管接頭注塑模設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、管接頭注塑模設(shè)計(jì)說明書 摘要：針對(duì)管接頭制品的結(jié)構(gòu)，結(jié)合注塑模設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較，最終設(shè)計(jì)出一套管接頭注塑模具。本次設(shè)計(jì)從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性、具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇和有關(guān)參數(shù)的校核都進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。最終采用的注塑模為一模兩腔的三板式模具，通過四面滑塊和型芯對(duì)制品進(jìn)行成型，同時(shí)采用三次分型的方法實(shí)現(xiàn)制品的頂出和凝料的脫除。經(jīng)設(shè)計(jì)標(biāo)明該模具能夠?qū)崿F(xiàn)制品的注塑成型并滿足預(yù)定的質(zhì)量要求。 關(guān)鍵詞：注塑模具 管接頭 ug三維設(shè)計(jì) abstract： according to the s

2、tructure of pipe fittings products, combining the characteristics of injection molding design, through the process of plastic parts, analyze and compare the final design out a casing joint injection mold. this design from product structure manufaturability, specific mold structure of mould, starting

3、 the gating system, the structure of its molding part, cooling system, ejector systems, injection machine selection and related parameter checking makes a detailed design, and simple compiled the mould processing technology. the injection mold for finally adopted the three exactly two cavity board m

4、old, through all the slider and cores, shaping of products by adopting the method of three points and realize products ejector material removal. the design to indicate this mold can realize products molding and meet predetermined quality requirements.keywords: injection mould pipe joint ug three-dim

5、ensional design 目錄第一章 緒論3第二章 塑件的工藝性分析42.1 塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析42.1.1 產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)和2d尺寸圖52.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求52.1.2 塑件工藝分析522 塑件材料工藝性的分析52.2.1 基本特性62.2.2 材料的成型工藝性62.2.3 塑件成型工藝參數(shù)的確定623 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量7第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.1 分型面位置的確定83.2 型腔數(shù)量和布置方式的確定83.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定93.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)93.4.1 澆口的設(shè)計(jì)93.4.2 主流道的設(shè)計(jì)103.4.3 冷料穴的設(shè)計(jì)113.4.4 澆注系統(tǒng)最終方案的確定113.5

6、 注射機(jī)型號(hào)的確定113.5.1 注射機(jī)的初選113.5.2 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核123.6 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)123.7 成型零件的設(shè)計(jì)123.7.1 模具成型部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)143.7.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算153.7.3 脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)153.7.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)163.7.5 模具結(jié)構(gòu)草圖的繪制163.7.6 開合模過程173.7.7 成型零件的加工工藝173.7.8 成型零件材料的選用173.7.9 模具的安裝調(diào)試與維護(hù)18第四章 結(jié)論19第五章 致謝20附錄1 聚合物混煉設(shè)備（綜述） 21附錄2 聚合物基納米復(fù)合材料拉伸流動(dòng)混合器（翻譯） 28第一章 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具

7、工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位越來越重要。利用模具成型塑件的方法實(shí)質(zhì)是一種少切削、無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成型工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以大大的提高生產(chǎn)效率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約材料，降低成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，模具成型方法在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門中得到了極其廣泛的應(yīng)用。它已成為工業(yè)中進(jìn)行大批量生產(chǎn)的重要技術(shù)手段，對(duì)于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭(zhēng)先占領(lǐng)市場(chǎng)，以及產(chǎn)品的更新?lián)Q代和新產(chǎn)品的開發(fā)都具有決定性的意義，明顯地成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。 近年來，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大，日本的模具產(chǎn)能約占全球的4

8、0%，居世界第一位，每年向國(guó)外出口大量模具。模具行業(yè)在美國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢(shì)，但是美國(guó)模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國(guó)擁有世界領(lǐng)先的汽車、船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國(guó)模具在世界上具有較為重要的地位。所以在許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低。 第二章 塑件的工藝性分析 2.1 塑件結(jié)構(gòu)工藝分析2.1.1 產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)及二維尺寸圖圖 2-1 管接頭產(chǎn)品圖 圖 2-2 管接頭產(chǎn)品圖圖 1-3 管接頭產(chǎn)品2d尺寸圖 2.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求 塑料零件的材料為pvc，塑件要求外形美觀，不允許有錯(cuò)牙現(xiàn)

9、象,其內(nèi)表面要求光潔美觀，其工作面成型時(shí)不允許有澆口、頂桿痕跡，開模時(shí)要求不被動(dòng)模型芯拉裂或者拉變形，以保證一定的機(jī)械強(qiáng)度。 此塑件高為45mm，最大寬度39.40mm。查表-常用材料模塑件公差等級(jí)和選用（gb/t14486）、表-模塑件尺寸公差表（gb/t14486）得知，對(duì)精度要求一般，根據(jù)pvc塑料的性質(zhì)及特性，其精度等級(jí)可按mt5來查并取其公差。2.1.3 塑件的工藝分析 (1) 該塑件尺寸中等且塑件同軸度等級(jí)較高，其內(nèi)表面要求光潔美觀，成型時(shí)不允許有澆口、頂桿痕跡，開模時(shí)要求不被定模型芯拉裂或者拉變形。所以采用的澆口形式要保證其表面精度。 (2) 該塑件為中小批量生產(chǎn) ，塑件的形狀較

10、復(fù)雜。為了保證產(chǎn)品一定的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)于模具設(shè)計(jì)要求較高，產(chǎn)品不許有尖角，以免產(chǎn)生產(chǎn)品開裂現(xiàn)象。 2.2 塑件材料工藝性的分析2.2.1 基本特性 pvc塑料（聚氯乙烯）是世界上產(chǎn)量最高的塑料品種之一。其原料來源豐富，價(jià)格低廉，性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛。其樹脂為白色或者淺黃色粉末，形同面粉，造粒后為透明塊狀，類似明礬。根據(jù)不同的用途加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑件可呈現(xiàn)不同的物理性能和力學(xué)性能。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)制品。純聚氯乙烯的密度為1.4g/cm3，加入了增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范圍一般為1.152.00 g/cm3。硬聚氯乙烯不含或含有少量增塑劑。它的

