機械制造行業(yè)塑料機械課程設計指導書

1、（機械制造行業(yè)）塑料機械課程設計指導書塑料機械課程設計指導書謝軍編2009年6月一、塑料機械課程設計目的塑料機械課程設計是一個重要的專業(yè)教學環(huán)節(jié)，這個數(shù)學環(huán)節(jié)的目的：使學生進一步鞏固塑料機械課程中的理論知識，了解塑料機械設計的一般程序。使學生能夠熟練地運用有關設計技術資料，如塑料機械國家標準、機械零件設計手冊、塑料工程手冊、輕工業(yè)技術裝備手冊及其它有關設計規(guī)范等。訓練學生初步設計塑料機械的能力，為以后的工作打下初步的基礎。二、塑料機械設計準備工作1.資料及工具準備課程設計開始前必須預先準備好塑料機械國家標準、機械零件設計手冊、塑料工程手冊、輕工業(yè)技術裝備手冊等技術資料，以及圖紙、繪圖儀器等工具

2、。2.總體方案設計學生應充分研究設計任務書，了解產(chǎn)品用途，所應用的樹脂，并進行工藝性及尺寸公差等級分析，在初步明確設計要求的基礎上，可按以下步驟進行零部件總體方案的論證。根據(jù)任務書中規(guī)定，確定螺桿結構的初步方案，并畫出結構草圖；通過螺桿結構初步計算及查找塑料工程手冊、輕工業(yè)技術裝備手冊等技術資料，驗證各段結構方案是否可行，構畫各段的結構草圖。構畫其它部件的結構草圖，進一步對螺桿結構選擇方案是否合理可行進行分析和討論。螺桿及機筒方案經(jīng)指導教師過目后，即可正式繪制裝配圖，并著手按照“設計任務書”上的要求進行課程設計。三、具體設計步驟塑料機械課程設計可按以下幾個步驟進行：對螺桿進行設計；對機筒進行設

3、計；設計塑化部件裝配圖；對螺桿、機筒強度進行校核：5)按“設計任務書”要求設計繪制零件圖；（6）按規(guī)定格式編制設計說明書；（7）準備答辯。1.衡量螺桿設計質量標準和設計時應注意的問題1.1.設計質量標準：1）生產(chǎn)能力：a比流量：Q/n單位時間內螺桿每轉一圈的擠出量。（公斤/圈）b最高生產(chǎn)能力：Q在保證塑化質量的前題下能達到的最高產(chǎn)量。（公斤/時）2）功率消耗:N/Q在保證塑化質量的前題下，單位產(chǎn)量所消耗的機械功率-單耗（千瓦時/公斤）3）塑化質量：外觀質量：指表面光滑，無波浪、竹節(jié)形、氣泡、斑紋和水紋等缺陷；混合質量：指物料的各組分的分散程度。它直接影響制品的物理、機械和化學性能；擠出溫度：指

4、物料的徑向、縱向溫度，在保證外觀質量下，一是溫度越低越好，制品易定型，可縮短冷卻時間，減少輔機的冷卻負擔；二是要求波動和溫差越小越好，可使制品尺寸穩(wěn)定、不易變形、防止局部過熱降解；擠出壓力：壓力波動，引起生產(chǎn)能力波動，也會造成制品的尺寸波動。4）螺桿的加工制造容易、使用壽命長。5）適應性廣：希望塑化效率和適應性廣都兼?zhèn)洹?.2設計時應注意的問題1）高聚物的特性對螺桿的結構和幾何參數(shù)有不同的要求。主要包括：形狀、大小、松密度、熔融溫度或軟化點、熔態(tài)下的粘度、流動性、熱穩(wěn)定性、熔融溫度范圍及所含填料的性能等。2）擠壓系統(tǒng)的用途：專用還是通用？對螺桿的結構設計有不同要求。3）口模的幾何形狀和阻力特性

