【正文】 料窗的性能和特點1. 硬聚氯乙烯塑料窗的主要性能（1）隔熱、保溫性隔熱、保溫是塑料門窗的整體突出優(yōu)點。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。塑料門窗異型材是以聚合物樹脂為主，以各種助劑和增強(qiáng)材料為輔制成的一類新型材質(zhì)的門窗。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。塑料異型材可以通過塑料擠出機(jī)由擠出工藝生產(chǎn)，其制品具有外觀色澤鮮艷，光亮平滑，不需要油漆涂飾，耐腐蝕等特點。在做異型材擠出模具設(shè)計時，根據(jù)實際情況，對沒有標(biāo)準(zhǔn)或成熟理論支持的部件設(shè)計時，多采用了采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。采用CAD軟件重點對擠出機(jī)頭各塊模板進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計。模具標(biāo)準(zhǔn)化為塑料模具設(shè)計和制造帶來極大方便，由于標(biāo)準(zhǔn)件可直接購買，因此模具設(shè)計制造者只需精心設(shè)計加工型腔，這使得塑料模具的設(shè)計和制造周期大為縮短，成本降低質(zhì)量得到保證。可以說，一個國家模具設(shè)計生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱、水平的高低，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。原材料配方設(shè)計主要包括PVC樹脂型號、穩(wěn)定劑、改性劑、潤滑劑、著色劑、加工助劑和填充劑等的選取和分配比例。擠出機(jī)頭模具的設(shè)計主要包括機(jī)頭各部件外形和尺寸的設(shè)計以及定型模的設(shè)計。本文是關(guān)于窗框異型材擠出機(jī)頭的設(shè)計，設(shè)計主要包含兩部分內(nèi)容，一是80型推拉框擠出機(jī)頭和定型模的設(shè)計,二是窗框異型材原材料配方的設(shè)計。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計論文窗框異型材擠出機(jī)頭設(shè)計摘 要塑料窗框具有傳統(tǒng)窗框難以比擬的優(yōu)異性能，是國家建設(shè)部推廣使用的節(jié)能、環(huán)保型產(chǎn)品。目前已廣泛用于各種建筑工程中，其發(fā)展空間很大，前景十分看好。其中擠出機(jī)頭模具設(shè)計是該設(shè)計的重要內(nèi)容，也是設(shè)計的難點。定型模的設(shè)計主要包括定型模腔的設(shè)計和定型模長度的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：PVCU，塑料異型材，窗框，機(jī)頭，定型模Design of Extruder Head Mold of the Window Frame ProfilesABSTRACTPlastic window frames has excellent performance that traditional window frames difficult to pare. It is so energysaving and environmentfriendly as to being the product that ministry of our construction promotes it’s use. For the present, plastic window frames has been widely used in all kinds of architectural engineering, it has a bright future. This article is about the design of sash profile extruder head. The design consists mainly of two parts. The first part includes sliding frame of 80 type extruder head and the design of stock mould. The second part includes the design of sash profiles raw recipe. Wherein the