11、機(jī)械強(qiáng)度頗高，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料；其介電性能好，對(duì)酸堿的抵抗能力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好；但成型比較困難，耐熱性不高。軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，柔軟且富有彈性，類似橡膠，但比橡膠更耐光、更持久。在常溫下其彈性不及橡膠，但耐蝕性優(yōu)于橡膠，不怕濃酸、濃堿的破壞，不受氧氣及臭氧的影響，能耐寒冷。成型性好，但耐熱性低，機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性及介電性能等都不及硬聚氯乙烯，且易老化。總的來說，聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用做低頻絕緣材料，其化學(xué)穩(wěn)定性也較好。優(yōu)于聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)導(dǎo)致分解，放出氯化氫氣體，使得聚氯乙烯變色，所以其應(yīng)用范圍較窄，使用溫度一般

12、在-1555之間.2.2.2 材料的成型工藝性由于其熔體黏度高，所需的注射成型壓力較高，因此塑件對(duì)型芯的包緊力較大，故塑件應(yīng)采用較大的脫模斜度。另外熔體黏度較高，使pvc制品易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。pvc易吸水，成形加工前需要進(jìn)行干燥處理。在正常的成形條件下，pvc制品的尺寸穩(wěn)定性較好2.2.3 塑件成型工藝參數(shù) 查有關(guān)手冊(cè)得到pvc（抗沖）塑料的成形工藝參數(shù)： 密度 1.011.04g/cm3 收縮率 0.3%0.8% 預(yù)熱溫度 8085 ,預(yù)熱時(shí)間23h 料筒溫度 后段150170, 中段165180 前段180c200; 噴嘴溫度 170180 模具溫

13、度 5080 注射壓力 60100mpa成形時(shí)間 注射時(shí)間2090s， 保壓時(shí)間05s， 冷卻時(shí)間20150s2.2 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 用ug軟件測(cè)量出塑件的體積為5.744cm3，查塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)表2.1國(guó)產(chǎn)常用注射成型塑料名稱及成型特性可知pvc的密度為1.20g/cm3,計(jì)算可得其質(zhì)量為5.744 cm31.20 g/cm3=6.9328g。第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 分型面位置的確定如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因

14、此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：a)保證塑料制品能夠脫模 這是一個(gè)首要原則，設(shè)置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個(gè)原則，分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個(gè)平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個(gè)廓形應(yīng)呈縮小趨勢(shì)，不應(yīng)有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。b)使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會(huì)留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會(huì)在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應(yīng)避免設(shè)在塑件光滑表面上 。d)盡量避免側(cè)向抽

15、芯塑料注射模具，應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因?yàn)閭?cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時(shí)耗財(cái)，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用。e)使分型面容易加工分型面精度是整個(gè)模具精度的重要部分，力求平面度和動(dòng)、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。g)使側(cè)向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動(dòng)的距離越短，一方面能減少動(dòng)、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。 h)有利于排氣 對(duì)中、小型塑件因型腔較小，空氣量不

16、多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時(shí)應(yīng)有利于排氣。按此原則，分型面應(yīng)設(shè)在注射時(shí)熔融塑料最后到達(dá)的位置，而且不把型腔封閉。 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對(duì)存在的問題采取其他措施彌補(bǔ)，以選擇接近理想的分型面。對(duì)于本塑件的分型面選擇，如圖2-3所示。圖3的分型面位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡，但是模具結(jié)構(gòu)為哈夫模結(jié)構(gòu)，塑件的分型面不得不在處，在處分型面是產(chǎn)品豎直方向上的最大輪廓處，此處分型面用于塑件的頂出，選在處分型面也是考慮到順利頂出的因素。所以在圖3中

17、的、處分型面分別代表豎直方向和水平方向上的分型面。3.2 確定型腔數(shù)量及布置方式當(dāng)塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔還是多型腔模。由表一可以看出單型腔、多型腔的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，但由于以上確定的二次分型方式，及pvc料的固有性質(zhì)，以致于其澆注系統(tǒng)的特殊性。因此考慮到生產(chǎn)批量，本模具采用一模兩腔的排列方式。表1 單型腔、多型腔的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍單型腔模具塑件的精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；模具制造成本低，周期短。塑料成形的生產(chǎn)率低，塑件的成本高。塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。多型腔模具塑料成形的生產(chǎn)率高，塑件的成本低。塑件的精度低；工藝參數(shù)難以控

18、制；模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；模具制造成本高，周期長(zhǎng)。大批量、長(zhǎng)期生產(chǎn)的小型塑件。3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 根據(jù)以上分析計(jì)算、型腔尺寸及數(shù)量和分型結(jié)構(gòu)可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。模具的大小取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。為了節(jié)約模具鋼材和便于熱處理，根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸（平面投影面積與高度），以及產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)，可以確定鑲（模仁）的外形尺寸，確定鑲件的尺寸后，就可大致確定模架的大小。查塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表7-6得：選擇lkntpfci型結(jié)構(gòu) 脫料板厚度為20mm定模板厚度：a=70mm動(dòng)模板厚度：b=70mm墊快厚度：c=80mm 模具厚度：h=30+20+

19、a+b+c+25+動(dòng)定模板間隙=(30+20+70+70+80+25+1)mm=296mm模具外形尺寸： 280mm400mm296mm。3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)控制著塑件成型過程中充模和補(bǔ)料兩個(gè)重要階段，對(duì)塑件質(zhì)量關(guān)系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道。普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成。3.4.1 澆口設(shè)計(jì)澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口、直澆口等。但由于管接頭塑件結(jié)構(gòu)的限制，且塑件尺寸不大，因此采用點(diǎn)澆

