窗框型材鋼塑復(fù)合共擠出模具機(jī)頭設(shè)計(jì)

1、湖北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 選題背景隨著科技的不斷發(fā)展，人們的追求不斷完善，為滿足人們的需要，各種新型的材料不斷地被開發(fā)出來。塑料產(chǎn)品特別是化學(xué)建材是繼鋼材、木材、水泥之后，當(dāng)代新興的第四大類建筑材料?；瘜W(xué)建材作為一門新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)節(jié)能，節(jié)鋼，節(jié)木以及提高建筑物的使用功能等方面都具有重要意義?；瘜W(xué)建材在國(guó)外發(fā)展十分迅速，而塑料門窗又是化學(xué)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，這類新型門窗材料的出現(xiàn)，極大地改善人們的居住環(huán)境和生活空間，是人們目前尋找到的較為理想的門窗材料。顧名思義，塑料門窗即以塑料材料為主，加上一定比例的穩(wěn)定劑、著色劑、填充劑

2、、紫外線吸收劑等，經(jīng)擠出成型材，然后通過切割、焊接或螺接的方式制成門窗框扇，配裝上密封膠條、毛條、五金件等，同時(shí)為增強(qiáng)型材的剛性，超過一定長(zhǎng)度的型材空腔內(nèi)需要填加鋼襯（加強(qiáng)筋），這樣制成的門窗，稱之為塑料門窗。據(jù)悉目前世界各國(guó)都在開發(fā)各種塑料門窗，并且已取得一定的成果。目前，歐洲塑料門窗的市場(chǎng)平均占有率為40，德國(guó)塑料門窗的市場(chǎng)占有率已達(dá)54。美國(guó)是在1976 年從德國(guó)引進(jìn)的塑料門窗生產(chǎn)技術(shù)，到80 年代得到了迅速發(fā)展，如今美國(guó)塑料門窗的市場(chǎng)占有率已達(dá)45。據(jù)權(quán)威資料顯示，全球塑料門窗市場(chǎng)目前的平均占有率已達(dá)20以上。 塑料門窗的種類很多。根據(jù)原材料的不同，塑料門窗可分為以聚氯乙烯樹脂為主要原

3、材料的鈣塑門窗又稱“硬PVC門窗”、以改性聚氯乙烯為主要原材料的改性聚氯乙烯門窗又稱“改性PVC門窗”、以合成樹脂為基料，以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料的玻璃鋼門窗。根據(jù)開閉方式的不同，塑料門窗可分為平開窗（門）、固定窗、懸掛窗、組合窗（又稱“折疊窗”）等。根據(jù)構(gòu)造的不同，塑料門窗可分為全塑窗（門）、復(fù)合PVC窗。在塑料門，又分為全塑料門、組裝塑料門（又稱“折疊塑料門” ）、塑料夾層們。復(fù)合PVC窗選用的窗框，又分為兩種：一種是塑料窗框內(nèi)部嵌入金屬型材增強(qiáng)；另一種是里面為PVC，外面圍鋁的復(fù)合窗框。這類窗柜有以下幾點(diǎn)顯著的特點(diǎn)和優(yōu)越性：1節(jié)能隔音、隔熱保溫性好;絕熱性、氣密性、水密性、隔音性極佳

4、。2耐化學(xué)腐蝕性好，塑料窗不銹不朽，不需要刷漆維護(hù)，保養(yǎng)容易，其耐酸堿水酸雨鹽霧及其它化學(xué)原質(zhì)的能力是鋼鋸、木門窗無法達(dá)到的。3. 工藝性好,塑料門窗從原材料配制型材擠出到門窗組裝都已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化流水作業(yè),工效高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。4. 絕緣性、防水性好，塑料型材為優(yōu)良的絕緣體，不導(dǎo)電，安全系數(shù)高，不自燃，能自燃。5. 強(qiáng)度高，抗沖擊，抗風(fēng)性好。6. 性能穩(wěn)定，成品尺寸精度高，不變形，耐磨，耐老化。7. 節(jié)省大量木材和金屬。8. 質(zhì)輕，表現(xiàn)光滑美觀。9. 產(chǎn)品價(jià)值適宜，塑鋼窗的價(jià)格比鋁合金窗低,而木窗、鋼窗每隔2年需要刷漆，長(zhǎng)期使用價(jià)格過高。我國(guó)塑料門、窗業(yè)在國(guó)家大力發(fā)展化學(xué)建材政策推動(dòng)下，呈現(xiàn)出快速

