【正文】 據經驗公式可以來校核，當 3H =5mm 時 k 的取值為 在 k=～ 范圍內。上層適用與 PVC 等熱穩(wěn)定性較差的塑料，此時 k值較大。這是由于長徑比較大的螺桿的計量段 3L 可以設計的較長，此時由于螺槽深度 H3 加大造成壓力流 Qp 的增加和混煉段 M 的下降可以通過計量段的增加來彌補。由圖可見，計量段螺槽深系數 k 大都在 ～ 范圍內。設計時，還可以根據經驗公式（ ）來決定螺槽深度 H3 。由此可以分析：當機頭壓力較低時，增加計量段螺槽深度可以增加產量；而當機頭壓力增大到超過臨界壓力，加深 H3 并不能使生產率增加，甚至還會產生相反的作用 ,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 求導并令導數等于零，經一系列推導，可求得 3H 的最佳值： 21233 6 )( φDSinLKH Q?? （ ） 在式中 QK — 形狀系數 未 知口模系數情況下 H3 的值沒辦法確定。 此外我們還可以從產量的角度來分析計量段螺槽深度 3H 的影響。 表中的數值并不是不可以突破的，尤其是承受高剪切的時間很短時，例如在某些新型螺桿的屏障棱上，我在后面還要進一步分析這個問題。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，強烈的內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的后果。在本章后面我們將進一步指出：當計量段槽深較淺時，壓力波動和溫度波動都比較小，這時對制品的綜合質量都是有利的。這方面因素都證明了計量段槽深較小時，對促進塑料的塑化質量是很有好處的。 由此可見，螺槽深度較淺時，物料層內部會產生較多的熱量。由于剪切應力而產生的熱量和螺槽深度 3H 的平方成反比。 （ 1）計量段槽深的確定： 我們知道，計量段中熔料的剪切速率γ可按下式計算： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 3HD??? （ ） 顯然，計量段螺槽深度 3H 愈小，在相同的螺桿轉速下剪切速率便愈大，因而分子間的內摩擦力也愈大。而壓縮段指的是螺槽深度有加料段深 H1變至計量段槽深 H3 的那段長度，它是螺桿設計者人為設計的長度，一旦螺桿設計出來這個長度也就確定了。本設計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 和計量段 L3,計量段有時也叫均化段。 歐洲塑料橡膠機械制造廠委員會建議長徑比 1 1 (18)、 (24）、 2 2 35，括號中的數值盡量不用或少用。 螺桿直徑的確定： 150mm，螺桿長徑比 20。整個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 ,低密度聚 苯 乙烯透明 ,而高密度聚 苯 乙烯不透明 ，聚苯乙烯是結晶高分子，熔點達到 270℃。 聚苯乙烯 的基本特性 聚苯乙烯 是最結構簡單的高分子有機化合物 ,低密度聚 苯 乙烯較軟 ,多用高壓聚合 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 第 3 章 擠出機構設計 不同的生產線對擠出機的具體要求不一樣，這就需要根據不同塑料的性能設計出合理的擠出機。因此我們選擇滲碳合金鋼 38 AAMC lor 外徑為230mm。 本章小結 介于機筒和螺桿得配合工作，組成了擠出機的擠壓系統，共同完成對物料的擠壓塑化，生產出塑料制品。 （ 4）雙金屬層機筒 在鑄鋼或碳素鋼機筒體的內壁，用離心澆鑄法鑄一層耐磨合金，然后機械加工內孔至所需要的尺寸。當襯套磨損時，只需更換襯套即可。 （ 3）襯套式機筒 襯套式機筒主要用在大直徑的擠出機上，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，則對機筒加熱得均勻性，連接部分要受影響。但是這種機筒在機加工時也有難度。大直徑擠出機的機筒不 包括加料段。 （ 1） 整體式機筒 整體式機筒應用比較多，比較起來整體式機筒的機械加工精度比較容易保證，工作時各部加熱均勻，對機筒的加熱和冷卻系統也較好安排和布置。 機筒的結構形式設計選擇，應該是在保證其工作強度的基礎上，注意考慮它有黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 利于被擠塑物料的塑化，結構形式方便機械加工；同時能得到較高的精度；再一點是要盡量節(jié)省一些較貴重的合金鋼。