20、口最合適。如下圖： 圖2-1局部放大圖3.4.2 主流道的設(shè)計(jì)從上面分析中可知，本模具采用一模兩腔，單列直排，且還有側(cè)型芯分型。滑塊和推件板及型芯構(gòu)成成型零部件。流道采用平衡式獲得良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)流道均衡地分配到各個(gè)型腔。澆口采用點(diǎn)澆口。澆口直徑為0.5mm，主流道為圓錐形，錐角為，主流道小端直徑與注射機(jī)噴嘴配合。小端直徑d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.51mm)=4+1=5mm，大端直徑為8mm，主流道高度為50mm，主流道球面半徑sr=噴嘴球面半徑（12mm）=18+2=20mm。其余尺寸如圖2-1示。澆注系統(tǒng)和澆口套如下圖主流道與噴嘴的接觸處多做成半球形的

21、凹坑。二者應(yīng)嚴(yán)密接觸以避免高壓塑料的溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1-2mm；主流道小端直徑應(yīng)比噴嘴孔直徑約大0.5-1mm，常取3.5-6mm，視制品大小及補(bǔ)料要求決定。大端直徑應(yīng)比分流道深度大1.5mm以上，其錐角不宜過大，一般取26。為了便于加工和縮短主流道長(zhǎng)度，襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長(zhǎng)度取43mm。襯套如圖示，大端直徑為50mm，小端直徑為16mm，材料采用t10a鋼，熱處理淬火后表面硬度為53hrc57hrc。如下圖： 圖3-2 澆口套放大圖3.4.3 冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔，既

22、影響熔體充填的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。主流道冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上（也即塑料流動(dòng)的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的0.51.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。主流道末端的冷料穴除了上述作用外，還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿，注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后由推出機(jī)構(gòu)將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。本模具中的冷料穴是在定模板上開設(shè)的錐度的冷料穴。 3.4.4 澆注系統(tǒng)最終方案的確定圖2-3澆注系統(tǒng)3.5 注射機(jī)型號(hào)的選定3.5.1 注塑機(jī)的初選本次設(shè)計(jì)與實(shí)際在工廠中的設(shè)計(jì)有所不同。工廠中的注塑

23、機(jī)是已有固定的，模具設(shè)計(jì)人員通常都是根據(jù)車間內(nèi)的注塑機(jī)來確定最大的之間產(chǎn)量，即是說廠中的注塑機(jī)選擇是有限的。而在本次設(shè)計(jì)中，我們選擇注塑即的原則則是按我們想象中的產(chǎn)品產(chǎn)量和實(shí)際的塑件形狀來選擇任何一款注塑機(jī)，最后校核能滿足使用要求即可。在查閱塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)后，初選g54-s200/400型注塑機(jī)。其有關(guān)參數(shù)如下：額定注射量200/400 cm3注射壓力109mpa鎖模力2540kn最大注射面積645cm2模具厚度165406cm最大開合模行程260mm噴嘴圓弧半徑18mm噴嘴直徑4mm拉桿間距290368mm 3.5.2 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核3.5.2.1 注射量的校核根據(jù)帶有澆注系

24、統(tǒng)的塑件的三維模型，如上圖，利用三維軟件直接可查詢到可得出其體積約為30.903 cm3，查塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)表2.1國(guó)產(chǎn)常用注射成型塑料名稱及成型特性可知pvc的密度為1.02g/cm3,計(jì)算可得其質(zhì)量為31.52106g。由上述注塑機(jī)參數(shù)滿足注射量v機(jī)v實(shí) 即200 cm330.903 cm3式中v機(jī)額定注射量（cm3）v實(shí)塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm3）因此注塑機(jī)注射量滿足要求3.5.2.2 注射壓力的校核 pe =1.370 =91 而pe109，注射壓力校核合格。 式中取1.3； 取70（屬薄壁窄澆口類）。3.5.2.3 鎖模力校核 鎖模力是指當(dāng)高壓熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)在型

25、腔內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總的投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。作用在這個(gè)面上的力應(yīng)小于注塑機(jī)的額定鎖模力。fka=0.8 2517.730=775.325kn,而f=2540kn,所以鎖模力校核合格3.6 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)由于塑件類似“工”字型，因此應(yīng)有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，由于抽出距離較短，抽出力較小，所以采用斜導(dǎo)柱，滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。斜導(dǎo)柱安裝在定模板上，滑塊裝在推件板上。斜導(dǎo)柱的傾角，斜導(dǎo)柱的材料為t10a，由于斜導(dǎo)柱經(jīng)常與滑塊摩擦，因此熱處理硬度為55hrc，表面粗糙度值為ra為0.8um。斜導(dǎo)柱與定模板間采用過渡配合h7/m6,且滑塊與斜導(dǎo)柱之間采用間隙

26、值為1mm。斜導(dǎo)柱直徑經(jīng)計(jì)算，且考慮到彎曲應(yīng)力取16mm。具體相關(guān)數(shù)值及尺寸如下：抽芯距計(jì)算：抽芯力：fc=chp(ucos3.7 成型零件的設(shè)計(jì)3.7.1 模具成型部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔是模具上直接成型塑料制件的部位。直接構(gòu)成模具型腔的所有零件的所有零件都稱為成型零件，通常包括：凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)、各種型腔鑲件等。按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種。采用組合式型芯，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)復(fù)雜的型芯的加工工藝，減少熱處理變形，便宜模具的維修，節(jié)省貴重的模具鋼。為了保證組合后的型芯尺寸的精度和裝配的牢固，要求鑲件的尺寸、形位公差等級(jí)較高，組合機(jī)構(gòu)必須牢固，鑲塊的機(jī)械加工工藝性要好。因此，選擇合理的組合