extruder head design is the important part of the design, but also the difficulty of the design. The design of the extruder die for the various ponents includes the shape and size of the head design and sizing die design. The design includes sizing die cavity shape length of the mold design and the design of the type. Formulation materials include the selection and allocation ratio of PVC resin model, stabilizers, modifiers, lubricants, colorant, processing aids and fillers and so on.KEY WORDS:：PVCU， plastic profile， window frame， extruder head， stock mouldII前 言 1第1章 概述 2 塑料門窗異型材概述 2 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展與現(xiàn)狀 2 硬聚氯乙烯塑料窗的性能和特點 2 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展歷史 4 5第2章 塑料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及螺桿擠出機(jī)的選擇 7 80型推拉窗框橫截面的設(shè)計 7 設(shè)計原則 7 外形和空腔設(shè)計 7 壁厚設(shè)計 7 圓角設(shè)計 8 螺桿擠出機(jī)的選擇 9第3章 產(chǎn)品配方設(shè)計 11 配方設(shè)計目的 11 配方設(shè)計原理 11 配方設(shè)計應(yīng)考慮的因素 11 制品主要性能和原材料的關(guān)系 12 主原料和助劑的選擇及作用 13 產(chǎn)品配方設(shè)計 15第4章 擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 擠出機(jī)頭設(shè)計的基本要求 16 口模截面圖的設(shè)計 17 異型材的擠出中心的選取 17 型材主體口模圖形的設(shè)計 17 內(nèi)筋口模圖形的設(shè)計 18 口模圖形中功能塊的設(shè)計 19第5章 分流支架的設(shè)計 20 分流支架流道設(shè)計的的流量平衡原則 20 分流支架流道的設(shè)計 20 分流筋外形尺寸的設(shè)計 21第6章 型芯和分流錐的設(shè)計 23 內(nèi)筋內(nèi)流道的設(shè)計 23 內(nèi)筋外流道的設(shè)計 24 型芯分塊安裝 24 型芯和分流錐外形設(shè)計 24第7章 模腔的設(shè)計 26 綜述 26 收縮段流道設(shè)計 26 成型段流道設(shè)計 27第8章 模頭模板設(shè)計和強(qiáng)度校核 28 模頭模板的設(shè)計 28 模頭的強(qiáng)度校核 28第9章 定型模設(shè)計 30 綜述 30 定型模長度的設(shè)計 30 定型模型腔的設(shè)計 30 真空吸附面積和真空槽設(shè)計 30 冷卻水路設(shè)計 31 定型模型腔尺寸計算 31結(jié) 論 33謝 辭 34參考文獻(xiàn) 35外文資料翻譯 37中文翻譯 45XIX前 言近年來塑料擠出成型模具的產(chǎn)量和發(fā)展水平十分迅速，高效率、自動化、大型、精密、長壽命模具在模具總產(chǎn)量中所占比例越來越大。目前發(fā)達(dá)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到30%以上，我國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作也有了很大進(jìn)展，基本上配齊了主要模具類別的零件標(biāo)準(zhǔn)。本次畢業(yè)設(shè)計主要是針對80型塑料推拉框擠出機(jī)頭（模頭）的設(shè)計，設(shè)計中主要依據(jù)聚合物加工流變學(xué)和傳熱學(xué)等基礎(chǔ)理論，來分析和計算擠出機(jī)頭各零部件的形狀和尺寸。