高分子材料成型机械复习纲要.doc

聚合物成型机械复习纲要第1章 绪论 （ 略）第2章 挤出机挤出成型挤出成型特点：连续、高效、投资小挤出机组：主机、辅机主机：塑料被加热（外加热、内摩擦生热）至粘流态，在一定压力和速度下被挤出口模。辅机：通过口模成为与口模截面相似的连续体，由定型装置确定形状并被冷却，制品由牵引机牵引前进，被切割成一定长度（管材、板材、棒材、异型材）或被卷绕成卷（片材、薄膜、线缆）。主机的组成挤压系统：料筒+螺杆，作用：熔融、塑化、均化塑料原料连续、定压、定温、定量挤出熔体。传动系统：作用：为螺杆提供所需的扭矩和转速。温控系统：对料筒或螺杆加热和冷却，保证工艺要求辅机的组成机头：口模，成型制品的主要部件，赋予熔体一定的几何截面形状和尺寸。定型装置：对熔体精确赋形并冷却，保证制品截面形状、尺寸精度和表面粗糙度。冷却装置：进一步充分冷却。牵引装置：以均匀的速度牵引制品，可通过一定的拉伸比调控制品截面尺寸。切割装置：将连续制品切成一定长度或宽度。卷取装置：将软制品卷成卷。挤出机分类有无螺杆:无螺杆式，螺杆式螺杆数目：单、双、多螺杆（3，4，5，行星 式）空间位置：卧式，立式排气性：排气式，非排气式螺杆主要参数分段：加料段、压缩段（熔融段、转化段）、均化段（计量段）螺槽深度：通常压缩段可变压缩比：几何压缩比：加料段第一个螺槽容积和均化段最后一个螺槽容积之比。物理压缩比：塑料熔融后熔体的密度和原料松散状态的表观密度之比。几何压缩比应大于物理压缩比。螺距=导程 / 螺纹头数挤出过程挤出中的工艺波动挤出理论物料在挤出过程中通过的三个职能区：固体输送区、熔融区、熔体输送区固体输送理论基本假设加料段螺槽中的物料被压实成整体弹性固体塞，密度恒定，其运动类似螺母在螺栓上的运动国体塞与所有面相接触，固体塞与各表面摩擦系数为常数，在螺杆和料筒表面可取不同值忽略料筒与螺杆螺棱面间隙螺槽为矩形，深度不变螺杆不动.料筒反向旋转动实际应用IKV系统在料筒加料段内壁开设带锥度的纵向沟槽，并进行强力冷却熔融理论熔池模型固体床连续熔体输送理论螺杆均化段熔体流动情况及对产率的作用:正流：拖曳流，正面作用横流：拖曳流+压力流，对产率无明显作用， 但有利于混合逆流：压力流，负面作用漏流：压力流，负面作用流动情况产率与三种流动的关系Qd 正比于 h3 ，n ，D2 ， Qp 正比于 D ，h33 ，压力梯度，反比于 粘度螺杆特性线螺杆特性线表示出螺杆均化段熔体的流率与压力的关系压力升高，挤出量降低，降低的快慢程度取决于特性线斜率均化段螺槽h3明显影响特性线斜率，h3愈大，特性线越倾斜，说明挤出量对压力越敏感，螺杆软，机器适应性差；h3愈小，特性线越平缓，说明挤出量对压力不敏感，螺杆硬，机器适应性好口模特性线挤出机的工作点和工作图螺杆特线和口模特性线的交点为挤出机的工作点螺杆特性线和口模特性线组成挤出机的工作图挤出螺杆的设计普通螺杆的主要形式:等距变深：渐变、突变，等深变距，变深变距。等距渐变螺杆应用最广。评价螺杆的标准和设计时应考虑的因素 ：塑化质量产率单耗适应性制造的难易普通螺杆的主要参数螺杆的长径比L/D。选择原则：考虑产品质量要求：塑化质量要求高、物料难加工时，L/D选大；塑化质量要求低的半成品（如废旧塑料回收造粒），L/D选低考虑产率：产率高，L/D选大，反之选小考虑原料物性：高粘度物料，校核在高转速下的极限L/D螺杆和料筒间隙间隙大，漏流严重，产率降低，过大导致螺杆报废间隙小，剪切强有利于均化，但有可能过热，不利于热敏性塑料的加工常规三段式全螺纹螺杆存在的问题加料段压力低, 压力建立缓慢，固体输送效率低熔融段沿螺槽方向的螺杆渐变度难以与固体床的熔融速率相匹配在螺槽中，固体床宽度逐渐减小，熔池宽度逐渐增宽，固体床受热面积逐渐减小，不利于固体的熔融，降低熔融效率。熔体受热面积增大，会使熔体过热。固体床与熔体共存于同一螺槽,熔体对固体床的渗入、冲挤使固体床的破碎难以避免。容易出现压力与产率波动，扫膛现象，挤出物带有气泡均化段由于固体床的破碎，均化段产生温度波动，塑化质量下降。