27、式結(jié)構(gòu)是非常重要的。下圖是用ug軟件進(jìn)行對(duì)塑件3d拆模后模具成型部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于本產(chǎn)品管接頭的特殊結(jié)構(gòu)形式，在模具成型部分采用四面滑塊結(jié)構(gòu)，因此哈夫塊和側(cè)抽滑塊是產(chǎn)品成型的主要部件，也是構(gòu)成型腔部件。所以在設(shè)計(jì)計(jì)算哈夫塊和側(cè)抽滑塊的尺寸時(shí)，尤其要求嚴(yán)格的配合。具體各部件的尺寸結(jié)構(gòu)在cad圖檔中已詳細(xì)注明。在這里需要解釋的是，由于本塑件尺寸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是哈夫塊。所以在哈夫塊直接與塑件成型的部分不表明尺寸，直接將哈夫塊的3d圖檔給制造部進(jìn)行cnc加工。據(jù)我了解，現(xiàn)今制造企業(yè)對(duì)與復(fù)雜曲面的部件加工將以u(píng)g的3d圖檔形式輸入cnc加工，由cnc自動(dòng)生成加工程序。如果設(shè)計(jì)人員直接將曲面部分標(biāo)注，這

28、將使得圖面相當(dāng)復(fù)雜，而且也是沒有必要的。本塑件型芯的也是不適合完完全全標(biāo)注在圖紙上，部分曲面也是給cnc加工。型芯與動(dòng)模板做成鑲件配合形式，以節(jié)省貴重材料，降低成本3.7.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算3.7.2.1 成型零件的工作尺寸 形零件工作尺寸指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸，例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸、孔間距離尺寸、孔或凸臺(tái)至某成形表面的距離尺寸、螺紋成形零件的徑向尺寸和螺距尺寸等。塑件成形的總誤差s+z+e+i應(yīng)小于塑件的公差值，即式中s塑件的收縮率波動(dòng)；z模具成形零件的制造誤差；e模具成形零件的磨損；i模具安裝配合的誤差；3.7.2.2 考慮塑件尺寸和精度的原則在一般情況下

29、，塑料收縮率波動(dòng)、成形零件的制造公差和成形零件的磨損是影響塑件尺寸和精度的主要原因。對(duì)于大型塑件，其塑料收縮率對(duì)塑件的尺寸公差影響最大，應(yīng)穩(wěn)定成形工藝條件，并選擇波動(dòng)較小的塑料來減小塑件的成形誤差；對(duì)于中、小型塑件，成形零件的制造公差及磨損對(duì)塑件的尺寸公差影響最大，應(yīng)提高模具精度等級(jí)和減小磨損來減小塑件的成形誤差。3.7.2.3 成型零件工作尺寸的計(jì)算(1)型腔徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1/6;模具的制造公差z=/3;取x=0.5。(2)型腔深度尺寸模具最大磨損量取塑件公差的1/6;模具的制造公差z=/3;取x=0.5。（3）型芯徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1/6;模具的制造

30、公差z=/3;取x=0.5。(4)型芯高度尺寸模具最大磨損量取塑件公差的1/6;模具的制造公差z=/3;取x=0.5。3.7.3 脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于管接頭的特殊結(jié)構(gòu)形式，且不易用頂針推出，所以本產(chǎn)品用推管推出機(jī)構(gòu)。推管推出實(shí)用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式，其脫模運(yùn)動(dòng)方式和推桿相同。而且推管是一種空心推桿，故整個(gè)周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會(huì)留下明顯的推出痕跡，很顯然推管推出最使用與本產(chǎn)品管接頭的推出機(jī)構(gòu)。下圖所示有關(guān)推管的配合形式。推管的內(nèi)徑與型芯相配合，小直徑時(shí)選用h8/f7的配合，大直徑取h7/f7配合；外徑與模板上的孔相配合，直徑較小時(shí)

31、采用h8/f8配合。推管與型芯的配合長(zhǎng)度一般比推出行程大35mm，推管與模板的配合產(chǎn)度一般為推管外徑的1.52倍，推管固定端外徑與模板有單邊0.5mm裝配間隙，推管的材料、熱處理硬度要求及配合部分的表面粗糙度要求與推桿相同。3.7.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、表面狀況、水的流速、模具的材料等很多因素都會(huì)影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計(jì)算比較困難。實(shí)際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定冷水水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。由于模具成型部分由型芯、哈夫塊和a板組成，制品平均壁厚為1.5mm左右，制品尺寸不大，在哈夫塊上冷卻水路的直徑做為6mm，在a板上的冷卻水路做直徑為8

32、mm。哈夫塊上和a板上的冷卻水路布置如下圖所示。圖2-7冷卻水道示意圖 3.7.5 模具結(jié)構(gòu)草圖的繪制3.7.6 開合模過程首先分型面分型，脫料板與a板分開拉斷塑件上的點(diǎn)澆口，拉出a板上的分流道凝料。完成澆注系統(tǒng)凝料與塑件分離后模具繼續(xù)開模，當(dāng)定距拉桿作用與a板時(shí)，分型面開始分型,此時(shí)脫料板與定模底板分離從而使得凝料脫除。當(dāng)分型面結(jié)束后主分型開始此時(shí)由于斜導(dǎo)柱和哈夫塊之間有一定間隙，動(dòng)模型芯先與塑件脫離一小段距離，之后斜導(dǎo)柱帶動(dòng)哈夫塊、彎銷帶動(dòng)滑塊同時(shí)與 塑件分離。此時(shí)完成開模。模具開模結(jié)束，注塑機(jī)的液壓機(jī)構(gòu)作用與頂針底板，頂針底板作用與套筒進(jìn)行塑件頂出動(dòng)作。當(dāng)塑件頂出完畢取下塑件和凝料時(shí)，注

33、塑機(jī)作用與頂針底板的頂出力移除，此時(shí)開始合模狀態(tài)。在復(fù)位桿彈簧的作用與頂針板下模具完成先復(fù)位動(dòng)作防止定模在合模時(shí)板套筒撞傷。同時(shí)斜導(dǎo)柱和彎銷分別帶動(dòng)哈夫塊和滑塊移動(dòng)到開模前的精確位置，模具合模完畢。3.7.7 成型零件的加工工藝哈夫塊的加工工藝序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1下料鋸床下料155mmx85mmx65mm2銑銑上、下平面至尺寸60.5mm；以底面為基準(zhǔn)，銑四側(cè)面至尺寸151mmx80.5mm；3磨平磨a、b面至尺寸60，四側(cè)面至尺寸150.00mmx80.00mm。4線切割線割哈夫塊，一分為二。5數(shù)控銑以底面為基準(zhǔn)銑型芯及點(diǎn)孔。6表面處理表面鍍硬鉻7鉗鉆m8mm螺紋底孔，并攻螺紋到要求，拋光