5、發(fā)展、日新月異的態(tài)勢(shì)，生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了實(shí)際的銷售水平，行業(yè)間出現(xiàn)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。 塑料門窗雖然有許多優(yōu)良性能，但也存在著強(qiáng)度、耐熱性和膨脹系數(shù)較差的缺陷。因此，根據(jù)市場(chǎng)需求，可以開發(fā)性能優(yōu)與塑料異型材的復(fù)合異型材、復(fù)合異型材共擠出模具、如鋼塑復(fù)合共擠出模具、木塑復(fù)合共擠出模具、玻纖塑復(fù)合共擠出模具、鋁塑復(fù)合共擠出模具等。業(yè)內(nèi)模具企業(yè)除了鞏固加強(qiáng)建材領(lǐng)域地位外，有條件的還應(yīng)該積極拓展擠出模具在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，可一自行研制，也可以與國(guó)內(nèi)外廠家優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)聯(lián)合開發(fā)。充分發(fā)揮各自品牌優(yōu)勢(shì)、管理優(yōu)勢(shì)、資本優(yōu)勢(shì)、人才優(yōu)勢(shì)、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、加工以及區(qū)域優(yōu)勢(shì)等。正是由于塑料異型材的優(yōu)越性如此之多，促使擠出成

6、型，特別共擠成型技術(shù)的迅速發(fā)展，幫助和推動(dòng)相應(yīng)模具產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，而機(jī)頭是模具中的一部分，又是異型材成型的重要部分，所以窗框型材鋼塑復(fù)合共擠出模具設(shè)計(jì)是未來必須的發(fā)展趨勢(shì)。因此選擇50推拉窗鋼塑復(fù)合共擠出模具機(jī)頭的設(shè)計(jì)。第2章 擠出機(jī)頭的作用和類型 擠出模具由機(jī)頭和定型模組成。通過機(jī)頭的成型段和口模的調(diào)節(jié)作用，使熔體成為有預(yù)定斷面形狀的連續(xù)型坯；通過模腔流道幾何形狀和尺寸的變化，產(chǎn)生必要的成型壓力，確保型材的致密。機(jī)頭是擠出機(jī)上與擠出機(jī)機(jī)筒連接的模具，它決定了擠出制品的形狀。其主要作用：1.使擠出物料由螺旋運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。2.使其成型產(chǎn)生壓力，從而保證制品的密實(shí)。3.使物料進(jìn)一步的塑化，使物

7、料成為所需的截面形狀。 設(shè)計(jì)機(jī)頭時(shí)應(yīng)該注意：1.機(jī)頭內(nèi)腔要呈流線型，要有足夠的壓縮比。2.要有正確的斷面形狀，結(jié)構(gòu)緊湊，便于維修和拆裝。3.選材要合理。要選用耐腐、耐摩擦、抗拉強(qiáng)度好、硬度較高的鋼材。2.1 機(jī)頭的分類機(jī)頭的分類如表2.1所示。表1.1 機(jī)頭的分類按擠出成型的塑料制件分類管機(jī)頭、棒機(jī)頭、異型材機(jī)頭等按擠出塑件的出口方向分類直通機(jī)頭、角式機(jī)頭按塑件熔體在機(jī)頭內(nèi)所受壓力分類低壓機(jī)頭、高壓機(jī)頭角式機(jī)頭的特點(diǎn)是：熔體在機(jī)頭內(nèi)的擠出流向與擠出機(jī)螺桿的軸線呈一定角度。當(dāng)熔體擠出流向與螺桿軸線垂直時(shí)，又可稱為直角機(jī)頭。直角機(jī)頭和角式機(jī)頭的選用與塑件結(jié)構(gòu)類型有關(guān)，如可以采用直角機(jī)頭擠出成型聚氯

8、乙烯硬管。而擠出成型帶有塑料包覆層的電線電纜時(shí)，則需要采用角式機(jī)頭。直通機(jī)頭的特點(diǎn)是:熔體在機(jī)頭內(nèi)的擠出流向與擠出機(jī)螺桿的軸線平行。擠出成型不同的品種塑料或不同的塑料制件時(shí)，熔體在機(jī)頭內(nèi)所受的壓力大小不同，對(duì)塑件受壓小于4MPa的機(jī)頭，稱為低壓機(jī)頭;而當(dāng)熔體受壓大于10MPa時(shí);稱為高壓機(jī)頭。異型材擠出機(jī)頭可以從不同的角度分類:1.按結(jié)構(gòu)形式分:直通、角角。2.按流線形式和定型方法分類:如流線型機(jī)頭和急變形機(jī)頭。3.按塑件截面形狀分類:如中空式異型材機(jī)頭和開方式機(jī)頭。2.2 機(jī)頭結(jié)構(gòu)形式選擇隨著國(guó)內(nèi)外的化學(xué)建材的推廣應(yīng)用，我國(guó)在90年代后塑料異型材擠出技術(shù)得到迅速的發(fā)展。鋼塑共擠，木塑復(fù)合，一