例如：本次設(shè)計中的成型板，分流支架板，以及型芯和分流錐都有詳細(xì)的尺寸。第1章 概述 塑料門窗異型材概述許多聚合物可以通過擠出成型工藝制成橫向截面為非圓形、環(huán)形等常規(guī)形狀的各種復(fù)雜形狀的連續(xù)型體，通常稱這種連續(xù)型材為塑料異型材。可以通過改變擠出機(jī)機(jī)頭的形狀，生產(chǎn)多種截面形狀復(fù)雜的異型材制品。其中，塑料門窗是塑料建材眾多品種中的佼佼者，它是繼木門窗、鋼門窗、鋁合金門窗之后的第四代新型建筑門窗，是人們至今尋覓到的較理想的門窗材料。塑料門窗按材質(zhì)可分為塑料包覆門窗（噴塑門窗）、組合塑料門窗和全塑門窗三大類。全塑門窗是完全以塑料材料制造而成的，主要以由擠出成型的改性硬質(zhì)聚氯乙烯（PVCU）塑料中空異型材組裝而成的塑料門窗為主。原因是PVCU塑料熱導(dǎo)率極低，僅為鋼材的1/41/5，鋁材的1/41/3；塑料窗框異型材多為多腔室中空斷面結(jié)構(gòu)，各封閉的空氣腔室進(jìn)一步改善了它的熱性能；型材側(cè)面帶有嵌固彈性密封條的凹槽，在此嵌裝密封條，使成窗縫隙熱的滲透量大大降低。（2）物理性能塑料窗框的物理性能主要包括抗風(fēng)壓強(qiáng)度、空氣滲透性（氣密性）、雨水滲透性（水密性）、保溫及隔聲等性能。（3）耐候性能通過優(yōu)化配方、添加紫外光屏蔽劑和吸收劑，以阻止陽光中紫外線對窗框的老化破壞作用，大大提高了PVCU塑料窗的使用壽命。防火的安全性高于木門窗，其氧指數(shù)通常大于40%。2. 硬聚氯乙烯塑料窗框的特點塑料異型材自誕生以來得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，尤其近年來在建筑門窗領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，這一切與其獨特的性能特點是分不開的。因此，其輕質(zhì)的特點使其在建筑、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用具有突出的優(yōu)勢。（3）節(jié)能 塑料異型材不但生產(chǎn)能耗低，為鋼材的1/5，鋁材的1/8，而且絕熱性、氣密性、水密性、隔音性等極佳。（4）美觀、耐用 塑料異型材與鋁材相比，具有色彩豐富、表面形式多樣的優(yōu)點。（5）成本低 塑料異型材密度小，單位質(zhì)量的價格低于鋁型材；且具有一定的彈性，運輸、堆放過程中因變形而產(chǎn)生的損耗較小。（6）開發(fā)周期短 塑料異型材從產(chǎn)品設(shè)計到樣品生產(chǎn)，一般只需3～20天的時間。目前，世界上已開發(fā)出的眾多異型材制品當(dāng)中，以塑料門窗應(yīng)用為最，而PVC門窗異型材在其中又占據(jù)了主導(dǎo)地位，約為塑料門窗總量的90%以上。②用PVC混合料擠出單腔室異型材制造的塑料窗，這種窗承受風(fēng)壓的能力和耐熱變形性能都存在一定問題。④擠出的多腔室PVCU異型材內(nèi)襯金屬加強(qiáng)筋制成的整體窗，即目前各國通用的塑料窗。此后，確定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；安裝施工技術(shù)規(guī)范；異型材有了專用原料和專用生產(chǎn)設(shè)備；小五金等配件不斷改進(jìn)完善；安裝施工有了專用工具，塑料窗逐漸得到了人們的認(rèn)可和歡迎。塑料窗因其有獨特的節(jié)能、隔熱、隔音和防腐的優(yōu)點，在歐洲迅速推廣應(yīng)用。與此相適應(yīng)，塑料異型材擠出機(jī)、擠出模具、混合設(shè)備、門窗組裝設(shè)備也應(yīng)運而生，不斷發(fā)展。塑料窗產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn)相繼制定、發(fā)布和實施，由此，以聯(lián)邦德國、奧地利為首的歐洲塑料門窗形成了一個完整的體系。追溯我國開發(fā)塑料產(chǎn)品的根源，主要有以下三點。所以，經(jīng)國內(nèi)部分專家及技術(shù)人員赴國外考察和認(rèn)真論證后，選定了PVC門窗這一具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品。最后，眾所周知，由于鋼、木、鋁門窗的保溫、密封效果遠(yuǎn)不及塑鋼門窗，因而使用塑鋼門窗可以大量節(jié)約能源，符合國家大力提倡的節(jié)能號召，因此開發(fā)塑鋼門窗就是大勢所趨，更符合當(dāng)時我國發(fā)展戰(zhàn)略的總體規(guī)劃。