機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠(chéng)信聲明 </b></p><p>　　本人鄭重聲明：本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)

2、下獨(dú)立完成的，在完成設(shè)計(jì)時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　1．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目

3、標(biāo)</p><p>　　了解常用機(jī)械加工設(shè)備結(jié)構(gòu)及應(yīng)用</p><p>　　能夠綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品及其零部件</p><p>　　能夠獨(dú)立熟練地檢索各方面文獻(xiàn)資料</p><p>　　2．設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容</p><p>　　按照學(xué)院有關(guān)要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　

4、　設(shè)計(jì)鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　設(shè)計(jì)模具非標(biāo)零件圖</b></p><p>　　設(shè)計(jì)鋼塑復(fù)合托輥結(jié)構(gòu)及零部件圖</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］陶鳳琴.王道胤主編.機(jī)械工程材料簡(jiǎn)明教程.北京：北京理工大學(xué)出社，</p&g

5、t;<p><b>　　1991 </b></p><p>　?。?］王運(yùn)炎.金屬材料與熱處理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 </p><p>　　［3］范全福.金屬工藝學(xué).北京：高等教育出版社，1983</p><p>　　［4］周曄.王曉瀾. 模具工實(shí)用手冊(cè). 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2004. <

6、;/p><p>　?。?］許鶴峰.閆光榮. 數(shù)字化模具制造技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　鋼塑復(fù)合托輥是將一

7、般托輥的鋼管輥體改為在鋼管上包縛一層塑料的復(fù)合管材輥體，結(jié)合鋼和塑料材料的優(yōu)良特性，使托輥的耐磨、耐腐蝕等性能得到提高，而且使用時(shí)的噪音，使托輥的質(zhì)量得到提升。本設(shè)計(jì)給出了尼龍軸承座和橡膠迷宮式內(nèi)、外密封圈三件套結(jié)構(gòu)，三者與輥體很好的配合，保證了鋼塑復(fù)合托輥的質(zhì)量，使我國(guó)托輥從一般的鋼制托輥有一個(gè)質(zhì)的提升。為了生產(chǎn)加工這種復(fù)合托輥輥體管材，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一種以大直徑、短長(zhǎng)度鋼管為內(nèi)襯的鋼塑復(fù)合輥體管材的擠出模具結(jié)構(gòu)，為生產(chǎn)出高性能的

8、托輥輥體提供了方便。特別是模具中導(dǎo)向錐和口模采用錐面和正方形面的四點(diǎn)接觸，既保證了模具和擠出的鋼塑復(fù)合管材的同軸度，又能使熔融的塑料流體有四個(gè)均勻的通道，它與模具中調(diào)節(jié)螺釘雙重保護(hù)和控制了擠出的鋼塑復(fù)合輥體管材耐磨層厚度均勻和表面光潔。同時(shí)設(shè)計(jì)過程中還對(duì)超高分子量聚乙烯塑料的性能和擠出輥體管材所用到的的裝置作了簡(jiǎn)要介紹和分析。</p><p>　　關(guān)鍵字：擠塑模具，鋼塑復(fù)合托輥，超高分子量聚乙烯，輥體管材，成型設(shè)

9、備 </p><p>　　Gangsu composite roller main body mould structure design</p><p><b>　　abstract</b></p><p>　　Gangsu composite roller is the general steel pipe roller of roll

10、er economic restructuring for the package on steel pipe tied a layer of plastic composite pipe roller body, combined with the excellent characteristics of steel and plastic material, make the roller wear resistant and co

11、rrosion resistant performance was improved, and the noise when using, make the quality of the roller was promoted. This design gives the nylon and rubber bearing and labyrinth seal structure of three-piece, three wit<

12、/p><p>　　Key words: gangsu composite roller, ultra-high molecular weight polyethylene, roll pipe body,molding equipment,extrusion die</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘

13、要I</b></p><p>　　abstractII</p><p><b>　　目錄I</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1 研究目的及主要內(nèi)容1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外托輥的發(fā)展?fàn)顩r1&l

14、t;/p><p>　　1.2.1 國(guó)外托輥的發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)托輥的發(fā)展?fàn)顩r3</p><p>　　1.2.3 我國(guó)托輥的發(fā)展前景5</p><p>　　1.3 UHMW-PE鋼塑復(fù)合托輥6</p><p>　　1.3.1 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的發(fā)展史6</p>

15、;<p>　　1.3.2 超高分子量聚乙烯托輥7</p><p>　　2 鋼塑復(fù)合托輥的設(shè)計(jì)與制造9</p><p>　　2.1 托輥的結(jié)構(gòu)分析和材料選擇9</p><p>　　2.1.1 托輥分析9</p><p>　　2.1.2 材料選擇和熱處理10</p><p>　　2.2 托輥軸的設(shè)計(jì)

16、與加工10</p><p>　　2.3 托輥軸承座、內(nèi)外密封圈的設(shè)計(jì)和制造11</p><p>　　2.4 托輥輥體的加工12</p><p>　　2.5 托輥?zhàn)詣?dòng)壓裝13</p><p>　　2.6 重點(diǎn)質(zhì)量指標(biāo)的工藝控制13</p><p>　　3 鋼塑復(fù)合輥體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15</p>&

17、lt;p>　　3.1 模具的設(shè)計(jì)原則15</p><p>　　3.2 擠塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.2.1 擠塑模具的三種類型15</p><p>　　3.2.2 輥體管材模具的確定17</p><p>　　3.3 部分重要零件尺寸的確定18</p><p>　　3.3.1 擠壓式模芯（

18、導(dǎo)向錐）尺寸的確定18</p><p>　　3.3.2 口模尺寸的確定21</p><p>　　3.3.3 口模體尺寸的確定24</p><p>　　3.3.4 導(dǎo)向套尺寸的確定25</p><p>　　4 托輥輥體管材的擠出成型原理及設(shè)備26</p><p>　　4.1 塑料擠出的基本原理26</p

19、><p>　　4.2 擠出成型設(shè)備26</p><p>　　4.2.1 擠出機(jī)27</p><p>　　4.2.2 送料裝置（牽引裝置）29</p><p>　　4.2.3 預(yù)熱裝置30</p><p>　　4.2.4 定型、冷卻裝置31</p><p>　　4.2.5 切割裝置33&l

20、t;/p><p><b>　　結(jié)論35</b></p><p><b>　　參考資料36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1研究目的及主要

21、內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)本著設(shè)計(jì)出一種壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速高、阻力系數(shù)小的鋼塑復(fù)合托輥和加工這種鋼塑復(fù)合輥體的擠出模具。有效減小國(guó)內(nèi)托輥與國(guó)外的差距，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。通過本次鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)，不僅對(duì)托輥生產(chǎn)的質(zhì)量、效率、產(chǎn)品成本的提高有一定的作用，而且通過對(duì)托輥和模具結(jié)構(gòu)的分析，不斷地優(yōu)化和改善模具結(jié)構(gòu)，使之加工出的鋼塑復(fù)合輥體集塑料和鋼材的優(yōu)點(diǎn)于一身，耐磨層緊密包縛在鋼管上，

22、進(jìn)而提高托輥的質(zhì)量。使國(guó)內(nèi)托輥較以前的鋼制托輥有一個(gè)質(zhì)的提升。能夠充分了解和認(rèn)識(shí)一些模具結(jié)構(gòu)，對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行合理的選用，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和計(jì)算。嚴(yán)格對(duì)各零件的加工工藝、裝配工藝、精度要求進(jìn)行選擇。從而設(shè)計(jì)出一套能夠加工出鋼塑復(fù)合托輥輥體的模具。通過合理的設(shè)計(jì)可以促進(jìn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的人流，物流，信息流更加順暢，減少人員，物料移動(dòng)等成本，提高空間時(shí)間的利用率，改善整個(gè)生產(chǎn)過程的整體效率，幫助整個(gè)企業(yè)降低成本提高整體生產(chǎn)效益。通過