9、模雙束輔型材擠出，一模四束輔型材機(jī)出等新的塑料擠出成型技術(shù)，使塑料異型材擠出的技術(shù)更加完善。在隨著市場(chǎng)發(fā)展要求的前提下，50推拉窗框的出現(xiàn)更加體現(xiàn)了塑料異型材在市場(chǎng)的重要性，是把塑料和鋼材通過共擠機(jī)頭擠出然后同過定型模進(jìn)行定型得到的新型塑料異型材產(chǎn)品。 因此塑料異材擠出機(jī)機(jī)頭是擠出機(jī)最重要的部分，它的好壞直接影響到擠出的型材的質(zhì)量。而且擠出機(jī)頭是異型材擠出生產(chǎn)線昂貴而精度高的部件，也是變換頻率高的柔性環(huán)節(jié)。所以機(jī)頭要選擇正確的形式和合理的設(shè)計(jì)方法，在生產(chǎn)過程中要避免故障的發(fā)生，必須恰當(dāng)?shù)靥幚頇C(jī)頭，并且采取正確可行的防護(hù)。根據(jù)給定的50推拉窗框的制品來分析:1.制品屬于擠出成型帶有塑料包覆層鋼襯

10、，所以需要采用角式機(jī)頭進(jìn)行擠出。 2.制品的截面形狀屬于異型材，所以選擇開放式機(jī)頭3.為了獲得最佳型材質(zhì)量，選擇流線型機(jī)頭。綜上所說根據(jù)所要設(shè)計(jì)制品:制品屬于開放型材而且還包覆層鋼襯，最后選流線型的角式異型材擠出機(jī)頭。因?yàn)槭撬芰虾弯撘r一起擠出通過機(jī)頭，這就要求塑料和鋼襯從不同的角度同過機(jī)頭的作用匯合到一起，塑料的進(jìn)入方向與機(jī)頭的軸線存在一定的角度減小塑料進(jìn)入機(jī)頭的緩沖力。擠出機(jī)頭的選擇是否合理，不僅影響著產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定的成型質(zhì)量。擠出模具的設(shè)計(jì)合理在技術(shù)上是保證了良好成型工藝。最后的結(jié)果是選擇：擠出成型的異型材角式機(jī)頭作為該制品的機(jī)頭。 第3章 UPVC窗框的產(chǎn)品及工藝50推拉窗框的出現(xiàn)是

11、擠出成型技術(shù)中共擠技術(shù)的新成果，走在塑料擠出技術(shù)的前沿。在結(jié)構(gòu)上和功能上對(duì)比其他的產(chǎn)品都有很大的改進(jìn)。首先它增加了鋼襯使它的承壓能力大大的增加，其次采用發(fā)泡的技術(shù)使其具有隔熱，隔音等效果。還由于它的比重小而節(jié)省原料，表面質(zhì)量好等好處在有的地方已經(jīng)取代了其他的金屬門窗。3.1 UPVC窗框的產(chǎn)品分析50推拉窗框產(chǎn)品圖如圖3.1所示。圖3.1 50推拉窗框產(chǎn)品圖未注圓角 R=0.5配合公差 ±0.2 制品壁厚 4.0±0.3鋼襯壁厚 0.8外形尺寸公差±0.4參考重量 1.1kg/m制品斷面面積 914mm2鋼襯斷面面積 136mm2 50推拉窗框的組成:塑料層: 硬

12、質(zhì)聚氯乙烯(U PVC) 由發(fā)泡層和結(jié)皮層組成鋼襯: 45 (結(jié)構(gòu)鋼)塑料的配方如表2 .1所示 。表2 .1 塑料參考配方(單位:份)原材料 硬質(zhì)PVC門框、窗框PVC(懸浮法)100(SG5)DOP 復(fù)合鉛5.0CPE8.0ACR(201)1.04.0硬脂酸鉛0.40.8硬脂酸鈣0. 30.8硬脂酸030.8TiO23.5CaCO35.010其他顏料適量注:復(fù)合鉛：三鹽基性硫酸鉛和二鹽基性亞磷酸鉛的混和物； CPE:8%的抗沖改性劑；ACR(201): 丙烯酸脂類聚合物。50推拉窗框的塑料層配方的方法有很多種根據(jù)所需要的產(chǎn)品的性能進(jìn)行選擇性的配方，這樣才能達(dá)到預(yù)期產(chǎn)品所要的效果。硬質(zhì)聚氯乙