5、：不同口模的幾何形狀和阻力特性，要求螺桿的幾何參數(shù)也不同，高阻力機頭要求H3較淺，反之則要求較深的H3.4）螺桿轉數(shù)熔融速率取決于剪切速率，剪切速率又與螺桿轉數(shù)有關。2擠出機普通螺桿的設計普通螺桿：即常規(guī)全螺紋的螺桿。普通螺桿的特征包括有：直徑D,長徑比D/L，三段結構，螺紋升程，螺紋升角，螺紋斷面形狀及螺桿頭部結構。2.1普通螺桿的主要形式及其確定2.1.1主要形式1）等距變深螺桿有三種，一是全長漸變，二是三段漸變，三是三段突變缺點：對壓縮比較大的小徑螺桿的強度受到影響。2）等深變距螺桿螺桿。優(yōu)點：加工制造容易，成本低；螺紋升程相等物料與機筒接觸面積大，有利于物料塑化；加料段的第一個螺槽深度

6、大，有利于進料，生產(chǎn)能力大。螺槽深度不變，螺槽寬度逐漸變窄。優(yōu)點：桿有足夠的強度，利于用增大轉速來提高生產(chǎn)能力；有利于設計大的壓縮比。缺點：由于H3較大，在同和壓縮比下，容料倒流量較大；物料均化作用差;加工困難，應用較少。3）變距變深螺桿特點：可得到較大的壓縮比（8：1），機械加工復雜，采用較少。2.1.2普通螺桿形式的確定非結晶型塑料熔融時有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)，是在一個較大的溫度范圍內進行，如HPVC的軟化溫度在75165C,故選用等距變深螺桿較好；結晶型塑料熔融時沒有明顯的高彈態(tài)，其軟化溫度范圍較窄，如LDPE的軟化溫度在83111C,選用等距突變螺桿較好，理論上突變?yōu)?12)

7、D,實際上通常為(35)D。突變形2.2普通螺桿主要參數(shù)的設計2.2.1直徑D的確定：理論計算D是有困難的，一般是在初步確定產(chǎn)量和轉速后，采用：Q邙Dsn進行初算B-經(jīng)驗出料系數(shù)一般為0.0030.007,對轉速高的取大值；對質韌而硬的物料取大值；對采用IKV結構機筒的取大值；D計算后，應按標準選取，即按：20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、110、120、150、200、250、300等，向上一檔靠。也可以按制品尺寸選定螺桿直徑，即按下表：單位：mm螺桿直徑30456590120150200硬管直徑3010452065301205018803

8、001204000吹膜折徑50300100104001570020250035008000000000擠板寬度-400807001215002500-000222確定長徑比：L/D從公式：Q=1/2nDnH3（l-e）cos2-H33（l-e）sin0cos0/12nP/L3-n2D2&3tg0/12nLeP/L3看出，增大L/D，就等于減少了第二和第三項的倒流和漏流流量，相對提高了生產(chǎn)能力。從右圖也可看到，增大L/D，比流量也得到增加。對難于加工的塑料，如含氟塑料、對要求較高溫度和壓力的塑料對吹膜制品、對粉狀料等L/D要大些；對熱敏性塑料、對進行半成品加工的L/D要小些；對轉速高的L/D要大

9、些。但也不要過大，過大，則使功率消耗過大，同時給加工和安裝帶來困難；還會使螺桿產(chǎn)生彎曲，甚至刮磨機筒，降低螺桿壽命國內應用較多的是2030，國外多數(shù)在33以下。223螺桿各段主要參數(shù)的確定1）加料段加料段的主要幾何參數(shù)有：螺紋升角4螺槽深度H和加料段長度L1.40螺槽深度H1,在理論上匕大，固體輸送量增大。但在確定時，要考慮螺桿的機械強度和物料的壓縮比。因此應先確定均化段螺槽深度后，再由螺桿的幾何壓縮比來計算加料段的螺槽深度。加料段長度L的確定，理論上可由固體輸送理論公式計算，然而實際上由于影響因素很多，難于用理論公式去計算。一般是通過塑料的物理性能分析，用經(jīng)騐數(shù)據(jù)確定。對熔點高，導熱性差，熱

