pvc結(jié)皮發(fā)泡板成型裝備的擠出機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　PVC結(jié)皮發(fā)泡板成型裝備的擠出機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、概述</b></p><p>　　PVC發(fā)泡板材是國(guó)外70年代開發(fā)的一種新型的仿木塑料建筑材料。由于其獨(dú)特

2、的生產(chǎn)工藝技術(shù) ,制品不僅具有塑料制品的優(yōu)異性能,而且還具有天然木材相近的性能。PVC低發(fā)泡板材具有傳熱系數(shù)低,吸聲性能優(yōu)良、易于用常規(guī)的機(jī)械和木材加工方法加工 ,優(yōu)良的阻燃性能,耐化學(xué)品性能好,耐老化而可使用20年以上 ,不需油漆保護(hù)等優(yōu)點(diǎn),是天然木材的優(yōu)秀替代材料。</p><p>　　隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)PVC發(fā)泡板材需求的日益增加，對(duì)各種擠出機(jī)的設(shè)計(jì)也在不斷更新改進(jìn)。目前在塑料或橡膠加工中應(yīng)用的擠出機(jī)有平行同向雙

3、螺桿擠出機(jī)、平行異向雙螺桿擠出機(jī)和錐形異向雙螺桿擠出機(jī)。由于錐形雙螺桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特別適合于PVC粉料的加工，因此，錐形雙螺桿得到了快速的發(fā)展，先后出現(xiàn)了普通型、雙錐形(超錐型)和高效雙錐型等結(jié)構(gòu)形式，產(chǎn)量得到很大提高，超過了200kg/ h。而事實(shí)上錐雙和平雙各有特點(diǎn)，一般在產(chǎn)量較小(100kg/ h)時(shí)，錐雙具有明顯優(yōu)勢(shì)；而產(chǎn)量較大(100kg/ h～300kg/ h)時(shí)，錐雙和平雙都適用；當(dāng)產(chǎn)量超過300kg/ h時(shí)，常常采用平雙而

4、不采用錐雙。因而對(duì)擠出機(jī)的選擇必須依據(jù)產(chǎn)量及其它因素的影響。</p><p>　　雙螺桿擠出機(jī)在剪切敏感的物料和加工溫度方面顯示出了獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其廣泛的用于塑料管材、異型材、板材等制品的擠出成型，已經(jīng)是干混粉料機(jī)擠出成型的主要機(jī)型了。在二十世紀(jì)三十年代商用雙螺桿擠出機(jī)才出現(xiàn)。由于起步比較晚，剛開始人們對(duì)如何設(shè)計(jì)雙螺桿擠出機(jī)的螺桿還有對(duì)其工作原理缺乏認(rèn)識(shí)，而且雙螺桿擠出機(jī)不論其理論和結(jié)構(gòu)又相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，雙螺桿擠出機(jī)的

5、制造和設(shè)計(jì)出現(xiàn)的很多問題急待解決。早期的雙螺桿擠出機(jī)功能不夠完善，沒有良好的機(jī)械可靠性，又由于推力軸承的使用壽命問題與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)精確度的影響，使得生產(chǎn)成本太高，因此并沒用普遍應(yīng)用。在經(jīng)過了半個(gè)多世紀(jì)的不斷完善和改進(jìn)，尤其在六十年代后期，雙螺桿擠出機(jī)在結(jié)構(gòu)性能上得到了很大的發(fā)展。由于應(yīng)用于雙螺桿擠出機(jī)的專用推力軸承得到了開發(fā)，使雙螺桿擠出機(jī)在聚合物加工領(lǐng)域真正的得到了快速發(fā)展。1960年，奧地利Anger兄弟公司使用了Kestemann