23、運(yùn)用一些物流系統(tǒng)分析與設(shè)施規(guī)劃的方法與理論，可以讓我們更深刻的掌握這些我們所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。也是對(duì)于我們?cè)诖髮W(xué)里所獲得的的思想及解決問題的方法的一種鍛煉與提升。</p><p><b>　　主要內(nèi)容有：</b></p><p>　?。?）、設(shè)計(jì)鋼塑復(fù)合托輥結(jié)構(gòu)及零部件圖 </p><p>　　(2)、設(shè)計(jì)鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)圖</p&

24、gt;<p>　　(3)、設(shè)計(jì)模具非標(biāo)零件圖</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外托輥的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　隨著帶式輸送機(jī)的普遍應(yīng)用，托輥的適用范圍也日益擴(kuò)大，在歐美、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，日本的皆愛喜（JRC）公司、美國(guó)的朗艾道（LONGAIRDOXCO）公司等在高質(zhì)量的托輥研制方面處于領(lǐng)先水平。但是，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的托輥普遍存在的現(xiàn)狀為：</p>

25、<p>　　（1）灰塵和水都會(huì)進(jìn)入托輥中，更何況對(duì)極為惡劣的污染源---粘稠流動(dòng)性物體（如煤泥、濕爐渣和腐蝕性物質(zhì)等）的污染都未采取任何措施，直接影響著托輥的使用壽命；</p><p>　?。?）托輥兩端的同軸度和徑向圓跳動(dòng)的幾何偏差較大，影響了托輥的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><p>　?。?）由于受生產(chǎn)工藝的限制，采用的鋼管的重量都較大，并且裝配合格率不能保證100%，致使托輥的

26、運(yùn)行阻力系數(shù)不能減小。</p><p>　　因此，托輥普遍存在過早失效、精度較低、重量和旋轉(zhuǎn)阻力過大的嚴(yán)重缺陷。多年來，無數(shù)從事輸送機(jī)械研究和生產(chǎn)的工程技術(shù)人員致力于對(duì)托輥的研究改造，發(fā)明了“注油托輥”、“陶瓷托輥”、“復(fù)合材料托輥”、“外座式托輥”等多種新產(chǎn)品。但這些方法都是對(duì)托輥上述缺陷的一些局部補(bǔ)救措施，并未能從根本上將其徹底解決。</p><p>　　1.2.1國(guó)外托輥的發(fā)展?fàn)顩r[

27、1]</p><p>　　國(guó)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是帶式輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶式輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速等大型帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。國(guó)外己經(jīng)使用或己經(jīng)

28、進(jìn)行設(shè)計(jì)的幾條典型長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)輸送線。</p><p>　　（1）西班牙的撒哈拉沙漠帶式輸送機(jī)線路是世界最長(zhǎng)的長(zhǎng)距離輸送機(jī)線路，該線路長(zhǎng)達(dá)100km，用兩年半時(shí)間建成，并于1972年投入使用，用來將位于石質(zhì)高原地區(qū)的布?？死短斓V的磷灰石礦石運(yùn)往艾爾阿雍海港?？偼顿Y額為兩億馬克。預(yù)計(jì)該線路能達(dá)行30年，年平均運(yùn)輸量為1000萬噸磷灰石礦石（2000t/h）。整條線路由長(zhǎng)為6.9~11.8km的11臺(tái)帶式輸送

29、機(jī)組成。帶寬為l000mm，采用ST3150型鋼絲繩芯膠帶，帶速為4.5 m/s。</p><p>　　（2）恰那礦20km地面帶式輸送機(jī)系統(tǒng)是代表了現(xiàn)代帶式輸送機(jī)發(fā)展水平的一條輸送線。該輸送系統(tǒng)由一條長(zhǎng)為10.3km的平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)和一條10.1km的直線長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)構(gòu)成。轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的曲率半徑為9km，弧長(zhǎng)為4km，兩條輸送機(jī)除線路參數(shù)外其他參數(shù)相同，運(yùn)輸能力為2200t/h，帶寬1050mm，輸送

30、帶抗拉強(qiáng)度為3000N/mm，安全系數(shù)為5，拉緊裝置為重錘拉緊。允許行程為25m，驅(qū)動(dòng)采用3臺(tái)700KW直流電動(dòng)機(jī)，雙滾筒驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)采用了先進(jìn)的托輥制造和安裝技術(shù)、水平轉(zhuǎn)彎技術(shù)和動(dòng)態(tài)分析技術(shù)。</p><p>　?。?）津巴布韋鋼鐵公司（ZISCO）15.6km水平轉(zhuǎn)彎越野帶式輸送機(jī)于1996年投入使用，是世界上單機(jī)最長(zhǎng)的帶式輸送機(jī)。該輸送機(jī)將ZISCO的New Ripple Creek礦經(jīng)過二次破碎的鐵礦石運(yùn)

31、送到Zimbabwe的煉鋼廠附近。輸送量為干礦石500t/h，濕礦石600t/h，系統(tǒng)全長(zhǎng)15.6km，物料提升高度為90m。</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)托輥的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國(guó)生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國(guó)家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品

32、開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。</p><p>　?。?）繼續(xù)向大型化發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長(zhǎng)度和大輸送傾角等幾個(gè)方面。水力輸送裝置的長(zhǎng)度已達(dá)

33、440公里以上。帶式輸送機(jī)的單機(jī)長(zhǎng)度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺(tái)組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國(guó)家正在探索長(zhǎng)距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（2）擴(kuò)大輸送機(jī)的使用范圍。發(fā)展能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性的物料的輸送機(jī)。</p><p>　?。?）使輸送機(jī)的構(gòu)造滿足物料搬運(yùn)系統(tǒng)

34、自動(dòng)化控制對(duì)單機(jī)提出的要求。如郵局所用的自動(dòng)分揀包裹的小車式輸送機(jī)應(yīng)能滿足分揀動(dòng)作的要求等。</p><p>　?。?）降低能量消耗以節(jié)約能源，已成為輸送技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)科研工作的一個(gè)重要方面。已將1噸物料輸送1公里所消耗的能量作為輸送機(jī)選型的重要指標(biāo)之一。</p><p>　?。?）減少各種輸送機(jī)在作業(yè)時(shí)所產(chǎn)生的粉塵、噪聲和排放的廢氣。</p><p>　　就國(guó)內(nèi)的托輥

35、生產(chǎn)發(fā)展而言，由于我國(guó)的帶式輸送機(jī)的帶速較國(guó)外偏低，相應(yīng)的托輥技術(shù)與國(guó)外相比也有著較為明顯的差距，主要表現(xiàn)在：</p><p>　?。?）使用壽命短。德國(guó)井下托輥使用壽命為45000h，英國(guó)規(guī)定為50000h，而我國(guó)托輥的壽命為30000h左右；</p><p>　?。?）運(yùn)行阻力系數(shù)大。國(guó)產(chǎn)普通托輥的旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)約為0.018左右，進(jìn)口托輥的旋轉(zhuǎn)阻力一般在0.012左右；</p&g

