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1、中国地质大学长城学院本 科 毕 业 设 计题目 小型塑料挤出机设计 院 别: 工程技术学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 祁梦浩 学 号: 052140205 指导教师: 于建波 职 称: 教授 2018年 05 月 2 日28摘 要在我国对外开放之后，国内经济得到较好的发展，效果显著，在经济的持续发展下，各个产业也需要加快脚步迅速发展起来，其中塑料工业便是其中之一。塑料工业在发展中不仅注重品质的发展，同时技术的进步也处于核心地位。在我国特色社会主义的发展中，该工业发挥了不可磨灭的作用。作为塑料工业的主要构成要素，塑料成型机械是生产塑料制品的主要工具，挤出成型就是目前普遍使用的
2、主要方式。本文最先对成型理论、技术参数、辅助设备等主要知识开展叙述，之后对单杆塑料挤出机的功能、具体结构设计等进行充分且深入的分析，最终利用理论和现实相融合的形式对此技术开展后续的叙述和研究。关键词： 挤出机； 机械设计； 塑料工艺。ABSTRACTOur country is still in the primary stage of socialism, but the economic development of our country is advancing rapidly and developing rapidly. Under the powerful economy, th
3、e major industries are developing rapidly, among which the plastic industry is one of them. The development of plastics industry not only focuses on quality development, but also advances in technology. In the development of socialism with Chinese characteristics, the industry has played an indelibl
4、e role.Plastic molding machinery is an important part of the plastics industry, and a necessary means to complete the production of plastic products. Extrusion is one of the most important forming methods for plastic molding.This paper mainly describes its basic forming principle, structure composit
5、ion, main technical parameters, main components and related control system and auxiliary device. On the basis of explaining the working principle, basic structure and relevant professional knowledge of the single rod plastic extruder, it analyzes the problems in depth, combines theory with practice,
6、 and from the mechanism, structure and plastic molding technology. The surface is designed.Key words: extruder； mechanical design； plastic technology；目 录 1.绪论12 挤出机总体方案的确定3 2.1螺杆挤出机的结构3 2.2挤出机总体布局的基本要求4 2.3 螺杆类型的确定42.3.1 螺杆的工作性能指标评定42.3.2 螺杆的选用原则42.3.3 螺杆的分类52.3.4 螺杆方案的确定5 2.4 机筒类型的确定5 2.5本章小结53挤出机构
7、设计5 3.1 聚苯乙烯的基本特性6 3.2螺杆设计63.2.1螺槽深度和压缩比的确定63.2.2螺纹头数93.2.3三段式螺杆长度的确定103.2.4螺纹断面设计123.2.5螺杆设计的校核13 3.3机筒的设计及强度校核163.3.1机筒壁厚的选择163.3.2机筒的强度校核17 3.4挤出机加料套的设计17 3.5加料装置19 3.6加热冷却装置20 3.7传动系统装置203.7.1驱动功率的确定203.7.2挤出机的转速要求及调速范围213.7.3挤出机的传动系统的组成21 3.8皮带传动设计公式（过程）223.8.1 V带轮的结构尺寸24 3.9 螺杆尾部平键的强度计算26结 论28