新型螺杆分离型BM型在熔融段，沿固液分界线设置一根附加螺纹，使熔体与固体分隔开，避免固体优点：缺点：Barr型主附螺纹螺距相等，固液相螺槽宽度不变优点：缺点：熔体槽型在熔融段螺槽内开一条逐渐变深、宽度不变的螺槽，至均化段时达到最深，然后突变过渡到均化段深度优点：缺点：屏障型螺杆分流型螺杆：销钉型、DIS型组合式螺杆螺杆材料螺杆要能承受高温、高压、腐蚀、磨损、扭矩主要材料：38CrMoAl氮化钢料筒的结构类型一、整体式：特点二、分段式特点三、双金属料筒1、衬套式： 料筒材料：一般的碳素钢（45）、铸钢、铸铁衬套材料：高性能合金钢2、离心浇铸式料筒的材料工作环境:高温、高压、腐蚀性、磨损材料：38CrMoAl，40Cr分流板、过滤网位置：螺杆与口模之间作用：熔体由螺旋运动变为直线运动，阻止未熔融的物料粒子进入口模，可过滤杂质，提高熔体压力使制品致密热敏性塑料不宜采用加料装置上料方式弹簧、鼓风、真空、运输带、人工加料方式：重力、强制传动方式轴向力：布置止推轴承使料筒承受轴向力加热方式电加热：电阻加热（应用广）、电感加热冷却方式料筒的冷却方式螺杆的冷却料斗座冷却排气式挤出机以连续方式从聚合物中排除挥发物工作原理两根常规单螺杆串联结构直接排气:旁路式排气流率平衡Q1=Q1-Qp1Q2=Qd2-Qp2Q1=Q2:稳定挤出Q1Q2:可以挤出,有冒料危险Q1Q2:第二螺杆螺槽不满,缺料,压力流率波动,无法正常挤出制品双螺杆挤出机两根单螺杆的并联分类:按旋向异向旋转, 同向旋转按螺杆相对位置非啮合: 啮合:强制输送(正位移), 自洁性能、排气作用剪切、压延、混合作用螺纹元件输送元件：螺纹型，输送混合作用剪切元件、混炼元件、捏合元件传动系统异向同向定量加料 挤出管材辅机真空外定径内压外定径内定径第3章 注射成型机注射成型原理结构组成注射装置合模装置液压传动系统电气控制系统注射装置作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将定量的熔料注射到模具的型腔之中。主要由(螺杆、料筒和喷嘴所组成的)塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动油缸等组成。合模装置合模装置：其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧以及脱出制品合模装置主要由前固定摸板移动模板、调整模板、连接前后模板用的拉杆、合模油缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及制品顶出装置等组成。液压传动、电气控制系统 分类按外形：1、立式注射成型机2、卧式注射成4型机3、角式注射成型机4、多工位主射成型机按塑化方式柱塞式注射机：螺杆式注射机：螺杆塑化柱塞注射式注射机：工作过程（工作循环）1、闭合模具注射成型机的成型周期一般从模具开始闭合时起。模具首先以低压力快速进行闭合，当动模与定模快要接近时，合模的动力系统自动切换成低压(即试合模压力)、低速，在确认模内无异物存在时，再切换成高压而将模具合紧。2、注射装置前移和注射在确认模具达到所要求的合紧程度后，注射装置前移，使喷嘴和模具贴合。当喷嘴与模具完全贴合后，便可向注射油缸接入压力油。于是与油缸活塞杆相接的螺杆，则以高压高速将头部的熔料注入模腔。此时螺杆头部作用于熔料上的压力为注射压力，又称一次压力。3、压力保持（保压）注入模腔的熔料，由于低温模具的冷却作用，使注入模腔内的熔料产生收缩。为制得质量致密的制品，故对熔料还需保持一定的压力进行补缩。此时，螺杆作用于熔料上的压力称之保压压力，又称二次压力。在保压时，螺杆因补缩而有少量的前移4、制品冷却、螺杆预塑当保压进行到模腔内的熔料失去从浇口回流可能性时(即浇口封闭)，注射油缸内的保压压力即可卸去(此时合模油缸内的高压也可撤除)，使制品在模内冷却定型。