10、焓大的塑料冷要長些；如加工PP的就要比加工PE的要長些；而PS屬于非結晶塑料，它的熔融過程是在一個比較大的范圍內進行，且它的熱焓最低，所需的L1長度可比HDPE短。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)：耳疇晶型塑料：L1=1025%L結晶型塑料：L1=3065%L具體確定時，應按加工物料的具體物理性能而定。2）熔融段熔融段的主要技術參數(shù)有：壓縮比和熔融段長度L2。熔融段要有足夠的壓縮比,其幾何壓縮比用下面公式計算:=n(D-H1)H1(l1-e1)/n(D-H3)H3(l3-e3)H/H3也有用:=093H/H3上述壓縮比的簡化公式，是在三段的螺紋升程相等，螺棱寬度e也相等的情況下得到的。壓縮段長度L2:根據(jù)結晶型塑

11、料與非結晶型塑料的各自特性，一般的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：非&晶型塑料:L2=506O%L;結晶型塑料：L2=(35)D具體確定時，應根據(jù)加工的物料實際物理性能和加料段及均化段綜合平衡來確定。均化段：均化段的主要參數(shù)是：螺槽深度H3和長度l3螺槽深度H3：從前面產(chǎn)量Q公式可以看出：正流與槽深一次方成正比，而倒流卻與槽深的三次方成正比；也就是說，如果其它條件相同時，把H3增大一倍，正流只增大一倍，而反流卻增大8倍。因而，槽太深，反而降低了生產(chǎn)能力。從右圖可以看到：當機頭阻力小于P*時,深螺槽時有較大的生產(chǎn)能力；而當機頭阻力大于P*時，戔螺槽時有較大的生產(chǎn)能力。從理論公式看到，淺螺槽對物料的剪切作用大，有利于

12、對物料進一步塑化和均化作用。不過，過戔螺槽，對熱敏性物料可能會引起熱分解。H3值用理論公式計算較困難，與l3樣，大多數(shù)采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定。H3=(0.0250.06)D對于直徑較大的螺桿，取小值；對粘度低、熱穩(wěn)定性好的物；反之，取大值。均化段長度L3:它的大小對生產(chǎn)能力、擠出物的質量和螺桿工作特性都有定的影響。從熔融理論公式可看到，增大，等于減少倒流和漏流的流量，在其它條件相同時，相對地提高了生產(chǎn)能力從右圖看到，均化段的長度增加50%，即1曲線，它的工作特性較硬。也就是說Q(L3)它使倒流和漏流的流量減少，生產(chǎn)能力增加。另外，L3的大小對擠出物的質量也有r(15L3)一定的影響，增大L3，如果

13、其它條件不變，2物料在均段的停留時間增加，也就是增加了對物料的剪切作用的時間，有利于物料的分散和混合作用。不過不利于低溫擠出，對熱敏性物料可能會引起熱分解。PL3值用理論公式計算較困難，一般用下列公式選?。篖3=2025%L熱敏性物料可取短些，對高速擠出L/D大的，均化段取大值，以適應其定選取時要根據(jù)物料的實際物理性能和工藝條件確定。224螺紋斷面形狀矩形斷面的螺紋，其根徑表面與螺棱推進面成90夾角，用小圓弧過渡，螺槽容積較大，適于加料段用；鋸齒形斷面的螺棱，其后緣有較大傾角a(a30)，且過渡圓弧較大，有利于物料的流動，同時有較好的混合和均化物料的作用，避免了渦流現(xiàn)象。一般取a=10；而當傾

14、角a取大值時，螺棱的強度大。這種斷面適用于345以上的中大型機和造粒機。梯形斷面螺紋，其傾角取a=1015，圓弧半徑取(0070.13)D，常用于330以下的小徑桿上。上述斷面應用最多的是矩形和鋸齒形兩種。q和r2一般取0.51mm,r和R按下列范圍選取：r=(1/22/3)H3R=(12)r以上數(shù)值范圍，大直徑螺桿取大值。也有資料介紹按以下數(shù)據(jù)選?。篟=(0.040.12)Dr=(0.020.04)D螺紋后角一般取a=10;螺棱頂部寬度e，一般取e=(0.080.12)D;在保證螺棱強度條件下，應取小些，因為比較大的e值不僅占據(jù)一部分螺槽容積，減少了輸送能力，而且增加了螺桿的功率消耗，還容易

