【正文】 塑料門窗資料選洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 38 編 .上海市建筑科學(xué)研究所，全國(guó)建工材料情報(bào)網(wǎng)化學(xué)建材專組， 1986 [19] 盧鳴編著 .塑料門窗實(shí)用手冊(cè) . 北京 : 中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2021 [20] 李志英 . 聚氯乙烯塑料異型材與塑料窗制造技術(shù)〔 M〕 . 中 國(guó)建材工業(yè)出版社， 1994 :162 [21] [美 ]Jay Design Guide（第一版） . 成都：四川大學(xué)出版社， [22] 黃曉燕 . 簡(jiǎn)明塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)手冊(cè) . 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2021， 1 [23] 單巖 .MOLDFLOW 立體詞典：塑料模具成型分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)（第一版） . 杭州：浙江大學(xué)出版社， [24] 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì) .塑料模具設(shè)計(jì)與制造 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021， 7 [25] 曹同玉、 馮連芳 .高分子工程工業(yè)英語 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [26] 董玉平 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [27] 申開智 .塑料模具設(shè)計(jì)與制造 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021， 2 [28] 徐鶴峰、陳言秋 .注塑模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)與圖例（第二版） . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [29] 金日光、華幼卿 .高分子物理 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [30] CAudouin,JMur,M 本設(shè)計(jì)能夠順利完成，同樣離不開諸位專業(yè)老師的教育培養(yǎng)和身邊同學(xué)的熱情幫助。 本設(shè)計(jì)的題目和任務(wù)是由 周思凱 老師具體下達(dá)的， 在設(shè)計(jì)過程中也得到了 周 老師的悉心指導(dǎo)。進(jìn)而，對(duì)生產(chǎn)窗框異型材的原材料配方進(jìn)行了設(shè)計(jì)； 2. 機(jī)頭設(shè)計(jì)從現(xiàn)行市面上廣泛生產(chǎn)和使用的 80 型推拉框的橫截面 外形尺寸出發(fā)進(jìn)行分析 ； 3. 設(shè)計(jì)從根據(jù)產(chǎn)品截面形狀和尺寸來確定口模板尺寸的突破口來入手，然后是對(duì)收縮板，分流錐支架板的設(shè)計(jì) ； 4. 根據(jù)分流支架板的形狀，來進(jìn)行對(duì)型芯和分流錐的外形和尺寸的設(shè)計(jì)，其中對(duì)內(nèi)筋的流道設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，而對(duì)于功能塊則多采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 5. 對(duì)定型模熱力學(xué)長(zhǎng)度的計(jì)算和定型模腔的設(shè)計(jì)； 本次設(shè)計(jì)也存在不足之處，例如：在處理功能塊的流變學(xué)分析中 沒有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型，不能對(duì)其尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確推導(dǎo)計(jì)算，只能采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣就使得最后的修模工作量變得非常大；此外，關(guān)于模具設(shè)計(jì)的成本估測(cè)，由于閱歷資質(zhì)的短缺，沒有能力完成；還有就是 模具的使用年限，模具在使用過程中可能出現(xiàn)的問題及針對(duì)其問題的具體修模方法 ，沒有做出明確的預(yù)防方案 等等。 ④ 模隙取系數(shù) 。第 4 節(jié)尺寸按 系數(shù)，第 3 節(jié)尺寸比第 4 節(jié)尺寸大 ～。因?yàn)槟Ｄ_與定型 臺(tái)相連利于傳熱，型胚由于自重的作用與下型板的型腔面貼合得更好，也利于傳熱。 