此时，螺杆在液压马达(或电动机)的驱动下转动，将来自料斗的粒状塑料向前输送，并使其塑化。当螺杆头部熔料压力能克服注射油缸活塞退回的阻力（背压）时螺扦在转动的同时又发生后退。螺杆在塑化时的后移量，即表示了螺杆头部所积存的熔料体积量。当螺杆回退到计量值时，螺杆即停止转动准备下一次注射。制品冷却与螺杆塑化在时间上通常是重叠的在一般情况F，要求螺秆塑化计量时间要少于制品冷却时间。5、注射装置后退和顶出制品螺杆塑化计量完毕后为了使喷嘴不致于因长时间和冷模接触而形成冷料等缘故，经常需要将喷嘴撤离模具，即注射装置后退。此动作进行与否或先后的程序，机器均可供选择。模腔内的熔料经过冷却定型后，合模装置即行开模，并自动顶出制品。注塑机的基本参数一、公称注射量公称注射量是指在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。公称注射量在一定程度上反映了注射机的加工能力表示方法：一种是以聚苯乙烯为标准，用注射出熔料的重量(单位克)表示另一种是用注射出熔料的容积(单位立方厘米)表示。我国注射机系列标准采用后一种表示方法。二、注射压力为了克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力，称为注射压力。注射压力的大小与流动阻力、制品的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制品精度要求等因素有关。注射压力的选择根据制品要求：流程长、薄壁、形状复杂、尺寸精度高、表面质量要求高时，选高根据原料特性：流动性差的高粘度树脂（与温度有关）或填充、共混体系、纤维增强体系，倾向选高 三、注射速度速率 四、塑化能力五、锁模力锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力六、合模装置基本尺寸拉杆间距H0*V0模板间最大开距定模板与动模板之间能达到的最大距离动模板行程指动模板行程的最大值，SS一般大于制品最大高度h的两倍七、开合模速度在合模时从快到慢开模时则由慢到快再慢，八、空循环时间空循环时间是在没有塑化、注射保压、冷却、取出制品等动作的情况下，完成一次循环所需要的时间(秒)。由合模、注射座前进和后退、开棋以及动作间的切换时间所组成表征机器综合性能的参数反映了注射机机械结构的好坏 动作灵敏度，液压系统以及电气系统性能的优劣。也是衡量注射机生产能力的招标。第三节、注射装置作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将定量的熔料注射到模具的型腔之中。主要由(螺杆、料筒和喷嘴所组成的)塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动油缸等组成。柱塞式注塑机存在问题热传导加热,塑化不良,温度不均流动阻力大,注射压力损失大柱塞做等速运动时,熔体进入模具的速度先满后快 往复螺杆式注塑机塑化部件螺杆：螺杆头止回环螺杆头止逆球螺杆头螺杆的材料与强度考虑材料的疲劳破坏，其他与挤出机类似，高温、高压、磨损、腐蚀氮化钢，38CrMoAl料筒材料：38CrMoAl 喷嘴开式喷嘴关式喷嘴： 防止流涎特殊用途喷嘴喷嘴的设计热敏性、高粘度塑料：大口径开式喷嘴低粘度塑料：关式，或小孔径薄壁形状复杂：小孔径远射程厚壁：大口径，补缩材料：中碳钢淬火处理，硬度高于模具主流道衬套传动装置低速大扭矩液压马达定速电机-变速齿轮箱（有级调）速第四节、合模装置基本条件1。足够的锁模力使模具在熔料压力(即模腔压力)作用下，不致有开缝现象2。足够的模板面积、模板行程和模板间的开距，以适应不同外形尺寸制品的成型要求3. 模板的运动速度，应是闭模时光快后慢，开模时慢、快、慢，以防止模具的碰撞，实现制品的平稳顶出并提高生产能力。分类1机械式2液压式;直压式、增压式、充液式3液压-机械组合式液压-曲肘式液压-单曲肘液压-双曲肘特点: 增力作用,自锁作用,模板的运动速度在开合模时的变化 规