13、烯(U PVC)：通常在100份PVC樹脂中增塑劑用量5份以下。它的拉伸強(qiáng)度、剛度、硬度等力學(xué)強(qiáng)度較高。是多組分塑料，可用多種方法進(jìn)行成型加工，制品種類多，用途廣泛。由于PVC是多組分塑料，成型加工性能與物料的配制有密切的關(guān)系。在成型前均需要通過高效的混合煉塑設(shè)備、合理的工藝配制成分散均勻的粉料，粒料等不同的狀態(tài)，在同過不同的加工方法生產(chǎn)出品種多的PVC制品3.2 UPVC窗框的生產(chǎn)工藝流程企業(yè)有了好的生產(chǎn)流程才能更好的提高生產(chǎn)效益。制品屬于異型材，由于零件品種繁多，生產(chǎn)批量小，必須經(jīng)常替換加工對(duì)象，其生產(chǎn)及加工的流程非常重要。UPVC窗框其生產(chǎn)的流程圖如圖3.2。切斷機(jī)鋼襯堆 鋼襯牽引機(jī)加熱

14、及校正型材牽引機(jī) 共擠機(jī)頭 真空定型擠出機(jī)圖3.3 硬質(zhì)聚氯乙烯窗框生產(chǎn)流程圖硬質(zhì)聚氯乙烯（UPVC）異材生產(chǎn)工藝:配料 擠出 成型 1級(jí)定型冷卻 2級(jí)定型冷卻 3級(jí)定型冷卻 水箱 牽 引 貼剝離膜 定長(zhǎng)切斷 檢驗(yàn) 成品3.3 UPVC窗框異型材擠出工藝參數(shù)擠出機(jī)選用錐形異向的雙螺桿擠出機(jī)， 螺桿直徑小頭為65mm， 與塑料接觸的螺桿的長(zhǎng)度為1050mm。擠出后采用三級(jí)定型，且都采用抽真空水冷卻，真空度為0.075MPa，每一級(jí)型模的長(zhǎng)度均為500m，履帶式牽引機(jī)夾持橡膠塊為長(zhǎng)方形，窗框用異型材每6m長(zhǎng)切斷(因?yàn)榇暗母叨葹?.5m)，產(chǎn)量為100kg/h。擠出機(jī)的料筒分四段加熱，由加料口向前，

15、4段的溫度依次為:150、170、175 、180 ，機(jī)頸的溫度為185 ，機(jī)頭的溫度為180 。主機(jī)的轉(zhuǎn)速為11-16r/min; 牽引速度是擠出速度的1.28倍。 以上為某塑料廠的實(shí)例硬質(zhì)聚氯乙烯(UPVC) 異型材擠出成型對(duì)溫度的控制要求非常嚴(yán)格不允許有較大的溫度變動(dòng)。故本產(chǎn)品的工藝參數(shù):擠出機(jī)選用錐形異向的雙螺桿擠出機(jī)， 螺桿直徑小頭為65mm， 與塑料接觸的螺桿的長(zhǎng)度為1050mm。擠出后采用三級(jí)定型，且都采用抽真空水冷卻，真空度為0.075MPa，每一級(jí)型模的長(zhǎng)度均為500m。履帶式牽引機(jī)夾持橡膠塊為長(zhǎng)方形。窗框用異型材每6m長(zhǎng)切斷(因?yàn)榇暗母叨葹?.5m)。熔體溫度160190熔

16、體壓力 71.8MPa制品的密度 0.80.9g/m3料筒溫度： 150口模溫度： 180模體溫度： 170螺桿轉(zhuǎn)速： 15r/min發(fā)泡擠出時(shí)機(jī)頭內(nèi)要有足夠的壓力，迫使熔體塑料在離開口模后發(fā)泡，螺桿的轉(zhuǎn)速與擠出壓力成正比，提高螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)擠出發(fā)泡有利，與冷卻系統(tǒng)匹配，并避免造成流動(dòng)缺陷。 第4章 機(jī)頭設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)異材擠出機(jī)頭時(shí)，最重要的是口模型腔與尺寸的確定。 口模尺寸一經(jīng)確定，便可以以此為主要依據(jù)，逐步確定壓縮區(qū)、支架區(qū)、分流區(qū)以及入口連接區(qū)的型腔或流道最后考慮結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式。但是與流動(dòng)的塑料熔體相連接觸的機(jī)頭體、口模和型芯、支架板會(huì)產(chǎn)生一定程度的摩擦，有的塑料在高溫?cái)D出成型過程中，還會(huì)產(chǎn)生有害