36、t;<p>　　（3）托輥重量較大。同型號(hào)托輥國(guó)內(nèi)比國(guó)外重10%，托輥越重，消耗鋼材越多，消耗功率就越大；</p><p>　　（4）噪聲大。同型號(hào)托輥國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品要比國(guó)外的產(chǎn)品噪聲分貝數(shù)高30%。</p><p>　　相比較以前，國(guó)內(nèi)的托輥技術(shù)也有了相當(dāng)明顯的進(jìn)步，如北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所、上海煤炭科學(xué)研究院在托輥的技術(shù)方面都有了突破性的進(jìn)展。</p><

37、p>　　近年來，我國(guó)在大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造上也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。</p><p>　　從20世紀(jì)60年代末我國(guó)己經(jīng)生產(chǎn)200余條鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)，在煤礦、磷礦、鐵礦和港口使用。其中單機(jī)長(zhǎng)度達(dá)7602m的大型帶式輸送機(jī)已投入使用。目前，包括總長(zhǎng)l0km的輸送線等多條長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)系統(tǒng)正在設(shè)計(jì)計(jì)劃中。</p><p>　　據(jù)有關(guān)資料顯示：近年來，國(guó)內(nèi)對(duì)帶式輸送機(jī)主要部件托輥的相關(guān)

38、理論研究技術(shù)性能明顯提高，為帶式輸送機(jī)配件向大型化方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著對(duì)帶式輸送機(jī)配件的可行性和經(jīng)濟(jì)性要求的不斷提高，其設(shè)計(jì)觀點(diǎn)也在逐步發(fā)展。先進(jìn)的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，設(shè)法減小運(yùn)行阻力，對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行工礦預(yù)測(cè)和優(yōu)化。但和國(guó)外相比還有著相當(dāng)大的差距。我國(guó)輸送機(jī)托輥壽命為2萬小時(shí)，國(guó)外托輥壽命5-9萬小時(shí)，我國(guó)現(xiàn)有的托輥生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外的托輥相比使用壽命短、速度小、阻力大，國(guó)產(chǎn)托輥壽命僅為國(guó)外產(chǎn)品的30%-40%。托輥是帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件及重要

39、組成部分。國(guó)內(nèi)的托輥絕大部分仍采用鋼鐵輥，笨重、能耗高、啟動(dòng)力矩大，不耐腐蝕，在腐蝕與磨損聯(lián)合作用下，使用壽命短。加之一般采用鋼質(zhì)滾動(dòng)軸承，需定期潤(rùn)滑，且不適于在潮濕、粉塵、腐蝕環(huán)境中工作，嚴(yán)重影響著輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和輸送效率。而改性超高分子量聚乙烯托輥可取代傳統(tǒng)的皮帶傳輸用鋼制托輥，具有高韌性、高強(qiáng)度、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。</p><p>　　具體來說國(guó)內(nèi)外托輥的差距主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：</p>&

40、lt;p>　　（1）管體的材質(zhì)，國(guó)外多采用新型材料如聚乙烯托輥，尼龍，塑料，玻璃鋼等類型較多，而國(guó)內(nèi)則還大多選用鋼制托輥較為笨重且能耗較高。</p><p>　?。?）對(duì)于密封件的要求，托輥是以滾動(dòng)體，運(yùn)動(dòng)過程伴著磨損，一般必須進(jìn)行潤(rùn)滑，因此密封件直接關(guān)乎托輥壽命。</p><p>　?。?）加工與裝配，國(guó)外的生產(chǎn)技術(shù)成熟于國(guó)內(nèi)，且自動(dòng)化程度高，而國(guó)內(nèi)由于條件限制，還有待提高。<

41、;/p><p>　　因此，現(xiàn)階段確定適合我國(guó)生產(chǎn)工藝、使用情況的托輥生產(chǎn)線，提高托輥質(zhì)量降低托輥生產(chǎn)成本，對(duì)我國(guó)的帶式輸送機(jī)發(fā)展?fàn)顩r是有很大改觀的[1]。</p><p>　　1.2.3 我國(guó)托輥的發(fā)展前景 </p><p>　　目前，國(guó)產(chǎn)托輥的性能有了很大的提高，但是和國(guó)外托輥的性能還是有著不小的距離。對(duì)改善托輥的性能，我國(guó)投入了大量人力物力，隨著新時(shí)代的先進(jìn)技術(shù)的飛

42、速發(fā)展，未來輸送機(jī)托輥將向著大型化發(fā)展、擴(kuò)大使用范圍、物料自動(dòng)分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。</p><p>　　大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長(zhǎng)度和大輸送傾角等幾個(gè)方面。水力輸送裝置的長(zhǎng)度已達(dá)440公里以上帶式輸送機(jī)托輥的單機(jī)長(zhǎng)度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺(tái)組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。擴(kuò)大輸送機(jī)托輥的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱

43、、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性物料的托輥?！?擴(kuò)大使用范圍，是擴(kuò)大托輥的使用范圍，也是為托輥行業(yè)發(fā)展煤炭、水泥、電力、化工、建材、礦山、冶金等方面。托輥可以向著多元化發(fā)展，在食品生產(chǎn)、電子、木業(yè)、煙草、醫(yī)藥也可以運(yùn)用起來，那樣就可以讓托輥的作用越來越來重要，對(duì)托輥的發(fā)展也是有著重要的推進(jìn)的作用。因?yàn)槿藗冃枰休仯托枰パ芯亢烷_發(fā)跟先進(jìn)、性能更好的托輥。</p><p>　　物料自動(dòng)分揀，目前，我國(guó)的帶式輸送機(jī)和國(guó)外的

44、有著明顯的差距，我國(guó)采用封閉式儲(chǔ)帶結(jié)構(gòu)和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時(shí)，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。而國(guó)外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設(shè)備，托輥小車能自動(dòng)隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化方面的研究，是我們輸送機(jī)目前比較大的難題，也是輸送機(jī)發(fā)展方向。</p><p>　　降低能量消耗，我國(guó)現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國(guó)外比較，

45、壽命短、速度低、阻力大，而美國(guó)等使用的新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤(rùn)滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于帶式輸送機(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國(guó)輸送機(jī)托輥壽命為2萬h，國(guó)外托輥壽命5～9萬h，國(guó)產(chǎn)托輥壽命僅為國(guó)外產(chǎn)品的30%～40%。這就存在打量的材料的浪費(fèi)，因此改善托輥的性能，提高托輥的使用壽命，是現(xiàn)在托輥生產(chǎn)商面臨的嚴(yán)峻問題，也是我國(guó)輸送機(jī)的一大重要缺點(diǎn)。不改善壽命低的缺點(diǎn)，不符合我們的科學(xué)發(fā)展觀。找

46、到改善托輥的壽命，降低能源的消耗的方法，更有利于托輥行業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　減少污染，此處的污染不是對(duì)環(huán)境的污染，而是在生產(chǎn)過程中各種物質(zhì)（水、空氣、流動(dòng)性物體——稀泥等）對(duì)托輥的污染。托輥是帶式輸送機(jī)的心臟。它的防水、防塵，尤其是對(duì)半流動(dòng)性物體（稀泥）污染的密封性能、兩端軸承位置的精度、外圓徑向圓跳動(dòng)、運(yùn)行阻力、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、運(yùn)行時(shí)的噪音、防腐蝕銹蝕、耐磨性等綜合性能，都能給帶式輸送機(jī)的使用帶來直接的影響

