【正文】 ，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(dāng)聚合物流進(jìn)模頭時(shí)，即呈現(xiàn)模頭流道的形狀，因而，當(dāng)高聚物離開模頭時(shí)，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(dòng)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(jī)產(chǎn)生。擠出機(jī)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(jī)是齒輪泵單螺桿擠出機(jī)，還是雙螺擠出機(jī)等都不會造成差異，機(jī)頭力相同。 排氣擠出機(jī) 排氣擠出機(jī)在設(shè)計(jì)和功能上與非排氣擠出機(jī)有很大區(qū)別。排氣擠出機(jī)在其機(jī)筒上有一個(gè)或多個(gè)開口 (排氣口 )，揮發(fā)物可由此逸出。因而．排氣擠出機(jī)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(jī)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(yīng)組分等等。這顯然增加了排氣擠出機(jī)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(jī)即可作為常規(guī)非排氣擠出機(jī)。 螺桿的設(shè)計(jì)對排氣擠出機(jī)的正確運(yùn)，非常關(guān)鍵。困擾 排氣擠出機(jī)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(jī)螺桿必須設(shè)計(jì)成使排氣口 (排氣段 )下面的聚臺物中不呈正壓，這就導(dǎo)致開發(fā)二級擠出螺桿，尤其是為排氣擠出機(jī)所設(shè)計(jì)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(gè)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。 橡膠擠出機(jī) 用于彈性體加工的擠出機(jī)的歷史比任何其它類型的擠出機(jī)都長。用于橡膠擠出的工業(yè)機(jī)器早在 19 世紀(jì)下半葉即已間世。一些早期的擠出機(jī)制造商有美國 John Royle 和英國 Frsncis Shaw。德國主要橡膠擠出機(jī)制造商之一是 Paul TrosteL 事實(shí)上 , Paul TrosteL 仍為主要的擠出機(jī)制造商。盡管橡膠擠出機(jī)問世已超過一個(gè)世紀(jì)，但有關(guān)橡膠擠出文獻(xiàn)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(shí)用性有限。最早的橡膠擠出機(jī)是為熱喂料擠出制造黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 的。這些擠出機(jī)用來輥煉機(jī)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(rèn)為有以下優(yōu)點(diǎn)： —— 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。 多螺桿擠出機(jī) 雙螺桿擠出機(jī) 雙螺桿擠出機(jī)又包括平行雙螺桿擠出機(jī)和錐形雙螺桿擠出機(jī)。平行雙螺桿擠出機(jī)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(jī)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(gè)廠家仍然存在技術(shù)含量與實(shí)力的差別，不能否認(rèn)的是雙螺桿擠出機(jī)在中國的發(fā)展已相當(dāng)成熟，尤其是在中小型機(jī)市場。相較而言，異向平行雙螺桿擠出機(jī)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(jī)。錐形雙螺桿擠出機(jī)廣泛應(yīng)用于異型材成型，在建筑門窗加工領(lǐng)域應(yīng)用獲得成功。由于雙螺桿擠出機(jī)的產(chǎn)量高，混合性能優(yōu)于常規(guī)單螺桿擠出機(jī)，普遍采用積木式結(jié)構(gòu)易于根據(jù)不同材料進(jìn)行調(diào)整，因此成為擠出加工市場的主導(dǎo)力量。 雙螺桿擠出機(jī)是一種具有兩根阿基米德螺桿的機(jī)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(jī)的特定分類之中。由于設(shè)計(jì)、操作原理以及應(yīng)用領(lǐng)域方面的巨大差異，雙螺桿擠出機(jī)種類繁多。所以，難于對雙螺桿擠出機(jī)作出全面的評述。各種雙螺桿擠出機(jī)之間的 差異頗大于單螺桿擠出機(jī)之間的差異。這是可想而知的，因?yàn)殡p螺桿結(jié)構(gòu)大量增加了設(shè)計(jì)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(jī)的分類主要基于雙螺桿擠出機(jī)的幾何構(gòu)型。有些雙螺桿擠出機(jī)的功能與單螺桿擠出機(jī)非常相同。其它雙螺桿擠出機(jī)操作完全不同于單螺桿擠出機(jī)。并且用于非常不同的應(yīng)用領(lǐng)域。 多螺桿擠出機(jī) 這種類型的擠出機(jī)配備兩根以上的螺桿。較熟知的一例是行星輥式擠出機(jī)。 這種擠出機(jī)看起來類似單螺桿擠出機(jī)，實(shí)際上，進(jìn)料段與標(biāo)準(zhǔn)單螺桿擠出機(jī)的相同。然而，擠出機(jī)的混合段則大小不相同。在擠出機(jī)的行星輥段中，六 個(gè)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 .行星螺桿與太陽螺桿和機(jī)筒嚙合。因此，行星機(jī)筒段上必須行星螺桿上的螺棱相對黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 應(yīng)螺槽。行星機(jī)筒段通常是用法蘭與進(jìn)料料筒段相連接的分離料筒段。 