21-SJ70-25挤出机的设计【含6张CAD图纸】
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文献综述塑料挤出机的简介及发展状况 作为三大合成材料之一的塑料自问世以来迅猛发展。以塑代钢、以塑代有色金属、以塑代水泥等，被广泛地应用于农业、建材、包装、机械、电子、汽车、家电、石化和国防，以及人们的日常生活等各个领域。因此可以预测，在21世纪里，塑料将是人类活动的最主要的原料之一。由于挤出成型是塑料加工的最主要的形式，因此发展塑料挤出成型技术与设备具有重要意义。在塑料挤出成型设备中，塑料挤出机通常称之为主机，而与其配套的后续设备塑料挤出成型机则称为辅机。塑料挤出机经过100多年的发展，已由原来的单螺杆衍生出双螺杆、多螺杆，甚至无螺杆等多种机型。塑料挤出机（主机）可以与管材、薄膜、捧材、单丝、扁丝、打包带、挤网、板（片）材、异型材、造粒、电缆包覆等各种塑料成型辅机匹配，组成各种塑料挤出成型生产线，生产各种塑料制品。因此，塑料挤出成型机械无论现在或将来，都是塑料加工行业中得到广泛应用的机种之一。正文，挤出机的发展起源于1 8世纪，世界上第一台挤出机是由英格兰的JosephBra mah于1795年制造的用于制造无缝铅管的手动活塞式压出机。从那时开始，在19世纪前50年内，挤出机基本上只应用于铅管的生产、通心粉和其它食品的加工、制砖及陶瓷工业。 在挤出机的发展过程中，第1次有明确记载的是 R .Brooman在1845年申请的用挤出机生产固特波胶电线的专利。固特波公司的H.Bewlgy随后对该挤出机进行了改进，并于1851年将它用于包覆在Dover 和Calais公司之间的第1根海底电缆的铜线上。在此后的25年内，挤出机的发展迅速，挤出方法逐渐成熟，并且逐渐由电动操纵的挤出机迅速替代了以往的手动挤出机。初期机械操纵的柱塞式挤出机生产了成千上万公里的绝缘电线和电缆，从而牢固地确立了挤出法用于生产电缆的地位。早期生产电缆的挤出机无论是手动的、机械的或者液压的，全都是柱塞式的。在这种生产过程中，柱塞将热的古塔波胶压入到通有铜导线口模中，古塔波胶从口模中挤出，这样就包覆在铜导线上形成绝缘层。随着挤出机的发展，挤出机种类型号多种多样，功能不一形成，形成了包括塑料挤出生产线在内的各种不同材料生长线。现代挤出机分类按照数量可以分为无螺杆、单螺杆、双螺杆；按空间位置可以分为卧式和立式；按螺杆转速分为普通、高速和超高速；按可否排气分为排气式和非排气式；按装配结构分为整体式和分开式。而日常最常用的型号是卧式单螺杆非排气式整体式挤出机。 未来挤出成型技术的发展方向是：减少劳动力和材料消耗，主要体现在尽量缩短更换产品的时间，尽可能在生产过程中更换及自动更换；通过增加设备的塑化能力，加大齿轮扭矩，进一步加大螺杆长径比来提高生产效率；在挤出生产线控制系统中不断应用感测技术、控制技术和人工智能技术，使制品的质量和生产的稳定性得到进一步的提高。一，挤出机的组成，塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。1、 挤压系统 挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。（1） 螺杆：是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度耐腐蚀的合金钢制成。（2） 机筒：是一金属圆筒，一般用耐热、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。机筒与螺杆配合，实现对塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实，并向成型系统连续均匀输送胶料。一般机筒的长度为其直径的1530倍，以使塑料得到充分加热和充分塑化为原则。（3） 料斗：料斗底部装有截断装置，以便调整和切断料流，料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。（4） 机头和模具：机头由合金钢内套和碳素钢外套构成，机头内装有成型模具，机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力。塑料在机筒内塑化压实，经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具，模芯模套适当配合，形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层。为保证机头内塑料流道合理，消除积存塑料的死角，往往安置有分流套筒，为消除塑料挤出时压力波动，也有设置均压环的。机头上还装有模具校正和调整的装置，便于调整和校正模芯和模套的同心度。挤塑机按照机头料流方向和螺杆中心线的夹角，将机头分成斜角机头（夹角120o）和直角机头。