【正文】 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可以來校核，當(dāng) 3H =5mm 時(shí) k 的取值為 在 k=～ 范圍內(nèi)。上層適用與 PVC 等熱穩(wěn)定性較差的塑料，此時(shí) k值較大。這是由于長徑比較大的螺桿的計(jì)量段 3L 可以設(shè)計(jì)的較長，此時(shí)由于螺槽深度 H3 加大造成壓力流 Qp 的增加和混煉段 M 的下降可以通過計(jì)量段的增加來彌補(bǔ)。由圖可見，計(jì)量段螺槽深系數(shù) k 大都在 ～ 范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)，還可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（ ）來決定螺槽深度 H3 。由此可以分析：當(dāng)機(jī)頭壓力較低時(shí)，增加計(jì)量段螺槽深度可以增加產(chǎn)量；而當(dāng)機(jī)頭壓力增大到超過臨界壓力，加深 H3 并不能使生產(chǎn)率增加，甚至還會產(chǎn)生相反的作用 ,也可以從融體輸送理論來估算螺槽深度 3H 的最佳值， )( 33023126 WHQHvddzp ?? η () 將上式對 3H 求導(dǎo)并令導(dǎo)數(shù)等于零，經(jīng)一系列推導(dǎo)，可求得 3H 的最佳值： 21233 6 )( φDSinLKH Q?? （ ） 在式中 QK — 形狀系數(shù) 未 知口模系數(shù)情況下 H3 的值沒辦法確定。 此外我們還可以從產(chǎn)量的角度來分析計(jì)量段螺槽深度 3H 的影響。 表中的數(shù)值并不是不可以突破的，尤其是承受高剪切的時(shí)間很短時(shí)，例如在某些新型螺桿的屏障棱上，我在后面還要進(jìn)一步分析這個(gè)問題。再加上這類塑料的成型溫度范圍比較窄，粘流溫度 Tf 和分解溫度 Td 比較接近 （如硬聚氯乙烯加工溫度范圍為 150℃～ 190℃，其范圍僅 40℃），熱穩(wěn)定性較差，強(qiáng)烈的內(nèi)摩擦將使它們過熱分解甚至燒焦。因剪切或其他原因造成的局部過熱不易造成無法彌補(bǔ)的后果。在本章后面我們將進(jìn)一步指出：當(dāng)計(jì)量段槽深較淺時(shí)，壓力波動和溫度波動都比較小，這時(shí)對制品的綜合質(zhì)量都是有利的。這方面因素都證明了計(jì)量段槽深較小時(shí)，對促進(jìn)塑料的塑化質(zhì)量是很有好處的。 由此可見，螺槽深度較淺時(shí)，物料層內(nèi)部會產(chǎn)生較多的熱量。由于剪切應(yīng)力而產(chǎn)生的熱量和螺槽深度 3H 的平方成反比。 （ 1）計(jì)量段槽深的確定： 我們知道，計(jì)量段中熔料的剪切速率γ可按下式計(jì)算： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 3HD??? （ ） 顯然，計(jì)量段螺槽深度 3H 愈小，在相同的螺桿轉(zhuǎn)速下剪切速率便愈大，因而分子間的內(nèi)摩擦力也愈大。而壓縮段指的是螺槽深度有加料段深 H1變至計(jì)量段槽深 H3 的那段長度，它是螺桿設(shè)計(jì)者人為設(shè)計(jì)的長度，一旦螺桿設(shè)計(jì)出來這個(gè)長度也就確定了。本設(shè)計(jì)中螺桿的有效長度為： L=20D=20 150=3000mm 普通螺桿全長分為三段，即加料段 L1 、壓縮段 L2 和計(jì)量段 L3,計(jì)量段有時(shí)也叫均化段。 歐洲塑料橡膠機(jī)械制造廠委員會建議長徑比 1 1 (18)、 (24）、 2 2 35，括號中的數(shù)值盡量不用或少用。 螺桿直徑的確定： 150mm，螺桿長徑比 20。整個(gè)理論幾乎都是圍繞著螺桿上發(fā)生的擠出過程展開的。聚 苯 乙烯為蠟狀 ,有蠟一 樣的光滑感 ,不染色時(shí) ,低密度聚 苯 乙烯透明 ,而高密度聚 苯 乙烯不透明 ，聚苯乙烯是結(jié)晶高分子，熔點(diǎn)達(dá)到 270℃。 聚苯乙烯 的基本特性 聚苯乙烯 是最結(jié)構(gòu)簡單的高分子有機(jī)化合物 ,低密度聚 苯 乙烯較軟 ,多用高壓聚合 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 擠出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 不同的生產(chǎn)線對擠出機(jī)的具體要求不一樣，這就需要根據(jù)不同塑料的性能設(shè)計(jì)出合理的擠出機(jī)。因此我們選擇滲碳合金鋼 38 AAMC lor 外徑為230mm。 本章小結(jié) 介于機(jī)筒和螺桿得配合工作，組成了擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)，共同完成對物料的擠壓塑化，生產(chǎn)出塑料制品。 （ 4）雙金屬層機(jī)筒 在鑄鋼或碳素鋼機(jī)筒體的內(nèi)壁，用離心澆鑄法鑄一層耐磨合金，然后機(jī)械加工內(nèi)孔至所需要的尺寸。當(dāng)襯套磨損時(shí)，只需更換襯套即可。 （ 3）襯套式機(jī)筒 襯套式機(jī)筒主要用在大直徑的擠出機(jī)上，目的是為了節(jié)省較貴重的合金鋼材。由于中間要用法蘭盤連接，則對機(jī)筒加熱得均勻性，連接部分要受影響。但是這種機(jī)筒在機(jī)加工時(shí)也有難度。大直徑擠出機(jī)的機(jī)筒不 包括加料段。 （ 1） 整體式機(jī)筒 整體式機(jī)筒應(yīng)用比較多，比較起來整體式機(jī)筒的機(jī)械加工精度比較容易保證，工作時(shí)各部加熱均勻，對機(jī)筒的加熱和冷卻系統(tǒng)也較好安排和布置。 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)選擇，應(yīng)該是在保證其工作強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，注意考慮它有黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 利于被擠塑物料的塑化，結(jié)構(gòu)形式方便機(jī)械加工；同時(shí)能得到較高的精度；再一點(diǎn)是要盡量節(jié)省一些較貴重的合金鋼。機(jī)筒和螺桿是擠塑系統(tǒng)的主要組成零件， 也是擠出機(jī)的關(guān)鍵零件。 機(jī)筒類型的確定 機(jī)筒與螺桿配合工作，組成擠出機(jī)的擠壓系統(tǒng)。 螺桿方案的確定 介于本設(shè)計(jì)的加工的是溶體材料為聚苯乙烯（ PS）。 （ 2）新型螺桿 與普 通螺桿比較，就是在螺桿的不同部位上設(shè)計(jì)了非螺紋元件，以改進(jìn)塑料得混合、熔融塑化質(zhì)量和縮短擠塑生產(chǎn)時(shí)間。這種螺桿螺紋部分可分為加料段、塑化段和均化段。 螺桿的分類 按照螺桿得結(jié)構(gòu)和螺桿螺紋部分的幾何形狀，可分為普通螺桿、新型螺桿和排氣螺桿。如果只用于一種塑料制品得選擇，可按該塑料產(chǎn)品得要求，訂購專用螺桿擠出機(jī)。 （ 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。 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)定性和流動性能都有差別。 （ 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。 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)。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。 （ 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)。 