34、表面。 圖2-9哈夫塊和型芯示意圖型芯鑲件的加工工藝序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容1下料鋸床下料32mmx200mm2車以一端面為基準(zhǔn)車圓柱面至22.5mm3磨磨22.5mm圓柱面至22mm4數(shù)控銑依照3d圖檔銑出型芯5表面處理表面鍍硬鉻6鉗鉆m8mm螺紋底孔，并攻螺紋到要求，拋光表面。3.7.8 成型零件的材料的選用成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完后，就要開始零件的下材料和加工制作等。塑料模具的品種規(guī)格多，形狀復(fù)雜，表面粗糙度值低，制造難度大，因此探討塑料模具的選材問題需要綜合分析塑料模具的工作條件、性能，以提高模具的使用壽命、保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。由于此塑件成分是pvc，熔融時(shí)粘度高，需要較大的成型壓力，因

35、此模具材鋼需要足夠的強(qiáng)度、硬度、良好的耐磨性、耐腐蝕性，以使模具能承受工作時(shí)的負(fù)荷而不致變形、磨損。通常塑料模具鋼的硬度在3855hrc范圍內(nèi)，形狀簡(jiǎn)單拋光性能要求高的，工作硬度值可取高些；反之，工作硬度值可取低些。為了保證模具的制造精度、簡(jiǎn)化加工工藝及符合工藝性能的要求，所以根據(jù)塑料模具工作條件及鋼的使用性能要求確定模具成型部分零件選用718h鋼，硬度在hrc35-40。該鋼材的耐磨性、耐腐蝕性、機(jī)加工穩(wěn)定性能都良好，而且現(xiàn)在企業(yè)中都廣泛使用，因此在購(gòu)買此鋼方便。成型部分零件包括型芯、哈夫塊和滑塊。此外在斜導(dǎo)柱和彎銷的材料選用p20鋼材，以保證斜導(dǎo)柱和彎銷的剛性強(qiáng)度。3.7.9 模具的安裝調(diào)

36、試與維護(hù)3.7.9.1 模具的安裝（1）清理模板平面定位孔及模具安裝表面上的污物、毛刺；（2）因模具的外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面的兩根導(dǎo)軌上墊好板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開閉模具時(shí)平穩(wěn)，靈活，無卡住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模；（3）調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)；（4）慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡、靈活、協(xié)； （5）模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離預(yù)定溫度2

37、030，即可校正噴嘴澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須使松緊合適，校正后擰緊注射模座定位螺釘，緊固定位。3.7.9.1 模具的調(diào)試 試模時(shí)，塑件上常可能會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析，排除故障。造成次、廢品的原因是很多的，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多方面的綜合原因。需按照成型條件、成型設(shè)備、模具結(jié)構(gòu)及制造精度、塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中的主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型工藝參數(shù)、修整模具等方法加以解決。 第4章 結(jié)論 本設(shè)計(jì)首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當(dāng)今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢(shì)。其

38、次介紹了注塑件的一般設(shè)計(jì)原則，對(duì)塑件的特性做了說明。從實(shí)際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準(zhǔn)備工作之后，接著介紹了模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容，冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說明了設(shè)計(jì)的一般步驟；頂出系統(tǒng)著重推桿的設(shè)計(jì)；該模具屬于簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)，做完這些工作后，該模具的設(shè)計(jì)到此結(jié)束。 通過完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面地對(duì)大學(xué)所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，并鞏固了塑料成形工藝、塑料制品設(shè)計(jì)、注塑模具設(shè)計(jì)，以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，提高了分析問題、解決問題的能力。掌握了對(duì)各種手冊(cè)、

39、文獻(xiàn)資料的查詢方法。 第五章 致謝 感謝在本次設(shè)計(jì)中給與我大力支持和幫助的雷軍老師，每有問題，老師總是耐心的解答，使我能夠充滿熱情的投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中去；還要感謝我的同學(xué)們，他們熱心的幫助，使我感到了來自兄弟姐妹的情誼；最后還要感謝相關(guān)資料的編著者和給予我們支持的社會(huì)各界人士，感謝您們?yōu)槲覀兲峁┮粋€(gè)良好的環(huán)境，使本次設(shè)計(jì)圓滿完成。 附錄1聚合物混煉設(shè)備綜述趙佳旭（四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料加工工程2007級(jí)四班）摘 要：聚合物混煉設(shè)備是高分子成型加工中的重要設(shè)備。介紹了混煉設(shè)備的主要類型：開煉機(jī)、密煉機(jī)、單（雙）螺桿擠出機(jī)、雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)。闡述了密煉機(jī)近年來的技術(shù)進(jìn)展。介紹了拉伸混

40、合機(jī)理在混合器上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：混煉設(shè)備；開煉機(jī)；密煉機(jī)；單（雙）螺桿擠出機(jī)：雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)；拉伸混合0 前言近年來，隨著生活水平的提高，人們對(duì)高分子材料在數(shù)量和質(zhì)量上都提出了更高的要求。高分子共混作為一種獲得新型材料簡(jiǎn)便、迅速、價(jià)廉的方法得到了極大的發(fā)展。橡膠工業(yè)，尤其是輪胎行業(yè)，也正向著連續(xù)化、自動(dòng)化、大型化、集約化發(fā)展?；鞜捈庸ぴO(shè)備在這一過程中起著重要作用，混料效果的好壞在很大程度上決定了最終制品性能的優(yōu)劣。因此對(duì)混煉設(shè)備的改進(jìn)，混煉工藝的優(yōu)化成為提高制品質(zhì)量的關(guān)鍵。文中首先介紹了混煉設(shè)備的發(fā)展歷程，同時(shí)闡述了混煉設(shè)備改進(jìn)的主要方法。改進(jìn)措施主要是對(duì)密煉機(jī)轉(zhuǎn)子的優(yōu)化以及根據(jù)拉伸混合原理

