畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)窗框異型材擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)

1、<p>　　窗框異型材擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　塑料窗框具有傳統(tǒng)窗框難以比擬的優(yōu)異性能，是國(guó)家建設(shè)部推廣使用的節(jié)能、環(huán)保型產(chǎn)品。目前已廣泛用于各種建筑工程中，其發(fā)展空間很大，前景十分看好。本文是關(guān)于窗框異型材擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要包含兩部分內(nèi)容，一是80型推拉框擠出機(jī)頭和定型模的設(shè)計(jì),二是窗框異型材原材料

2、配方的設(shè)計(jì)。其中擠出機(jī)頭模具設(shè)計(jì)是該設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。擠出機(jī)頭模具的設(shè)計(jì)主要包括機(jī)頭各部件外形和尺寸的設(shè)計(jì)以及定型模的設(shè)計(jì)。定型模的設(shè)計(jì)主要包括定型模腔的設(shè)計(jì)和定型模長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)。原材料配方設(shè)計(jì)主要包括PVC樹(shù)脂型號(hào)、穩(wěn)定劑、改性劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、加工助劑和填充劑等的選取和分配比例。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PVC-U，塑料異型材，窗框，機(jī)頭，定型模</p><p>　　

3、Design of Extruder Head Mold of the Window Frame Profiles</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Plastic window frames has excellent performance that traditional window frames difficult t

4、o compare. It is so energy-saving and environment-friendly as to becoming the product that ministry of our construction promotes it’s use. For the present, plastic window frames has been widely used in all kinds of archi

5、tectural engineering, it has a bright future. This article is about the design of sash profile extruder head. The design consists mainly of two parts. The first part includes sliding frame o</p><p>　　KEY WOR

6、DS:：PVC-U， plastic profile， window frame， extruder head， stock mould</p><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　第1章 概述2</b></p><p>　　1.1 塑料門(mén)窗異型材概述2</p><

7、;p>　　1.2 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展與現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 硬聚氯乙烯塑料窗的性能和特點(diǎn)2</p><p>　　1.2.2 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展歷史4</p><p>　　1.2.3塑料窗框異型材的發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　第2章 塑料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及螺桿擠出機(jī)的選擇7</p>&l

8、t;p>　　2.1 80型推拉窗框橫截面的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)原則7</p><p>　　2.1.2 外形和空腔設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1.3 壁厚設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1.4 圓角設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.2 螺桿擠出機(jī)的選擇9</p>

9、<p>　　第3章 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 配方設(shè)計(jì)目的11</p><p>　　3.2 配方設(shè)計(jì)原理11</p><p>　　3.2.1 配方設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素11</p><p>　　3.2.2 制品主要性能和原材料的關(guān)系12</p><p>　　3.2.3 主原料和助劑的

10、選擇及作用13</p><p>　　3.3 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)15</p><p>　　第4章 擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)的基本要求16</p><p>　　4.2 口模截面圖的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2.1 異型材的擠出中心的選取17</p><

11、p>　　4.2.2 型材主體口模圖形的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2.3 內(nèi)筋口模圖形的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.2.4 口模圖形中功能塊的設(shè)計(jì)19</p><p>　　第5章 分流支架的設(shè)計(jì)20</p><p>　　5.1 分流支架流道設(shè)計(jì)的的流量平衡原則20</p><p>　　5.2

12、 分流支架流道的設(shè)計(jì)20</p><p>　　5.3 分流筋外形尺寸的設(shè)計(jì)21</p><p>　　第6章 型芯和分流錐的設(shè)計(jì)23</p><p>　　6.1 內(nèi)筋內(nèi)流道的設(shè)計(jì)23</p><p>　　6.2 內(nèi)筋外流道的設(shè)計(jì)24</p><p>　　6.3 型芯分塊安裝24</p><

13、p>　　6.4 型芯和分流錐外形設(shè)計(jì)24</p><p>　　第7章 模腔的設(shè)計(jì)26</p><p><b>　　7.1 綜述26</b></p><p>　　7.1 收縮段流道設(shè)計(jì)26</p><p>　　7.2 成型段流道設(shè)計(jì)27</p><p>　　第8章 模頭模板設(shè)計(jì)和強(qiáng)

14、度校核28</p><p>　　8.1 模頭模板的設(shè)計(jì)28</p><p>　　8.2 模頭的強(qiáng)度校核28</p><p>　　第9章 定型模設(shè)計(jì)30</p><p><b>　　9.1 綜述30</b></p><p>　　9.2 定型模長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)30</p><

15、p>　　9.3 定型模型腔的設(shè)計(jì)30</p><p>　　9.3.1 真空吸附面積和真空槽設(shè)計(jì)30</p><p>　　9.3.2 冷卻水路設(shè)計(jì)31</p><p>　　9.3.3 定型模型腔尺寸計(jì)算31</p><p><b>　　結(jié) 論33</b></p><p><b&

16、gt;　　謝 辭34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　外文資料翻譯37</b></p><p><b>　　中文翻譯45</b></p><p><b>　　前 言</b><

17、/p><p>　　近年來(lái)塑料擠出成型模具的產(chǎn)量和發(fā)展水平十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、精密、長(zhǎng)壽命模具在模具總產(chǎn)量中所占比例越來(lái)越大?？梢哉f(shuō)，一個(gè)國(guó)家模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱、水平的高低，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。目前發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到30%以上，我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作也有了很大進(jìn)展，基本上配齊了主要模具類(lèi)別的零件標(biāo)準(zhǔn)。模具標(biāo)準(zhǔn)化為塑料模具設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)極大方便，由于標(biāo)準(zhǔn)件可直接購(gòu)買(mǎi)，因此模具設(shè)計(jì)制造者只需

18、精心設(shè)計(jì)加工型腔，這使得塑料模具的設(shè)計(jì)和制造周期大為縮短，成本降低質(zhì)量得到保證。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)80型塑料推拉框擠出機(jī)頭（模頭）的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中主要依據(jù)聚合物加工流變學(xué)和傳熱學(xué)等基礎(chǔ)理論，來(lái)分析和計(jì)算擠出機(jī)頭各零部件的形狀和尺寸。采用CAD軟件重點(diǎn)對(duì)擠出機(jī)頭各塊模板進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。例如：本次設(shè)計(jì)中的成型板，分流支架板，以及型芯和分流錐都有詳細(xì)的尺寸。在做異型材擠出模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情

19、況，對(duì)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)或成熟理論支持的部件設(shè)計(jì)時(shí)，多采用了采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　第1章 概述</b></p><p>　　1.1 塑料門(mén)窗異型材概述</p><p>　　許多聚合物可以通過(guò)擠出成型工藝制成橫向截面為非圓形、環(huán)形等常規(guī)形狀的各種復(fù)雜形狀的連續(xù)型體，通常稱(chēng)這種連續(xù)型材為塑料異型材。塑料異型材可以通過(guò)塑料擠出機(jī)由擠出工藝

20、生產(chǎn)，其制品具有外觀色澤鮮艷，光亮平滑，不需要油漆涂飾，耐腐蝕等特點(diǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)改變擠出機(jī)機(jī)頭的形狀，生產(chǎn)多種截面形狀復(fù)雜的異型材制品。</p><p>　　近年來(lái)，塑料異型材在建筑、家具、電器、汽車(chē)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在建筑業(yè)中用途最廣，可用作塑料門(mén)窗框、門(mén)板、樓梯扶手、壁材、隔墻、屏風(fēng)、線(xiàn)槽、地板條、密封條等建筑材料。其中，塑料門(mén)窗是塑料建材眾多品種中的佼佼者，它是繼木門(mén)窗、鋼門(mén)窗、鋁合金門(mén)窗之后的第四

21、代新型建筑門(mén)窗，是人們至今尋覓到的較理想的門(mén)窗材料。</p><p>　　塑料門(mén)窗異型材是以聚合物樹(shù)脂為主，以各種助劑和增強(qiáng)材料為輔制成的一類(lèi)新型材質(zhì)的門(mén)窗。塑料門(mén)窗按材質(zhì)可分為塑料包覆門(mén)窗（噴塑門(mén)窗）、組合塑料門(mén)窗和全塑門(mén)窗三大類(lèi)。其中，全塑門(mén)窗是目前發(fā)展最快、技術(shù)最成熟、用量最大的一類(lèi)，是塑料門(mén)窗發(fā)展的主流產(chǎn)品。全塑門(mén)窗是完全以塑料材料制造而成的，主要以由擠出成型的改性硬質(zhì)聚氯乙烯（PVC-U）塑料中空異型材

