螺纹升角、螺槽深度H1和加料段长度L1 . 螺纹升角，在设计时，如果取螺纹升程等于螺杆直径时=1740 螺槽深度H1，在理论上H1大，固体输送量增大。但在拟定期，要考虑螺杆机械强度和物料压缩比。因而应先拟定均化段螺槽深度后，再由螺杆几何压缩比来计算加料段螺槽深度。 加料段长度L1拟定，理论上可由固
10、体输送理论公式计算，然而事实上由于影响因素诸多，难于用理论公式去计算。普通是通过塑料物理性能分析，用经騐数据拟定。 对熔点高，导热性差，热焓大塑料，L1要长些；如加工PP就要比加工PE要长些；而PS属于非结晶塑料，它熔融过程是在一种比较大范畴内进行，且它热焓最低，所需L1长度可比HDPE短。依照经验数据： 非结晶型塑料：L1=1025%L 结晶型塑料：L1=3065%L 详细拟定期，应按加工物料详细物理性能而定。2） 熔融段熔融段重要技术参数有：压缩比和熔融段长度L2。熔融段要有足够压缩比，其几何压缩比用下面公式计算： = （D-H1）H1（l1-e1)/（D-H3）H3（l3-e3)H1/H
11、3也有用： =0.93H1/H3 上述压缩比简化公式，是在三段螺纹升程相等，螺棱宽度e也相等状况下得到。压缩段长度L2 ：依照结晶型塑料与非结晶型塑料各自特性，普通经验数据为：非结晶型塑料：L2=5060%L ； 结晶型塑料：L2=（35）D 详细拟定期，应依照加工物料实际物理性能和加料段及均化段综合平衡来拟定。3）均化段： 均化段重要参数是：螺槽深度H3和长度L3 螺槽深度H3：从前面产量Q公式可以看出：正流与槽深一次方成正比，而倒流却与槽深三次方成正比；也就是说，如果其他条件相似时，把H3增大一 倍，正流只增大一倍，而反流却增大8倍。因而，槽太深，反而减少了生产能力。 从右图可以看到：当机
12、头阻力不大于 P* 时， 深螺槽时有较大生产能力；而当机头阻力不不大于 P*时，浅螺槽时有较大生产能力。 从理论公式看到，浅螺槽对物料剪切作用大，有助于对物料进一步塑化和均化作用。但是，过浅螺槽，对热敏性物料也许会引起热分解。H3值用理论公式计算较困难，与L3同样，大多数采用经验数据来拟定。 H3=（0.0250.06）D 对于直径较大螺杆，取小值；对粘度低、热稳定性好物料，取小值；反之，取大值。 均化段长度L3： 它大小对生产能力、挤出物质量和螺杆工作特性均有一定影响。从熔融理论公式可看到，增大，等于减少倒流和漏流流量，在其他条件相似时，相对地提高了生产能力。 从右图看到，均化段长度增长50
13、%， Qp+Ql 即1曲线，它工作特性较硬。也就是说 Q (L3)它使倒流和漏流流量减少，生产能力增长。 此外，L3大小对挤出物质量也有 1 (1.5L3)一定影响，增大L3，如果其他条件不变， 2物料在均段停留时间增长，也就是增长了对物料剪切作用时间，有助于物料分散和混合伙用。但是不利于低温挤出，对热敏性物料也许会引起热分解。 P L3值用理论公式计算较困难，普通用下列公式选用： L3=2025%L 热敏性物料可取短些，对高速挤出L/D大，均化段取大值，以适应其定选用时要依照物料实际物理性能和工艺条件拟定。2.2.4 螺纹断面形状 矩形断面螺纹，其根径表面与螺棱推动面成90夹角，用小圆弧过渡
