【正文】 ................ 33 結 論 ....................................................................................................... 35 謝 辭 ....................................................................................................... 36 參考文獻 ................................................................................................. 37 外文資料翻譯 ........................................................................................ 39 中文翻譯 ................................................................................................. 47 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） III 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)達國家模具標準化程度達到 30%以上，我國模具標準化工作也有了很大進展，基本上配齊了主要模具類別的零件標準。 本次畢業(yè)設計主要是針對 80 型塑料推拉框擠出機頭（模頭）的設計，設計中主要依據(jù)聚合物加工流變學和傳熱學等基礎理論，來分析和計算擠出機頭各零部件的形狀和尺寸。例如：本次設計中的成型板，分流支架板，以及型芯和分流錐都有詳細的尺寸。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） IV 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?？梢酝ㄟ^改變擠出機機頭的形狀，生產(chǎn)多種截面形狀復雜的異型材制品。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洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） V 斷面結構，各封閉的空氣腔室進一步改善了它的熱性能；型材側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壓強度、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)展和應用，尤其近年來在建筑門窗領域的應用非常廣泛，這一切與其獨特的性能特點是分不開的。因此，其輕質的特點使其在建筑、汽車等領域的應用具有突出的優(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。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） VI （ 5）成本低 塑料異型材密度小，單位質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中，以塑料門窗應用為最，而 PVC 門窗異型材在其中又占據(jù)了主導地位，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 異型材內襯金屬加強筋制成的整體窗，即目前各國通用的塑料窗。此后，確定了技術標準；安裝施工技術規(guī)范；異型材有了專用原料和專用生產(chǎn)設備；小五金等 配件不斷改進完善；安裝施工有了專用工具，塑料窗逐漸得到了人們的認可和歡迎。 塑料窗因其有獨特的節(jié)能、隔熱、隔音和防腐的優(yōu)點，在歐洲迅速推廣應用。與此相適應，塑料異型材擠出機 、擠出模具、混合設備、門窗組裝設備也應運而生，不斷發(fā)展。塑料窗產(chǎn)品標準和配套標準相繼制定、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)國內部分專家及技術人員赴國外考察和認真論證后，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，更符合當時我國發(fā)展戰(zhàn)略的總體規(guī)劃。從 1994 年起全國化學建材發(fā)展開始進入了推廣應用階段，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)技術交流會和產(chǎn)品推廣應用會。我國塑料行業(yè)不失時機的抓住這一難得機遇，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洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） VIII 新的聚氯乙烯型材的研究開發(fā)工作。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術的進步，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]。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） IX 第 2 章 塑料制件的結構設計及螺桿擠出機的選擇 80 型推拉窗框橫截面的設計 設計原則 推拉窗型材設計時，須研究和計算其窗型受力模式、承力大小、剛度高低，以選擇最佳受力結構，充分發(fā)揮塑料具有的特性和功能。 （ 2）推拉窗型材設計為滿足密封、五金件安裝、排水、配合等多種功能，設計帶有溝、槽、凸起、內腔加強筋等結構，要考慮擠出機和擠出成型模具對型材設計的“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)接部位結構設計要考慮塑料推拉窗窗框的熱膨脹系數(shù)。結構圖如圖 21 所示 . 壁厚設計 壁厚盡可能均勻，這是異型材設計的一個基本原則。