22、組裝而成的塑料門(mén)窗為主。</p><p>　　1.2 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 硬聚氯乙烯塑料窗的性能和特點(diǎn)</p><p>　　1. 硬聚氯乙烯塑料窗的主要性能</p><p><b>　　（1）隔熱、保溫性</b></p><p>　　隔熱、保溫是塑料門(mén)窗的

23、整體突出優(yōu)點(diǎn)。原因是PVC-U塑料熱導(dǎo)率極低，僅為鋼材的1/4-1/5，鋁材的1/4-1/3；塑料窗框異型材多為多腔室中空斷面結(jié)構(gòu)，各封閉的空氣腔室進(jìn)一步改善了它的熱性能；型材側(cè)面帶有嵌固彈性密封條的凹槽，在此嵌裝密封條，使成窗縫隙熱的滲透量大大降低。由于上述原因，塑料窗框的隔熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋁、鋼、木窗。</p><p><b>　　（2）物理性能</b></p><p&

24、gt;　　塑料窗框的物理性能主要包括抗風(fēng)壓強(qiáng)度、空氣滲透性（氣密性）、雨水滲透性（水密性）、保溫及隔聲等性能。由于PVC-U材料的優(yōu)良性能，塑料異型材具有的獨(dú)特的多腔結(jié)構(gòu)，精湛的擠出、組裝工藝，以及通過(guò)嵌入鋼質(zhì)加強(qiáng)筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，使得塑料窗框具有一系列優(yōu)良性能。</p><p><b>　?。?）耐候性能</b></p><p>　　通過(guò)優(yōu)化配方、添加紫外光屏蔽劑和吸收劑

25、，以阻止陽(yáng)光中紫外線(xiàn)對(duì)窗框的老化破壞作用，大大提高了PVC-U塑料窗的使用壽命。</p><p><b>　　（4）燃燒性能</b></p><p>　　PVC-U塑料不助燃、不自燃、燃燒后能自熄，安全可靠。防火的安全性高于木門(mén)窗，其氧指數(shù)通常大于40%。但PVC-U型材燃燒時(shí)會(huì)變軟，釋放出的氯化氫會(huì)使人感到很強(qiáng)的窒息性氣味。</p><p>

26、　　2. 硬聚氯乙烯塑料窗框的特點(diǎn)</p><p>　　塑料異型材自誕生以來(lái)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，尤其近年來(lái)在建筑門(mén)窗領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，這一切與其獨(dú)特的性能特點(diǎn)是分不開(kāi)的。塑料異型材的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）輕質(zhì) 塑料異型材的密度在1.5g/cm3以下，個(gè)別的甚至只有0.9g/cm3。因此，其輕質(zhì)的特點(diǎn)使其在建筑、汽車(chē)等領(lǐng)域的應(yīng)用具有突出的優(yōu)勢(shì)。</p>

27、<p>　　（2）環(huán)保 塑料產(chǎn)品具有可回收再利用的特點(diǎn)，對(duì)于減少資源消耗具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是國(guó)家提倡的節(jié)能環(huán)保材料，符合當(dāng)今世界發(fā)展潮流。</p><p>　?。?）節(jié)能 塑料異型材不但生產(chǎn)能耗低，為鋼材的1/5，鋁材的1/8，而且絕熱性、氣密性、水密性、隔音性等極佳。因此，在當(dāng)今全球能源危機(jī)問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，合理使用塑料異型材顯得尤為重要。</p><p>　?。?

28、）美觀、耐用 塑料異型材與鋁材相比，具有色彩豐富、表面形式多樣的優(yōu)點(diǎn)。另外，塑料異型材本身的耐腐蝕特性使其具有防水耐油、歷久如新的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。?）成本低 塑料異型材密度小，單位質(zhì)量的價(jià)格低于鋁型材；且具有一定的彈性，運(yùn)輸、堆放過(guò)程中因變形而產(chǎn)生的損耗較小。另外，塑料異型材在安裝時(shí)多采用扣、粘等安裝形式，施工簡(jiǎn)便快捷，大大降低了安裝成本。</p><p>　　（6）開(kāi)發(fā)

29、周期短 塑料異型材從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到樣品生產(chǎn)，一般只需3～20天的時(shí)間。而且，塑料異型材還可以進(jìn)行二次加工以滿(mǎn)足使用過(guò)程中各種線(xiàn)型的需要。</p><p>　　目前，世界上已開(kāi)發(fā)出的眾多異型材制品當(dāng)中，以塑料門(mén)窗應(yīng)用為最，而PVC門(mén)窗異型材在其中又占據(jù)了主導(dǎo)地位，約為塑料門(mén)窗總量的90%以上。</p><p>　　1.2.2 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展歷史</p><p>

30、　　總結(jié)歐洲塑料窗的發(fā)展，大體經(jīng)歷了如下四個(gè)階段：①用塑料外包覆鋼架或木框，實(shí)際上只起到了對(duì)芯材的防腐蝕作用。②用PVC混合料擠出單腔室異型材制造的塑料窗，這種窗承受風(fēng)壓的能力和耐熱變形性能都存在一定問(wèn)題。③擠出的PVC-U異型材（內(nèi)部有塑料加強(qiáng)筋）為多腔室異型材，雖然其耐熱變形性得到提高，但當(dāng)承受較強(qiáng)的風(fēng)壓時(shí)仍存在一定問(wèn)題，只能用作小面積窗體。④擠出的多腔室PVC-U異型材內(nèi)襯金屬加強(qiáng)筋制成的整體窗，即目前各國(guó)通用的塑料窗。</

31、p><p>　　第四代塑料窗的開(kāi)發(fā)成功，解決了PVC-U塑料門(mén)窗生產(chǎn)的一系列技術(shù)工藝問(wèn)題。此后，確定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；安裝施工技術(shù)規(guī)范；異型材有了專(zhuān)用原料和專(zhuān)用生產(chǎn)設(shè)備；小五金等配件不斷改進(jìn)完善；安裝施工有了專(zhuān)用工具，塑料窗逐漸得到了人們的認(rèn)可和歡迎。目前，塑料門(mén)窗在德國(guó)已經(jīng)形成了規(guī)模巨大、標(biāo)準(zhǔn)完善、技術(shù)成熟、高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　塑料窗因其有獨(dú)特的節(jié)能、隔熱、隔音和防腐的優(yōu)點(diǎn)

32、，在歐洲迅速推廣應(yīng)用。隨之，塑料窗工藝技術(shù)和產(chǎn)品性能得到不斷的改進(jìn)和提高。與此相適應(yīng)，塑料異型材擠出機(jī)、擠出模具、混合設(shè)備、門(mén)窗組裝設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生，不斷發(fā)展。同時(shí)，塑料窗配套產(chǎn)品的生產(chǎn)也獲得長(zhǎng)足進(jìn)步。塑料窗產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和配套標(biāo)準(zhǔn)相繼制定、發(fā)布和實(shí)施，由此，以聯(lián)邦德國(guó)、奧地利為首的歐洲塑料門(mén)窗形成了一個(gè)完整的體系。</p><p>　　20世紀(jì)80年代我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)制造塑料門(mén)窗的設(shè)備和技術(shù)。追溯我國(guó)開(kāi)發(fā)塑料產(chǎn)品的根源，主

33、要有以下三點(diǎn)。</p><p>　　首先，20世紀(jì)70年代末至80年代初期，我國(guó)PVC原料大量積壓，價(jià)格很低，主要原因是沒(méi)有足夠的產(chǎn)品來(lái)消耗，因而當(dāng)時(shí)急需開(kāi)發(fā)、研制出可大量使用PVC原料的產(chǎn)品。所以，經(jīng)國(guó)內(nèi)部分專(zhuān)家及技術(shù)人員赴國(guó)外考察和認(rèn)真論證后，選定了PVC門(mén)窗這一具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品。</p><p>　　其次，當(dāng)時(shí)人們已開(kāi)始具有環(huán)保意識(shí)，“以塑代鋼、以塑代木”的口號(hào)就是當(dāng)時(shí)提出來(lái)的，作