47、。因此，減少對(duì)托輥的污染，對(duì)帶式輸送機(jī)有著不可重要的作用，更對(duì)托輥行業(yè)的發(fā)展有著不可忽略的作用[2]。</p><p>　　1.3 UHMW-PE鋼塑復(fù)合托輥</p><p>　　本設(shè)計(jì)的內(nèi)容之一是在鋼管外包縛一層超高分子量聚乙烯塑料的鋼塑復(fù)合托輥的設(shè)計(jì)。鋼管外包覆一層UHMWPE塑料形成壁厚均勻和表面光滑的復(fù)合托輥輥體，就需要對(duì)擠出機(jī)機(jī)頭模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)，從而生產(chǎn)出這樣高質(zhì)量的輥體

48、。而鋼塑復(fù)合托輥具備了鋼管的特性和工程材料超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的優(yōu)良性能。下面介紹一下超高分子量聚乙烯的性能和應(yīng)用。</p><p>　　1.3.1 超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的發(fā)展史[3]</p><p>　　超高分子量聚乙烯英文名ultra-high molecular weight polyethylene(簡(jiǎn)稱UHMWPE)，是分子量100萬以上的聚乙烯。熱變形溫

49、度(0.46MPa)85℃，熔點(diǎn)130～136℃。）是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。世界上最早由美國(guó)AlliedChemical公司于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，此后德國(guó)Hoechst公司、美國(guó)Hercules公司、日本三井石油化學(xué)公司等也投入工業(yè)化生產(chǎn)。</p><p>　　超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）是一種線型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異綜合性能的熱塑性工程塑料。世界上最早由美國(guó)AlliedChemica

50、l公司于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，此后德國(guó)Hoechst公司、美國(guó)Hercules公司、日本三井石油化學(xué)公司等也投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)于1964年最早研制成功并投入工業(yè)生產(chǎn)。限于當(dāng)時(shí)條件，產(chǎn)物分子量約150萬左右，隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，目前產(chǎn)品分子量可達(dá)100萬～400萬以上。</p><p>　　超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的發(fā)展十分迅速，80年代以前，世界平均年增長(zhǎng)率為8.5%，進(jìn)入80年代以后，增長(zhǎng)率高達(dá)15

51、%～20%。而我國(guó)的平均年增長(zhǎng)率在30%以上。1978年世界消耗量為12，000～12，500噸，而到1990年世界需求量約5萬噸，其中美國(guó)占70%。</p><p>　　超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）平均分子量約35萬～800萬，因分子量高而具有其它塑料無可比擬的優(yōu)異的耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑性、耐化學(xué)腐蝕等性能。而且，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）耐低溫性能優(yōu)異，在-40℃時(shí)仍具有較高的沖擊強(qiáng)度，甚至可

52、在-269℃下使用。</p><p>　　超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）優(yōu)異的物理機(jī)械性能使它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工及體育運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域，其中以大型包裝容器和管道的應(yīng)用最為廣泛。另外，由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）優(yōu)異的生理惰性，已作為心臟瓣膜、矯形外科零件、人工關(guān)節(jié)等在臨床醫(yī)學(xué)上使用。</p><p>　　1.3.2 超高分子量聚乙烯托輥[4]&l

53、t;/p><p>　　超高分子量聚乙烯托輥(UHMWPE)是新一代以塑代鋼的高新技術(shù)產(chǎn)品,其主要原料是超高分子量聚乙烯,并根據(jù)托輥表面材料的變化,對(duì)其制造結(jié)構(gòu)也做了相應(yīng)的改變,使其耐磨,轉(zhuǎn)動(dòng)等系數(shù)得到很大的提高,區(qū)別于金屬托輥，我們采用了工程塑料中機(jī)械物理性能最為優(yōu)越的超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）作為材料，通過擠出成型與鋼管形成座套和鋼塑輥體。與傳統(tǒng)材料相比，它在性能上有著突出的優(yōu)勢(shì)。</p>&

54、lt;p>　?。?）、超高分子量聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)為纏繞式線性排列方式，因此它的抗沖擊強(qiáng)度極高，歐美國(guó)家很早就將這種材料用在防彈衣和裝甲防護(hù)上，我國(guó)近年來也在研發(fā)應(yīng)用超高材料來逐步替代笨重的金屬材料。作用于托輥，它不會(huì)因長(zhǎng)期的轉(zhuǎn)動(dòng)，跌落或撞擊產(chǎn)生斷裂。</p><p>　　（2）、超高分子量聚乙烯制品的摩擦系數(shù)極小，近似于冰面。作為托輥表面，可有效降低與皮帶表面的摩擦，從而延長(zhǎng)了皮帶的使用壽命。</p&

55、gt;<p>　　（3）、超高分子量聚乙烯的耐磨性極好，是所有工程塑料中耐磨性最好的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在相對(duì)條件下它的耐磨性是碳鋼或不銹鋼的5-7倍。僅此一點(diǎn)，其使用壽命就比鋼制托輥延長(zhǎng)了三倍以上。</p><p>　?。?）、超高分子量聚乙烯的耐腐蝕性極好。常溫下，任何濃度的酸，堿，鹽，硫等腐蝕介質(zhì)都難與其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。作為托輥，不必?fù)?dān)心腐蝕，銹蝕的問題。</p><p>　　

56、（5）、超高分子量聚乙烯的吸水率極低（0.01%），因此其本身的抗粘附性極好，即使在水或油媒介下，粉塵都不會(huì)在其表面粘著，結(jié)垢。作為托輥，一是不用擔(dān)心表面因粘附物料而咬傷皮帶，二是不用擔(dān)心因轉(zhuǎn)動(dòng)部位結(jié)垢而增加旋轉(zhuǎn)阻力。</p><p>　?。?）、超高分子量聚乙烯的比重很輕，只有0.94左右，是碳鋼的1/8。作為托輥，安裝更換輕松方便且運(yùn)轉(zhuǎn)無噪聲，降低了工作強(qiáng)度，凈化了工作環(huán)境。</p><p

57、>　?。?）、超高分子量聚乙烯托輥可以具備雙抗（抗靜電，無鹵阻燃）特性（MT558.1-2005），應(yīng)用在煤礦等特殊環(huán)境下，安全性得以保證。</p><p>　　托輥使用壽命的延長(zhǎng)，使得更換維修次數(shù)減少，即減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又使設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用降低，并提高了使用效率。</p><p>　　2 鋼塑復(fù)合托輥的設(shè)計(jì)與制造</p><p>　　2.1 托輥的

58、結(jié)構(gòu)分析和材料選擇</p><p>　　2.1.1 托輥分析</p><p>　　本設(shè)計(jì)出的托輥結(jié)構(gòu)見圖2-1(詳圖見圖紙hjf-00)，主要包括輥體、軸、軸承座、軸承、內(nèi)密封圈、外密封圈、彈簧墊圈和擋圈等[5]。托輥的密封形式是托輥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其作用是防塵、防水，使軸承有良好的工作環(huán)境。目前使用的是非接觸迷宮式密封，大多數(shù)設(shè)計(jì)是二道軸向密封和三道徑向密封，考慮到軸承座的制造深度，二道密封

59、可以滿足防塵防水的要求。按照托輥的規(guī)格，本設(shè)計(jì)中給出的是89x600規(guī)格的托輥。復(fù)合輥體管材的內(nèi)襯鋼管為無縫冷拔鋼管，按照鋼管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇鋼管的外徑為73mm，厚度為4mm，復(fù)合托輥的外徑為89mm，耐磨層（超高分子量聚乙烯塑料）厚度為8mm，托輥的輥體長(zhǎng)度為600mm[6]。鋼塑復(fù)合托輥具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及尺寸將在下文中詳細(xì)介紹。</p><p>　　鋼塑復(fù)合托輥整體結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示（詳圖見圖紙hjf-00）:

60、</p><p><b>　　圖2-1 托輥結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　1.輥體 2.軸 3.軸承座 4.軸承 5.內(nèi)密封圈 6.外密封圈 7.彈簧墊圈 8.擋圈</p><p>　　2.1.2材料選擇和熱處理</p><p>　　本設(shè)計(jì)中制造托輥的材料主要是鋼材、尼龍和橡膠，托輥軸一般用20號(hào)鋼冷撥軸；托輥軸的金

61、屬材料是20號(hào)鋼，是一種碳素鋼，20號(hào)鋼韌性和塑性較好，有一定的伸長(zhǎng)率，具有良好的焊接性能和熱加工性。熱處理是金屬材料在固態(tài)下，通過適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，改變材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改善材料的性能的一種加工方法。20號(hào)鋼的熱處理方式是淬火，特殊情況下也可以進(jìn)行正火?？紤]托輥的尺寸大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝，托輥的軸的表面強(qiáng)度差應(yīng)保持30～50HBS。軸承（6204 GB/T 276-1994-6204）的材料是軸承鋼，

62、由于軸承承受的壓力很大，進(jìn)行淬火處理，使其來提高軸承的耐磨性和強(qiáng)度[5]。</p><p>　　2.2 托輥軸的設(shè)計(jì)和加工</p><p>　　托輥軸建議采用20號(hào)鋼冷撥軸，軸的尺寸精度和表面粗糙度應(yīng)滿足與軸承內(nèi)孔的配合要求，冷撥軸的直線度應(yīng)滿足托輥兩端軸承同軸度的要求。由于軸的表面不加工，這樣軸的其他加工工序變得比較容易。 </p><p>　　(1)軸的切斷 如

63、果把軸的長(zhǎng)度作為托輥裝配時(shí)的軸向基準(zhǔn)，其值 L非常重要，如果出現(xiàn)大的誤差，軸承將無法定位。如果用車床加工應(yīng)避免人為超差現(xiàn)象。還應(yīng)注意量具的標(biāo)定，最好的加工方法是圓鋸機(jī)切斷，自動(dòng)控制切斷長(zhǎng)度尺寸。 </p><p>　　(2)銑兩端安裝槽 應(yīng)在專用銑床上加工，在有工裝保證的條件下，可用普通銑床加工。 </p><p>　　(3)托輥軸的中心孔 如果把中心孔作為組裝時(shí)的同軸度基準(zhǔn)，應(yīng)在較好的車

64、床上加工，不允許在普通鉆床上加工，對(duì)于短軸，最好在微型車床上加工，這樣設(shè)備投資少，效率高。</p><p>　　(4)卡簧槽的加工及軸端倒角 如果軸的切斷長(zhǎng)度精確，卡簧槽以軸兩端定位加工就變得相當(dāng)容易，長(zhǎng)軸在車床上加工，短軸可用微型車床加工。</p><p>　　軸的加工一定要嚴(yán)格保證其表面精度，特別是與軸承接觸的部分。本設(shè)計(jì)中軸的結(jié)構(gòu)是在光軸上車出一個(gè)小的階梯，結(jié)構(gòu)如下圖2-2（詳圖見圖

65、紙hjf-001）</p><p><b>　　圖2-2 托輥軸</b></p><p>　　2.3 托輥軸承座、內(nèi)外密封圈的設(shè)計(jì)和制造</p><p>　　托輥兩端軸承座質(zhì)量的好壞直接影響與軸承的組裝精度，軸承座的以下兩個(gè)尺寸極其重要，見圖2-2(詳細(xì)尺寸見圖紙hjf-003)，H值在裝配時(shí)影響軸承的軸向定位精度，d值直接關(guān)系到軸承座與軸承

66、的配合精度。材料是尼龍1010。為了和軸承很好的配合，d=47mm。</p><p>　　圖2-3 托輥軸承座 </p><p>　　托輥兩端的密封裝置在托輥中也起著很重要的作用，密封質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個(gè)托輥的使用壽命和平穩(wěn)性。本設(shè)計(jì)中鋼塑復(fù)合托輥的密封裝置采用內(nèi)外迷宮式密封圈。材料都為橡膠，制造內(nèi)外密封圈對(duì)其制造模具的要求也比較高。如下圖2-3內(nèi)、外密封圈結(jié)構(gòu)示意圖(具體設(shè)計(jì)見圖紙h

67、jf-004和hjf-005)：</p><p>　　圖2-4 迷宮式內(nèi)外密封圈</p><p>　　尼龍軸承座和橡膠內(nèi)、外密封圈三件套密封結(jié)構(gòu)其優(yōu)良性能為：</p><p>　?、?首先托輥輥?zhàn)又亓拷档土税俜种迨?lt;/p><p>　?、?減少了托輥輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了輥?zhàn)屿`活度。</p><p>　?、?降低了

68、軸承座在生產(chǎn)加工過程中由于鑄造引起的廢品率由百分之三十減少到百分之五左右。</p><p>　　2.4 托輥輥體的加工</p><p>　　托輥輥體由擠出模具制得，在鋼管外壁形成緊而均勻的耐磨層，它的的加工分切斷、兩端鏜孔（鏜孔深度為47.5mm）、內(nèi)外倒角3道工序。目前托輥管的切斷方法有以下3種[7]。</p><p>　?。?）滾切 優(yōu)點(diǎn)是效率高，長(zhǎng)度尺寸精確；

69、缺點(diǎn)是切口變形大。</p><p>　?。?）鋸切 經(jīng)電控和測(cè)量改造后的鋸床，可切出符合尺寸精度的鋼管，與滾切比較效率較低。</p><p>　　（3）車床切斷 車床切斷是沒有專用機(jī)械前提下的簡(jiǎn)單加工方法，效率低，切斷時(shí)應(yīng)注意轉(zhuǎn)速，以防止較長(zhǎng)鋼管加工過程中長(zhǎng)度方向的彎曲變形。</p><p>　　2.5 托輥?zhàn)詣?dòng)壓裝</p><p>　　與金

70、屬托輥不同，金屬托輥除過壓裝外還需要焊接，而鋼塑復(fù)合托輥裝配線只有一道裝配工序，因而其主要設(shè)備只有一個(gè)，即托輥?zhàn)詣?dòng)壓裝機(jī)床。</p><p>　　此處選用的設(shè)備為托輥?zhàn)詣?dòng)壓裝機(jī)床，如圖2-3所示，該設(shè)備主要用以托輥沖壓軸承座、鑄鐵軸承座、軸承密封、防塵蓋等依次壓裝[8]。</p><p>　　圖2-5托輥?zhàn)詣?dòng)壓裝機(jī)床</p><p>　　2.6重點(diǎn)質(zhì)量指標(biāo)的工藝控

71、制</p><p>　　托輥的徑向跳動(dòng)。托輥的徑向跳動(dòng)誤差主要受鋼管形狀偏差和裝配誤差影響。在批量生產(chǎn)條件下,鋼管的實(shí)際圓度偏差應(yīng)控制在托輥徑向跳動(dòng)公差值的1/2以內(nèi);裝配工裝的誤差控制在1/3～1/2。徑向跳動(dòng)的檢測(cè)方法參見GB10595—89。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)阻力和防水性能。GB10595—89對(duì)防水接觸式托輥的旋轉(zhuǎn)阻力和防水性能兩項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)分別測(cè)試。通過生產(chǎn)實(shí)踐證明,這兩項(xiàng)指