在擠出機(jī)的開始部分，于行星螺桿之前，物料像在普通單螺桿擠出機(jī)中一樣向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物料達(dá)到行星段時(shí)，要在此處充分塑化，物料處于由行星螺桿、太陽螺桿和機(jī)筒之間的輥壓作用產(chǎn)生的強(qiáng)烈混合中。相對于機(jī)筒長度而言，機(jī)筒、太陽螺桿和行星螺桿的螺旋形 設(shè)計(jì)表面積大。導(dǎo)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?yàn)槿绱?，行星式齒輪擠出機(jī)常常用于硬質(zhì)和增塑 PVC 配料的擠出或配混。行星輥段也用作普通擠出機(jī)的附加裝置以改善混合性能。另一種多螺桿擠出機(jī)是四螺桿擠出機(jī)，如圖 。 這種擠出機(jī)主要用于排除溶劑，從 40%溶劑至低達(dá) %。急驟排氣發(fā)生在附加于機(jī)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(jìn)一步降低溶劑含量。 圖 四螺桿擠出機(jī) 新型擠出機(jī) 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(jī)，以適應(yīng)特殊的市場需要。以下特別介紹幾種特殊擠出機(jī)在國內(nèi)的研發(fā)進(jìn)展。 手提式擠出機(jī) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 北京化工大學(xué)成功開發(fā)一種超高速微型手提式單螺桿擠出機(jī)。該機(jī)器螺桿直徑僅 12mm，機(jī)器總重量不到 ；螺桿工作轉(zhuǎn)速 800~1200rpm，可實(shí)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(diǎn)，配有專門設(shè)計(jì)的強(qiáng)制加料裝置；由于擠出機(jī)為手提式操作，設(shè)計(jì)了特殊的多路排氣裝置，以充分保證氣體的排出。此外，該機(jī)器還具有深槽大螺距、兩種驅(qū)動(dòng)方式可選（電動(dòng)、氣動(dòng)）、整機(jī)易于清理、保養(yǎng)、維修等特 點(diǎn)。該機(jī)器最初為加工一種特殊的低密度低粘度物料設(shè)計(jì)，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。 超微型擠出機(jī)的研究開發(fā)，存在許多一般設(shè)備設(shè)計(jì)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(jī)的加料、排氣、實(shí)現(xiàn)低溫?cái)D出輸送等問題的解決。 磨盤擠出機(jī) 國內(nèi)多個(gè)廠家已完成磨盤擠出機(jī)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)磨盤擠出機(jī)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(jī)加工存在較大的難度。雙螺桿擠出機(jī)用于玻纖增強(qiáng)配混時(shí)，若玻纖含量超過 45%， 加工就會變得相當(dāng)困難。在加工磁性材料時(shí)，通常磁粉的添加量高達(dá) 60%~70%，有時(shí)甚至達(dá)到 90%以上。用普通擠出機(jī)進(jìn)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(dú)立設(shè)計(jì)的磨盤擠出機(jī)。典型例子如北京鳳記和北京化工大學(xué)。磨盤擠出機(jī)可以通過調(diào)整磨盤組合以適應(yīng)不同高填充材料，如玻纖增強(qiáng)、磁性塑料、導(dǎo)電材料、新型陶瓷等物料的擠出加工。為了適應(yīng)高填充物料的擠出加工需要，北京化工大學(xué)也在進(jìn)行磨盤擠出機(jī)直接擠出成型的試驗(yàn)研究，并應(yīng)用于多種復(fù)合材料的擠出成型 加工試驗(yàn)獲得成功。 往復(fù)螺桿擠出機(jī) 往復(fù)螺桿擠出機(jī)在前幾年的國內(nèi)市場紅火一時(shí)，也成為不同廠家顯示技術(shù)實(shí)力的一個(gè)標(biāo)志型產(chǎn)品。尤其是各雙螺桿擠出機(jī)廠家紛紛推出往復(fù)螺桿擠出機(jī)。由于雙螺桿市場異常火爆，往復(fù)螺桿擠出機(jī)市場相對平淡，各擠出廠家還是以雙螺桿擠出機(jī)為主推產(chǎn)品。近日，寶應(yīng)金鑫特種塑料機(jī)械廠與北京化工大學(xué)合作研發(fā)出多種規(guī)格的往復(fù)移動(dòng)單螺桿擠出機(jī)，初步實(shí)現(xiàn)了往復(fù)移動(dòng)擠出機(jī)的系列化。據(jù)悉，寶應(yīng)金鑫此次推出的系列化產(chǎn)品共包括四種規(guī)格， 4 7 110 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(jī)型。 往復(fù)移動(dòng)式單螺桿擠出機(jī)最大的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)不同物料的高填充加工。用于玻纖增強(qiáng)物料加工時(shí)，玻纖的添加量可以達(dá)到 50%以上，特別適于高填充物料的加工，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 具有非常廣闊的市場前景。由于其獨(dú)特的往復(fù)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(shí)，還需要配備專用的成型擠出機(jī)。 以上介紹的幾種單螺桿擠出機(jī)，可以說是當(dāng)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(jī)市場發(fā)展迅猛，也有不少新的機(jī)型推出，我們不能忽視中國擠出機(jī)技術(shù)與國外發(fā)達(dá)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(jìn)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(jī)會，真正從塑機(jī)大國發(fā)展為塑機(jī)強(qiáng)國。 