【導(dǎo)讀】線重2900g/m，承受的應(yīng)力，水的比熱：／kg·oC，設(shè)計(jì)任務(wù)書及原始資料。工工程》，《塑料模具設(shè)計(jì)》等。第一周文獻(xiàn)檢索、工藝計(jì)算；第二周草圖和書寫設(shè)計(jì)說明書；第三周完成正式圖紙。

　　

【正文】 進(jìn)入成型區(qū) ,同時進(jìn)一步加熱和塑化 。分流器支架主要用來支承分流器及芯棒 ,同時也能對分流后的塑料熔體加強(qiáng)剪切混合作用 ,但產(chǎn)生的熔接痕影響塑件強(qiáng)度 ?小型機(jī)頭的分流器與其支架可設(shè)計(jì)成一個整體 ? ⑷ 機(jī)頭體 機(jī)頭體 8相當(dāng)于模架 ,用來組裝并支承機(jī)頭的各零件 ?機(jī)頭體需與擠出機(jī)筒連接 ,連接處應(yīng)密封以防塑料熔體泄漏 ? ⑸ 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 為了保證塑料熔體在機(jī)頭中正常流動及擠出成型質(zhì)量 ,機(jī)頭上一般設(shè)有可以加熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 。 （ 6） 調(diào)節(jié)螺釘 調(diào)節(jié)螺釘用來調(diào)節(jié)控制成型區(qū)內(nèi)口模與芯棒間的環(huán)隙及同軸度 , 以保證擠出塑件壁厚均 ? （ 7） 定 徑套 離開 口模 后的塑料熔體雖已具有給定的截面形狀 ,但因其溫度仍較高不能抵抗自重變形 ,為此需要用徑套對其進(jìn)行冷卻定型 , 以使塑件獲得良好的表面質(zhì)量?準(zhǔn)確的尺寸和幾何形狀 ? （ 8）橡皮塞 課程設(shè)計(jì)說明書 28 其作用是防止壓縮空氣泄露，保證管內(nèi)具有一定的壓力。 機(jī)頭的作用 及分類 (1) 機(jī)頭的作用 機(jī)頭是擠出塑料制件成型的主要部件 ,它使來自擠出機(jī)的熔融塑料由螺旋運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動 ,并進(jìn)一步化 ,產(chǎn)生必要的成型壓力 ,保證塑件密實(shí) ,從而獲得截面形狀一致的連續(xù)型材 。 (2)機(jī)頭的分類 ① 按擠出成型的塑料制件分類 ： 通常的擠出成型塑件有管材 ?棒材 ?板材 ?片材 ?網(wǎng)材、單絲 ?粒料 ?各種異型材 ?吹塑薄膜 ?電線電纜等 ? ② 按制品出口方向分類 ： 可分為直向機(jī)頭和橫向機(jī)頭 ,直向機(jī)頭內(nèi)料流方向與擠出機(jī)螺桿軸向一致 ,如硬管機(jī)頭 。橫向機(jī)頭內(nèi)料流方向與擠出機(jī)螺桿軸向成某一角度 ,如電纜機(jī)頭 ? ③ 按機(jī)頭內(nèi)壓力大小分類 可分為低壓機(jī)頭 (料流壓力小于 4MPa)?中壓機(jī)頭 (料流壓力為 4— 1OMPa)和高壓機(jī)頭 (料流壓力大于 1OMPa). （ 1）內(nèi)腔成流線型 ，機(jī)頭內(nèi)，凡是熔料流經(jīng)的通道，必須做成光滑的流線型面以減少壓力損失。不可有突變，死角，所有內(nèi)壁的表面粗糙度不大于 Ra m （ 2）成型部分的長度應(yīng)按不同塑料的流變特性決定，要有足夠的長度。其目的在于使由分流器來的幾股熔體在此有很好的匯流，并減少巴魯斯效應(yīng)的影響。 （ 3）出口部分通道的截面積應(yīng)小于擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)孔的截面積，并沿料流方向，向出口處逐漸減小， 以形成一定的壓縮比。 （ 4）選材合適 由于機(jī)頭內(nèi)流過的塑料熔體對機(jī)頭內(nèi)腔有很大的摩擦，或者腐蝕，所以必須選用耐磨損，耐腐蝕的材料制造 （ 5）拆裝方便，緊密 不漏，因機(jī)頭是常需要檢修的，而且熔體在高壓下流經(jīng)其內(nèi)部，所以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊而又便于裝拆，清洗，保證不漏料。 課程設(shè)計(jì)說明書 29 過程 籃式機(jī)頭中由于改向通孔的流通面積 很大，所以籃式機(jī)頭壓力很低，這有利于高速擠出和提高擠出制品的質(zhì)量。與直通式機(jī)頭相比，籃式機(jī)頭結(jié)構(gòu)更緊湊，可調(diào)整的靈活性更大，結(jié)果使得這種機(jī)頭相當(dāng)輕便，便于裝拆?？傊@式機(jī)頭具有機(jī)頭壓力低，加工產(chǎn)品范圍廣，無論管徑大小都有穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，且在高擠出流量下仍能保持熔體溫度。 