72、標(biāo)互相影響,旋轉(zhuǎn)阻力減小時(shí)防水性能降低,防水性能提高時(shí)旋轉(zhuǎn)阻力增大。</p><p>　　影響這一對(duì)技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)的因素較多,因此必須綜合考慮。其因素主要有:</p><p>　　(1) 密封圈唇邊與托輥軸接觸配合的松緊程度；</p><p>　　(2) 密封圈的彈性及硬度(影響其軸向和徑向壓縮量)；</p><p>　　(3) 軸承游隙及軸的

73、竄動(dòng)量；</p><p>　　(4) 托輥軸與密封圈接觸面的粗糙度；</p><p>　　(5) 密封圈唇邊的缺陷；</p><p>　　(6) 潤(rùn)滑脂的耐火性能及其充填。</p><p>　　3 鋼塑復(fù)合輥體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 模具的設(shè)計(jì)原則[9]</p><p>　　模

74、具質(zhì)量好壞直接影響塑料擠壓質(zhì)量，所以，對(duì)模具的設(shè)計(jì)及加工要求校準(zhǔn)具體要求如下：</p><p>　　凡和塑料接觸的模具表面應(yīng)光滑，光潔度要高，一般要求▽6或以上。特別是模套的承徑區(qū)，更應(yīng)光潔（可鍍鉻，厚度0.03~0.05mm），保證塑料成型的面光潔度。</p><p>　　熔融塑料流動(dòng)的道路要流暢，料流道路上無突變，無突起等阻擋，也不能有死角。在機(jī)頭及模具中一切造成料流停留、渦流的地區(qū)都

75、應(yīng)避免。</p><p>　　塑料在模具內(nèi)具有一定壓力，模套角度必須大于模芯角度。</p><p>　　模具應(yīng)具有互換性，應(yīng)考慮各部位的尺寸公差要求。</p><p>　　模具壽命要長(zhǎng)，最常用的45#鋼和工具鋼（最好經(jīng)淬火熱處理HRC45左右）。為了提高擠壓式模芯的耐磨性，可采用45#鋼模芯座上鑲嵌鎢鋼模頭的合成機(jī)構(gòu)。</p><p>　　3

76、.2 擠塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 擠塑模具的三種類型</p><p>　　擠塑制品生產(chǎn)中使用的模具主要有三種形式，即：擠壓式、擠管式和半擠管式。三種模具的結(jié)構(gòu)基本一樣，僅僅在于導(dǎo)向錐前端有無管狀承徑部分或管狀承徑部分與口模的相對(duì)位置不同。擠塑機(jī)模具的三種類型[10]見圖，其優(yōu)缺點(diǎn)分別敘述如下：</p><p>　　圖3-1 擠塑機(jī)模具的三種類

77、型</p><p>　?。?）、擠壓式（又稱壓力式）模具</p><p>　　擠壓式模具的導(dǎo)向錐縮在口模承徑后面。熔融的塑料是靠壓力通過后模實(shí)現(xiàn)最后定型的，擠出的耐磨層結(jié)構(gòu)緊密，外表平整。導(dǎo)向錐與口模間的夾角大小決定料流壓力的大小，影響著耐磨層質(zhì)量和擠出的復(fù)合輥體質(zhì)量。導(dǎo)向錐與口模間尺寸機(jī)器表面光潔度也直接決定著擠出復(fù)合托輥輥體的幾何形狀尺寸和表面質(zhì)量?？谀？讖酱笮”仨毧紤]解除壓力后塑料的

78、“膨脹”，以及冷卻后的收縮等綜合因素。由于是壓力式擠出，塑料在擠出模口處產(chǎn)生較大的反作用力，因此，出塑量要較擠管式低得多。目前絕大部分電線電纜的絕緣層均用擠壓式模具生產(chǎn)，但也有一些被擠管式和半擠管式模具所替代。擠壓式的另一個(gè)缺點(diǎn)是偏心調(diào)節(jié)困難，絕緣后保不容易控制。</p><p>　　（2）、擠管式（又稱套管式）模具</p><p>　　導(dǎo)向錐口端面伸出口?？诙嗣婊蚰？诙嗣娉制降臄D出方式成

79、為擠管式。擠管式擠出時(shí)由于導(dǎo)向錐承徑部分的存在，使塑料不是直接壓在鋼管上，而是沿著管狀承徑部分向前移動(dòng)，先形成管狀，然后經(jīng)拉伸再包覆在鋼管上。這種形式的模具一直只用于電纜護(hù)套擠出，近年來絕緣的擠出也越來越多的加以采用，因?yàn)樗c擠壓式相比有如下的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?、贁D出速度快。擠管式</p><p>　　模具充分利用塑料可拉伸的特性，流量由導(dǎo)向錐、芯棒和口模之間的環(huán)形截面積來確定，

80、它遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于包覆在鋼管上腦膜層的厚度，所以，線速度可根據(jù)塑料拉伸比的不同而有所提高。</p><p>　?、跀D管式能保證較好的同心度以及輥體的耐磨層厚度均勻和質(zhì)量。</p><p>　?、蹖?dǎo)向錐與鋼管間的間隙較大，使磨損減少，提高導(dǎo)向錐的使用壽命。</p><p>　?、芘淠７奖?。因?yàn)閷?dǎo)向錐內(nèi)孔與鋼管的的間隙范圍較大，是導(dǎo)向錐的通用性增大。同一套模具，可以用調(diào)整拉伸比

81、的辦法，控制不同鋼管的直徑、不同厚度的包覆層。</p><p>　　⑤塑料經(jīng)拉伸發(fā)生“定向”作用，結(jié)果使塑料的機(jī)械強(qiáng)度提高，這對(duì)結(jié)晶性高聚物的擠出尤其有意義。</p><p>　　⑥耐磨層厚度容易控制。</p><p>　?、咴谀承┨厥庖笾袛D包得松，在線芯等管材上形成一個(gè)松包的空心管子，常用于光纖的生產(chǎn)。</p><p><b>

82、　　擠管式的缺點(diǎn)：</b></p><p>　?、倌湍拥闹旅苄暂^差。因?yàn)閷?dǎo)向錐與口模之間的夾角較小，塑料在擠出時(shí)受到的壓實(shí)（緊）力較小。為了克服此缺陷，可以在擠出中增加拉伸比，使分子排列整齊而達(dá)到提高耐磨層緊密的目的。</p><p>　?、谒芰吓c鋼管結(jié)合的緊密性差，這正是擠塑中擠管式不能廣泛獲得使用的主要原因。一般可以通過抽氣擠出來提高塑料與鋼管結(jié)合的緊密程度，當(dāng)然，提高拉

83、伸比也是有用的。</p><p>　　③外表質(zhì)量不如擠壓式圓整。</p><p>　　（3）、半擠管式（或半擠壓式）</p><p>　　導(dǎo)向錐有伸出管狀承徑部分，但比較短。導(dǎo)向錐承徑（平直部分）的端面縮進(jìn)口?？诙嗣娴臄D出方式稱為半擠管式。這是擠壓式和擠管式的過度形式，通常在大規(guī)格絞線絕緣擠包擠護(hù)套要求緊密時(shí)采用。它有一些壓力，使塑料層壓實(shí)。</p>

84、<p><b>　　半擠管式的缺點(diǎn)：</b></p><p>　?、賹?duì)于較細(xì)線芯，當(dāng)其發(fā)生各種形式的彎曲時(shí)，將產(chǎn)生偏心，因而不宜采用。</p><p>　　②對(duì)不規(guī)則管材通過時(shí)會(huì)因存在不規(guī)格的擺動(dòng)，因而造成偏心，因而不宜采用。</p><p>　　③有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒料現(xiàn)象。</p><p>　　3.2.2 輥體管材