冷卻水路設(shè)計(jì) 定型模冷卻水路設(shè)計(jì)應(yīng)注意： 1． 根據(jù)型胚所含熱量的分布來布置水路。 1. 真空吸附面積 ： S=式中： G——型材每米的重量 Kg/m ， 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 f——系數(shù)，取 16～ 30， f 與型材、壁厚、質(zhì)量、真空度有關(guān) M——定型模真空度，一般在 ～ 算出的數(shù)值需驗(yàn)證，可按下式驗(yàn)證：牽引力 /真空吸附面積 型材的拉伸強(qiáng)度，其結(jié)果必須小于型材的拉伸強(qiáng)度 (≥ )， 否則要調(diào)整真空吸附面積和牽引力。②冷卻水孔分布均勻。制品的壁越厚，形狀越復(fù)雜，要求定型模越長(zhǎng)。所以在定型模中要同時(shí)完成冷卻和定型兩個(gè)工藝過程，也就同時(shí)并列存在著冷卻和定型兩個(gè)作業(yè)系統(tǒng)。許用應(yīng)力的值得選取可參考有關(guān)的機(jī)械工程手冊(cè)。 模頭的強(qiáng)度校核 擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)中有兩部分的強(qiáng)度是需要校核的。 模板的鏈接普遍采用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，按承受軸向靜載荷的預(yù)緊鏈接要求選用螺釘。 目前，模頭平直段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)更常采取的做法是將其標(biāo)準(zhǔn)化，由設(shè)計(jì)者根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)類比選用。本設(shè)計(jì)中 h=，所以 L 取值為81mm。這主要是因?yàn)槠街绷鞯乐械募兗羟凶饔每墒咕酆衔锶垠w分子松弛，減少前級(jí)流道，主要是收縮段流 道，分流和變截面等情況產(chǎn)生的粘彈性效應(yīng)的影響。 成型段流道設(shè)計(jì) 模腔成型段流道分為多塊模板來加工，這是因?yàn)楫愋筒膹?fù)雜結(jié)構(gòu)所形成的細(xì)小流道，只有分塊才能進(jìn)行精整加工，才方便模具調(diào)試時(shí)的修正。根據(jù)分流支架流道在口模圖形上外擴(kuò) 3~5mm，收縮流道長(zhǎng)度約 10~15mm，所以這里收縮板的厚度設(shè)計(jì)為 20mm。 模腔中的外壁流道基本上是型材主體的口模圖形形狀，而分流支架流道只是該型材主體口模圖形基礎(chǔ)上，等距離外擴(kuò)形成的。在分流支架流道之后，是在型芯的外表面與收縮板，預(yù)成型板和口模板的內(nèi)腔表面之間形成的流道，稱為模腔。由于內(nèi)部功能塊設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)不做考慮。要保證分流錐的迎流面不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)的“死區(qū)”，也不應(yīng)有尖角掛料。 型芯和分流錐外形設(shè)計(jì) 型芯和分流錐底部外形與分流支架流道的內(nèi)側(cè)邊界是一致的，都是根據(jù)口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界設(shè)計(jì)的，其中要去掉準(zhǔn)備作型芯吊錐處理的個(gè)別型芯塊和螺釘孔功能塊流道的部分。若將 型芯設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，那么分割各型芯塊的內(nèi)筋就只能夠采用內(nèi)流道和外流道相結(jié)合的形式。 內(nèi)筋外流道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)成分很大，造成模頭調(diào)試修模工作量也很大，同時(shí)，由于內(nèi)筋外流道大量的橫向流動(dòng)的存在，也嚴(yán)重影響了模頭作業(yè)的穩(wěn)定性；更不能適應(yīng)適應(yīng)擠出模具的擠出速度和異型材的品質(zhì)不斷提高的要求。型芯鑲塊上應(yīng)該有內(nèi)流道的過渡段和成型段兩部分。在過渡段，流道間隙高度從 b 收縮到口模圖形尺寸。 內(nèi)筋內(nèi)流道設(shè)計(jì)依據(jù)內(nèi)筋口模圖形在擠出方向投影形成平直流道，流道截面為矩形。 總結(jié)起來，內(nèi)筋流道可以分成三類結(jié)構(gòu)形式：內(nèi)流道，外流道和型芯分塊安裝。本設(shè)計(jì)中選取 。最后通過強(qiáng)度校核。 根據(jù)流量平衡設(shè)計(jì)原則，分流支架的流量平衡計(jì)算，首先要在模頭流道擠出方向的投影圖中，用分流支架流道的分流筋中心線的投影線，將口模圖形劃分成不同的部分，各部分分別于一個(gè)分流支架的分流道相對(duì)應(yīng)，如圖 51 所示。但是，復(fù)雜的異型材結(jié)構(gòu)和有限的結(jié)構(gòu)空間，使這種追求很難做到完美。 