結(jié)合直通式機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡單，制造容易成本低的優(yōu)點(diǎn)， 鑒于籃式機(jī)頭 以上 優(yōu)點(diǎn)和擠出管材 PPR 質(zhì)量和管徑的要求， 兼取其長處， 采用直通籃式機(jī)頭。 口模設(shè)計(jì) ①口模內(nèi)徑 d1 設(shè)計(jì)中，口模內(nèi)徑的尺寸不等于管材的外徑的尺寸，因?yàn)閿D出的管材在脫離口模 后，由于壓力突然降低，體積膨脹，使管徑增大，此種現(xiàn)象為巴魯斯效應(yīng)。也可能由于牽引和冷卻收縮而使管徑縮小。 膨脹或收縮都與塑料的性質(zhì)、口模的溫度、壓力以及定徑套的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 d1=K*D 式中 d1－口模的內(nèi)徑 (mm)。 D－管材的外徑（ mm） K－ 經(jīng)驗(yàn) 系數(shù)，對于 PP， K =（外徑定型），取 K= 則口模內(nèi)徑為 d1= K*D =*32=，圓整為 33mm。 ②口模定型段長短直接影響到管子的質(zhì)量，增加口模和芯棒的成型長度可增加物料的阻力使管制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)，還可使物料流均勻，但定型長度不能過長或過短，過短會引起管子表面不光滑。計(jì)算方法如下： L1=K2D 式中 D－管材的外徑（ mm） K2— 以管材直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；通常 K2=；對于 小 口徑管，為考慮機(jī)頭尺寸不易過 小 ， K2可取 稍大 值，故取 K2=。 則定型段長度 L1=K2D= 32= 適當(dāng)?shù)?L1會有利于物料均勻穩(wěn)定，制品密實(shí)，并防止管子旋轉(zhuǎn)。過長的 L1 造成課程設(shè)計(jì)說明書 30 料流阻力太大，管材產(chǎn)量降低；過短的 L1 會對分流器支撐架造成的接縫處強(qiáng)度不夠，使管材抗擊強(qiáng)度和抗圓周應(yīng)力性能下降。 ③機(jī)頭壓縮比ε是指分流器支架出口處截面積與口模、芯模見環(huán)形截面積之比。 機(jī)頭壓縮比ε的選擇是否合適，關(guān)系到制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)程度和分流線融合的好壞。壓縮比太大，機(jī)頭體積過大，同時物料也易于流道內(nèi)滯留分解；壓縮比太小，分流線融合不好，制品內(nèi)部組織松弛，致使其抗圓周應(yīng)力性能和沖擊強(qiáng)度降低。壓縮比ε 一般取 310，它隨管徑的增加而取最小值。大口徑壓縮比ε為 35.取壓縮比ε =4。 芯模設(shè)計(jì) 芯模是成型管材內(nèi)部表面形狀的機(jī)頭零件。通過螺紋與分流器連接，中心孔通入壓縮空氣，以使管材產(chǎn)生內(nèi)壓，進(jìn)行外定徑。主要尺寸為芯模外徑、壓縮段長度和壓縮角。 ① 芯模壓縮角β 壓縮角β比分流器擴(kuò)張角α小，隨熔融粘度增大而減小?；@式機(jī)頭壓縮角β取15o30o。較為合適。取β =20 o。 ② 口模與芯模的間隙值δ 由于熔體彈性的作用，物料從口模流出后產(chǎn)生膨脹，是δ不等于壁厚?？捎孟率接?jì)算：δ =t/b 式中：δ —— 口模與芯 模的間隙值 ,mm t—— 管材壁厚， mm b—— 物料在口模處的膨脹率， 對于 PP， 一般 b= 左右， 取 b=,則δ =t/b=③芯模外徑 d2 有了δ，可進(jìn)一步計(jì)算芯模外徑 d2： d2=d12δ = = 可圓整到 ④ 芯模壓縮段長度 L2 壓縮段長度 L2 與口模中相應(yīng)的錐面部分構(gòu)成塑料熔體的壓縮區(qū)，其主要作用是課程設(shè)計(jì)說明書 31 使進(jìn)入定型區(qū)之前的塑料熔體的分流痕跡被熔合消除。 L2 可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定： L2=（ ~） D0 式中： L2—— 芯模壓縮段長度， mm D0—— 塑料熔體在過濾板出口處的流道直徑， mm Ds—— 螺桿直徑， mm D0稍大于螺桿直徑，螺桿直徑為 65mm，取 D0=70mm，則 取 L2==70= 分流器及其支架 （ 1）分流器及其支架 ①分流器頂部至 過濾 板之間的距離 K，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般取 為 。距離過大，會使此間積料停留時間過長而發(fā)生分解；過小，物料流速不穩(wěn)定、不均勻。