機筒和螺桿是擠塑系統的主要組成零件， 也是擠出機的關鍵零件。 機筒類型的確定 機筒與螺桿配合工作，組成擠出機的擠壓系統。 螺桿方案的確定 介于本設計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計了非螺紋元件，以改進塑料得混合、熔融塑化質量和縮短擠塑生產時間。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 按照螺桿得結構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，可按該塑料產品得要求，訂購專用螺桿擠出機。 （ 2）機頭模具的阻力對螺桿結構尺寸的影響 螺桿螺紋的均化段得的螺槽深淺與機頭阻力大小要匹配選取，機頭阻力大，這段螺紋槽要淺些；反之，當阻力小時，螺槽就應深些。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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，有結晶型和非結晶型，它們在被擠塑生產制品時，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 這個比值大，說明這根螺桿的塑化能力強，比流量得單位為（ kg/h）/（ r/min） （ 3）比功率 這個值小，說明生產同樣質量的塑料制品，能量消耗少，比功率得單位為 kw/（ kg/h） （ 4）通用性 指螺桿能否適應擠塑不同的塑料，能在不同塑料制品機頭阻力下工作。 螺桿的工作性能指標評定 （ 1）塑化質量 按專業(yè)標準規(guī)定制造的擠出機，擠塑生產得塑料制品也應是符合質量 標準。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） 應便于觀察加工過程；便于操作、調整和維修機床，便于輸送、裝卸；注意擠出機的防護，確保安全生產。 同時，還應最大限度地考慮擠出機的系列化和部件的通用話程度。 （ 3） 確保擠出機具有與所要求的加工精度相適應的剛度、抗震性、熱變形及噪聲水平。如擠出機的加工范圍、工作精度、生產率、和經濟性等等。高技術含量的單螺桿擠出機正在 某些領域逐步取代雙螺桿擠出機。實際上，單螺桿擠出機是一種低能耗、低成本的機型，只要技術得當，結構設計合理，同樣可以達到雙螺桿擠出機的效能。平行同向雙螺桿擠出機要向第六代、第七代高速、大長徑比方向發(fā)展。從成型設備來看，國產主機基本上以錐形雙螺桿擠出機和單螺桿擠出機為主，技術較成熟，市場銷量最大，但這類產品的通用規(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格戰(zhàn)已經影響到國內塑機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又有 替代多螺桿技術的趨勢。 單 螺桿擠出機因其結構簡單，價廉物美，生產效率高的特點，一直是塑膠管材、板材、片材、異型材等成型加工最重要的設備。但是，單螺桿擠出機作為一種基本的塑膠加工設備，結構簡單，成本較低，而且具有更大的設計靈活性。國內企業(yè)唯有加緊努力，才能在激烈的市場競爭中贏得機會，真正從塑機大國發(fā)展為塑機強國。不過，盡管中國擠出機市場發(fā)展迅猛，也有不少新的機型推出，我們不能忽視中國擠出機技術與國外發(fā)達國家相比還有較大差 距。通常用于成型加工時，還需要配備專用的成型擠出機。用于玻纖增強物料加工時，玻纖的添加量可以達到 50%以上，特別適于高填充物料的加工，黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 具有非常廣闊的市場前景。據悉，寶應金鑫此次推出的系列化產品共包括四種規(guī)格， 4 7 110 和 140，其中 45 和 78 兩種規(guī)格已經研發(fā)成功，即將推 出 110 和 140 兩種機型。由于雙螺桿市場異?；鸨?，往復螺桿擠出機市場相對平淡，各擠出廠家還是以雙螺桿擠出機為主推產品。 往復螺桿擠出機 往復螺桿擠出機在前幾年的國內市場紅火一時，也成為不同廠家顯示技術實力的一個標志型產品。磨盤擠出機可以通過調整磨盤組合以適應不同高填充材料，如玻纖增強、磁性塑料、導電材料、新型陶瓷等物料的擠出加工。國內一些廠家和科研院所，根據國內磁性材料以及其他高填充物料的需要，悉心研發(fā)出獨立設計的磨盤擠出機。