34、為新生的高科技產(chǎn)品，塑料門(mén)窗異型材具有很強(qiáng)的生命力。</p><p>　　最后，眾所周知，由于鋼、木、鋁門(mén)窗的保溫、密封效果遠(yuǎn)不及塑鋼門(mén)窗，因而使用塑鋼門(mén)窗可以大量節(jié)約能源，符合國(guó)家大力提倡的節(jié)能號(hào)召，因此開(kāi)發(fā)塑鋼門(mén)窗就是大勢(shì)所趨，更符合當(dāng)時(shí)我國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略的總體規(guī)劃。</p><p>　　基于以上三點(diǎn)基本原因，塑料門(mén)窗于1980年被正式列入國(guó)家“六五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，并于1989年成立了塑

35、料異型材及門(mén)窗制品專(zhuān)業(yè)委員會(huì)。從1994年起全國(guó)化學(xué)建材發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入了推廣應(yīng)用階段，中國(guó)塑協(xié)及其專(zhuān)委會(huì)曾多次召開(kāi)塑料異型材及門(mén)窗制品的生產(chǎn)技術(shù)交流會(huì)和產(chǎn)品推廣應(yīng)用會(huì)。國(guó)家產(chǎn)業(yè)扶植政策力度的加大、從業(yè)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平的提高、國(guó)家擴(kuò)大內(nèi)需的需要，以及作為建筑業(yè)支柱行業(yè)之一的化學(xué)建材的持續(xù)高速發(fā)展等，對(duì)塑料門(mén)窗的數(shù)量、品種、規(guī)格、性能不斷提出更多、更高的要求。我國(guó)塑料行業(yè)不失時(shí)機(jī)的抓住這一難得機(jī)遇，促使我國(guó)塑料異型材和門(mén)窗行業(yè)不斷上規(guī)

36、模、上水平，在過(guò)去的20多年中得到了飛躍性的發(fā)展、。</p><p>　　1.2.3塑料窗框異型材的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　從開(kāi)始使用到現(xiàn)在聚氯乙烯窗框型材已經(jīng)有幾十年的歷史了，用于制造窗框異型材用的原料硬質(zhì)聚氯乙烯使得型材的顏色幾乎全部是白色的。造成這一事實(shí)的主要原因在于除白色以外的其它顏色的聚氯乙烯異型材都很容易發(fā)生褪色或變色現(xiàn)象。顯然，這種白色PVC一統(tǒng)天下的現(xiàn)狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了人

37、們?cè)诓牧闲阅芎徒ㄖ缹W(xué)等方面的要求。因此人們始終沒(méi)有放棄新的聚氯乙烯型材的研究開(kāi)發(fā)工作。另外，PVC-U異型材生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵和毒性以及PVC可能存在對(duì)環(huán)境的潛在危害等問(wèn)題也不斷引起人們的重視。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，聚氯乙烯以下的發(fā)展出現(xiàn)了一些令人高興的趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在PVC-U異型材的改性研究和制品開(kāi)發(fā)上[1]。</p><p>　　PVC-U異型材的改進(jìn)主要包括三個(gè)方面：首先是生產(chǎn)彩色（深顏色）的PVC

38、-U異型材；其次是改進(jìn)配方和生產(chǎn)工藝；第三是改善PVC-U異型材與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。</p><p>　　第2章 塑料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及螺桿擠出機(jī)的選擇</p><p>　　2.1 80型推拉窗框橫截面的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)原則</p><p>　　推拉窗型材設(shè)計(jì)時(shí)，須研究和計(jì)算其窗型受力模式、承力大小、剛度高低，以選擇最佳

39、受力結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮塑料具有的特性和功能。</p><p>　?。?）推拉窗型材應(yīng)具有良好的力學(xué)機(jī)械性能，如抗低溫沖擊、抗彎、抗壓、導(dǎo)熱系數(shù)、線(xiàn)膨脹系數(shù)及維卡耐熱等物理性能。</p><p>　?。?）推拉窗型材設(shè)計(jì)為滿(mǎn)足密封、五金件安裝、排水、配合等多種功能，設(shè)計(jì)帶有溝、槽、凸起、內(nèi)腔加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)，要考慮擠出機(jī)和擠出成型模具對(duì)型材設(shè)計(jì)的“制約”作用。</p><p>

40、;　?。?）推拉窗型材設(shè)計(jì)要考慮用戶(hù)的使用要求，如立面形式、最大窗型尺寸、地區(qū)的溫差，推拉窗應(yīng)達(dá)到的氣密、水密、抗風(fēng)壓強(qiáng)度和剛度及隔熱等建筑功能。</p><p>　?。?）推拉窗的施工安裝力求簡(jiǎn)便，墻體與推拉窗聯(lián)接部位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮塑料推拉窗窗框的熱膨脹系數(shù)。</p><p>　　2.1.2 外形和空腔設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中80型推拉框的橫截面結(jié)構(gòu)主要

41、借鑒于河北豐輝型材有限公司生產(chǎn)的HD-80推拉系列中的HD-80TLK結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示.</p><p>　　2.1.3 壁厚設(shè)計(jì)</p><p>　　壁厚盡可能均勻，這是異型材設(shè)計(jì)的一個(gè)基本原則。因?yàn)檫@樣有利于實(shí)現(xiàn)型材擠出過(guò)程的穩(wěn)定流動(dòng)和冷卻定型過(guò)程的均勻冷卻，這是提高型材擠出正品率的前提。推拉框?yàn)闃?gòu)成窗子骨架的主型材，GB/T8814-2004《門(mén)、窗框用硬聚氯乙烯（PVC）

42、型材》中對(duì)于主型材壁厚做出了相關(guān)規(guī)定（表</p><p>　　2-1）。根據(jù)要求，本設(shè)計(jì)中推拉框的主要結(jié)構(gòu)壁厚取3.0mm，分隔空腔的內(nèi)筋厚度取2.0mm。</p><p>　　表2-1 主型材壁厚分類(lèi)（單位mm）</p><p>　　2.1.4 圓角設(shè)計(jì)</p><p>　　制品應(yīng)避免直角，彎角處弧度也不能太小。彎角處應(yīng)按異型材的壁厚平滑

43、圓弧過(guò)渡，以避免應(yīng)力集中影響制品的強(qiáng)度。由于物料通過(guò)模具尖角處受到的阻力最大，容易使物料滯留，引起物料流動(dòng)不均勻，以致難于保證與其它部位的相同擠出速度，所以，轉(zhuǎn)角處的半徑R不能太小。大的轉(zhuǎn)角不僅有助于物料流動(dòng)，使變形現(xiàn)象減少，而且可以減少轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。最理想的轉(zhuǎn)角是使內(nèi)外側(cè)的轉(zhuǎn)角半徑R同心。一般圓弧過(guò)渡半徑R應(yīng)隨型材壁厚來(lái)選取，壁厚在2mm以上者R取1.6mm，壁厚小于2mm者R取0.4～0.8mm。通常外側(cè)轉(zhuǎn)角R至少為壁厚的1/2

44、，不小于0.4mm，內(nèi)半徑不小于0.25mm。</p><p>　　2.2 螺桿擠出機(jī)的選擇</p><p>　　自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)塑料異型材、PVC塑料門(mén)窗行業(yè)發(fā)展迅速，擁有了世界第一位的產(chǎn)能規(guī)模和應(yīng)用；原料、助劑、設(shè)備、模具、門(mén)窗附件等全部上下游產(chǎn)品完成了配套供應(yīng)國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程；塑料異型材及門(mén)窗行業(yè)基本掌握了產(chǎn)品的一流制造技術(shù)。</p><p>　　隨著

45、時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于塑料門(mén)窗有了更多新的更高的要求，相應(yīng)的PVC異型材擠出技術(shù)也有了更高的發(fā)展。目前，雙螺桿擠出機(jī)正在逐步替代單螺桿擠出機(jī)，成為塑料異型材擠出成型的主要機(jī)型。與單螺桿擠出機(jī)相比，雙螺桿擠出機(jī)有很大的優(yōu)越性：</p><p>　?。?）生產(chǎn)能力大，根據(jù)理論計(jì)算，在相同螺桿直徑下，雙螺桿擠出機(jī)產(chǎn)量能達(dá)到單螺桿擠出機(jī)的4倍。</p><p>　?。?）能耗低，雙螺桿擠出機(jī)的單位能