6、公司的異向雙螺桿擠出機(jī)在硬聚氯乙烯擠出實(shí)驗(yàn)上獲得了巨大的成功。1967年，世界上第一臺(tái)錐形雙螺桿擠出機(jī)問世。歐洲在硬質(zhì)PVC微發(fā)泡板材成型的裝備方面主要以錐形雙螺桿和異向旋轉(zhuǎn)平行擠出生產(chǎn)線為主，從此異向旋轉(zhuǎn)嚙合型雙螺桿擠出機(jī)憑</p><p>　　1967年前后，為了解決平行雙螺桿擠出機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中止推軸承的布置和壽命問題以及分配齒輪軸，同時(shí)也滿足用戶對(duì)高擠出產(chǎn)量的要求，奧地利ANGER兄弟公司制造出了世界第一臺(tái)錐

7、形雙螺桿擠出機(jī)。</p><p>　　錐形雙螺桿擠出機(jī)是在完全嚙合式平行異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機(jī)型，繼承了平行異向雙螺桿擠出機(jī)共同的優(yōu)點(diǎn)：自潔性好；封閉的螺槽腔，使物料強(qiáng)制輸送；物料停留時(shí)間分布窄；適于加工粉料。由于螺桿特殊的錐形結(jié)構(gòu)使它不但擁有平行雙螺桿優(yōu)點(diǎn)，還具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：加料段直徑大，螺槽的容積大；加料量大；螺桿上的螺槽容積逐漸減小，物料被壓縮，使物料能夠平緩地被塑化；加料段螺槽表

8、面積大（平均直徑和平行雙螺桿直徑相同時(shí)，表面積大出一倍多），傳熱面積大，使熱量向物料傳送；螺桿的尾部直徑大，螺桿強(qiáng)度相應(yīng)較高；擠出段螺桿的直徑小，螺桿軸向力就小，只有同功率平行雙螺桿的一半，這就提高了止推軸承的使用壽命；擠出段螺桿直徑小，使塑料熔體承受的使用壽命高；分配齒輪中心距大，齒輪直徑大（如錐形直徑45機(jī)的分配齒徑于平行直徑110機(jī)的分配齒輪直徑相同），承載能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)；擠出段螺桿直徑小，降低了塑料熔體承受的剪切速率，減小了

9、熱損傷的危險(xiǎn)，用于加工熱穩(wěn)定性差的物料；在相同的擠出產(chǎn)量下，機(jī)器的總長(zhǎng)比平行雙螺桿擠出機(jī)要短很多；拆卸螺桿方便，不需要移動(dòng)其他設(shè)備。因此，錐形雙螺桿擠出機(jī)普遍用于UPVC干混粉料直接</p><p>　　二、已有文獻(xiàn)綜述及評(píng)價(jià)</p><p>　　PVC發(fā)泡板的發(fā)展趨勢(shì)[3]（王獻(xiàn)新，1996）里提到PVC發(fā)泡板材作為一種新型材料，市場(chǎng)及應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大，隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步更，勢(shì)必成

10、為替代木制品的一種最佳材料。目前，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量較高的低發(fā)泡PVC板材供不應(yīng)求，許多領(lǐng)域還使用部分進(jìn)口產(chǎn)品，但由于該產(chǎn)品面世時(shí)間較短，目前還遠(yuǎn)未被各界用戶所認(rèn)識(shí)，需要進(jìn)一步開拓市場(chǎng) 。該文強(qiáng)調(diào)PVC發(fā)泡板在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和將來的發(fā)展方向，還提出目前急需解決的各種問題并說明PSH板可以解決當(dāng)前的價(jià)格問題，總之國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)仍需大力擴(kuò)展。</p><p>　　PVC發(fā)泡板材市場(chǎng)需求分析[4]（羅紅梅，張慧琳，1998

11、）中提到我國(guó)于90年代引進(jìn)PVC發(fā)泡板材的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，使我國(guó)該板材有了長(zhǎng)足進(jìn)展。近幾年，我國(guó)陸續(xù)建成了一批具有一定規(guī)模的PVC發(fā)泡板材工廠，絕大部分是引進(jìn)90年代最新生產(chǎn)技術(shù)。文中就PVC發(fā)泡板在各個(gè)領(lǐng)域的需求做了著重介紹，說明PVC發(fā)泡板在我國(guó)市場(chǎng)的巨大潛能，發(fā)展前景看好。最后提出PCV發(fā)泡板材是很好的以塑代林材料 ,是一種新型的化學(xué)建村 ,國(guó)外發(fā)展很快 。PVC發(fā)泡板材生產(chǎn)技術(shù)含量高，我國(guó)應(yīng)在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，供應(yīng)高質(zhì)量PVC樹