17、氣體，對(duì)機(jī)頭各部件會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕作用，并且因此加劇它們的摩擦和磨損，使機(jī)的擠出的制品斷面形狀發(fā)生改變，因此降底了擠出機(jī)的工作效益。為了提高機(jī)頭的使用壽命和生產(chǎn)效益，在設(shè)計(jì)機(jī)頭時(shí)，機(jī)頭部件的材料要選取耐熱、耐腐、耐磨、韌度高、硬度高、熱處理變形小及加工性能好的材料。口模等重要成型零件硬度一般要HRC40。4.1機(jī)頭設(shè)計(jì)的基本原則從所的設(shè)計(jì)機(jī)頭需要達(dá)到的型材質(zhì)量觀點(diǎn)出發(fā)，型材必須滿足5項(xiàng)要求，即：外和、觀光潔性、尺寸準(zhǔn)確性、形狀與位置精度準(zhǔn)確性、單位長(zhǎng)度的質(zhì)量和物理機(jī)械性能。為了滿足各要求必須遵守下列規(guī)則：1. 在其他參數(shù)已經(jīng)滿足的情況下，沿?cái)D出方向的長(zhǎng)度越小，機(jī)出效率越高。2. 徑向尺寸越大，

18、熱容量越大，利于擠出過程的穩(wěn)定。 3. 機(jī)頭的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能便于加工制造、安裝拆卸、操作和維護(hù)保養(yǎng)。4. 盡可能考慮實(shí)現(xiàn)均勻加熱。 5. 機(jī)頭內(nèi)腔應(yīng)呈光滑的流線型。6. 機(jī)頭內(nèi)應(yīng)有分流裝置和適當(dāng)?shù)膲嚎s區(qū)。7. 機(jī)頭成型區(qū)應(yīng)有正確的截面形狀。8. 機(jī)頭內(nèi)應(yīng)有足夠的壓縮比。9. 要建立適當(dāng)?shù)谋硥骸?0. 機(jī)頭設(shè)計(jì)要經(jīng)濟(jì)，制造成本低，使用壽命長(zhǎng)。11. 由重心原理決定，型材軸線應(yīng)位于螺桿的軸線上。12. 保證物料從機(jī)頭等速度擠出。13. 在強(qiáng)度允許的條件下，機(jī)頭尺寸應(yīng)盡量小。14. 流道應(yīng)是漸變的，不應(yīng)急劇變大和縮小，不得有任何“死點(diǎn)”和臺(tái)階，并遵守物料流動(dòng)行為。4.2機(jī)頭設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)機(jī)頭設(shè)計(jì)的過程

19、首先是要充分掌握已知條件，然后在滿足型材性能要求，以提高生產(chǎn)率，結(jié)構(gòu)外形及尺寸應(yīng)盡可能采用規(guī)范系列，最后確定流道各模板的尺寸。在設(shè)計(jì)時(shí)要注意的要點(diǎn)：1. 在設(shè)計(jì)機(jī)頭的總厚度尺寸時(shí)要注意（1）保證主壁厚定型段長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，以保證制品的型材致密。（2）滿足芯體固定方式必須的軸向長(zhǎng)度，即聯(lián)接體的厚度。（3）壓縮段保證足夠的壓縮比2. 在設(shè)計(jì)機(jī)頭外形尺寸結(jié)構(gòu)時(shí)注意：（1）保證螺釘孔中心與型腔面之間的距離。（2）機(jī)頭外形面距型腔面的距離。（3）符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸系列。（4）考慮溫控要求的最小距離。 3. 機(jī)頭各模板厚度的確定：（1）保證加熱板螺釘孔位置不落在各板的交界面上。（2）各板的厚度也應(yīng)符合企業(yè)