机头的外壳是用螺栓固定在机身上，机头内的模具有模芯坐，并用螺帽固定在机头进线端口，模芯座的前面装有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通过芯线，在机头前部装有均压环，用于均衡压力，挤包成型部分由模套座和模套组成，模套的位置可由螺栓通过支撑来调节，以调整模套对模芯的相对位置，便于调节挤包层厚度的均匀性，机头外部装有加热装置和测温装置。2、 传动系统 传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。3、 加热冷却装置 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。（1） 现在挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。（2） 冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤塑机采用 风冷比较合适，大型则多采用水冷或两种形式结合冷却；螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。二，挤出机的分类， 随着塑料挤出成型法的广泛应用和发展，塑料挤出机的类型日益增多。根据螺杆的数量分：五螺杆挤出机（其中又分柱塞式挤出机和弹熔体挤出机）、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等。 根据螺杆的转速分：普通挤出机、高速挤出机、和超高速挤出机。根据装配结构分，整体式挤出机和分开式挤出机。整体式挤出机结构紧凑，需要机械加工的零件件数少，同事占地面积较小等，因而是目前最通用的形式。分开式挤出机可以采用标准减速器，装配精度要求较低，易于装拆鱼维修，同事挤压部分的热 不易传到减速器而改善了它的工作条件。其缺点是结构不如整体式紧凑、零件数目较多、加工制作量较大、螺杆轴承需要单挑的调滑系统等，因而此类挤出机应用较少。根据安装位置分：螺杆在空间呈水平装置的卧式挤出机和螺杆直立于地面安装的立式挤出机。前者重心较低而稳定，且机器的中心高度可视操作方便而定，同事能方便地配置各种辅机，操作维修都较方便，因此此式最为常用。其缺点是占地面积较大，吹制中空制品和吹塑薄膜时往往需要用直角机头。立式挤出机的优点恰好与卧式挤出机相反，它重心高而稳定性较差，配置辅机教困难，操作维修也不方便，此外还受厂房高度的限制，因此应用甚少。但因其占地面积较小，且当上吹中空制品和吹塑薄膜时可避免采用直角型机头，因此在吹塑薄膜时中小型挤出机扔有采用。此外，还有排气式挤出机、混炼式挤出机、两段式挤出机和超高分子量聚合物挤出机等。目前应用最多的是卧式单螺杆整体装配式挤出机。三，挤出机机械原理：在原料粉末里添加水或适当的液体，并进行不断的搅拌。将搅拌好的材料，用高挤出压力从多孔机头或金属网挤出。 通常是把材料放入圆筒形容器以后，用螺杆挤出材料。在使用变频技术以后，可对压力进行控制，从而可以选择最合适的线性速度。 单螺杆挤出机原理 单螺杆一般在有效长度上分为三段，按螺杆直径大小 螺距 螺深确定三段有效长度，一般按各占三分之一划分。 料口最后一道螺纹开始叫输送段：物料在此处要求不能塑化，但要预热、受压挤实，过去老挤出理论认为此处物料是松散体，后来通过证明此处物料实际是固体塞，就是说这里物料受挤压后是一固体象塞子一样，因此只要完成输送任务就是它的功能了。 第二段叫压缩段，此时螺槽体积由大逐渐变小，并且温度要达到物料塑化程度，此处产生压缩由输送段三，在这里压缩到一，这叫螺杆的压缩比3：1，有的机器也有变化，完成塑化的物料进入到第三段。 第三段是计量段，此处物料保持塑化温度，只是象计量泵那样准确、定量输送熔体物料，以供给机头，此时温度不能低于塑化温度，一般略高点。4 双螺杆挤出机和单螺杆挤出机的优势区别 塑料挤出机按其螺杆数量可以分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。目前以单螺杆挤出机应用最为广泛，适宜于一般材料的挤出加工。双螺杆挤出机由于具有由摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留长，混合均匀 。SJZ系列锥形双螺杆挤出机具有强制挤出、高质量、适应性广、寿命长、剪切速率小、物料不易分解、混炼塑化性能好、粉料直接成型等特点，温度自控，真空排气等装置。适用于管、板、异形材等制品的生产。单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位，近几年业，单螺杆挤出机有了很大的发展。目前德国生产的大型造粒用单螺杆挤出机，螺杆直径达700mm，产量为36t/h。单螺杆挤出机发展的主要标志在于其关键零件螺杆的发展。