推拉框為構成窗子骨架的主型材， GB/T88142021《門、窗框用硬聚氯乙烯（ PVC）型材》中對于主型材壁厚 做出 了相關規(guī)定（表 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） X 圖 21 80 型推拉框橫截面結構圖 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 圓角設計 制品應避免直角，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，轉角處的半徑 R 不能太小。最理想的轉角是使內外側的轉角半徑 R 同心。通常外側轉角 R 至少為壁厚的 1/2，不小于 ，內半徑不小于 。 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，相應的 PVC 異型材擠出技術也有了更高的發(fā)展。與單螺桿擠出機相比，雙螺桿 擠出機有很大的優(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，雙螺桿擠出機產(chǎn)量能達到單螺桿擠出機的 4 倍。 （ 3）產(chǎn)品質量好，且在保證產(chǎn)品強度的條件下，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。 現(xiàn)在， PVC 異型材的擠出傾向于粉料直接擠出。異向雙螺桿擠出機的顯著特點是，它比同向雙螺桿擠出機的物料輸送能力和擠出能力強，在相同直徑下，擠出量比同向擠出機一般高 1 倍左右。對加工熱敏性塑料十分有利。 故此，本設計選用排氣式異向雙螺桿擠出機作為型材擠出主機，不僅洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） XII 有利于提高生產(chǎn)質量，而且省去 了單螺桿擠出機造粒工序，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?shù)奶砑觿╇y于進行常規(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。 配方設計原理 配方設計應考慮的因素 純 PVC 樹脂性能較差，加工十分困難。但 是 PVC 體系同其他類材料比較，其物性指標和加工性能受各類添加劑、混煉技術和成型加工條件的影響較大，因而通過選 配各類助劑，調整不同配方和加工條件，即可獲得各項性能指標優(yōu)異的 窗 框 異型材。配洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） XIV 方設計時應著重應考慮以下因素： （ 1）成型加工用的設備。 （ 3）制品的性能、結構、用途、使用環(huán)境條件和期望的壽命。 制品主要性能和原材料的關系 PVC 配方中加入的各種助劑有利于改善 PVC 或其成品的性能，不同助劑對其性能的影響方面是不同的，人們希望得到的性能與助劑的關系如下所述。一般隨 PVC 樹脂分子量增加，填料含量的減少，填料粒度的微細，成型加工塑化程度良好而增加。 （ 2）沖擊強度、伸長率、彎曲模量：表征制品韌性。應注意潤滑劑的種類和用量有時也會影響制品的沖擊強度。如潤滑劑的選擇和配合不當，可使抗沖擊改性劑的作用全部失效。隨 PVC 樹脂分子量增加，分子結構中支鏈減少而增加。當它與金紅石型TiO2 并用時，可大大延長制品壽命。 （ 4）加工性能： PVC 熔體粘度高，流動性不好，流動摩擦熱大，制品表面粗糙。配方最后確定要求配制的 UPVC 具有適宜的流動溫度和良好的成型加工性。制造異型材通常選用懸浮聚合 PVC 樹脂。 PVC 樹脂平均分子量愈大，即聚合度 n 值愈大，材料機械性能愈高，耐低溫及耐熱性能愈好。綜合平衡各項性能，制造 PVC 異型材通常選用 K 值為 65～ 68，平均聚合度為 850～ 1000 的 SG5 型樹脂。 表 31 擠出成型時常用塑料的壓縮比 項目 優(yōu)等品 一等品 合格品 粘數(shù) /（ ml/g） （或 K 值） （或平均聚合度） 118170 6866 11001000 雜質粒子數(shù) /個 揮發(fā)物含量 /% 表觀密度 /（ g/ml） 篩余物 /% 篩 余物 /% 魚眼數(shù) /(個 /400m2) 100 樹脂增塑劑吸收量 /g 白度 ( 160℃， 10min 后 )/% 殘留氯乙烯含量 /(mg/kg) ≤ ≤ ≥ ≤ ≥ ≤ ≥ ≥ ≤ 16 90 20 20 74 8 30 90 40 19 10 90 80 （ 2）為了保證型材的使用壽命，且其各項技術指標如（硬度、拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲彈性模量、低溫落錘沖擊、維卡軟化點、簡支梁沖擊強度、氧指數(shù) ）都達到國標，須在選擇助劑時必須想到光熱穩(wěn)定性，抗老化性對型材的物理性能要求，以及生產(chǎn)過程的生產(chǎn)效率，并要兼顧配方洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） XVI 成本等因素，下面將不同助劑作簡要闡述。 PVC 樹脂分解過程是由于脫 HCl 反應引起的一系列連鎖反應，最后導致大分子鏈斷裂。 潤滑劑 潤滑劑的作用是降低 物料之間及物料和加工設備表面的摩擦力，從而降低熔體的流動阻力，降低熔體粘度，提高熔體的流動性 ,避免熔體與設備的粘附，提高制品表面的光潔度等。潤滑劑使用不可過多，否則會影響焊接強度。 著色劑 著色劑除了使制品具有美麗的顏色外，還可提高耐光性，對延長型材的使用壽命起很大作用。 TiO2 分為兩種，金紅石型和銳鈦型。鈦白在 PVC 塑料門窗型材中的使用量為 3～ 6phr。因此， PVC 加工時往往需要加入加工助劑，以改善其熔體的缺陷。 填充劑 填充劑不僅可降低成本，還可提高其剛性和耐熱性，改善耐候性，增加尺寸穩(wěn)定性，有利于擠出成型，經(jīng)過反復試驗，使用輕質活性 CaCO3 所生產(chǎn)的型材，其各項技術指標均優(yōu)于其它填 充劑所生產(chǎn)的型材。 （ 2）熱穩(wěn)定劑系統(tǒng)的確定 主熱穩(wěn)定劑采用 Ba/C