【正文】 簡化公式，是在三段的螺紋升程相等，螺棱寬度e也相等的情況下得到的。根據(jù)經驗數(shù)據(jù)： 非結晶型塑料：L1=10~25%L 結晶型塑料：L1=30~65%L 具體確定時，應按加工物料的具體物理性能而定。一般是通過塑料的物理性能分析，用經騐數(shù)據(jù)確定。因此應先確定均化段螺槽深度后，再由螺桿的幾何壓縮比來計算加料段的螺槽深度。 螺槽深度H1，在理論上H1大，固體輸送量增大。 1） 加料段 加料段的主要幾何參數(shù)有：螺紋升角φ、螺槽深度H1和加料段長度L1 . 螺紋升角φ，在設計時，如果取螺紋升程等于螺桿直徑時φ=17176。15D 20D 25D 30D 但也不要過大，過大，則使功率消耗過大，同時給加工和安裝帶來困難；還會使螺桿產生彎曲，甚至刮磨機筒，降低螺桿壽命。Q/n 從右圖也可看到，增大L/D，比流量也得到增加。)sinΦcosΦ/12η].P/L3 [π2D2δ3tgΦ/12ηL233。也可以按制品尺寸選定螺桿直徑，即按下表： 單位：mm螺桿直徑30456590120150200硬管直徑~3010~4520~6530~12050~18080~300120~400吹膜折徑50~300100~1000400~1500700~2000~2500~3500~8000擠板寬度400~800700~1200~1500~2500 確定長徑比：L/D 從公式：Q=1/2[πDnH3(l233。 普通螺桿形式的確定 非結晶型塑料熔融時有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)，是在一個較大的溫度范圍內進行，如HPVC的軟化溫度在75~165℃，故選用等距變深螺桿較好； 結晶型塑料熔融時沒有明顯的高彈態(tài)，其軟化溫度范圍較窄，如LDPE的軟化溫度在83~111℃，選用等距突變螺桿較好，理論上突變?yōu)椋?~2）D，實際上通常為（3~5）D。 缺點：由于H3較大，在同和壓縮比下，熔料倒流量較大；物料均化作用差；加工困難，應用較少。 螺槽深度不變，螺槽寬度逐漸變窄。2）等深變距螺桿螺桿。普通螺桿的特征包括有：直徑D，長徑比D/L，三段結構，螺紋升程，螺紋升角，螺紋斷面形狀及螺桿頭部結構。3） 口模的幾何形狀和阻力特性： 不同口模的幾何形狀和阻力特性，要求螺桿的幾何參數(shù)也不同，高阻力機頭要求H3較淺，反之則要求較深的H3.4） 螺桿轉數(shù) 熔融速率取決于剪切速率，剪切速率又與螺桿轉數(shù)有關。 主要包括：形狀、大小、松密度、熔融溫度或軟化點、熔態(tài)下的粘度、流動性、熱穩(wěn)定性、熔融溫度范圍及所含填料的性能等。5）適應性廣：希望塑化效率和適應性廣都兼?zhèn)?。它直接影響制品的物理、機械和化學性能； 擠出溫度：指物料的徑向、縱向溫度，在保證外觀質量下，一是溫度越低越好，制品易定型，可縮短冷卻時間，減少輔機的冷卻負擔；二是要求波動和溫差越小越好，可使制品尺寸穩(wěn)定、不易變形、防止局部過熱降解； 擠出壓力：壓力波動，引起生產能力波動，也會造成制品的尺寸波動。 （ 公斤/圈）b 最高生產能力：Q 在保證塑化質量的前題下能達到的最高產量。 三、具體設計步驟 塑料機械課程設計可按以下幾個步驟進行： (1)對螺桿進行設計； (2)對機筒進行設計； (3)設計塑化部件裝配圖； （4）對螺桿、機筒強度進行校核： （5）按“設計任務書”要求設計繪制零件圖； （6）按規(guī)定格式編制設計說明書； （7）準備答辯。 (3)構畫其它部件的結構草圖，進一步對螺桿結構選擇方案是否合理可行進行分析和討論。 學生應充分研究設計任務書，了解產品用途，所應用的樹脂，并進行工藝性及尺寸公差等級分析，在初步明確設計要求的基礎上，可按以下步驟進行零部件總體方案的論證。 (3)訓練學生初步設計塑料機械的能力，為以后的工作打下初步的基礎。塑料機械課程設計指導書謝 軍 編2009年6月39 / 39一、塑料機械課程設計目的塑料機械課程設計是一個重要的專業(yè)教學環(huán)節(jié)，這個數(shù)學環(huán)節(jié)的目的： (1)使學生進一步鞏固《塑料機械》課程中的理論知識，了解塑料機械設計的一般程序。 (2)使學生能夠熟練地運用有關設計技術資料，如《塑料機械國家標準》、《機械零件設計手冊》、《塑料工程手冊》、《輕工業(yè)技術裝備手冊》及其它有關設計規(guī)范等。 二、塑料機械設計準備工作 課程設計開始前必須預先準備好《塑料機械國家標準》、《機械零件設計手冊》、《塑料工程手冊》、《輕工業(yè)技術裝備手冊》等技術資料，以及圖紙、繪圖儀器等工具。 (1)根據(jù)任務書中規(guī)定，確定螺桿結構的初步方案，并畫出結構草圖； (2)通過螺桿結構初步計算及查找《塑料工程手冊》、《輕工業(yè)技術裝備手冊》等技術資料，驗證各段結構方案是否可行，構畫各段的結構草圖。 (4)螺桿及機筒方案經指導教師過目后，即可正式繪制裝配圖，并著手按照“設計任務書”上的要求進行課程設計。 四．螺桿結構設計的基本思路：. 設計質量標準：1）生產能力：a 比流量：Q/n 單位時間內螺桿每轉一圈的擠出量。（公斤/時）2）功率消耗：N/Q 在保證塑化質量的前題下，單位產量所消耗的機械功率單耗 （千瓦時/公斤）3）塑化質量： 外觀質量：指表面光滑，無波浪、竹節(jié)形、氣泡、斑紋和水紋等缺陷； 混合質量：指物料的各組分的分散程度。4）螺桿的加工制造容易、使用壽命長。1） 高聚物的特性對螺桿的結構和幾何參數(shù)有不同的要求。2） 擠壓系統(tǒng)的用途： 專用還是通用？對螺桿的結構設計有不同要求。2 擠出機普通螺桿的設計普通螺桿：即常規(guī)全螺紋的螺桿。 普通螺桿的主要形式及其確定 主要形式1） 等距變深螺桿 有三種，一是全長漸變，二是三段漸變，三是三段突變 缺點：對壓縮比較大的小徑螺桿的強度受到影響。 優(yōu)點：加工制造容易，成本低；螺紋升程相等物料與機筒接觸面積大，有利于物料塑化；加料段的第一個螺槽深度大，有利于進料，生產能力大。 優(yōu)點：桿有足夠的強度，利于用增大轉速來提高生產能力；有利于設計大的壓縮比。3）變距變深螺桿 特點：可得到較大的壓縮比（8：1），機械加工復雜，采用較少。三段漸變形突變形 普通螺桿主要參數(shù)的設計 直徑D的確定： 理論計算D是有困難的，一般是在初步確定產量和轉速后，采用： Q=βD3n 進行初算β經驗出料系數(shù) ~,對轉速高的取大值；對質韌而硬的物料取大值；對采用IKV結構機筒的取大值；D計算后，應按標準選取，即按：23450、560、670、80、90、100、11150、200、250、300等，向上一檔靠。)cos2Φ][H33(l233。].P/L3 看出，增大L/D，就等于減少了第二和第三項的倒流和漏流流量，相對提高了生產能力。對難于加工的塑料，如含氟塑料、對要求較高溫度和壓力的塑料、對吹膜制品、對粉狀料等L/D要大些；對熱敏性塑料、對進行半成品加工的L/D要小些；對轉速高的L/D要大些。 國內應用較多的是20~30，國外多數(shù)在33以下。40180。但在確定時，要考慮螺桿的機械強度和物料的壓縮比。 加料段長度L1的確定，理論上可由固體輸送理論公式計算，然而實際上由于影響因素很多，難于用理論公式去計算。 對熔點高，導熱性差，熱焓大的塑料，L1要長些；如加工PP的就要比加工PE的要長些；而PS屬于非結晶塑料，它的熔融過程是在一個比較大的范圍內進行，且它的熱焓最低，所需的L1長度可比HDPE短。2） 熔融段熔融段的主要技術參數(shù)有：壓縮比ε和熔融段長度L2。壓縮段長度L2 ：根據(jù)結晶型塑料與非結晶型塑料的各自特性，一般的經驗數(shù)據(jù)為：非結晶型塑料：L2=50~60%L ； 結晶型塑料：L2=（3~5）D 具體確定時，應根據(jù)加工的物料實際物理性能和加料段及均化段綜合平衡來確定。因而，槽太深，反而降低了生產能力。 從理論公式看到，淺螺槽對物料的剪切作用大，有利于對物料進一步塑化和均化作用。H3值用理論公式計算較困難，與L3一樣，大多數(shù)采用經驗數(shù)據(jù)來確定。 均化段長度L3： 它的大小對生產能力、擠出物的質量和螺桿工作特性都有一定的影響。