12、脂，創(chuàng)新PVC發(fā)泡板材的生產(chǎn)技術(shù)，制訂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和施工標(biāo)準(zhǔn)，研究加工方法，開發(fā)新產(chǎn)品和應(yīng)用領(lǐng)域，加速我國(guó)PVC發(fā)泡板材的發(fā)展。</p><p>　　擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機(jī)性能對(duì)應(yīng)性研究[7]（楊忠久，王 耀，2005）本文通過對(duì)PVC物料特性與擠出機(jī)的對(duì)應(yīng)性、擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機(jī)性能對(duì)應(yīng)性的研究,論述了不同剪切性能擠出機(jī)工藝溫度與擠出速度的控制要點(diǎn)與方法。研究表明物料特性決定了擠出機(jī)的選擇，而選用錐形雙螺

13、桿擠出機(jī)最能符合他們的對(duì)應(yīng)關(guān)系。文中論述低剪切擠出機(jī)和高剪切擠出機(jī)都要解決加熱區(qū)物料由剪切產(chǎn)生內(nèi)熱與外加熱偏低，高剪切擠出機(jī)還要解決溫度偏高，防止物料在排氣段粘壁；不但要解決恒溫區(qū)物料剪切熱偏高，還要解決恒溫區(qū)溫度偏低，防止物料未均衡熔融，熔體塑化不良。最后總結(jié)擠出機(jī)的剪切性能是由螺桿錐度、螺紋頭數(shù)、螺趾、螺棱寬度、螺槽深度、螺旋角等因素所決定的，而擠出機(jī)剪切性能強(qiáng)弱應(yīng)依據(jù)型材規(guī)格大小進(jìn)行配置，以充分發(fā)揮擠出機(jī)擠出效率。</p&g

14、t;<p>　　平行雙螺桿擠出機(jī)用于PVC 型材擠出[8]（吳冰，陳勇，1999）介紹了我國(guó)首次引進(jìn)并成功地使用了德國(guó)Battenfeld公司的平行雙螺桿擠出機(jī)。該機(jī)與國(guó)內(nèi)模具配套更無先例，外國(guó)專家無法提供合適的工藝參數(shù)，文獻(xiàn)中也無詳細(xì)報(bào)道。文中提出了材料選擇、配方設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)調(diào)整、模具配套這幾個(gè)問題并提出了解決方案。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài)與分析[5]（鮑祖韜.1997）

15、中介紹了國(guó)外錐形雙螺桿擠出機(jī)的發(fā)展與特點(diǎn)，第一臺(tái)錐形雙螺桿擠出機(jī)由1967年奧地利公司制造。螺桿結(jié)構(gòu)先后有普通型、雙錐型、高效雙錐型三種結(jié)構(gòu)形式。目前國(guó)外錐形雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑（小端）為25一92,長(zhǎng)徑比（螺桿長(zhǎng)度與平均直徑之比）一般在12一15之間。錐型和平行異向雙螺桿擠出機(jī)在產(chǎn)量上，加工上，生產(chǎn)材料上有不同的選擇。文中還介紹了國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài)，國(guó)內(nèi)錐形雙螺桿擠出機(jī)起步于八十年代，主要是在引進(jìn)、消化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。上海申威達(dá)集團(tuán)年制造

16、出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)SJZ一45型錐形雙螺桿擠出機(jī)。90年以后，UPVC塑料異型材及塑料門窗市場(chǎng)首先在山東沿海地區(qū)崛起，之后各地紛紛建異型材廠和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。文中提到我國(guó)技術(shù)水平相對(duì)歐洲比較落后，這也是因?yàn)槲覈?guó)擠出機(jī)起步晚，所以擠出機(jī)制造業(yè)必須抓緊技術(shù)改造，提高技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)展及其應(yīng)用[9]（張平亮，2005）介紹了日本新型雙螺桿擠出機(jī)的最新研制和開發(fā)的機(jī)型，評(píng)述新型雙螺桿擠出