從1994年起全國化學(xué)建材發(fā)展開始進(jìn)入了推廣應(yīng)用階段，中國塑協(xié)及其專委會曾多次召開塑料異型材及門窗制品的生產(chǎn)技術(shù)交流會和產(chǎn)品推廣應(yīng)用會。我國塑料行業(yè)不失時機(jī)的抓住這一難得機(jī)遇，促使我國塑料異型材和門窗行業(yè)不斷上規(guī)模、上水平，在過去的20多年中得到了飛躍性的發(fā)展、。造成這一事實的主要原因在于除白色以外的其它顏色的聚氯乙烯異型材都很容易發(fā)生褪色或變色現(xiàn)象。因此人們始終沒有放棄新的聚氯乙烯型材的研究開發(fā)工作。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，聚氯乙烯以下的發(fā)展出現(xiàn)了一些令人高興的趨勢，主要表現(xiàn)在PVCU異型材的改性研究和制品開發(fā)上[1]。第2章 塑料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及螺桿擠出機(jī)的選擇 80型推拉窗框橫截面的設(shè)計 設(shè)計原則推拉窗型材設(shè)計時，須研究和計算其窗型受力模式、承力大小、剛度高低，以選擇最佳受力結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮塑料具有的特性和功能。（2）推拉窗型材設(shè)計為滿足密封、五金件安裝、排水、配合等多種功能，設(shè)計帶有溝、槽、凸起、內(nèi)腔加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)，要考慮擠出機(jī)和擠出成型模具對型材設(shè)計的“制約”作用。（4）推拉窗的施工安裝力求簡便，墻體與推拉窗聯(lián)接部位結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮塑料推拉窗窗框的熱膨脹系數(shù)。結(jié)構(gòu)圖如圖21所示. 壁厚設(shè)計壁厚盡可能均勻，這是異型材設(shè)計的一個基本原則。推拉框為構(gòu)成窗子骨架的主型材，GB/T88142004《門、窗框用硬聚氯乙烯（PVC）型材》中對于主型材壁厚做出了相關(guān)規(guī)定（表圖21 80型推拉框橫截面結(jié)構(gòu)圖21）。表21 主型材壁厚分類（單位mm）項目A 類B 類C 類可視面非可視面≥≥≥≥不規(guī)定不規(guī)定 圓角設(shè)計制品應(yīng)避免直角，彎角處弧度也不能太小。由于物料通過模具尖角處受到的阻力最大，容易使物料滯留，引起物料流動不均勻，以致難于保證與其它部位的相同擠出速度，所以，轉(zhuǎn)角處的半徑R不能太小。最理想的轉(zhuǎn)角是使內(nèi)外側(cè)的轉(zhuǎn)角半徑R同心。通常外側(cè)轉(zhuǎn)角R至少為壁厚的1/2。隨著時代的發(fā)展，人們對于塑料門窗有了更多新的更高的要求，相應(yīng)的PVC異型材擠出技術(shù)也有了更高的發(fā)展。與單螺桿擠出機(jī)相比，雙螺桿擠出機(jī)有很大的優(yōu)越性：（1）生產(chǎn)能力大，根據(jù)理論計算，在相同螺桿直徑下，雙螺桿擠出機(jī)產(chǎn)量能達(dá)到單螺桿擠出機(jī)的4倍。（3）產(chǎn)品質(zhì)量好，且在保證產(chǎn)品強(qiáng)度的條件下，原材料消耗下降約1/5～1/4。（5）塑料所受的剪切比較均勻。（7）料筒自潔性能好?，F(xiàn)在，PVC異型材的擠出傾向于粉料直接擠出。異向雙螺桿擠出機(jī)的顯著特點是，它比同向雙螺桿擠出機(jī)的物料輸送能力和擠出能力強(qiáng)，在相同直徑下，擠出量比同向擠出機(jī)一般高1倍左右。對加工熱敏性塑料十分有利。故此，本設(shè)計選用排氣式異向雙螺桿擠出機(jī)作為型材擠出主機(jī)，不僅有利于提高生產(chǎn)質(zhì)量，而且省去了單螺桿擠出機(jī)造粒工序，既節(jié)約能耗，由可以提高生產(chǎn)效率。助劑的種類很多，具體有增塑劑、穩(wěn)定劑、增韌劑、加工助劑、著色劑、抗氧劑、填料等。配方設(shè)計主要實現(xiàn)下面幾方面的目的。有些樹脂品種（如PVC）加工性能很差，不加入適當(dāng)?shù)奶砑觿╇y于進(jìn)行常規(guī)的加工。完全符合制品性能要求的樹脂品種是很難找到的，即使有這樣的品種，不是價格過高，就是難于加工。（3）降低成本。 配方設(shè)計