46、耗僅為單螺桿擠出機(jī)的1/3～1/2左右。</p><p>　?。?）產(chǎn)品質(zhì)量好，且在保證產(chǎn)品強(qiáng)度的條件下，原材料消耗下降約1/5～1/4。</p><p>　?。?）摩擦產(chǎn)生的熱量少。</p><p>　?。?）塑料所受的剪切比較均勻。</p><p>　?。?）螺桿輸送能力較大，擠出速度比較穩(wěn)定，塑料在料筒內(nèi)停留時(shí)間按較短。</p&g

47、t;<p>　　（7）料筒自潔性能好。</p><p>　　（8）加料容易特別是PVC粉料。</p><p>　　現(xiàn)在，PVC異型材的擠出傾向于粉料直接擠出。常用擠出機(jī)為排氣式異向雙螺桿擠出機(jī)。異向雙螺桿擠出機(jī)的顯著特點(diǎn)是，它比同向雙螺桿擠出機(jī)的物料輸送能力和擠出能力強(qiáng)，在相同直徑下，擠出量比同向擠出機(jī)一般高1倍左右。物料在機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間比同向機(jī)短，并且剪切發(fā)熱小，物料分散充

48、分、溫差也小，物料溫度分布十分均勻。對(duì)加工熱敏性塑料十分有利。因此，它最適宜加工熱穩(wěn)定溫度低的聚氯乙烯無(wú)毒配方，同時(shí)可減少穩(wěn)定劑用量50%左右，不僅降低成本，而且有利于提高制品的物理性能，特別是沖擊強(qiáng)度的提高。</p><p>　　故此，本設(shè)計(jì)選用排氣式異向雙螺桿擠出機(jī)作為型材擠出主機(jī)，不僅有利于提高生產(chǎn)質(zhì)量，而且省去了單螺桿擠出機(jī)造粒工序，既節(jié)約能耗，由可以提高生產(chǎn)效率。</p><p>

49、;　　第3章 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 配方設(shè)計(jì)目的</p><p>　　塑料異型材產(chǎn)品配方是按一定比例在樹(shù)脂中混入各種助劑而形成的復(fù)合體系。助劑的種類(lèi)很多，具體有增塑劑、穩(wěn)定劑、增韌劑、加工助劑、著色劑、抗氧劑、填料等。配方設(shè)計(jì)是指選擇在樹(shù)脂中加入何種助劑，并確定其加入量大小的一個(gè)過(guò)程。配方設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)下面幾方面的目的。</p><p>　?。?）

50、改善樹(shù)脂加工性能。有些樹(shù)脂品種（如PVC）加工性能很差，不加入適當(dāng)?shù)奶砑觿╇y于進(jìn)行常規(guī)的加工。</p><p>　　（2）改善樹(shù)脂的內(nèi)在性能。完全符合制品性能要求的樹(shù)脂品種是很難找到的，即使有這樣的品種，不是價(jià)格過(guò)高，就是難于加工。因此，配方設(shè)計(jì)人員常選取性能最接近制品性能要求的樹(shù)脂品種，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男裕怪_(dá)到完全滿(mǎn)足制品要求。</p><p>　　（3）降低成本。物美價(jià)廉是每一個(gè)

51、配方設(shè)計(jì)者的首選目標(biāo)，因此，樹(shù)脂及助劑在滿(mǎn)足制品需求性能的前提下，其價(jià)格愈低愈好。</p><p>　　3.2 配方設(shè)計(jì)原理</p><p>　　3.2.1 配方設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素</p><p>　　純PVC樹(shù)脂性能較差，加工十分困難。PVC是熱敏性樹(shù)脂，光熱穩(wěn)定性差，熔體粘度高，成型加工工藝范圍狹窄，加工性能不好，抗沖擊性能，尤其是低溫抗沖擊性能較差。但是PVC體

52、系同其他類(lèi)材料比較，其物性指標(biāo)和加工性能受各類(lèi)添加劑、混煉技術(shù)和成型加工條件的影響較大，因而通過(guò)選配各類(lèi)助劑，調(diào)整不同配方和加工條件，即可獲得各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異的窗框異型材。窗框型材能夠具有足夠的剛性、強(qiáng)度、良好的耐沖擊性，以及較好的加工性、光熱穩(wěn)定性，能夠保證制品尺寸穩(wěn)定，并在較寬的氣候條件下，保持長(zhǎng)期的機(jī)械性能及色澤，配方的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重應(yīng)考慮以下因素：</p><p>　?。?）成型加工用的設(shè)

53、備。</p><p>　?。?）成型加工方法和工藝對(duì)配方的要求。</p><p>　?。?）制品的性能、結(jié)構(gòu)、用途、使用環(huán)境條件和期望的壽命。</p><p>　?。?）各類(lèi)原材料的選擇及用量，各組分間的組合、相互影響及協(xié)同效應(yīng)。</p><p>　　3.2.2 制品主要性能和原材料的關(guān)系</p><p>　　PVC配

54、方中加入的各種助劑有利于改善PVC或其成品的性能，不同助劑對(duì)其性能的影響方面是不同的，人們希望得到的性能與助劑的關(guān)系如下所述。</p><p>　?。?）拉伸強(qiáng)度：表征制品剛度。一般隨PVC樹(shù)脂分子量增加，填料含量的減少，填料粒度的微細(xì)，成型加工塑化程度良好而增加。隨抗沖擊改性劑用量增加而減少。</p><p>　?。?）沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彎曲模量：表征制品韌性。一般隨PVC樹(shù)脂分子量增加

55、、抗沖擊改性劑用量增加、填料用量的減少（微細(xì)CaCO3除外）而增加。應(yīng)注意潤(rùn)滑劑的種類(lèi)和用量有時(shí)也會(huì)影響制品的沖擊強(qiáng)度。特別在用ACR改性PVC體系中。如潤(rùn)滑劑的選擇和配合不當(dāng)，可使抗沖擊改性劑的作用全部失效。</p><p>　?。?）光穩(wěn)定性：表征制品耐候性及使用壽命。隨PVC樹(shù)脂分子量增加，分子結(jié)構(gòu)中支鏈減少而增加。二鹽基亞磷酸鉛對(duì)紫外光有較強(qiáng)的吸收作用，其中亞磷酸陽(yáng)離子抗氧作用也有助于其良好的耐候性，是已

56、知在無(wú)碳黑存在情況下唯一具有良好電性能及耐候性穩(wěn)定劑。當(dāng)它與金紅石型TiO2并用時(shí)，可大大延長(zhǎng)制品壽命。此外，在氣溫較高、紫外光照射較強(qiáng)地區(qū)，可微量添加紫外線(xiàn)吸收劑如UV531、UV9等。</p><p>　?。?）加工性能：PVC熔體粘度高，流動(dòng)性不好，流動(dòng)摩擦熱大，制品表面粗糙。PVC樹(shù)脂的分子量和結(jié)構(gòu)、加工助劑、潤(rùn)滑劑、抗沖改性劑及穩(wěn)定劑等各類(lèi)助劑的添加，都會(huì)影響或改善其物料流動(dòng)性能。配方最后確定要求配制的

57、UPVC具有適宜的流動(dòng)溫度和良好的成型加工性。</p><p>　　3.2.3 主原料和助劑的選擇及作用</p><p><b>　?。?）PVC樹(shù)脂</b></p><p>　　PVC樹(shù)脂是制造窗框異型材的基本材料，其用量約占85%。制造異型材通常選用懸浮聚合PVC樹(shù)脂。其性能應(yīng)滿(mǎn)足成型加工工藝和制品性能的要求。PVC樹(shù)脂平均分子量愈大，即聚

58、合度n值愈大，材料機(jī)械性能愈高，耐低溫及耐熱性能愈好。但成型加工溫度愈高，流動(dòng)性愈差，成型加工愈困難。綜合平衡各項(xiàng)性能，制造PVC異型材通常選用 K值為65～68，平均聚合度為850～1000的SG-5型樹(shù)脂。表3-1為SG-5型PVC樹(shù)脂的部分物化性能。</p><p>　　表3-1 擠出成型時(shí)常用塑料的壓縮比</p><p>　?。?）為了保證型材的使用壽命，且其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如（硬度