取 K=*65=, 可圓整為 。 ②分流器擴(kuò)張角α， 根據(jù)熔料熔融粘度大小來選擇。若α過大，料流阻力大，物料停留時間長，易分解；α過小，勢必增加錐形部分長 L3，一方面使機(jī)頭總體尺寸較大，另一方面亦 會造成物料在機(jī)頭中的長時間停留。對籃式機(jī)頭， α一般取 40o60 o較為合適。故可取 60 o。 ③分流器錐部長度 L3，一般取 L3=（ ~） Ds, Ds 為螺桿直徑，錐形部分可稍有弧度，便于圓滑過渡。分流器頭部圓角半徑 R=， 取 R=1mm,R不能過大，否則會引起積料造成分解。 直接取 L3=。 分流器支架主要用來支撐分流器和芯模。分流器支架 的支撐筋數(shù)目一般為 38根。在滿足強(qiáng)度及打通氣孔壁厚要求的情況下，筋的數(shù)目盡量減少，寬度盡量小。因?yàn)榻畹臄?shù)目越多，料流分束越多，接縫線的數(shù)目也應(yīng)相應(yīng)增加，筋越寬，接縫線越不易消失，影響管材強(qiáng)度。筋的截面形狀最好設(shè)計(jì)為流線型。取 4根支撐筋。對于小型機(jī)頭，分流器和分流器支架可以做成整體式結(jié)構(gòu)。 綜上，將機(jī)頭各部分尺寸列表如下 表 11 表 11 機(jī)頭的主要尺寸 分流器頂部至 過濾 板之間的距離 K 6mm 課程設(shè)計(jì)說明書 32 分流器 分流器擴(kuò)張角α 60o 分流器錐部長度 L3 分流器支架支撐筋數(shù)目 4 口模 口模內(nèi)徑 d1 口模定型段長短 L1 機(jī)頭壓縮比ε 4 芯模 芯模壓縮角β 20o 口模與芯模的間隙值δ 芯模外徑 d2 芯模壓縮段長度 L2 機(jī)頭的調(diào)節(jié) 為了使管材壁厚均勻，在裝機(jī)頭時就要調(diào)節(jié)芯模與口模同心，操作過程中，重力作用、溫度的均勻程度、以及流道中壓力分布的情況，都會對流速和制品壁厚造成影響，因此，機(jī)頭中要設(shè)置對機(jī)頭壁厚的均勻程度進(jìn)行調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)。一般管材機(jī)頭可用調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種方式的 調(diào)節(jié)是旋動調(diào)節(jié)螺釘，令螺釘端頭頂動口模，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時要略微放松對口模固定的壓緊力，并將相對方向上的調(diào)節(jié)螺栓稍放松，否則無法頂動口模。調(diào)節(jié)完成后要注意將口模重新壓緊，謹(jǐn)防密封端面處漏料。 六 設(shè)計(jì)評價(jià) 現(xiàn)就設(shè)計(jì)中的配方，加工工藝，物料衡算， 熱量 衡 算，設(shè)備， 機(jī)頭選擇等方面對本設(shè)計(jì)進(jìn)行評價(jià) 。 配方方面，由于缺乏實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，對 PPR 熱水管使用特點(diǎn)不甚了解，不能準(zhǔn)確的根據(jù)性能要求選擇配方中各種主輔料劑以及組分比例 ，只能借鑒資料書籍中已有配方進(jìn)行篩選、組合，很明顯帶有主觀臆斷的弊端，為了簡化后面的流程，省去了一 些量很少但有獨(dú)特作用的助劑，而且本配方未經(jīng)各種試驗(yàn)方法 的檢驗(yàn)，使用價(jià)值難以保證，選擇配方的過程太過粗糙，使用價(jià)值 有待商榷 。 課程設(shè)計(jì)說明書 33 加工工藝方面，本設(shè)計(jì)采用擠出法生產(chǎn)管材， 由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，造成對于各個過 程中工藝 因素的選擇和工藝 參數(shù)的設(shè)定難以準(zhǔn)確， 從而嚴(yán)重影響到制品生產(chǎn)過程的控制和制品的質(zhì)量，生產(chǎn)效率。真正的生產(chǎn)過程，需要進(jìn)行試運(yùn)行，不斷根據(jù)實(shí)際情況修改工藝參數(shù)，從而獲得最佳工藝條件。所以此設(shè)計(jì)中的工藝條件還需經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)和修正，不可貿(mào)然采用。 物料衡算方面， 有關(guān) 生產(chǎn)時間 、合格率、廢品率、回收率等 的選用， 都是采用 一般塑料工業(yè)中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然而 在 不同的 產(chǎn)品加工過程中， 顯然是不同的， 由于設(shè)備原因、原材料原因以及人為原因都可能造成 不同情況 的出現(xiàn)。 