41、重新設(shè)計(jì)的混合器。1 混煉設(shè)備1.1 開煉機(jī)開放式煉膠機(jī)簡(jiǎn)稱開煉機(jī)或煉膠機(jī)，是橡膠制品加工使用最早的一種基本設(shè)備。它通過兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒混煉物料，由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，在聚合物加工領(lǐng)域使用較為廣泛。它主要用于橡膠的塑料、混煉、熱煉、壓片和供膠，也可用于再生膠生產(chǎn)中的粉碎、捏煉和精煉。此外，它還廣泛應(yīng)用于塑料加工和油漆顏料工業(yè)生產(chǎn)中。開煉機(jī)的投資較低，但勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差、粉塵及排出的低分子物料污染大。更主要的是開煉機(jī)的剪切效應(yīng)和速度梯度都太低，因而物料分散不充分，質(zhì)量不穩(wěn)定。另外，開煉機(jī)無橫向混合，須靠人工搗膠切割，從而造成批間的人為差異，在后繼的擠出加工過程中，造成擠出制品

42、的質(zhì)量波動(dòng)1。但是開煉機(jī)工作時(shí)，可隨時(shí)觀察到聚合物的加工程度，經(jīng)取樣可以直接觀察到混合過程中變化，從而能夠及時(shí)調(diào)整操作工藝及配方。目前，捷克buzuluk 公司生產(chǎn)的開煉機(jī)代表了當(dāng)今的國(guó)際先進(jìn)水平，開煉機(jī)規(guī)格從20 0 mm900 mm 到750 mm2 500 mm，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用直流電機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)或液壓馬達(dá)，同時(shí)可以對(duì)輥筒進(jìn)行無級(jí)調(diào)速。輥筒表面圓周鉆孔，配有溫度檢測(cè)和熱水循環(huán)溫控系統(tǒng)，并采用液壓調(diào)距和定位。輥筒軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)的安全措施可防止?jié)櫥到y(tǒng)失敗而產(chǎn)生故障。大型熱煉壓片用開煉機(jī)配有翻膠裝置和割膠刀，割膠刀可以遙控。整個(gè)控制系統(tǒng)采用 p l c 控制技術(shù)2。1.2 密煉機(jī)正式的橡膠密煉

43、機(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)初葉。1913年，普弗雷德與威爾納經(jīng)過研究，取得了gk型密煉機(jī)（gummi kneader）的技術(shù)專利。1916年，美國(guó)的法勒爾（ferrel）公司開始生產(chǎn)，班伯里（banburry）型機(jī)。目前以這兩種密煉機(jī)為基礎(chǔ)的一系列密煉機(jī)已經(jīng)成為橡膠工業(yè)最具代表性的機(jī)種3。后來又出現(xiàn)了多棱形轉(zhuǎn)子密煉機(jī)和銷釘轉(zhuǎn)子密煉機(jī)等其它新型密煉機(jī)。密煉機(jī)的主要工作部分是密煉室和轉(zhuǎn)子。物料在上頂栓施加的壓力下進(jìn)入密煉室，在轉(zhuǎn)子的剪切、嚙合作用下，達(dá)到均勻混合、塑化。經(jīng)過這個(gè)過程，樹脂和配合劑進(jìn)行混合、混煉、塑化，達(dá)到合適的分散度，并具有良好的可塑性，從而獲得各種性質(zhì)不同的混煉產(chǎn)品。相比開煉機(jī)，密煉機(jī)由于

44、混煉過程是在密閉的混煉室內(nèi)完成，因此它明顯的提高了工人的工作環(huán)境，解決了在開煉機(jī)混煉過程中存在的工作條件惡劣、混合質(zhì)量不高的缺點(diǎn)。除此之外，密煉機(jī)還降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期，同時(shí)可以應(yīng)用多種自動(dòng)控制技術(shù)。但是密煉機(jī)的加料系統(tǒng)比較復(fù)雜，不能連續(xù)工作，維護(hù)也比較復(fù)雜，因而在一定程度上限制了它的應(yīng)用。經(jīng)過百年來的發(fā)展，密煉機(jī)的生產(chǎn)使用技術(shù)已經(jīng)完全成熟，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化?；旌鲜业娜萘坑尚〉酱?，日趨多樣化、大型化；轉(zhuǎn)子的速度由低到高走向高速化、變速化；轉(zhuǎn)子的形狀出現(xiàn)多元化、異型化和復(fù)合化；驅(qū)動(dòng)動(dòng)力更加趨向強(qiáng)力花、節(jié)能化；上頂栓由氣動(dòng)改為液壓并使壓力加大化；金屬溫度控制系統(tǒng)實(shí)行單元化；排料系統(tǒng)由滾筒開煉

45、壓片改為錐形螺桿擠出滾筒下片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了不間斷連續(xù)化；供料系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)運(yùn)、稱量、稱料密閉化，自動(dòng)化；控制系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電腦化、屏蔽化，群控化、智能化；密煉機(jī)煉膠由多機(jī)、多段、多次走向一機(jī)化4?；鞜掃^程中影響聚合物共混物形態(tài)變化的因素有：（1）溫度（2）物料在密煉機(jī)中停留時(shí)間（3）混煉的強(qiáng)度即密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子速度（4）物料的性質(zhì)（5）粘度比（6）彈性比（7）表面張力5。為了提高密煉機(jī)的生產(chǎn)效率和煉膠質(zhì)量，減小混合生熱和能量損耗，人們對(duì)密煉機(jī)進(jìn)行了大量的研究，研究的核心是轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。研究的重點(diǎn)是對(duì)其幾何形狀、角度、配置、棱數(shù)和長(zhǎng)短棱比、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)、速比、冷卻和間隙進(jìn)行優(yōu)化。據(jù)報(bào)道，當(dāng)前的轉(zhuǎn)子種類已達(dá)36