59、、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲彈性模量、低溫落錘沖擊、維卡軟化點(diǎn)、簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度、氧指數(shù)）都達(dá)到國(guó)標(biāo)，須在選擇助劑時(shí)必須想到光熱穩(wěn)定性，抗老化性對(duì)型材的物理性能要求，以及生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)效率，并要兼顧配方成本等因素，下面將不同助劑作簡(jiǎn)要闡述。</p><p><b>　　穩(wěn)定劑</b></p><p>　　純的PVC樹(shù)脂對(duì)熱極為敏感，當(dāng)加熱溫度達(dá)到90℃以上時(shí)，就會(huì)發(fā)生輕

60、微的熱分解反應(yīng)，當(dāng)溫度升到120℃后分解反應(yīng)加劇，在150℃，10min，PVC樹(shù)脂就由原來(lái)的白色逐步變?yōu)辄S色-紅色-棕色-黑色。PVC樹(shù)脂分解過(guò)程是由于脫HCl反應(yīng)引起的一系列連鎖反應(yīng)，最后導(dǎo)致大分子鏈斷裂。PVC門(mén)窗生產(chǎn)中一般使用硬脂酸金屬皂類(lèi)穩(wěn)定劑。</p><p><b>　　潤(rùn)滑劑</b></p><p>　　潤(rùn)滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設(shè)備表面的

61、摩擦力，從而降低熔體的流動(dòng)阻力，降低熔體粘度，提高熔體的流動(dòng)性,避免熔體與設(shè)備的粘附，提高制品表面的光潔度等。于減低了摩擦，使PVC混合料能在較低溫度下加工。潤(rùn)滑劑使用不可過(guò)多，否則會(huì)影響焊接強(qiáng)度。一般使用脂肪酸、石蠟及金屬皂類(lèi)。</p><p><b>　　著色劑</b></p><p>　　著色劑除了使制品具有美麗的顏色外，還可提高耐光性，對(duì)延長(zhǎng)型材的使用壽命起很

62、大作用。型材中一般使用的著色劑為T(mén)iO2，它具有屏蔽紫外線(xiàn)和反射紅外線(xiàn)的作用，可提高耐熱性和耐候性。TiO2分為兩種，金紅石型和銳鈦型。金紅石型光學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，適于戶(hù)外使用。鈦白在PVC塑料門(mén)窗型材中的使用量為3～6phr。</p><p><b>　　加工改性助劑</b></p><p>　　由于PVC熔體延展性差，易導(dǎo)致熔體破碎；PVC熔體松弛慢，易導(dǎo)致制品表面粗糙

63、、無(wú)光澤及鯊魚(yú)皮等。因此，PVC加工時(shí)往往需要加入加工助劑，以改善其熔體的缺陷。加工助劑為一類(lèi)可以改善樹(shù)脂加工性能的助劑，其主要作用方式有三種：促進(jìn)樹(shù)脂熔融、改善熔體流變性能及賦予潤(rùn)滑功能。</p><p><b>　　填充劑</b></p><p>　　填充劑不僅可降低成本，還可提高其剛性和耐熱性，改善耐候性，增加尺寸穩(wěn)定性，有利于擠出成型，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，使用輕質(zhì)活

64、性CaCO3所生產(chǎn)的型材，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于其它填充劑所生產(chǎn)的型材。</p><p>　　3.3 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）樹(shù)脂牌號(hào)的選擇</p><p>　　根據(jù)前述分析，本設(shè)計(jì)選用懸浮法緊密型SG-5型PVC樹(shù)脂作為主原料。</p><p>　　（2）熱穩(wěn)定劑系統(tǒng)的確定</p><p>　　主熱穩(wěn)定

65、劑采用Ba/Cd復(fù)合熱穩(wěn)定劑，輔助熱穩(wěn)定劑為亞磷酸酯和環(huán)氧大豆油。</p><p>　　（3）潤(rùn)滑劑體系的配合設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本配方采用的主熱穩(wěn)定劑為Ba/Cd復(fù)合熱穩(wěn)定劑，故潤(rùn)滑劑選用石蠟烴類(lèi)。本品采用固體石蠟作為潤(rùn)滑劑。</p><p>　?。?）光穩(wěn)定體系的確定</p><p>　　PVC塑料門(mén)窗異型材中的鈦白應(yīng)選用金紅石

66、型的，本設(shè)計(jì)選用上海躍江鈦白化工制品有限公司生產(chǎn)的R288型鈦白粉。</p><p>　　根據(jù)前述分析，最終確定UPVC窗框異型材擠出配方，如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 窗框用異型材配方</p><p>　　第4章 擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>

67、;　　在塑料異型材擠出成型過(guò)程中，對(duì)于由擠出機(jī)擠出的熔融的模塑料，擠出機(jī)頭起著穩(wěn)流、分流和成型3種作用。通過(guò)擠出模頭流道被擠出的模塑料型坯，必須經(jīng)過(guò)氣隙后，被牽引進(jìn)入定型模進(jìn)行定型和坑卻，才能最終成為塑料異型材產(chǎn)品。根據(jù)模塑料的粘彈性特性，要完成這樣一系列擠出成型工藝要求，對(duì)于與模塑料直接作用的擠出機(jī)頭流道設(shè)計(jì)，應(yīng)該有以下一些基本要求：</p><p>　?、僖姓_的出口截面形狀。需要注意的是從擠出機(jī)頭擠出的異

68、型材型坯的截面形狀，不是產(chǎn)品的最終截面形狀，最多是近似形狀。</p><p>　?、谝屝筒呐髁暇鶆虻臄D出。即在模頭出口處，料流截面上各部分的平均流速相等。否則，在同樣的牽引力下，離開(kāi)模頭后的型坯各部分的形狀就會(huì)發(fā)生不一樣的變化，這樣就很難保證要求的型材產(chǎn)品截面形狀。</p><p>　　③需要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋硥?。從擠出穩(wěn)定性考慮，讓擠出機(jī)工作在其產(chǎn)量范圍的適中部位是合理的。對(duì)于PVC-U塑料

69、異型材擠出成型，其背壓一般不低于3~5MPa。</p><p>　?、芰鞯赖淖兓瘧?yīng)盡量平緩。流道壁面曲線(xiàn)應(yīng)呈流線(xiàn)型，不能有突變。引起料流方向改變的擴(kuò)張或收縮角的半角的角度，一般要求不大于12℃。</p><p>　?、菀屝筒呐髁显陔x開(kāi)模頭之前要有這足夠的純剪切流動(dòng)過(guò)程。即模頭流道出口前都要有一段做夠長(zhǎng)的平直段，但是，平直段長(zhǎng)度也絕不是越長(zhǎng)越好。模頭流道出口前的平直段流道的壓力降的理論計(jì)算

70、，可以作為平直段流道長(zhǎng)度選擇的一個(gè)依據(jù)。⑥</p><p>　?、蘖鞯辣诒砻嫘枰止饣?，而且要求粗糙度一致。不能有缺陷，更不能有死角和毛刺，以至出現(xiàn)掛料現(xiàn)象，這一點(diǎn)對(duì)于PVC塑料更加重要。</p><p>　　4.2 口模截面圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 異型材的擠出中心的選取</p><p>　　異型材的擠出中心即擠出系統(tǒng)中心

71、線(xiàn)與擠出中的異型材截面的交點(diǎn)。擠出模頭安裝后，其中心線(xiàn)應(yīng)該是擠出機(jī)的擠出系統(tǒng)中心線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)。本設(shè)計(jì)中選擇推拉框橫截面外形的中心作為異型材的擠出中心，這樣的選擇會(huì)較有利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)模頭流道均衡的分流，對(duì)于提高模頭的出料穩(wěn)定性是大有好處的。</p><p>　　4.2.2 型材主體口模圖形的設(shè)計(jì)</p><p>　　可將復(fù)雜的型材截面圖形分解為相對(duì)簡(jiǎn)單的型材主體和具有特定功能的功能塊區(qū)。本設(shè)計(jì)中

72、的模頭及口模圖形如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 模頭及其口模圖形</p><p>　　口模截面圖是擠出模頭流道出口的截面形狀，是由擠出機(jī)頭的型芯（包括型芯鑲件）和口模板兩種零件構(gòu)成?？谀D形確定了型芯的外形和口模板的內(nèi)腔尺寸，是基礎(chǔ)模頭上最關(guān)鍵的尺寸。</p><p><b>　　定義以下參數(shù)：</b></p>