所以各種計(jì)算數(shù)據(jù)的選用 要具體情況具體分析。 此 外還應(yīng)考慮車間管理水平、設(shè)備先進(jìn)水平等，這些因素都會影響到物料衡算的準(zhǔn)確性，從而影響到生產(chǎn)的具體安排。 所以衡算結(jié)果需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行修正 ， 或者也可以采用富余量的方法。 熱量衡算方面，計(jì)算過程中只考慮到了主要原料，主要過程的熱量消耗，而且選用計(jì)算方法時采用了很多近似以減少計(jì)算量， 而且物性數(shù)據(jù)的可靠性，直接影響到計(jì)算的準(zhǔn)確性。所以計(jì)算值與實(shí)際 值會有較大差別，要注意考慮采用較大富余量或 根據(jù)實(shí)際進(jìn)行修正 。 設(shè)備選擇方面，設(shè)備選擇以物料衡算和熱量衡算為基準(zhǔn)，而衡算時的不準(zhǔn)確必然導(dǎo)致設(shè)備選型的不甚合適。而且設(shè)備選型不僅要考慮生產(chǎn)能力， 提高連續(xù)化、大型化程度，提高勞動生產(chǎn)率 等問題 。 還要考慮降低能源消耗，注意保護(hù)環(huán)境，和操作及維修保養(yǎng)方便 等等經(jīng)濟(jì)性問題 。 需要考慮的因素很多，要抓住主要因素或者根據(jù)具體情況著重考慮某些因素來進(jìn)行設(shè)備的選型，而且還要經(jīng)受實(shí)踐生產(chǎn)的檢驗(yàn)。 機(jī)頭設(shè)計(jì)方面，機(jī)頭設(shè)計(jì)過程中需要多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對于各種系數(shù)的選擇必須要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合 具體產(chǎn) 品做出 ，但是設(shè)計(jì)過程中缺乏有效的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，而且機(jī)頭模具的設(shè)計(jì)歷來都是不斷根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行修改的過程。所以設(shè)計(jì)的機(jī)頭實(shí)用性有限。 綜上，設(shè)計(jì)過程中采用了太多的近似處理，很多方面都沒有考慮到，設(shè)計(jì)方案很是粗糙，實(shí)用性必然受到限制，甚至難以真正用于實(shí)際生產(chǎn)。不過通過對一種產(chǎn)品生產(chǎn)過程的設(shè)計(jì)， 了解到了塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本流程，基本方法，了解到設(shè)計(jì)之前要大量查閱資料，搜集各種物性數(shù)據(jù)，經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，小組成員分工合作，互相課程設(shè)計(jì)說明書 34 討論，可以加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，便于集思廣益，提高設(shè)計(jì)效率。這是一次理論聯(lián)系實(shí)際的過程，為 將來進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)崗位 進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 本次設(shè)計(jì)過程在王慧敏老師的指導(dǎo)和小組成員的配合下，經(jīng)過三周的查閱資料，精心設(shè)計(jì)和繪圖制表完成，在此對老師，同學(xué)表示感謝。 七 參考文獻(xiàn) 【 1】聚合物加工工程 趙素和 中國輕工業(yè)出版社 【 2】塑料管材擠出成型簡明手冊 周殿明 張麗珍 化學(xué)工業(yè)出版社 【 3】 橡膠塑料機(jī)械產(chǎn)品樣本 【 4】 塑料配方設(shè)計(jì)（第二版） 王文廠 田雁晨 化學(xué)工業(yè)出版社 【 5】 塑料配方大全 田雁晨 王文廠 中國輕工業(yè)出版社 【 6】 實(shí)用擠塑成型及模具設(shè) 計(jì) 洪慎章 機(jī)械工業(yè)出版社 【 7】 建筑用塑料制品 曹民干 袁華 陳國榮 化學(xué)工業(yè)出版社 【 8】 高分子材料成型加工原理 王貴恒 化學(xué)工業(yè)出版社 【 9】 聚乙烯成型技術(shù)問答 周殿明 張麗珍 化學(xué)工業(yè)出版社