85、模具的確定[10]</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)出一種以大直徑、連續(xù)進(jìn)入的鋼管為內(nèi)襯，鋼管外壁包縛一層塑料的托輥輥體管材的擠出模具，并且要連續(xù)不斷擠出這種復(fù)合管材，耐磨層塑料必須壓實(shí)在鋼管上，不得有松動(dòng)，以免出現(xiàn)傳送帶打滑現(xiàn)象。</p><p>　　由于這種大直徑、連續(xù)性，以及耐磨層必須均勻的壓實(shí)在鋼管上等特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)按擠壓式擠出模具設(shè)計(jì)出了鋼塑復(fù)合托輥主體模具結(jié)構(gòu)，整體原理圖如下

86、圖3-2。</p><p>　　整個(gè)擠出模具是由擋板、支撐板、機(jī)徑、芯棒、導(dǎo)向套、模體、承載板、鎖母、調(diào)節(jié)螺釘、口模體、口模、導(dǎo)向錐等零件組合而成(詳圖見圖紙MJ-00)。</p><p>　　1擋板、2支撐板、3機(jī)徑、4芯棒、5導(dǎo)向套、6模體、7承載板、8鎖母、9調(diào)節(jié)螺釘、10口模體</p><p>　　11口模、12導(dǎo)向錐、13長(zhǎng)螺栓、14螺栓、15螺栓、16電

87、熱圈</p><p>　　圖3-2 模具原理圖 </p><p>　　動(dòng)作過程：鋼管被外置驅(qū)動(dòng)裝置推動(dòng)沿著導(dǎo)向套5內(nèi)孔進(jìn)入擠壓式模具，到達(dá)與口模體11右端面平齊的位置停止，擠塑機(jī)與此模具機(jī)勁3相連接，開始擠出塑料，熔融的料流沿模體6料流孔進(jìn)入模體6和芯棒4形成的回轉(zhuǎn)流道，并沿著導(dǎo)向錐12與口模11形成的四個(gè)均勻通道通過，并被口模11擠壓,均勻地包縛在鋼管上形成鋼塑復(fù)合托輥的輥體。此時(shí)驅(qū)動(dòng)裝

88、置開始連續(xù)動(dòng)作，使鋼管與包縛層一起通過定徑區(qū)，從而擠出鋼塑復(fù)合輥體。調(diào)節(jié)螺釘9通過對(duì)口模體10及口模11的微調(diào)，進(jìn)而調(diào)節(jié)擠出的管材耐磨層厚度[13]。</p><p>　　3.3 部分重要零件尺寸的確定</p><p>　　3.3.1 擠壓式模芯（導(dǎo)向錐）尺寸的確定</p><p>　　由于鋼塑復(fù)合托輥輥體管材所用的內(nèi)襯鋼管為外徑為72mm的冷拔鋼管，輥體外徑為89

89、mm，本章模具非標(biāo)零件設(shè)計(jì)將以這兩個(gè)尺寸為基準(zhǔn)開始設(shè)計(jì)，具體尺寸確定過程下文將詳細(xì)講述[11]。</p><p>　　擠壓式模芯結(jié)構(gòu)見圖3-3（詳圖見圖紙MJ-12）</p><p><b>　　圖3-3 導(dǎo)向錐</b></p><p>　　d1 :導(dǎo)向錐內(nèi)經(jīng)</p><p>　　這是對(duì)擠出質(zhì)量影響最大的結(jié)構(gòu)尺寸之一

90、，根據(jù)鋼管的尺寸對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　太?。轰摴艽┻^困難，經(jīng)過不暢，易于刮傷鋼管。因鋼管經(jīng)過不暢，擠出時(shí)鋼管一頓一頓，還容易造成耐磨層呈竹節(jié)式，粗細(xì)不均，另外由于磨損增加，鋼管易損。</p><p>　　太大：鋼管在導(dǎo)向錐內(nèi)擺動(dòng)、跳動(dòng)，容易造成擠出偏心；另外，擠出過程中容易倒料（俗稱回料），有害于耐磨層質(zhì)量。</p><p>　　一般而言：d1=d小+

91、（1~5mm）=73+2=75mm （式3.1）</p><p>　　對(duì)于小截面的鋼管或纖芯內(nèi)徑應(yīng)該相應(yīng)減小。</p><p><b>　　d2:導(dǎo)向錐外徑</b></p><p>　　d2實(shí)際上是決定導(dǎo)向錐頭部端面厚度e的尺寸，e=(d2-d1)/2=1mm

92、 （式3.2）</p><p>　　e太?。褐圃炖щy；導(dǎo)向錐壽命短，易壞。</p><p>　　e太厚：則塑料流動(dòng)發(fā)生突變，在端面形成渦流區(qū)，引起擠出壓力波動(dòng)；而且，也是一個(gè)死角，影響耐磨層質(zhì)量。一般，模頭壁厚e=0.3~1mm，小模芯取前者，大模芯取后者。</p><p><b>　　β：外錐角</b></p><p>

93、;　　根據(jù)機(jī)頭結(jié)構(gòu)和塑料流動(dòng)特性設(shè)計(jì)。當(dāng)塑料在擠出時(shí)，從受力分析中可知：β角小時(shí)，則推力大而壓力小，刺死擠出的速度快、產(chǎn)量高，但塑料的表面不光滑，包的不緊密。反之β角大時(shí)，推力小而壓力大，此時(shí)，擠出速度慢、產(chǎn)量低，但塑料表面光滑，包的緊密。通常要求β小于模套的內(nèi)錐角ɑ。一般β控制在45°以下，角度越小，流道越平滑，突變小，對(duì)塑料的結(jié)構(gòu)也有利。在擠出超高分子量聚乙烯等結(jié)晶性高聚物時(shí)，這種突變而致的預(yù)留內(nèi)應(yīng)力的避免尤其重要，只有充

94、分予以注意，才能有效的提高制品的耐龜裂性。</p><p>　　常用=20°~40°，一般可取β=30°。</p><p>　　對(duì)于擠包層較厚而又需要擠包的緊些時(shí)β可取60°.本設(shè)計(jì)中導(dǎo)向錐的錐度β=60°.</p><p><b>　　β’：內(nèi)錐角</b></p><p&g

95、t;　　在保證螺柱壁厚的情況下，β’越大越好。但內(nèi)錐角與內(nèi)承徑之間要吻接好，不得出現(xiàn)臺(tái)階，以免對(duì)鋼管經(jīng)過產(chǎn)生困難。在特殊情況下內(nèi)錐加工困難，可以加工成臺(tái)階式內(nèi)孔，為了使鋼管容易穿過，臺(tái)階應(yīng)以60°喇叭口相接。</p><p><b>　　：內(nèi)承徑（內(nèi)承線）</b></p><p>　　大小決定鋼管通過模芯時(shí)的穩(wěn)定性及模芯的使用壽命。</p>&

96、lt;p>　　太短：鋼管在模芯中穩(wěn)定性差，而且容易磨損使內(nèi)孔擴(kuò)大，此時(shí)鋼管的位置不易固定，容易產(chǎn)生偏心。</p><p>　　太長(zhǎng)：鋼管所受的摩擦阻力增大，可能引起鋼管推彎或停滯不前；另外，加工困難。</p><p>　　一般擠出電線或電纜的承徑較長(zhǎng)，使包線較平直，不易偏芯，增加模芯使用壽命。</p><p>　　=（3~5）d1