73、<p>　　離模膨脹比 = （5-1）</p><p>　　牽伸比 =（5-2）</p><p>　　冷卻收縮率 =（5-3）</p><p>　　上述各式中a0，b0，c0為擠出型坯離開(kāi)口模時(shí)的尺寸，a,b,c,為型坯離開(kāi)口模并承受某一方面作用后

74、的尺寸。型坯擠出機(jī)頭后受牽引經(jīng)過(guò)氣隙進(jìn)入定型模中，至少會(huì)將受到3種不能忽略的作用：離模膨脹、拉伸變形和冷卻收縮作用.</p><p>　　對(duì)于平縫口模中熔體的流動(dòng)可以看做是一維流動(dòng)，其擠出型坯的離模膨脹也是一維的，只發(fā)生在型坯壁厚方向。擠出物收牽引作用產(chǎn)生的形狀和尺寸的變化遵循幾何相似規(guī)律，在均勻冷卻的條件下，型坯的冷卻收縮也是線(xiàn)性的。經(jīng)過(guò)推導(dǎo)計(jì)算，型材壁厚A0與口模出口縫隙高度A之間關(guān)系滿(mǎn)足以下關(guān)系式:<

75、/p><p>　　A0=ω0A-(ω0-ωh)h （5-4）</p><p>　　式中h為型材壁厚，ω0=為口?？p隙中心線(xiàn)之間的距離變形系數(shù)，ωh=為口?？p隙高度變形系數(shù)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的HD-80推拉系列中的HD-80TLK結(jié)構(gòu)及尺寸如下：</p><p>　　4.2

76、.3 內(nèi)筋口模圖形的設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)筋是指中空型材主體內(nèi)部起分腔作用的分割筋，與型材主體內(nèi)部的功能塊。</p><p>　　內(nèi)筋口模圖形設(shè)計(jì)應(yīng)考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題：內(nèi)筋與外壁連接位置的確定和內(nèi)筋擠出的縫隙高度及形狀的設(shè)計(jì)。</p><p>　　對(duì)于內(nèi)筋與外壁連接位置的確定可采用中心線(xiàn)之間的距離不受離模膨脹影響的原則，以?xún)?nèi)筋中心線(xiàn)的交點(diǎn)與其相鄰?fù)獗谥行木€(xiàn)之間

77、的距離來(lái)確定口模圖形中內(nèi)筋與外壁連接位置。</p><p>　　但是對(duì)于一些與外壁拐角連接的內(nèi)筋，由于冷卻過(guò)程比較復(fù)雜，處理這些影響的辦法是預(yù)留偏移量，即在口模圖形中按照型材成型后，內(nèi)筋連接點(diǎn)可能的最終位置與設(shè)計(jì)的位置的偏差，在相反的方向按該偏移量移動(dòng)內(nèi)筋連接點(diǎn)，致使內(nèi)筋連接點(diǎn)發(fā)生偏移后的位置，正好在型材設(shè)計(jì)的位置上。而此處的偏移量目前只能采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。</p><p>　　對(duì)于內(nèi)筋口模圖

78、形縫隙的設(shè)計(jì)主要考慮型坯空腔內(nèi)部的交叉內(nèi)筋最終冷卻后發(fā)生的偏移量，以及內(nèi)筋縫隙高度的設(shè)計(jì)值均采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。</p><p>　　4.2.4 口模圖形中功能塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于大部分異型材的功能塊來(lái)說(shuō)，其形狀是沒(méi)有什么幾何規(guī)律可循，其在流道出口前的平直流道也不能看做一維流動(dòng)，擠出型材的離模膨脹在各個(gè)方向上是不等的，因此成型非常復(fù)雜，前文推導(dǎo)公式不可用。對(duì)于本設(shè)計(jì)功能塊的口模設(shè)計(jì)

79、也采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。</p><p>　　第5章 分流支架的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 分流支架流道設(shè)計(jì)的的流量平衡原則</p><p>　　分流支架結(jié)構(gòu)是針對(duì)中空型材（本設(shè)計(jì)中的窗框異型材就是真空型材）設(shè)計(jì)的，為保證型芯和分流錐在模頭流道中懸空，以形成異型材的空腔，所以要有分流筋支撐型芯和分流錐，這樣就形成了由分流筋分開(kāi)的若干個(gè)分流道，成為分流支架的一個(gè)特征。但

80、是實(shí)際上分流支架流道還有另外一個(gè)要求，即在口模圖形基礎(chǔ)上擴(kuò)大流道截面使分流支架流道在向成型段流道過(guò)渡時(shí)有一個(gè)明顯的收縮過(guò)程。這樣有兩個(gè)作用：一是使得經(jīng)分流筋分流后再會(huì)合的熔料在收縮流道中，對(duì)流動(dòng)有穩(wěn)定作用。二是可以通過(guò)控制收縮角來(lái)調(diào)節(jié)模頭各部分的出口流量，實(shí)現(xiàn)均勻擠出。</p><p>　　流量平衡設(shè)計(jì)原則，即所謂“避免橫向流動(dòng)”的設(shè)計(jì)原則，是假設(shè)在模頭流道內(nèi)料流中有一個(gè)主導(dǎo)的流動(dòng)方向，完全忽略其他方向的流動(dòng)，料

81、流的分布有垂直于擠出方向的一系列橫截面所決定。每一橫截面又被細(xì)分為許多部分。然后，通過(guò)橫截面幾何尺寸的調(diào)整，使得橫截面上各部分的料流流量在模頭流量中的百分比相同。流量平衡的設(shè)計(jì)原則可歸結(jié)于如下公式：</p><p>　　= </p><p>　　式中，Qi為型材上每一特定部分所

82、對(duì)應(yīng)的流量；Si為該部分型材的截面面積；Q為模頭總流量；S為型材橫截面總面積</p><p>　　模頭的成型段主要為截面形狀與口模形狀一致的平直流道，對(duì)于異型材的型材主體，其流道為縫隙高度一致的平縫流道，各流動(dòng)路徑的壓力損失相等。這樣，對(duì)于向成型段供料的分流支架流道，能夠流量平衡的向成型段供應(yīng)料流就顯得尤為重要。否則，流量再分配引起的橫向流動(dòng)還是要在成型段發(fā)生，這樣對(duì)于模頭出口料流的穩(wěn)定非常不利的。</p&

83、gt;<p>　　5.2 分流支架流道的設(shè)計(jì)</p><p>　　分流支架流道為平行于擠出方向的平直流道，內(nèi)側(cè)邊界一般選擇與口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界一致，也就是和模頭中型芯的外形一致。這樣設(shè)計(jì)的最大好處是，從分流錐經(jīng)分流支架到型芯，有多塊模板組成的流道的內(nèi)側(cè)尺寸一致，可以直接用線(xiàn)切割的方法獲得，這樣大大方便了機(jī)械加工，也有利于保證多快模板裝配的精度，獲得平滑鏈接。</p><p>

84、　　分流支架流道的外側(cè)邊界一般是在型材主體的口模圖形基礎(chǔ)上，將口模圖形的外側(cè)邊界向外平移約3~5mm形成。</p><p>　　形成分流支架分流道分流筋布置，追求分布和受力的均勻性。但是，復(fù)雜的異型材結(jié)構(gòu)和有限的結(jié)構(gòu)空間，使這種追求很難做到完美。更重要的是，分流筋的布置將分流支架流道分割成若干個(gè)分流道，我們必須讓這些分流道符合流量平衡設(shè)計(jì)原則。這樣，除了分流筋位置要因此而進(jìn)行調(diào)整外，還要考慮在流道中設(shè)置阻流筋等措

85、施。分流支架分流道的外側(cè)邊界的拐角一般取2~5mm，這樣做主要也與流量平衡設(shè)計(jì)有關(guān)。</p><p>　　根據(jù)流量平衡設(shè)計(jì)原則，分流支架的流量平衡計(jì)算，首先要在模頭流道擠出方向的投影圖中，用分流支架流道的分流筋中心線(xiàn)的投影線(xiàn)，將口模圖形劃分成不同的部分，各部分分別于一個(gè)分流支架的分流道相對(duì)應(yīng)，如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 與分流支架各分流道截面相對(duì)應(yīng)的口模圖形各部分&l