在加工磁性材料時，通常磁粉的添加量高達 60%~70%，有時甚至達到 90%以上。高填充物料使用普通單螺桿或雙螺桿擠出機加工存在較大的難度。 超微型擠出機的研究開發(fā)，存在許多一般設備設計加工過程中難以想像的困難，據介紹，該設備開發(fā)的關鍵在于微型擠出機的加料、排氣、實現低溫擠出輸送等問題的解決。此外，該機器還具有深槽大螺距、兩種驅動方式可選（電動、氣動）、整機易于清理、保養(yǎng)、維修等特 點。該機器螺桿直徑僅 12mm，機器總重量不到 ；螺桿工作轉速 800~1200rpm，可實現連續(xù)或間歇工作。以下特別介紹幾種特殊擠出機在國內的研發(fā)進展。多數情況下，裝備有后續(xù)排氣段以便進一步降低溶劑含量。 這種擠出機主要用于排除溶劑，從 40%溶劑至低達 %。行星輥段也用作普通擠出機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。相對于機筒長度而言，機筒、太陽螺桿和行星螺桿的螺旋形 設計表面積大。 在擠出機的開始部分，于行星螺桿之前，物料像在普通單螺桿擠出機中一樣向前運動。因此，行星機筒段上必須行星螺桿上的螺棱相對黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 應螺槽。在擠出機的行星輥段中，六 個或更多的均勻分布的行星螺桿環(huán)繞主螺桿的周圍旋轉。 這種擠出機看起來類似單螺桿擠出機，實際上，進料段與標準單螺桿擠出機的相同。 多螺桿擠出機 這種類型的擠出機配備兩根以上的螺桿。其它雙螺桿擠出機操作完全不同于單螺桿擠出機。雙螺桿擠出機的分類主要基于雙螺桿擠出機的幾何構型。各種雙螺桿擠出機之間的 差異頗大于單螺桿擠出機之間的差異。由于設計、操作原理以及應用領域方面的巨大差異，雙螺桿擠出機種類繁多。 雙螺桿擠出機是一種具有兩根阿基米德螺桿的機器，很明顯，這是非常一般的定義。錐形雙螺桿擠出機廣泛應用于異型材成型，在建筑門窗加工領域應用獲得成功。盡管各個廠家仍然存在技術含量與實力的差別，不能否認的是雙螺桿擠出機在中國的發(fā)展已相當成熟，尤其是在中小型機市場。同向雙螺桿配混擠出機作為市場最大的受惠者，一度幾乎成為雙螺桿的代名詞。平行雙螺桿擠出機有同向和異向之分。冷喂料擠出被認為有以下優(yōu)點： —— 設備投資?。? —— 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。這些擠出機用來輥煉機或其它混煉裝置的熱料喂料。盡管橡膠擠出機問世已超過一個世紀，但有關橡膠擠出文獻的缺乏今人吃驚；某些橡膠手冊討論了橡膠擠出，但在多數情況下，資料非常貧乏而且實用性有限。一些早期的擠出機制造商有美國 John Royle 和英國 Frsncis Shaw。 橡膠擠出機 用于彈性體加工的擠出機的歷史比任何其它類型的擠出機都長。二級擠出螺桿有被釋壓 /排氣段所分隔的兩個壓縮段。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。 螺桿的設計對排氣擠出機的正確運，非常關鍵。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、反應組分等等。因而．排氣擠出機能連續(xù)從聚合物中連續(xù)排除揮發(fā)物。 排氣擠出機 排氣擠出機在設計和功能上與非排氣擠出機有很大區(qū)別。擠出機只是產生足夠的壓力，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。當物料向前運動時，在各個位置的固態(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，塑化段起點通常不是壓縮段起始點。 物料向前運動時，即因摩擦產生的熱和機筒加熱器傳導的熱而被加熱。因此，摩擦力都作用于物料以及機筒和螺桿表面。物料一旦落入擠出機機簡，即處于擠出機螺桿和機筒之間的環(huán)狀空間內，并進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機筒。 基本操作 單螺桿擠出機的操作相當簡單。此段稱之為過渡段或壓縮段。此蟬桿段稱之為計量段或擠出段。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)塑化擠出機的螺桿具有 3 個不同的幾何段，見圖 ： 圖 常規(guī)擠出機螺桿幾何形狀 這種幾何形狀也稱之為“單級”。單螺桿擠出機是聚合物工業(yè)中最重要 的一類擠出