近年來，雙螺桿擠出機(jī)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(jī)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(jì)靈活性。各種不同的特種單螺桿擠出機(jī)重受關(guān)注。 單 螺桿擠出機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)廉物美，生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，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(jìn)步以及人們對螺桿認(rèn)識的提高，多種不同的擠出機(jī) 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。 本文的主要內(nèi)容 隨著擠出機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和技術(shù)上的不斷進(jìn)步，擠出機(jī)市場仍然保持一定的上升勢頭，但國產(chǎn)擠出機(jī)價(jià)格大幅下跌已成現(xiàn)實(shí)。部分廠家粗制濫造和惡性價(jià)格戰(zhàn)已經(jīng)影響到國內(nèi)塑機(jī)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(rèn)為，擠出機(jī)主機(jī)和生產(chǎn)線今後的市場將向高技術(shù)含量、價(jià)格更趨走低的方向發(fā)展。從成型設(shè)備來看，國產(chǎn)主機(jī)基本上以錐形雙螺桿擠出機(jī)和單螺桿擠出機(jī)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(jī)市場今後的重點(diǎn)應(yīng)在于發(fā)展平行異向雙螺桿擠出機(jī)，以適應(yīng)大擠出量的成型需要。平行同向雙螺桿擠出機(jī)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(jī)則是向著超大型、超微型、大長徑比、高產(chǎn)出、良好的排氣性等方向發(fā)展，而適應(yīng)特殊加工需要的螺桿機(jī)筒結(jié)構(gòu)，則成為大家爭相研發(fā)的重點(diǎn)。實(shí)際上，單螺桿擠出機(jī)是一種低能耗、低成本的機(jī)型，只要技術(shù)得當(dāng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，同樣可以達(dá)到雙螺桿擠出機(jī)的效能。據(jù)介紹，美國現(xiàn)在使用的塑料擠出機(jī)就以單螺桿為主。高技術(shù)含量的單螺桿擠出機(jī)正在 某些領(lǐng)域逐步取代雙螺桿擠出機(jī)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 2 章 擠出機(jī)總體方案的確定 擠出機(jī)總體布局的基本要求 （ 1） 擠出機(jī)布局首先必須滿足用戶提出的各種要求。如擠出機(jī)的加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟(jì)性等等。 （ 2） 在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以簡化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。 （ 3） 確保擠出機(jī)具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗震性、熱變形及噪聲水平。 （ 4） 擠出機(jī)必須滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和系列型譜中關(guān)于擠出機(jī)布局方面的規(guī)定。 同時(shí)，還應(yīng)最大限度地考慮擠出機(jī)的系列化和部件的通用話程度。 （ 5） 對于生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度較高的擠出機(jī)，應(yīng)力求便于自動(dòng)上下料及納入自動(dòng)線。 （ 6） 應(yīng)便于觀察加工過程；便于操作、調(diào)整和維修機(jī)床，便于輸送、裝卸；注意擠出機(jī)的防護(hù)，確保安全生產(chǎn)。 螺桿類型的確定 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。 螺桿的工作性能指標(biāo)評定 （ 1）塑化質(zhì)量 按專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制造的擠出機(jī)，擠塑生產(chǎn)得塑料制品也應(yīng)是符合質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn)。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(gè)比值大，說明這根螺桿的塑化能力強(qiáng)，比流量得單位為（ kg/h）/（ r/min） （ 3）比功率 這個(gè)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 kw/（ kg/h） （ 4）通用性 指螺桿能否適應(yīng)擠塑不同的塑料，能在不同塑料制品機(jī)頭阻力下工作。 （ 5）經(jīng)濟(jì)性 制造機(jī)械加工比較容易，工作壽命比較長。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 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(shí)，對溫度條件要求及本身得粘度、穩(wěn)定性和流動(dòng)性能都有差別。所以，生產(chǎn)不同種類塑料制品時(shí)，應(yīng)該選擇不同類型螺桿。 （ 2）機(jī)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(jī)頭阻力大小要匹配選取，機(jī)頭阻力大，這段螺紋槽要淺些；反之，當(dāng)阻力小時(shí)，螺槽就應(yīng)深些。對于排氣式擠出機(jī)，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