近几年以来，人们对螺杆进行了大量的理论和实验研究，至今已有近百种螺杆，常见的有分离型、剪切型、屏障型、分流型与波状型等。从单螺杆发展来看，尽管近年来单螺杆挤出机已较为完善，但随着高分子材料和塑料制品不断的发展，还会涌现出更有特点的新型螺杆和特殊单螺杆挤出机。从总体而言，单螺杆挤出机向着高速、高效、专用化方向发展。双螺杆挤出机喂料特性好，适用于粉料加工，且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能，特点是加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。近些年来国外双螺杆挤出机已经有很大的发展，各种形式的双螺杆挤出机已系列化和商品化，生产的厂商也较多，大致分类如下：(1)按两根轴线相对位置，有平行和锥形之分； (2)按两根螺杆啮合程序，有啮合型和非啮合型之分； (3)按两根螺杆的旋转方向，有同向和异向之分，在异向中又有向内、向外之分； (4)按螺杆旋转速度，有高速和低速之分； (5)按螺杆与机筒的结构，有整体和组合之分。五，中国挤出机技术创新近年来，中国常规挤出机及生产线，以优异的性价比逐渐走俏国际巿场。同时，中国在先进挤出技术领域不断创新，开拓出了多种新型挤出产品。精密挤出技术适应高精加工需要精密挤出成型可以免去后续加工手段，更好地满足制品应用的需求，同时达到降低材料成本、提高制品质量的目的。如今，满足塑料制品精密直接挤出的需要，多种成熟的技术已经推向巿场，聚合物熔体齿轮泵就是其中一种重要手段。这一技术已经广泛应用于化纤、薄膜、型材、管材、板材、线缆、复合挤出、造粒等生产线。北京化工大学橡塑机械研究所经过多年对熔体齿轮泵的系统研究，已成功完成塑料熔体齿轮泵的系列开发和研制，现已能够设计制造塑料熔体齿轮泵产品如28/28（中心距/齿宽）、56/56、70/70、90/90等，最大出入口压力差可达30MPa，能够满足不同产量的要求，并已在实际中得到应用，取得良好的效果。北京化工大学橡塑机械研究所通过对一体型齿轮泵挤出机进行深入研究，设计开发了115一体型齿轮泵挤出机。齿轮泵对橡胶行业精密成型同样大有裨益。为了满足国内对橡胶熔体齿轮泵的需求，北京化工大学还与北京航空制造工程研究所、杭州朝阳橡胶有限公司合作，共同研制开发XCP150/100、XCP120/90两种型号橡胶熔体齿轮泵挤出机组。这一机组具有理想的工作特性，保证挤出量与齿轮泵的转速成线性关系，可以实现对产量精确控制，提高产品的尺寸精度。多层共挤技术成熟发展多层复合技术利用具有中高阻隔性能的材料与其他包装材料复合，综合阻隔材料的高阻隔性与其他材料的廉价或特殊的力学、热学等其他性能，实现特定的功能需要。共挤出复合薄膜的结构设计逐步要求能系统地达到集功能、技术、成本、环保、安全、二次加工于一体的理想境界，从而实现复合层数最大化的可能性成为供应商追求的技术之一。广东金明塑胶设备有限公司七层复合薄膜共挤吹塑技术可谓中国在这一领域发展的典型。该七层复合薄膜共挤吹塑机组采用的关键技术包括：两短一长及螺距变化的螺杆塑化挤出系统，工程分析软件对振动诱导塑化装置的优化设计，平面阀加成型模头和斜式阀加成型模头，内冷技术及双风口负压冷却技术，多组分失重式计量喂料，在线薄膜厚度精确控制系统，计算机集中自动控制系统和总线控制（CANOPEN）技术等。在层数增多的同时，适应特殊功能的薄膜生产技术也是巿场发展的热点之一。近日，广东仕诚公司设计制造了一条幅宽为3150mm的PP环保木纹膜流延生产线。该生产线产能超过800kg/h。螺杆设计为高速的剪切、混炼，高效率塑化螺杆，客户可以直接使用高填充碳酸钙粉以及无机颜料色粉，从而节约昂贵的原材料成本。整线除了可以生产PP环保木纹膜生产外，还可以灵活地转换生产其它产品，拓宽客户产品种类。在仕诚公司试生产过程中，不但生产出了美观的PP木纹膜，还生产了CPP薄膜、PP文具薄膜及PP文具片材。六，塑料挤出机五大发展趋势 高速、高产化挤出机高速、高产，可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回报。但是，挤出机螺杆转速高速化也带来了一系列需要克服的难点：如物料在螺杆内停留时间减少会导致物料混炼塑化不均，物料经受过度剪切可能造成物料急骤升温和热分解，挤出稳定性控制困难会造成挤出物几何尺寸波动，相关的辅助装置和控制系统的精度必须提高，螺杆与机筒的磨损加剧需要采用高耐磨及超高耐磨材质，减速器与轴承在高速运转的情况下如何提高其寿命等问题都需要解决。 高效、多功能化塑料挤出机的高效主要体现在高产出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面，螺杆挤出机已不仅仅用
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