97、 （式3.3） </p><p>　　對(duì)于鋼管等管材類，為防止和模芯摩擦產(chǎn)生竹節(jié)，同時(shí)穿過也方便些。承徑長(zhǎng)度?。?lt;/p><p>　　=(0.9~3)d1=0.95x75=71.25mm （本設(shè)計(jì)中取70mm） （式3.4）</p><p&

98、gt;　　對(duì)于模芯內(nèi)經(jīng)大的選取下限，內(nèi)徑小的選取上限。</p><p>　　’:錐部長(zhǎng)度 這是設(shè)計(jì)輸出的參考尺寸，從D，d2，β就可求出’, tan()= （式3.5）</p><p>　　就有： ’==74mm

99、 （式3.6）</p><p><b>　　1：錐體長(zhǎng)度</b></p><p>　　為了和芯棒凸起配合，本設(shè)計(jì)中： 1=’+33=74+33=107mm</p><p>　　如果1太長(zhǎng)或太短與機(jī)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合不當(dāng)，可以回過頭來重新改編錐角β。</p><p><b>　　D：導(dǎo)

100、向錐最大直徑</b></p><p>　　該尺寸是導(dǎo)向套和芯棒所決定的，要求與其嚴(yán)格吻合，不得出現(xiàn)“前臺(tái)”，也不得出現(xiàn)“后臺(tái)”，這里也不準(zhǔn)倒角，否則將造成滯留塑料的死角，直接影響耐磨層組織和表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)中： D=160mm</p><p>　　3.3.2 口模尺寸的確定</p><p>　　口模與導(dǎo)向錐

101、外錐面的接觸部分截面為正方形，與口模錐面為四點(diǎn)接觸，正方形各角落形成均勻的間隙作為塑料流道，四點(diǎn)接觸能很好的保證導(dǎo)向錐和口模的同心度，從而確保鋼管穿過時(shí)與口模的同心度，使擠出的鋼塑復(fù)合輥體耐磨層厚度均勻，保證托輥質(zhì)量?？谀＝Y(jié)構(gòu)見圖3-4（詳圖見圖紙MJ-11）[12]：</p><p><b>　　圖3-4 口模</b></p><p><b>　　D大：

102、口模內(nèi)徑</b></p><p>　　D大決定擠出層外景大小及基礎(chǔ)層表面質(zhì)量。</p><p>　　太大：塑料拉伸較大，使擠出物表面粗糙無光。</p><p>　　太?。弘m然表面光滑，但容易造成外徑粗細(xì)不均。</p><p>　　考慮到塑料出模后，解除壓力的膨脹 和經(jīng)冷卻后的收縮，一般都以下列經(jīng)驗(yàn)公式選配口模尺寸：</p&g

103、t;<p>　　D大=d大+（0.05~0.20mm） （式3.7）</p><p>　　有的情況下亦可設(shè)計(jì)為：</p><p>　　D大=d大-（0.05~0.10mm） 這時(shí)擠出的耐磨層比較光亮。 （式3.8） </p><p>　　式中 d大—

104、托輥（耐磨層）外徑</p><p>　　本設(shè)計(jì)中口模內(nèi)徑 D大=89-0.1=88.9mm</p><p>　　L：口模承徑（定徑區(qū)）</p><p>　　口模承徑的長(zhǎng)短對(duì)機(jī)頭內(nèi)料流的壓力、偏心度控制的難易和擠包表面的光潔度有很大的關(guān)系。</p><p>　　L長(zhǎng)：熔融塑料流動(dòng)阻力大，機(jī)頭內(nèi)料流壓力高，塑料不易流出，表面不光；生產(chǎn)效率低。但

105、是，定徑區(qū)長(zhǎng)，復(fù)合托輥輥體外徑均勻。</p><p>　　L短：熔融塑料流動(dòng)阻力小，機(jī)頭內(nèi)料流壓力高，塑料容易流出，，表面光潔；生產(chǎn)速度快。但是，因定徑區(qū)短，輥體外徑不均勻，塑料擠包壓力不夠。</p><p>　　擠壓式口模承徑長(zhǎng)度取托輥外徑或口模內(nèi)徑的一定陪比。</p><p>　　一般取 L=（0.2~3）D大</p><p>　　對(duì)粘

106、度大，成型性好的塑料，定徑區(qū)長(zhǎng)度可以相對(duì)短一些。PVC塑料在熔融狀態(tài)下粘度較大，收縮較小，因此L可短些。PVC一般L=（0.5~1.2）D大.</p><p>　　對(duì)PVC而言，L太長(zhǎng)除上面講的缺點(diǎn)外，還會(huì)因承徑長(zhǎng)、阻力大是塑料溫度升高導(dǎo)致分解、焦燒。</p><p>　　對(duì)成型性較差的塑料，口模定徑區(qū)必須適當(dāng)加長(zhǎng)。PE塑料在熔融狀態(tài)下粘度小，收縮較大，因此L可長(zhǎng)些，PE一般L=（1~3）

107、D大。對(duì)PE而言，如果L短，則塑料壓不實(shí)，外徑不均勻，經(jīng)常取的尺寸L=2D大。 （式3.9）</p><p>　　本設(shè)計(jì)中口模定徑區(qū)長(zhǎng)度L=1D大=1x88.=88.9mm,在此為了方便起見L取85mm.</p><p>　　口模大內(nèi)錐角α和小內(nèi)錐角α’：</p><p>　　一般口模大內(nèi)錐角α必須大于導(dǎo)向錐的外

108、錐角β。本設(shè)計(jì)的口模內(nèi)錐角分為兩段，大內(nèi)錐角α和小內(nèi)錐角小α’，α是通過放樣形成的孔形成的錐角，為的是與導(dǎo)向錐外錐部形成四點(diǎn)接觸，空隙為塑料熔體流道。四點(diǎn)接觸保證鋼塑復(fù)合輥體的耐磨層厚度均勻。期中角差（α-β）是極其重要的。這個(gè)角差的存在，才能使塑料流道截面逐步收縮，擠出時(shí)壓力逐漸增大，是塑料層組織緊密，從四個(gè)間隙均勻流過包覆在鋼管表面。角差小、壓力小、阻力也??；角差越大，壓力也越大，塑料與鋼管包得越緊，但阻力也大，，降低塑料擠出量，降

109、低了生產(chǎn)率。</p><p>　　擠壓式模具，其夾角較大，有利于擠包得緊一些；擠管式模具其夾角較小，有利于擠管形成，，包的松一些。</p><p>　　一般α=30°~50°，（α-β）=6°~10°（也有3°~10°），對(duì)流動(dòng)性好的材料，角差可大些，反則反之。</p><p>　　對(duì)塑料擠包層較厚同時(shí)擠包

110、的緊一些時(shí)α可取大些。本設(shè)計(jì)中 α=100 ° ， α’=40°</p><p>　　對(duì)于絕緣特別薄或某些擠管式α角度較小。</p><p><b>　　D1：口模外徑</b></p><p>　　D1根據(jù)口模體內(nèi)孔設(shè)計(jì)，一般要小于口模體內(nèi)孔0.1~3mm。但D1不宜過小，則間隙過大將形成散熱不均。由于是非標(biāo)零件，結(jié)合現(xiàn)實(shí)

111、生活中普通模具尺寸的情況。</p><p>　　本設(shè)計(jì)?。篋1=148.9mm</p><p><b>　　D2：口模壓座外徑</b></p><p>　　根據(jù)口模體內(nèi)孔設(shè)計(jì)，為滿足工藝要求此尺寸要和口模體密切配合確保同心度。與口模體之間間隙一般要小于0.1~1.5mm。間隙太大影響定性，甚至在擠出過程中發(fā)生自行偏心。</p>&