86、t;/p><p>　　5.3 分流筋外形尺寸的設(shè)計(jì)</p><p>　　分流筋一般與流道壁垂直相交，這樣設(shè)計(jì)方便加工，對(duì)于流道中的剪切流動(dòng)的干擾也最小。</p><p>　　分流筋的厚度t，從減少對(duì)剪切流動(dòng)的干擾考慮也希望薄一些，但保證承載強(qiáng)度時(shí)第一位的。實(shí)際的做法是，一般在1~3mm選取。最后通過(guò)強(qiáng)度校核。</p><p>　　分流筋入口角一般

87、在40o左右，可以更小些，本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)選取30o，這樣避免卷刃掛料。</p><p>　　分流筋的出口角對(duì)減輕兩股料流合流線(xiàn)的不良影響有一定的作用，本設(shè)計(jì)中選取30o。</p><p>　　分流筋與流道壁面相連接的根部都要設(shè)計(jì)成圓角，圓角半徑一般選取0.2~0.5mm。本設(shè)計(jì)中選取0.5mm。分流筋外形設(shè)計(jì)如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2 分流筋外形

88、設(shè)計(jì)圖</p><p>　　第6章 型芯和分流錐的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1 內(nèi)筋內(nèi)流道的設(shè)計(jì)</p><p>　　型芯和分流錐錐底的外形依據(jù)口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般選擇與內(nèi)側(cè)邊界一致。然而形成異型材內(nèi)筋和內(nèi)部功能塊的料流的流道，都要設(shè)置在型芯和分流錐上，這使得型芯的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。</p><p>　　總結(jié)起來(lái)，內(nèi)筋流道可以

89、分成三類(lèi)結(jié)構(gòu)形式：內(nèi)流道，外流道和型芯分塊安裝。</p><p>　　內(nèi)筋的內(nèi)流道，通常是從分流錐開(kāi)始的設(shè)計(jì)一直通流道，進(jìn)過(guò)分流支架板和型芯直接通往內(nèi)筋的口模出口。所以，內(nèi)筋的內(nèi)流道是設(shè)計(jì)在型芯等構(gòu)件的內(nèi)部流道。相對(duì)于型材主體流道來(lái)說(shuō)，內(nèi)筋內(nèi)流道是不與其相同的獨(dú)立流道，直至接近口模出口，離出口的距離為某一值時(shí)，才與型材主體流道相連接。</p><p>　　內(nèi)筋內(nèi)流道設(shè)計(jì)依據(jù)內(nèi)筋口模圖形在擠

90、出方向投影形成平直流道，流道截面為矩形。</p><p>　　內(nèi)筋內(nèi)流道的寬度a，是用內(nèi)筋口模圖形的寬度m，減去兩邊的內(nèi)流道壁厚k得到，即：</p><p><b>　　a = m -2k</b></p><p>　　內(nèi)流道的間隙高度一般有3段不同尺寸，出口的一段l3稱(chēng)為成型段，流道間隙高度與口模圖形尺寸一致。入口的一段l1稱(chēng)為供料段，設(shè)其流道

91、間隙高度為b。在供料段與成型段之間有一段收縮型流道l2稱(chēng)為過(guò)渡段。在過(guò)渡段，流道間隙高度從b收縮到口模圖形尺寸。</p><p>　　若要實(shí)現(xiàn)內(nèi)筋與外壁在口模出口處平均流速相等，只有縮短內(nèi)筋流道的成型段的長(zhǎng)度，增加供料段的長(zhǎng)度，即要能夠保證內(nèi)筋流道與外壁流道，在形同的平均流速下，各自的總壓力降相等。</p><p>　　對(duì)于這樣的內(nèi)流道結(jié)構(gòu)，按目前擁有的工藝手段，必須在型芯內(nèi)流道過(guò)渡段的開(kāi)

92、始處將型芯分成兩部分，這樣才能夠進(jìn)行流道內(nèi)部的精加工。通常將這樣從型芯上分割的一段型芯部件稱(chēng)為型芯鑲塊。型芯鑲塊上應(yīng)該有內(nèi)流道的過(guò)渡段和成型段兩部分。擁有型芯鑲塊是內(nèi)流道結(jié)構(gòu)模頭的一個(gè)特點(diǎn)。</p><p>　　6.2 內(nèi)筋外流道的設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)筋的外流道是在分流錐和型芯的外部，或者是僅在型芯的外部加工的，內(nèi)筋料流經(jīng)過(guò)的流道。因此，內(nèi)筋外流道始終與外壁流道相連通。</p

93、><p>　　內(nèi)筋外流道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)成分很大，造成模頭調(diào)試修模工作量也很大，同時(shí)，由于內(nèi)筋外流道大量的橫向流動(dòng)的存在，也嚴(yán)重影響了模頭作業(yè)的穩(wěn)定性；更不能適應(yīng)適應(yīng)擠出模具的擠出速度和異型材的品質(zhì)不斷提高的要求。所以，目前內(nèi)筋外流道結(jié)構(gòu)已經(jīng)很少采用，只是對(duì)于很短小的內(nèi)筋，或者是因?yàn)閮?nèi)筋的結(jié)構(gòu)空間無(wú)法設(shè)計(jì)內(nèi)流道的地方還需要使用。</p><p>　　6.3 型芯分塊安裝</p><

94、;p>　　在有多個(gè)空腔的異型材口模圖形中，型芯實(shí)際上是被內(nèi)筋分割成了很多塊，稱(chēng)為型芯塊。在在異型材中每一個(gè)型芯快都要形成一個(gè)獨(dú)立的空腔。若將型芯設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，那么分割各型芯塊的內(nèi)筋就只能夠采用內(nèi)流道和外流道相結(jié)合的形式。</p><p>　　采用兩塊分流支架板，用螺栓和銷(xiāo)釘分別固定型芯和分流錐。這樣固定型芯的螺栓和固定型芯鑲塊的分別在型芯的兩端，不會(huì)出現(xiàn)位置干涉，所以能夠進(jìn)行內(nèi)筋內(nèi)流道的設(shè)置。該結(jié)構(gòu)雖然出

95、現(xiàn)較晚，但目前已成為主要的采用的型芯和分流錐的固定方式。</p><p>　　6.4 型芯和分流錐外形設(shè)計(jì)</p><p>　　型芯和分流錐底部外形與分流支架流道的內(nèi)側(cè)邊界是一致的，都是根據(jù)口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界設(shè)計(jì)的，其中要去掉準(zhǔn)備作型芯吊錐處理的個(gè)別型芯塊和螺釘孔功能塊流道的部分。</p><p>　　型芯實(shí)際上是口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界，在擠出方向投影所形成的柱體，高度

96、等于分流支架之后的模頭長(zhǎng)度，即口模板，成型板和收縮板加在一起的高度。如果需要在型芯上設(shè)置內(nèi)筋內(nèi)流道，則要將型芯截出一段作為型芯鑲塊，分別加工，但是型芯的總高度不變。</p><p>　　分流錐底部外形與分流支架流道的內(nèi)側(cè)邊界一致，頂部收縮，設(shè)計(jì)成棱錐形狀。要保證分流錐的迎流面不會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)的“死區(qū)”，也不應(yīng)有尖角掛料。在錐面與地面之間應(yīng)該有2~3mm的一小段地面垂直面，以保證分流錐與分流支架流道內(nèi)側(cè)的平順鏈接。分流

97、錐的椎的角度在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)成50°。分流錐的俯視圖和剖面如圖6-1所示：</p><p>　　圖6-1 分流錐設(shè)計(jì)圖</p><p>　　第7章 模腔的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　7.1 綜述</b></p><p>　　按照異型材截面上各部分的作用和位置的不同，將異型材截面分為外壁，功能塊，內(nèi)筋和內(nèi)

98、部功能塊四部分。由于內(nèi)部功能塊設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)不做考慮。內(nèi)筋流道形成于模頭的分流錐和型芯零件的內(nèi)部。外壁流道形成于模頭的分流筋和型芯零件的外部。在機(jī)頸處，由分流錐的外表面與機(jī)頸內(nèi)腔表面之間形成流道，鏈接分流支架流道。在分流支架流道之后，是在型芯的外表面與收縮板，預(yù)成型板和口模板的內(nèi)腔表面之間形成的流道，稱(chēng)為模腔。模腔流道的入口形狀由分流支架流道所決定，出口形狀與口模圖形一致。</p><p>