8、参考文献29致 谢30中国地质大学长城学院2018届毕业设计1.绪论在小型塑料挤出机中的设计理念中，塑料挤出这项设计会使塑料立即成型，不仅有效率高的优势，还有普遍适用性等优势。在很多企业的生产作业中，其中聚合物的加工就会用到与这项设计理念相同的设备。这项设计理念已经在100多年前便应用到相关设备中了，历史悠久。虽然设计理念早已被人挖掘，但是在这个设计理念下所设计出的设备只能体现人们对于理论和结构的研究，对于产品品质如何完善等问题却未曾涉及。在上述的相关设备中，其中单螺挤出机就是其中一个相关设备，它的设计简单，其内部是由圆柱为主架构，机筒中的物料在向前输送的动力来源于两者之间的滑动摩擦力。设备内
9、部的螺杆越光滑，工作效率越高，此处的设计理念源于固体输送理论，该理论的应用可以提高设备工作的效率。该理念却不适用于单螺挤出机，原因在于其内部的结构原因，从而大大降低了其作业效率。单螺挤出机的不完善还在于它的内部设计不科学，在冷却环节中缺失隔热设备，从而不避免的使工作产生的热量与其接触，这样，冷却的效果大大降低，从而使整个过程出现缺漏，工作的效率便更不用说了。早先研究者们对于上述设备的设计中，是根据相关理论设计出的，并用到了相关理论公式，这样也增加了其精密程度。但是在挤出机的挤出量这个数据中，因其受到的影响较大所以并不能发挥其优势。螺杆中输送、压缩、熔融和均化四个阶段是彼此重复和影响的。这四个阶
10、段之所以彼此重复和影响，是因种种因素致使它们不得不重复进行工作，这也是该项设计不完善的地方，比如料斗和压缩点之间的彼此重复就是一个很好的例子。该缺漏会使设备的工作效率大大降低，消耗不必要的热量，从而制造出的塑料制品的质量自然不会太高。除了上述的缺漏，塑料的压缩状况还会影响到螺杆熔融阶段的工作效率，压缩点变化，那么熔融阶段的工作也会随之变化，所以各项阶段之间是彼此关联彼此重复的，每个过程都是紧紧联系起来的。所以，在各项过程的运作中，设备的工作数据具有不稳定性，导致了设备工作效率极低。在出现上述的问题后，研究者们也从中实施了一系列解决方案，比如在提高稳定性的基础上去减少各个阶段彼此重复的不稳定性。
11、虽然解决了一定阶段的不稳定性，但是还是存在其他方面的问题：在螺杆的工作过程中，塑料的挤出量问题却很严重。这个是因为压力问题，由于压力的形成速度，使整个设备的工作效率大大降低，致使塑料的挤出量不尽人意。从上世纪七十年代开始，许多研究者们就上述问题进行了研究，并根据其漏洞发明了较为完善、工作效率相对提高的挤出机。该挤出机具有较高的输送效率、挤出塑料质量较高、作业稳定等特点，弥补了上述四个阶段的很多缺漏。从而使挤出机中的螺杆所经历的四个阶段能够避免重复使用的问题，使其能够独立的完成各项工作，大大提高了挤出机的工作效率和稳定性。螺杆挤出机主要有单螺杆型和多螺杆型两种类型。其中，单螺杆型是聚合物工业生产
12、中使用频率最高的一类挤出机。它具有多重性能优势，具体表现为投资小、结构不复杂、比较稳定与可靠，关键是性价比高。通过下图1.1可对挤出机的几何段有更直观的了解。图1常规挤出机螺杆几何形状业界人士也将这种几何形状统称为“单级”。对于“单级”这一概念来说，具体指的是虽然螺杆表面上有三个类型不一的几何段，但实际上却只存在一个压缩段，其中，第一段的螺槽相对比较深，在此段中，大多数物料以固态为主要表现形态，也被业界人士统称为进料段。最后一段的螺槽相对比较浅。在此段中，大多数物料以熔融为主要表现形态，也被业界人士将其统称为计量段或者是挤出端。第二段主要起到连接前后两段的作用，因此，业界人士也将其称之为过渡段
13、，或者是压缩段。正常情况下，螺槽深度以线性方式从第一段向最后一段减小，所以物料必然受到不同程度的压缩，在今后的研究中，将进一步证实压缩作用在保证挤出机正常工作方面所起到的积极影响。在该项设计中，首先其考虑到物料的特性，在物料的输送过程中增加了阻挡物，使其在螺杆上能够稳定的随之作业，这不仅仅提高了设备的工作效率，对于塑料的挤出质量也大大提高；其次是将锥孔的斜度调整至合适的度量，从而加快了运输过来的物料的压实速度；最后，为了避免上述冷却环节出现的问题，在该设备中增加了隔热设备，从而保护了塑料的输送中不被影响。很多挤出机的挤出量取决于背压，少数的挤出机的挤出量取决于加料段的阶段，与上述受背压影响的挤
14、出机有较大不同。因此，挤出机的设计可以在加料段中增加相应设施从而提高其作业效率，这比其他的方案更易实施且实施效果更显著。其中开槽衬套挤出机就是利用了这个设计理念。该挤出机虽然在利用该理念的前提下大大提高了工作效率，但是还是存在缺漏：（1）该设备的高产出造成了其输出的热量较高，内部结构之间的摩擦较多，对于螺杆和机筒的质量造成损害，螺杆和机筒使用寿命的要求较高（2）该设备的高产出造成了其输出的热量较高，设备的内部温度较高，对于冷却环节的要求较高。（3）冷却环节不完善，垃圾产出较多，降低运作效率。（4）冷却环节效果不稳定，需水量较大，运作效率稳定性较差。（5）螺杆使用强度较大，对于螺杆的性能要求较高，成本高。（6）该设备整体高压高耗能，对于机筒的质量要求较高。德国亚黑森州IKV技术有限公司在固体摩擦理论上建立了其内部系统，因其是利用了固体摩擦理论，自然不适用于熔料挤出机，同时也不适用于排气的挤出机。如果使用了上述系统，那么在第一阶段的工作中必然能够提高效率，然而此时排气口会产生冒料的问题，所以这个系统不适用于排气的挤出机。面对上述问题，美国的研究学者发明了一项设备从而改善了这个问题：他们在机筒的沟槽中安装了键，从而利用沟槽的深度发挥其最大的作用，使塑料在输送过程中更为通畅和稳定。在沟槽深度上“做手脚”，此时沟槽便能够在塑料输送中对其进行“识别”