46、種之多，但得到商業(yè)化使用的主要還是橢圓形、三角形和圓筒形三種基本形狀結(jié)構(gòu)。三者分別為相切型、嚙合型和咬合型。為了提高混煉效率，橢圓形轉(zhuǎn)子的棱片從標(biāo)準(zhǔn)型的2w逐漸改進(jìn)為4w、4wh、st和zz2型，目前6w1型也開始進(jìn)入了使用階段。翼數(shù)的增加提高了密煉機(jī)的吃料速度，在轉(zhuǎn)子翼片和輥筒內(nèi)表面之間，施加給膠粒的剪切力作功量也得到了增加，從而使得生產(chǎn)效率得到了提高6。另一方面，隨著翼數(shù)的增加，密煉機(jī)的有效容積減少，導(dǎo)致生產(chǎn)批量的減少，剪切生熱的增加，最后使得橡膠溫度急劇上升7。咬合型的棱片方面則研制開發(fā)了pes1、pes3和vic等導(dǎo)型棱片，而且擴(kuò)展到了f型和g型轉(zhuǎn)子上。新的嚙合型co-flow密煉機(jī)具

47、有l(wèi)/d大，投料可順/逆時(shí)針流動(dòng)，填充系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，因而使得它對(duì)各種膠料的混煉效果優(yōu)于一般嚙合型轉(zhuǎn)子。通過比較正向輸送元件和逆向輸送元件的不同組合方式發(fā)現(xiàn)，逆向輸送元件可以建立起更好的剪切應(yīng)力，但是對(duì)物料的輸送卻不利。為了獲得足夠的熔體輸送率，逆向元件的數(shù)目應(yīng)當(dāng)限制在兩個(gè)左右。當(dāng)正向輸送元件和逆向輸送元件交替排列時(shí)可以獲得更好的剪切應(yīng)力和混合效果8。作為嚙合型轉(zhuǎn)子的一種，高技術(shù)nr-5轉(zhuǎn)子凸棱的斷面形狀與以前的結(jié)構(gòu)已經(jīng)有所不同。新結(jié)構(gòu)改善了膠粒在棱頂和混煉腔壁上的剪切流動(dòng)，這種改變?cè)黾恿嗣軣挋C(jī)的凈腔體積，同時(shí)可以在凸棱與密煉機(jī)混煉腔側(cè)壁之間產(chǎn)生額外的分散混煉。除此之外，還對(duì)nr-5轉(zhuǎn)子的大直徑

48、和小直徑轉(zhuǎn)子的熱傳遞和金屬溫度控制進(jìn)行了優(yōu)化。相切型轉(zhuǎn)子的研究發(fā)展的一個(gè)方面是st和nst切向轉(zhuǎn)子的研制，這兩種轉(zhuǎn)子在相同速度下旋轉(zhuǎn)，具有高效的棱頂溫度控制能力，但它們對(duì)位置要求很精確。nst轉(zhuǎn)子使材料在混煉腔內(nèi)劇烈的沿軸向運(yùn)動(dòng)。每個(gè)轉(zhuǎn)子上有一個(gè)棱，這個(gè)棱使得材料在混煉腔內(nèi)軸向移動(dòng)，還有一個(gè)棱則有效地剪切材料。st轉(zhuǎn)子則是由傳統(tǒng)的切向式二棱和四棱轉(zhuǎn)子發(fā)展而來。轉(zhuǎn)子的主棱在混煉過程中具有同等的分布和分散能力。st轉(zhuǎn)子中對(duì)棱的布局、棱頂溫度控制和等速驅(qū)動(dòng)下的轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子相互作用都進(jìn)行了優(yōu)化9。1.3 單螺桿擠出機(jī)開煉機(jī)和密煉機(jī)均有一個(gè)缺點(diǎn)，即混煉過程是間歇批量完成。而當(dāng)前橡膠工業(yè)的發(fā)展方向是連續(xù)化、

49、自動(dòng)化、集約化生產(chǎn)，因此尋找一種能夠完成連續(xù)操作的混煉設(shè)備是橡膠工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。單螺桿擠出是聚合物加工中的一個(gè)重要設(shè)備，主要用在塑料的擠出造粒，板材、片材、管、絲、膜、異型材等的成型。單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本較低但是混合能力有限，因此不能作為作用的混煉設(shè)備使用10。單螺桿擠出機(jī)由于存在固體床易破碎，物料停留時(shí)間長(zhǎng)且分布寬，混合均勻度低，溫度、壓力和產(chǎn)量易波動(dòng)等缺點(diǎn)，因此只有經(jīng)過改進(jìn)，配上具有良好混合能力的新型螺桿，才能完成一定的混煉任務(wù)。為此出現(xiàn)了諸如銷釘螺桿擠出機(jī)、屏障螺桿擠出機(jī)、波形螺桿擠出機(jī)等新型單螺桿擠出機(jī)。研究表明，具有特殊的三頭螺紋的加長(zhǎng)螺桿擁有好的混煉效果，無論是

50、對(duì)壓縮原料還是粉狀原料11。聚合物的混合按混合方式可分為分布混合和分散混合，分布混合是分散相粒子空間位置改變，而無粒度的變化；分散混合主要是分散相粒度減小，也有空間相對(duì)位置的變化。當(dāng)前聚合物的混合大多是在單螺桿或者雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行，在這個(gè)混合過程中依靠的主要是剪切力。與拉伸流動(dòng)場(chǎng)產(chǎn)生的混合相比，剪切流動(dòng)場(chǎng)中的混合顯得效率較低同時(shí)消耗更多的能量，尤其在分散粘度為基體樹脂四倍的液體方面更表現(xiàn)得力不從心。拉伸流動(dòng)場(chǎng)則能更好的實(shí)現(xiàn)分散混合，從而提高混合的效率和質(zhì)量。拉伸流動(dòng)混合器就是基于這樣的原理而研制的一種混合設(shè)備。這種裝置可以增強(qiáng)拉伸流動(dòng)場(chǎng)，因而能實(shí)現(xiàn)液體和不同粘度的材料的混合。在拉伸流動(dòng)混合器