分流支架流道的設(shè)計(jì) 分流支架流道為平行于擠出方向的平直流道，內(nèi)側(cè)邊界一般選擇與口洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 模圖形的內(nèi)側(cè)邊界一致，也就是和模頭中型芯的外形一致。然后，通過橫截面幾何尺寸的調(diào)整，使得橫截面上各部分的料流流量在模頭流量中的百分比相同。這樣有兩個(gè)作用：一是使得經(jīng)分流筋分流后再會(huì)合的熔料在收縮流道中，對(duì)流動(dòng)有穩(wěn)定作用。 口模圖形中功能塊的設(shè)計(jì) 對(duì)于大部分異型材的功能塊來說，其形狀是沒有什么幾何規(guī)律可循，其在流道出口前的平直流道也不能看做一維流動(dòng)，擠出型材的離模膨脹在各個(gè)方向上是不等的，因此成型非常復(fù)雜，前文推導(dǎo)公式不可用。 對(duì)于內(nèi)筋與外壁連接位置的確定可采用中心線之間的距離不受離模膨脹影響的原則，以內(nèi)筋中心線的交點(diǎn)與其相鄰?fù)獗谥行木€之間的距離來確定口模圖形中內(nèi)筋與外壁連接位置。擠出物收牽引作用產(chǎn)生的形狀和尺寸的變化遵循幾何相似規(guī)律，在均勻冷卻的條件下，型坯的冷卻收縮也是線性的。aa （ 51） 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XX 牽伸比 i =。 本設(shè)計(jì)中的模頭及口模圖形如圖 41 所示。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XIX 口模截面圖的設(shè)計(jì) 異型材的擠出中心的選取 異型材的擠出中心即擠出系統(tǒng)中心線與擠出 中的異型材截面的交點(diǎn)。即模頭流道出口前都要有一段做夠長(zhǎng)的平直段，但是，平直段長(zhǎng)度也絕不是越長(zhǎng)越好。 ④ 流道的變化應(yīng)盡量平緩。否則，在同樣的牽引力下，離開模頭后的型坯各部分的形狀就會(huì)發(fā)生不一樣的變化，這樣就很難保證要求的型材產(chǎn)品截面形狀。根據(jù)模塑料的粘彈性特性，要完成這樣一系列擠出成型工藝要求，對(duì)于與模塑料直接作用的擠出機(jī)頭流道設(shè)計(jì)，應(yīng)該有以下一些基本要求： ① 要有正確的出口截面形狀。 （ 4）光穩(wěn)定體系的確定 PVC 塑料門窗異型材中的鈦白應(yīng)選用金紅石型的，本設(shè)計(jì)選用上海躍江鈦白化工制品有限公司生產(chǎn)的 R288 型鈦白粉。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XVII 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì) （ 1）樹脂牌號(hào)的選擇 根據(jù)前述分析，本設(shè)計(jì)選用懸浮法緊密型 SG5 型 PVC 樹脂作為主原料。 加工改性助劑 由于 PVC 熔體延展性差，易導(dǎo)致熔體破碎； PVC 熔體松弛慢，易導(dǎo)致制品表面粗糙、無光澤及鯊魚皮等。型材中一般使用的著色劑為 TiO2，它具有屏蔽紫外線和反射紅外線的作用，可提高耐熱性和耐候性。于減低了摩擦，使 PVC 混合料能在較低溫度下加工。 穩(wěn)定劑 純的 PVC 樹脂對(duì)熱極為敏感，當(dāng)加熱溫度達(dá)到 90℃以上時(shí)，就會(huì)發(fā)生輕微的熱分解反應(yīng)，當(dāng)溫度升到 120℃后分解反應(yīng)加劇，在 150℃， 10min，PVC 樹脂就由原來的白色逐步變?yōu)辄S色 紅色 棕色 黑色。但成型加工溫度愈高，流動(dòng)性愈差，成型加工愈困難。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XV 主原料和助劑的選擇及作用 （ 1） PVC 樹脂 PVC 樹脂是制造窗 框 異型材的基本材料，其用量約占 85%。此外，在氣溫較高、紫外光照射較強(qiáng)地區(qū)，可微量添加紫外線吸 收劑如 UV53 UV9 等。 （ 3）光穩(wěn)定性：表征制品耐候性及使用壽命。一般隨 PVC 樹脂分子量增加、抗沖擊改性劑用量增加、填料用量的減少（微細(xì) CaCO3 除外）而增加。 （ 1）拉伸強(qiáng)度：表征制品剛度。 （ 2）成型加工方法和工藝對(duì)配方的要求。 PVC 是熱敏性樹脂，光熱穩(wěn)定性差，熔體粘度高，成型加工工藝范圍狹窄，加工性能不好，抗沖擊性能，尤其是低溫抗沖擊性能較差。因此，配方設(shè)計(jì)人員常選取性能最接近制品性能要求的樹脂品種，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男?，使之達(dá)到完全滿足制品要求。 （ 1）改善樹脂加工性能。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XIII 第 3 章 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì) 配方設(shè)計(jì) 目的 塑料異型材產(chǎn)品配方是按一定比例在樹脂中混入各種助劑而形成的復(fù)合體系。