20、規(guī)定的尺寸系列。4. 機(jī)頭的溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：（1）保證流道最任意部位達(dá)到盡可能相同的模壁溫度。（2）要有最短的補(bǔ)溫時(shí)間。（3）良好的控制特性。在原則下，確定加熱裝置的位置以及加熱器安裝面與流道面的最小距離，要保證在流道壁上不會(huì)形成波形溫度分布。在螺釘、銷釘能安裝的前提下，盡量選擇用小一型號(hào)的尺寸系列。5. 機(jī)頭的形狀選擇：（1）機(jī)頭的形狀與擠出物的截面形狀一致或者只是在幾何上相似。（2）熔體從進(jìn)入機(jī)頭直到從口模板擠出時(shí)，必須盡可能恒定加速，直到在機(jī)頭的成型區(qū)之前達(dá)到所要求的熔體出口速度。 （3）除了由芯體和鑲件的支撐所引起的減速之外，應(yīng)盡可能避免減速。6. 型芯的聯(lián)接方式 ：確定型芯聯(lián)接方式直

21、接關(guān)系到機(jī)頭的總長(zhǎng)度。（1）小型芯可直接鑲在拼塊模板上。（2）型芯較大用螺釘與模體聯(lián)接。（3）型芯很小用支撐筋鑲在模板上。4.3口模板的設(shè)計(jì)口模是成型窗框異型材的外部表面輪廓的機(jī)頭零件。口模設(shè)計(jì)的合理與否決定了型材的質(zhì)量。所以口模是機(jī)頭的主要部分，結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)要合理才能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。口模設(shè)計(jì)的幾何要素:（1） 口模板的厚度。（2） 模板的長(zhǎng)×寬。（3） 模板的固定用螺釘孔。（4）口模型腔尺寸要素。1.口模板的材料選擇要求：（1） 耐熱耐腐。 （2） 熱處理變形小，硬度HRC>=40。 （3） 表面粗造度1.63.2m.。根據(jù)此要求在常用塑料模具用鋼中選擇:40Cr。2.口模

22、與制品形狀的關(guān)系實(shí)際上口模與制品形狀主要取決于成型速度、成型溫度、混煉狀況等工藝問題，一般是憑經(jīng)驗(yàn)值來設(shè)計(jì)，在試車時(shí)不斷的修改不合理的尺寸。因?yàn)?0推拉窗框中的塑料為硬質(zhì)聚氯乙烯(PVCU)，查表1.4。50推拉窗框的產(chǎn)品尺寸圖見圖3.1所示，口模尺寸見圖4.2所示。表4.1 口模的設(shè)計(jì)參考值物料寬(%)高(%)壁厚(%)一般物料、軟爭(zhēng)聚氯乙烯+20 +35 厚度一致+20 硬質(zhì)及含有少量的增塑劑聚氯乙烯+1+1+1.1聚乙烯+10+150%(試車中修正)圖4.1 制品尺寸圖圖4.2 口模尺寸圖在口模板的設(shè)計(jì)中最重要的是口模尺寸的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗P(guān)系到機(jī)頭設(shè)計(jì)的成功與否。是設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一?？谀?/p>

23、尺寸的計(jì)算: (主要尺寸)長(zhǎng)= 50+50×1%=50.5 40+40×1%=40.4高=50+50×1%=50.5 45+45×1%=45.45為了避免由芯體和鑲件的支撐引起的塑料熔體在機(jī)頭流道中的減速，造成型材的重量問題，即要增大口模的尺寸。3.收縮角的選擇 為了消除機(jī)頭的分流痕及多孔板痕，在熔融的塑料進(jìn)入口模成型前，應(yīng)加以壓縮，以增加剪切力和壓力。對(duì)于收縮角雖無明顯規(guī)定，但收縮處理不當(dāng)，會(huì)影響制品的表面狀態(tài)和擠出量。通常取值為25°40°。4.口模板的外形及結(jié)構(gòu)尺寸圖5.1所示長(zhǎng)X寬X高=180×180×40

24、mm圖4.3 口模板的外形結(jié)構(gòu)主要尺寸圖4.4 匯流壓縮板熔融的塑料通過該板的長(zhǎng)度進(jìn)行壓縮，其主要作用是消除塑料熔體的分流痕，產(chǎn)生足夠的壓縮比以提高制品的致密度。壓縮區(qū)的錐角稱為壓縮角。壓縮角的取值大小與塑料熔體的流動(dòng)性有關(guān)，過大會(huì)造成制品表面粗造，過小時(shí)會(huì)造成制品密實(shí)度不夠。對(duì)于高粘性塑料RPVC取1030°，對(duì)于低粘性塑料如聚烯烴取2040°。因此該板中的錐角取30°。1.匯流壓縮板的材料性質(zhì)因?yàn)閰R流壓縮段產(chǎn)生的壓力和大撒，要求該板的強(qiáng)度、硬度都很大，還要求耐磨，耐腐，其錐角處表面質(zhì)量要求高。根據(jù)此要求在常用塑料模具用鋼中選擇:3Cr2W8V 表面淬火處理HB