17、機(jī)的特點(diǎn)，特別是新近開發(fā)的SCR雙螺桿擠出機(jī)、BI VOLAV雙螺桿擠出機(jī)、HTM雙螺桿擠出機(jī)、TEX雙螺桿擠出機(jī)、高剪切型雙螺桿擠出機(jī)、格子形葉的雙螺桿擠出機(jī)、新AP型雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用，提出今后雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展前景及方向。</p><p>　　國(guó)外塑料異型材擠出設(shè)備及技術(shù)進(jìn)展[6]（劉榮梅，2000）中敘述了近年來國(guó)外為了保證質(zhì)量的前提下提高產(chǎn)量在異型材擠出整套設(shè)備方面的最新進(jìn)展，介紹了新研制的

18、高速擠出機(jī)的特點(diǎn)及異型材擠出技術(shù)進(jìn)展。擠出主機(jī)擠出量的提高，帶來了一系列相關(guān)的問題，首先是擠出傳動(dòng)系統(tǒng)和螺桿傳動(dòng)的扭矩需要增加，這就給擠出機(jī)帶來了額外的磨損；其次，在產(chǎn)量提高的同時(shí)，如何保證產(chǎn)品的質(zhì)量不受影響，也是需要解決的問題之一。文中就這些問題介紹了國(guó)外擠出機(jī)制造商采取了相應(yīng)的措施，此書可作為我國(guó)擠出設(shè)備制造行業(yè)發(fā)展的參考。</p><p>　　我國(guó)塑料擠出成型機(jī)及輔機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)水平分析[10]（江波，

19、2002）本文即對(duì)我國(guó)塑機(jī)行業(yè)中的常規(guī)單螺桿擠出機(jī)，特種擠出機(jī)、異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)及管材、板材成型設(shè)備的現(xiàn)狀、技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，并最終對(duì)我國(guó)塑料擠出成型設(shè)備的研發(fā)方向提出了幾點(diǎn)建議。對(duì)擠出設(shè)備的建議是對(duì)新型擠出混煉技術(shù)與裝備的開發(fā)，大口徑管材擠出的異向平行雙螺桿擠出機(jī)組、鋼塑復(fù)合管材擠出機(jī)組和Φ500mm 以上大型雙壁波紋管擠出成型機(jī)組以及特種塑料管材專用擠出機(jī)組的開發(fā)研究。</p><p>　　三

20、、本課題研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)思路</p><p>　　在查閱了以上這些擠出機(jī)設(shè)備相關(guān)的資料，如國(guó)內(nèi)外雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài)與分析、國(guó)外塑料異型材擠出設(shè)備及技術(shù)進(jìn)展、擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機(jī)性能對(duì)應(yīng)性研究和雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)展及其應(yīng)用等。本文研究的主要內(nèi)容有:開展對(duì)硬質(zhì)PVC結(jié)皮發(fā)泡技術(shù)的基本理論學(xué)習(xí)及研究；并進(jìn)行硬質(zhì)PVC結(jié)皮發(fā)泡板生產(chǎn)設(shè)備的總體方案設(shè)計(jì)和主要零部件設(shè)計(jì)，并對(duì)擠出機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，部分?jǐn)D出主機(jī)核心部

21、件如機(jī)筒、螺桿、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，CAD畫出二維圖。</p><p>　　PVC擠出機(jī)成型機(jī)在我國(guó)發(fā)展還不成熟，絕大多數(shù)的雙螺桿擠出機(jī)組都是根據(jù) 80 年代初期由國(guó)外進(jìn)口的機(jī)型, 測(cè)繪仿制的產(chǎn)品。所以，本文著重對(duì)機(jī)床的各主要零部件及整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。希望通過該課題的研究，提高自己的工程設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)繪圖和數(shù)據(jù)處理能力，提高分析問題和解決問題的能力，為將來從事工程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。</p><p&