物料在機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間比同向機(jī)短，并且剪切發(fā)熱小，物料分散充分、溫差也小，物料溫度分布十分均勻。 （ 8）加料容易特別是 PVC 粉料。 （ 4）摩擦產(chǎn)生的熱量少。目前，雙螺桿擠出機(jī)正在逐步替代單螺桿擠出機(jī)，成為塑料異型材擠出成型的主要機(jī)型。一般圓弧過渡半徑 R 應(yīng)隨型材壁厚來選取，壁厚在 2mm 以上者 R 取 ，壁厚小于 2mm 者 R取 ～ 。彎角處應(yīng)按異型材的壁厚平滑圓弧過渡，以避免應(yīng)力集中影響制品的強(qiáng)度。因?yàn)檫@樣有利于實(shí)現(xiàn)型材擠出過 程的穩(wěn)定流動(dòng)和冷卻定型過程的均勻冷卻，這是提高型材擠出正品率的前提。 （ 3）推拉窗型材設(shè)計(jì)要考慮用戶的使用要求，如立面形式、最大窗型尺寸、地區(qū)的溫差，推拉窗應(yīng)達(dá)到的氣密、水密、抗風(fēng)壓強(qiáng)度和剛度及隔熱等建筑功能。 PVCU 異型材的改進(jìn)主要包括三個(gè)方面：首先是生產(chǎn)彩色（深顏色）的 PVCU 異型材；其次是改進(jìn)配方和生產(chǎn)工藝；第三是改善 PVCU 異型材與 環(huán)境的協(xié)調(diào)性。顯然，這種白色 PVC 一統(tǒng)天下的現(xiàn)狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們?cè)诓牧闲阅芎徒ㄖ缹W(xué)等方面的要求。國(guó)家產(chǎn)業(yè)扶植政策力度的加大、從業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平的提高、國(guó) 家擴(kuò)大內(nèi)需的需要，以及作為建筑業(yè)支柱行業(yè)之一的化學(xué)建材的持續(xù)高速發(fā)展等，對(duì)塑料門窗的數(shù)量、品種、規(guī)格、性能不斷提出更多、更高的要求。 其次，當(dāng)時(shí)人們已開始具有環(huán)保意識(shí)， “ 以塑代鋼、以塑代木 ” 的口號(hào)就是當(dāng)時(shí)提出來的，作為新生的高科技產(chǎn)品，塑料門窗異型材具有很強(qiáng)的生命力。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VII 20 世紀(jì) 80 年代我國(guó) 開始引進(jìn) 制造塑料門窗的設(shè)備和技術(shù)。隨之，塑料窗工藝技術(shù)和產(chǎn)品性能得到不斷的改進(jìn)和提高。 第四代塑料窗的開發(fā)成功，解決了 PVCU 塑料門窗生產(chǎn)的一系列技術(shù)工藝問題。 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展歷史 總結(jié)歐洲塑料窗的發(fā)展，大體經(jīng)歷了如下四個(gè)階段：①用塑料外包覆鋼架或木框， 實(shí)際上只起到了對(duì)芯材的防腐蝕作用。另外，塑料異型材在安裝時(shí)多采用扣、粘等安裝形式， 施工簡(jiǎn)便快捷，大大降低了安裝成本。因此，在當(dāng)今全球能源危機(jī)問題日益嚴(yán)重的今天，合理使用塑料異型材顯得尤為重要。塑料異型材的主要特點(diǎn)如下： （ 1）輕質(zhì) 塑料異型材的密度在 ，個(gè)別的甚至只有。 （ 4）燃燒性能 PVCU 塑料不助燃、不自燃、燃燒 后能自熄，安全可靠。由于上述原因，塑料窗框的隔熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋁、鋼、木窗。其中，全塑門窗是目前發(fā)展最快、技術(shù)最成熟、用量最大的一類，是塑料門窗發(fā)展的主流產(chǎn)品。 近年來，塑料異型材在建筑、家具、電器、汽車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤 其在建筑業(yè)中用途最廣，可用作塑料門窗框、門板、樓梯扶手、壁材、隔墻、屏風(fēng)、線槽、地板條、密封條等建筑材料。在做異 型材擠出模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)沒有標(biāo)準(zhǔn)或成熟理論支持的部件設(shè)計(jì)時(shí)，多采用了采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化為塑料模具設(shè)計(jì)和制造帶來極大方便，由于標(biāo)準(zhǔn)件可直接購(gòu)買，因此模具設(shè)計(jì)制造者只需精心設(shè)計(jì)加工型腔，這使得塑料模具的設(shè)計(jì)和制造周期大為縮短，成本降低質(zhì)量得到保證。 原材料配方 設(shè)計(jì)主要包括 PVC樹脂型號(hào)、穩(wěn)定劑、改性劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、加工助劑和填充劑 等