51、中通過一系列同心狹縫便可獲得收斂和發(fā)散流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)聚合物得分散混合12。在常規(guī)的聚合物加工設(shè)備中，改變混合螺桿的外形及尺寸是獲得拉伸流場(chǎng)的主要方法。chris rauwendaal13-14采用了楔形螺棱，在螺棱上開設(shè)了許多錐形的槽，通過這些槽來實(shí)現(xiàn)拉伸流場(chǎng)。物料通過螺棱和螺棱中的錐形槽時(shí)，隨著槽的間隙變小，物料通過間隙時(shí)將被加速，使物料受到雙重拉伸流場(chǎng)的作用，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的拉伸流動(dòng)。suzaka等人提出在擠出成型加工設(shè)備的多孔板上設(shè)置多個(gè)具有拉伸作用的收斂孔道，對(duì)液-液體系以及固液體系的分散情況進(jìn)行了研究，并做了定量的報(bào)道。研究表明只有當(dāng)拉伸比（收斂流道大徑和小徑之比）在10：1時(shí)，分散相

52、才會(huì)開始產(chǎn)生分散。但是這種方法壓力損失較大，能量利用率不高，同時(shí)易造成孔的堵塞15。瞿金平等人通過設(shè)置新型的屏障段來提高混合分散效果。在轉(zhuǎn)子軸上開設(shè)多條過料槽，該新型的屏障段與常規(guī)的屏障段不同之處在于前者的過料槽的橫截面積是逐漸減小的。依據(jù)不同材料的不同性能，通過對(duì)過料槽截面形狀的控制可有效的改變拉伸速率從而控制拉伸強(qiáng)度。該裝置由于界面的橫截面積逐漸減小，物料在流動(dòng)過程中受到的作用力與速度梯度方向一致，因而實(shí)現(xiàn)了物料在拉伸流動(dòng)場(chǎng)中的混合16。utracking等則提出了另一種能夠?qū)崿F(xiàn)拉伸流動(dòng)的混合裝置。該裝置的底面突起的圓環(huán)狀拉伸塊使填充體系通過徑向與周向時(shí)能夠同時(shí)得到拉伸，從而提高混合效率。

53、而且通過軸向調(diào)整拉伸塊得位置可以有效地改變拉伸比，適宜于不同物理性能的材料的分散混合需要。吳大鳴等人則采用原位生成膨脹拉伸產(chǎn)生的高拉伸速率提出了一種新型的非機(jī)械力的分散工藝原位氣泡拉伸法。該方法中氣泡優(yōu)先在無機(jī)粒子團(tuán)聚體上產(chǎn)生，氣泡快速長(zhǎng)大，附著的團(tuán)聚體無機(jī)粒子在氣泡的拉伸作用下解聚，從而實(shí)現(xiàn)分散的目的。1.4 雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)于1935年問世，按旋轉(zhuǎn)方向可分為同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)和異向雙螺桿擠出機(jī)，按嚙合情況則可分為嚙合型和非嚙合型擠出機(jī)。雙螺桿擠出機(jī)的研制成功，為聚合物混煉加工提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力，促進(jìn)了聚合物混煉加工的發(fā)展。雙螺桿擠出機(jī)中的連續(xù)混煉，代表著當(dāng)今熱塑性塑料配混技術(shù)發(fā)展的

54、最新水平。同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)具有軸向的敞開式導(dǎo)管，高的混合效率和熔體的高剪切變形，因而成為了熱塑性塑料的標(biāo)準(zhǔn)配混設(shè)備。物料隨著兩根嚙合式螺桿的每一次旋轉(zhuǎn)，熔體即從一根導(dǎo)管傳遞到另一根導(dǎo)管而發(fā)生剪切。不同的螺桿組件，如嚙合段、混合元件及傳送元件等，決定了熱塑性塑料是分散性混煉還是分布性混煉。雙螺桿擠出機(jī)的料筒和螺桿呈模塊式結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)不同的配混任務(wù)來進(jìn)行組合。往雙螺桿擠出機(jī)中添加物料是連續(xù)的，完全自動(dòng)化的17。雙螺桿擠出機(jī)的混煉工作原理與單螺桿擠出機(jī)有較大的區(qū)別。單螺桿擠出機(jī)的分散、混合作用主要依靠螺桿的壓縮比和螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的背壓，以及由背壓引起的反向流動(dòng)，因而造成它的混煉效果差。而雙螺桿

55、擠出機(jī)對(duì)物料的混合和分散具有好的效果主要是雙螺桿擠出機(jī)中兩根互相嚙合的螺桿在嚙合處產(chǎn)生的強(qiáng)烈剪切作用。雙螺桿擠出機(jī)由于可直接加入粉料、混煉塑化效果好、物料在機(jī)器中的停留時(shí)間分布窄，生產(chǎn)能力高等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此它在塑料填充、共混改性以及硬pvc制品的生產(chǎn)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，雙螺桿擠出機(jī)的數(shù)量和類型無論是在國(guó)外還是在國(guó)內(nèi)都得到了很快的增長(zhǎng)。西歐在70年代末，雙螺桿擠出機(jī)已占全部擠出機(jī)總數(shù)的40%左右。但是由于雙螺桿擠出機(jī)的使用歷史比不上單螺桿擠出機(jī)，另一方面由于雙螺桿幾何學(xué)的復(fù)雜性和物料在其中輸送過程的復(fù)雜性，因此雙螺桿擠出機(jī)混煉過程的理論實(shí)驗(yàn)研究，與單螺桿擠出機(jī)混煉過程的研究相比，差距較大，尚處于初級(jí)階段。此外雙螺桿擠出機(jī)的加工復(fù)雜性、已經(jīng)高的成本也使它的應(yīng)用受到一定的限制。1.5 雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)20世紀(jì)60年代，美國(guó)farrel公司首先研制出了一種新型