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。 （ 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。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。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)。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。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。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。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。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。 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。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。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。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。通常用于成型加工時(shí)，還需要配備專用的成型擠出機(jī)。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。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。由于雙螺桿市場異?；鸨?，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。 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。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。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)。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。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。 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。此外，該機(jī)器還具有深槽大螺距、兩種驅(qū)動方式可選（電動、氣動）、整機(jī)易于清理、保養(yǎng)、維修等特 點(diǎn)。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。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。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。 這種擠出機(jī)主要用于排除溶劑，從 40%溶劑至低達(dá) %。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。 因而能加工熱敏性配混料而降解最少。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。 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。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。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)。 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。 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。其它雙螺桿擠出機(jī)操作完全不同于單螺桿擠出機(jī)。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。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。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。 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。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。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。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。平行雙螺桿擠出機(jī)有同向和異向之分。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。這些擠出機(jī)用來輥煉機(jī)或其它混煉裝置的熱料喂料。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。一些早期的擠出機(jī)制造商有美國 John Royle 和英國 Frsncis Shaw。 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。二級擠出螺桿有被釋壓 /排氣段所分隔的兩個(gè)壓縮段。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。 螺桿的設(shè)計(jì)對排氣擠出機(jī)的正確運(yùn)，非常關(guān)鍵。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。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。 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。擠出機(jī)只是產(chǎn)生足夠的壓力，以迫使物料通過模頭。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。由于模頭產(chǎn)生流動阻力，所以需要壓力迫使物料通過模頭。在固體輸送段中，將熔體均 勻的輸送給模頭。當(dāng)物料向前運(yùn)動時(shí)，在各個(gè)位置的固態(tài)物料量將因熔融而減少。因而，分界線可因操作條件改變而改變。必須指出，塑化段起點(diǎn)通常不是壓縮段起始點(diǎn)。 物料向前運(yùn)動時(shí)，即因摩擦產(chǎn)生的熱和機(jī)筒加熱器傳導(dǎo)的熱而被加熱。因此，摩擦力都作用于物料以及機(jī)筒和螺桿表面。物料一旦落入擠出機(jī)機(jī)簡，即處于擠出機(jī)螺桿和機(jī)筒之間的環(huán)狀空間內(nèi)，并進(jìn)而為螺棱的主動螺腹和被動蝶腹螺槽所包圍。通常物料靠重力由加料斗流入擠出機(jī)機(jī)筒。 基本操作 單螺桿擠出機(jī)的操作相當(dāng)簡單。此段稱之為過渡段或壓縮段。此蟬桿段稱之為計(jì)量段或擠出段。最末段 (最靠近模頭 )的螺槽通常較淺。此段中的物料大都處于固體狀態(tài)。常規(guī)塑化擠出機(jī)的螺桿具有 3 個(gè)不同的幾何段，見圖 ： 圖 常規(guī)擠出機(jī)螺桿幾何形狀 這種幾何形狀也稱之為“單級”。單螺桿擠出機(jī)是聚合物工業(yè)中最重要 的一類擠出