99、　　模腔流道的設(shè)計(jì)就是要在保證各流動(dòng)路徑上的壓力降相等的前提下，將入口的分流支架流道的截面形狀，改變成出口截面的口模圖形形狀。對(duì)于這個(gè)改變過(guò)程，根據(jù)聚合物熔體粘彈性的流變學(xué)理論和流道加工的工藝考慮，一般不采取漸變的形式，隨后即進(jìn)入較長(zhǎng)的截面形狀為口模圖形的平直流道，即模頭的成型段流道。</p><p>　　模腔中的外壁流道基本上是型材主體的口模圖形形狀，而分流支架流道只是該型材主體口模圖形基礎(chǔ)上，等距離外擴(kuò)形成的

100、。所以對(duì)于本設(shè)計(jì)的等壁厚異型材外壁流道，由分流支架流道等角度收縮至平直流道。除了拐角外，是都能夠保證各流動(dòng)路徑上的壓力損耗相等的。</p><p>　　7.1 收縮段流道設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)中的收縮流道采用單獨(dú)設(shè)計(jì)一塊收縮板讓其一端與分流支架流道外側(cè)鏈接，另一端與預(yù)成型板內(nèi)腔鏈接，這時(shí)是將單獨(dú)的收縮板內(nèi)腔切削成斜面，斜面角度成為收縮角，本設(shè)計(jì)選取15°。根據(jù)分流支架流道

101、在口模圖形上外擴(kuò)3~5mm，收縮流道長(zhǎng)度約10~15mm，所以這里收縮板的厚度設(shè)計(jì)為20mm。</p><p>　　收縮角設(shè)計(jì)只是對(duì)收縮段流道而言，在功能塊處，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往涉及多個(gè)面的收縮，不是一個(gè)收縮角能決定的。讓這里不出現(xiàn)流動(dòng)的死區(qū)和掛料現(xiàn)象是最重要的。因?yàn)槌叽缧。Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，各個(gè)面的真實(shí)角度往往是由模具鉗工最后決定的。</p><p>　　7.2 成型段流道設(shè)計(jì)</p>

102、;<p>　　模腔成型段流道分為多塊模板來(lái)加工，這是因?yàn)楫愋筒膹?fù)雜結(jié)構(gòu)所形成的細(xì)小流道，只有分塊才能進(jìn)行精整加工，才方便模具調(diào)試時(shí)的修正。單獨(dú)設(shè)置一塊收縮板的主要目的也是如此。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用橫向分快法，將整個(gè)模腔流道截成幾段，一遍精整工具從每段的兩端觸及流道內(nèi)部加工。</p><p>　　模腔流道中由平直流道構(gòu)成的模頭成型段，是擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)中不可缺少的一個(gè)結(jié)

103、構(gòu)。這主要是因?yàn)槠街绷鞯乐械募兗羟凶饔每墒咕酆衔锶垠w分子松弛，減少前級(jí)流道，主要是收縮段流道，分流和變截面等情況產(chǎn)生的粘彈性效應(yīng)的影響。這對(duì)保證口模出口的料流平穩(wěn)是很重要的，但是，這不是決定平直段流道長(zhǎng)度的全部因素。因?yàn)椋酆衔锓肿铀沙陔m然是一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，而真正對(duì)擠出成型過(guò)程有影響的一般只是在最初階段。</p><p>　　綜合各資料的推薦，PVC-U塑料異型材擠出機(jī)頭成型段平直流道長(zhǎng)度L的經(jīng)驗(yàn)值得取值：<

104、;/p><p>　　L=（20~50）h</p><p>　　式中，h為口模出口縫隙高度。本設(shè)計(jì)中h=4.14mm，所以L取值為81mm。</p><p>　　在保證擠出制品所需要的塑化度的前提下，縮短模頭成型段平直流道長(zhǎng)度應(yīng)該是有利的，因?yàn)檫@樣做減小了模頭壓力降，減少了擠出機(jī)的動(dòng)力消耗；而且可以縮短模塑料在高溫下的停留時(shí)間。尤其對(duì)于降低熱敏性的PVC-U模塑料的降解風(fēng)

105、險(xiǎn)十分有利。另外，縮短模頭長(zhǎng)度，減輕模頭重量，對(duì)于節(jié)約機(jī)頭金屬材料和制造成本，方便機(jī)頭的作業(yè)操作也是很明顯的。</p><p>　　目前，模頭平直段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)更常采取的做法是將其標(biāo)準(zhǔn)化，由設(shè)計(jì)者根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比選用。</p><p>　　第8章 模頭模板設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核</p><p>　　8.1 模頭模板的設(shè)計(jì)</p><p>　　擠出機(jī)頭都

106、是由多塊模板疊接形成的。由于這種模式，所以保證兩模板之間密合無(wú)縫，沒(méi)有熔料擠出，對(duì)于擠出模頭的品質(zhì)非常重要，否則會(huì)因?yàn)橛腥哿系臍埩艉瓦M(jìn)一步的降解，干擾正常擠出，并加快模頭的損壞。要做到這一點(diǎn)，首先要求模板相互疊合的平面，有很高的平面精度，而且還要求模板有很強(qiáng)的剛度，在反復(fù)受力的情況下不會(huì)發(fā)生形變，所以模板有一定的厚度要求。</p><p>　　模板的鏈接普遍采用圓柱頭內(nèi)六角螺釘，按承受軸向靜載荷的預(yù)緊鏈接要求選用

107、螺釘。為保證模板間的密合，安裝空間允許的情況下，需要盡量選用較大的預(yù)緊力，或多布置連接點(diǎn)。</p><p>　　型芯對(duì)分流支架板的連接以及型芯鑲件對(duì)于型芯的連接，由于截面面積窄小，又多內(nèi)筋流道，對(duì)此，考慮多布置小一點(diǎn)的螺釘，重復(fù)安排定位銷(xiāo)釘，以保證整個(gè)結(jié)合面密合無(wú)縫。</p><p>　　模頭上的連接螺釘，必須使用高強(qiáng)度級(jí)的螺釘。</p><p>　　8.2 模頭的

108、強(qiáng)度校核</p><p>　　擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)中有兩部分的強(qiáng)度是需要校核的。</p><p>　　（1）分流筋強(qiáng)度的校核</p><p>　　分流筋必須有足夠的強(qiáng)度支撐型芯和分流錐，不出現(xiàn)變形和損傷現(xiàn)象，然而從減少對(duì)熔體料流的粘彈性擾動(dòng)方面考慮，希望分流筋盡可能的細(xì)小，數(shù)量上也盡可能的少一些。另外分流筋的布置還經(jīng)常受到模頭結(jié)構(gòu)空間的限制，很難獲得合理的力學(xué)平衡。因此，對(duì)

109、分流筋進(jìn)行強(qiáng)度校核往往是很有必要的。許用應(yīng)力的值得選取可參考有關(guān)的機(jī)械工程手冊(cè)。也要注意過(guò)薄過(guò)長(zhǎng)的分流筋有可能會(huì)因?yàn)橐馔獬霈F(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，分流筋厚度應(yīng)大于1.5mm。</p><p>　　（2）聯(lián)接螺釘強(qiáng)度的校核</p><p>　　對(duì)于將型芯與分流支架板相連接的螺釘，雖然其所承受的僅僅是熔體沿型芯壁流動(dòng)的黏性剪切力，但由于型芯截面面積一般較窄小，又多內(nèi)筋流道，無(wú)法布置大螺釘，所以常常需要進(jìn)行

110、強(qiáng)度校核。</p><p><b>　　第9章 定型模設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　9.1 綜述</b></p><p>　　定型模的作用是讓離開(kāi)模頭的塑料型坯，在正確的形狀下，從熔融狀態(tài)冷卻固化成最終的塑料異型材產(chǎn)品。所以在定型模中要同時(shí)完成冷卻和定型兩個(gè)工藝過(guò)程，也就同時(shí)并列存在著冷卻和定型兩個(gè)作業(yè)系統(tǒng)。&