25、S>=207且表面Ra=1.63.2m。2.壓縮比機(jī)頭流道應(yīng)有足夠的壓縮比，以使型材制品致密，一般采用面積壓縮比進(jìn)行核對(duì)，即流道中最大料流截面積與口模和型芯在穩(wěn)定段的環(huán)形間隙面積之比。對(duì)粘度高的塑料壓縮比:410對(duì)粘度低的塑料壓縮比:36由于硬質(zhì)聚氯乙烯(PVCU)屬于高粘度的塑料，故選壓縮比為:8。3.匯流壓縮板的外形和結(jié)構(gòu)尺寸圖5.2外形與口模板的外形相同。長(zhǎng)×寬×高=180×180×40mm圖4.4 匯流壓縮板的外形結(jié)構(gòu)主要尺寸圖4.匯流壓縮板零件圖匯流壓縮板的零件圖見附錄。4.5 支架板的設(shè)計(jì)支架的主要作用是用于支撐分流體和型芯，一般三者分

26、開加工，再按一定的組合關(guān)系裝配成組件，對(duì)于中小型機(jī)頭可以把，分流體、型芯與支架作為一個(gè) 整體。支架上的分流肋應(yīng)做成流線型，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，其寬度和長(zhǎng)度盡可能的小些，出料斷角度應(yīng) 小于進(jìn)料端角，以免產(chǎn)生過多的分流痕。該擠出機(jī)選有支架板取代支架。1.支架板的材料選擇因?yàn)橹Ъ馨逵谌廴诘乃芰辖?jīng)常接觸這要求它耐熱、耐腐、磨。根據(jù)此要求在常用塑料模具用鋼中選擇:40Cr。2.支架板的外形與結(jié)構(gòu)尺寸:長(zhǎng)×寬×高=180×180×35mm圖4.5 支架板的外形結(jié)構(gòu)主要尺寸圖4.6 模體的設(shè)計(jì)模體是用來支撐和固定型芯和連接擠出機(jī)的聯(lián)接體;通過螺栓把口模板、匯流壓縮

27、板、支架板連接在一起，從而使熔融的塑料在通過機(jī)頭時(shí)有足夠的壓縮比和正確的截面形狀。模體內(nèi)的流道應(yīng)無任何死點(diǎn)，截面持續(xù)減小，直至成型區(qū)的匯流段，這樣在模體的流道在沒有滯留點(diǎn)，且流速恒定增加，從而獲得最好的形材質(zhì)量。1.模體的材料選擇:模體在機(jī)頭工作過程中起到非常重要的作用，又是機(jī)頭在重要的結(jié)構(gòu)部件，故選擇常用的結(jié)構(gòu)鋼:45，與塑料接觸的流道鍍上耐腐的硬Cr層0.010.02mm。2.模體的外形和結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.6圖4.6 模體的外形結(jié)構(gòu)主要尺寸圖 4.7 型芯的設(shè)計(jì)型芯外形和模體的型腔結(jié)構(gòu)形成狹縫將成為型材的壁厚。所以，型體的結(jié)構(gòu)、定位和固定都非常重要。在擠出機(jī)的該型又要成型所要的制品形狀，鋼襯

28、也要從其中穿過、和熔融的塑料產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。塑料對(duì)它還有可能腐蝕。1.型芯的材料選擇選擇常用有的結(jié)構(gòu)鋼:45 表面鍍硬Cr層 0.010.02mm，表面熱處理硬度HRC>=40。2.型芯的外形和結(jié)構(gòu)尺寸如圖4. 7所示圖4 .7 型芯的外形結(jié)構(gòu)主要尺寸圖4.8 聯(lián)接體的設(shè)計(jì)聯(lián)接體是連接擠出機(jī)與機(jī)頭的紐帶，擠出機(jī)通過它把熔融的塑料擠到機(jī)頭里去，壓縮成型所需要的制品截面形狀。因?yàn)槁?lián)接體的流道要通過塑料這要求它的流道內(nèi)沒有死角，而且表面質(zhì)量高，材料耐熱、耐腐蝕、硬度和強(qiáng)度高。1.聯(lián)接體的材料選擇:根據(jù)以上的要求選擇常用的塑料模具鋼:20Cr。2.聯(lián)接體的外形和結(jié)構(gòu)尺寸見圖4.8所示： 圖4.