22、gt;<b>　　四、結(jié)論</b></p><p>　　PVC發(fā)泡板帶來了廣闊的市場(chǎng)空間，引領(lǐng)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，必將代替木制品而成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要指標(biāo)。擠出機(jī)設(shè)備的創(chuàng)新和改進(jìn)已經(jīng)是發(fā)展PVC發(fā)泡板的主題，它引導(dǎo)著產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，他是我們打開國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的重點(diǎn)研究項(xiàng)目。我們必須在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上作出自己的創(chuàng)新，不斷解決由產(chǎn)量和質(zhì)量提高所帶來的問題，徹底擺脫對(duì)國(guó)外設(shè)備的依賴。</

23、p><p>　　異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)在國(guó)內(nèi)外得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 現(xiàn)在國(guó)外異向雙螺桿擠出機(jī)的研究重點(diǎn)為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍， 提高其技術(shù)性能指標(biāo)，提高整個(gè)機(jī)組的配套性和應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)。我國(guó)生產(chǎn)的異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)多為錐形雙螺桿擠出機(jī)，平行異向雙螺桿擠出機(jī)很少，并且多為中、小型機(jī)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型塑料管材、型材、板材在石化、建筑、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用日漸廣泛，大型平行異向雙螺桿擠出機(jī)的開發(fā)研制必將受到越來越

24、多的重視。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 羅紅梅，PVC發(fā)泡板材市場(chǎng)需求分析，廣東化工，1997.10。</p><p>　　[2] 劉榮梅, 國(guó)外塑料異型材擠出設(shè)備及技術(shù)進(jìn)展，中石化北京化工研究院塑料加工部北京.100013，2000.4。</p><p>　　[3] 王獻(xiàn)新

25、，PVC發(fā)泡板的發(fā)展趨勢(shì)，《新型建筑材料 》，1996年第十期。</p><p>　　[4] 王麗.高性能同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的開發(fā)及其脫揮理論的研究.北京化工大學(xué),1999.</p><p>　　[5] 鮑祖韜，國(guó)內(nèi)外雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展動(dòng)態(tài)與分析，科技天地《遼寧建材》1997。</p><p>　　[6] 劉榮梅，國(guó)外塑料異型材擠出設(shè)備及技術(shù)進(jìn)展，塑料科技，北京10

26、0013，2000.8。</p><p>　　[7] 楊忠久，王 耀，擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機(jī)性能對(duì)應(yīng)性研究，化學(xué)建材，2005年第五期。</p><p>　　[8] 吳冰，陳勇，平行雙螺桿擠出機(jī)用于PVC 型材擠出，化學(xué)建材，1999.11。</p><p>　　[9] 張平亮，雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)展及其應(yīng)用，工程塑料應(yīng)用，2005年第五期。</p>

27、<p>　　[10] 江波，我國(guó)塑料擠出成型機(jī)及輔機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)水平分析，北京100029，2002.</p><p>　　[11] 齊昌塑料機(jī)械廠的PVC雙螺桿擠出機(jī)。http://china.eb80.com/saleshow_1440798/</p><p>　　[12] 王力,劉小平,王平,陳奇栓.雙螺桿擠出機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究與進(jìn)展.北京化工大學(xué)學(xué)報(bào),2007.<

28、/p><p>　　[13] 宋俊全.錐形雙螺桿三維實(shí)體造型的開發(fā)研究.北京化工大學(xué),2003.</p><p>　　[14] S. A. Razavi Alavi, M. Torabi Angaji, and Z. Gholami.Twin-Screw Extruder and Effective</p><p>　　Parameters on the HDPE Ext

29、rusion Process.World Academy of Science, Engineering and Technology,2009.</p><p>　　[15] Farel introduces high performance laboratory twin-screw extruder Plastics[J].Additives and Compouding. 2001.1.11﹒</p