29、8 聯(lián)接體的外形結(jié)構(gòu)主要尺寸圖4.9 附件的選擇附件包括除機(jī)頭口模板、支架板、匯流壓縮板、模體、型芯、聯(lián)接體，之外的與機(jī)頭的零件的緊固和正常工作有緊密關(guān)系的零件。機(jī)頭中各零件的固定都是依靠螺釘來固定的，螺釘?shù)倪x擇是在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在查找的。1. 擠出機(jī)機(jī)頭的緊固零件的選擇六角螺栓 8個(gè) GB/T51801986 M12X90 材料:45 6個(gè) GB/T51801986 M16X94 材料:45 8個(gè) GB/T51801986 M8X30 材料:45 6個(gè) GB/T51801986 M20X130 材料:452. 擠出機(jī)機(jī)頭的加熱系統(tǒng)機(jī)頭的加熱過程使機(jī)頭得以達(dá)到滿足聚合物在加工工藝要求時(shí)擠出所需要的溫

30、度。加熱的方法一般有二種:（1）電加熱a電阻加熱: 原理是電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生一定的熱量，熱量的大小取決于導(dǎo)體的電阻和所通過的電流。b感應(yīng)加熱（2）載體加熱 載體加熱能使整個(gè)熱傳遞區(qū)的溫度均勻，避免局部過熱。表4 .13 幾種常用加熱器的性能加熱器的種類最大功率密度/(KW/m2最高操作溫度/°C加熱器的種類最大功率密度/(KW/m2最高操作溫度/°C普通云母加熱器50500鑄鋁加熱器55400陶瓷加熱器160750鑄銅加熱器80400 經(jīng)綜合考慮選用: 鑄銅加熱器，且外形為:長(zhǎng)×寬×高=115×180×10mm，保證口模板的溫度保持在1

31、50左右。用銷釘固定在模板。20黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第5章 總結(jié)機(jī)頭設(shè)計(jì)完成后在實(shí)際生產(chǎn)中有可能出現(xiàn)的型材質(zhì)量問題：1.型材表面粗糙出現(xiàn)節(jié)狀、云狀、波紋狀，原因有機(jī)頭的溫度較低，口模阻力不夠大，口模內(nèi)有粘附物。2.型材表面色澤泛黃，原因有可能是機(jī)頭、口模溫度過低。3.型材存在熔接痕，原因是機(jī)頭溫度過低，口模設(shè)計(jì)尺寸不合理，口模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理。4.型材邊緣有毛刺或呈齒狀，原因有可能是口模流道部分粗糙，加熱溫度低，塑料在機(jī)頭內(nèi)的塑化不夠。 為了防止以上問題的出現(xiàn)，因此在這次型材機(jī)頭的設(shè)計(jì)過程中特別注意：在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格的控制了口模板，匯流壓縮板、支架板、模體等機(jī)頭主要零部件的溫度。保證了

32、流道中任意部位達(dá)到盡能相同的溫度，采用了鑄銅加熱器來控制機(jī)頭的加熱系統(tǒng)；同時(shí)在設(shè)計(jì)口模板等其他的模板時(shí)都是嚴(yán)格按照要求和規(guī)定來設(shè)計(jì)的；保證了流道內(nèi)程流線型，無任何滯流點(diǎn)和“死角”的出現(xiàn)；確定了合理的口模成型段長(zhǎng)度。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)擠出成型有了新的認(rèn)識(shí):1.知道了擠出成型技術(shù)在聚合物加工中的地位與作用2.對(duì)擠出成型加工工藝過程有了新的認(rèn)識(shí)，看到了擠出成型技術(shù)的發(fā)展前景。對(duì)擠出機(jī)的機(jī)頭結(jié)構(gòu)有所了解和新的認(rèn)識(shí)。3.對(duì)機(jī)頭各零部件的在工作在的作用有所了解。4.這次設(shè)計(jì)填補(bǔ)了上這門課時(shí)的空白，積累了關(guān)于擠出成型的知識(shí)。成型的工作原理有了更加深刻的理解和認(rèn)識(shí)。5.對(duì)擠出成型機(jī)頭設(shè)計(jì)有了初步的認(rèn)識(shí)和理解。 致 謝本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)數(shù)月。在本論文完成之際，首先要向我的導(dǎo)師丁晚景老師致以誠(chéng)摯的謝意。在論文的寫作過程中，丁老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。丁老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人平易近人，在丁老師的悉心指導(dǎo)中，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時(shí)他對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、有條不紊、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹(jǐn)向丁老師表示衷心的感謝和深深的敬意。  我和我的同學(xué)喻浩共同完成這項(xiàng)課題，但是我們獨(dú)立完成不同模具部件的設(shè)計(jì)，在模