15、引起物料的局部過熱的危險。但也不能太小，否則會削弱螺棱強度，增大漏流流量，降低了生產(chǎn)能力，尤其對粘度低的物料更甚。通常取e=01D2.2.5螺桿的螺紋頭數(shù)在螺桿直徑、螺槽深度和螺紋升程相同的條件下，多頭螺紋與單頭螺紋比，多頭螺紋對物料的正推力較大，攫取物料的能力較強，并可降低熔料的倒流現(xiàn)象。不過，整條螺桿都是多頭螺紋時，往往由于幾條螺槽的進料不均勻和各條螺槽的熔融、均化和對熔料的輸送能力不一致，容易引起生產(chǎn)能力、壓力的波動。其結果使制品的質量下降。如果在單獨在某一段上設置多頭螺紋（如加料段），則可以提高生產(chǎn)能力，又不降低制品質量。對普通螺桿，一般都選有單頭螺紋。熔料在螺槽中的旋轉運動到進入口模

16、時的直線運動過程中，有一個急劇的改變的過程。料流在螺桿前面的機筒中，料流在速度在機筒中心點最快，而在機筒壁最緩慢。合理的螺桿頭形狀才能使物料平穩(wěn)地進入口模，并可避免產(chǎn)生滯流和防止物料局部過熱分解。常見的螺桿頭形式如前面表中所列，其中球體和球體-流線型使用的較為廣泛，扇形和大圓錐適用于流動性好的塑料；錐體和圓柱-錐角型適用于PVC；魚雷體的螺桿頭對物料的受熱和混合有良好的效果，有進一步均化和穩(wěn)壓作用，同時以增加對物料的壓力，適用于PS等塑料。其與機筒的間隙為H3的4050%，其長度約為（35）D。3螺桿強度計算螺桿不論它與傳動軸如何連接，都可看成是懸臂梁。螺桿在運行過程中，主要受到來自機頭的正壓

17、力、克服物料的阻力的扭矩和自重產(chǎn)生的彎矩。也即是受到壓、扭、彎聯(lián)合作用下的復合力，因此，歸結為壓、扭、彎聯(lián)合作用下的復合計算。螺桿根徑（特別是加料段；或排氣螺桿的排氣段）處的承載能力最差，所以，所謂強度計算就是在上述復合力作用下螺桿根徑（特別是加料段；或排氣螺桿的排氣段）斷面的強度計算。31由軸向力PZ產(chǎn)生的壓縮應力ococ=(115125)PmaxD2/(ds2-d02)kg/cm2式中：Pmax可為機頭壓力kg/cm2D螺桿外徑cmds-螺桿最小根徑cmd0螺桿冷卻水孔直徑cm3.2由扭矩Mt產(chǎn)生的剪切應力TT=496000 xNmaxxn/nmaxds3(1-C4)kg/cm2式中：Nm

18、ax-擠出機主電機最大功率KWnmax-螺桿最高轉速r/min擠出機傳動效率取0.923C=d0/ds33由螺桿自重G產(chǎn)生的彎曲應力ob%=L2（D+ds）2Y/ds3（1-C4）卜L2（D+ds）2Y/ds3式中：Y螺桿材料的比重，鋼材取000785kg/cm3L-螺桿有螺紋部分長度cm當螺桿沒有冷卻孔時c=o34求螺桿的合成應力or根據(jù)材料力學可知，對塑性材料合成應力用第三強度理論計算，其強度條件為：or=Moo=oy/noy-螺桿材料的屈服極限kg/cm238crMoAlAoy=8500kg/cm2o=ob+oc35例題：試校核SJ-150擠出螺桿和機筒的強度，其有關參數(shù)為：螺桿外徑D=

19、15cm，螺桿螺紋尾部斷面根徑ds=11.8cm,螺桿冷卻水孔直徑d0=3.5cm,螺桿螺紋部分長度L=300cm，機筒外徑D0=25cm,機筒內徑Db=15cm,螺桿最大驅動功率Nmax=75KW,螺桿最高轉速nmax=41.8r/min,螺桿、機筒材料均為38CrMoAIA（其屈服max強度y=8500kg/cm2）取傳動效率n=0.923,機頭最高壓力Pmax=500kg/cm2,安全系數(shù)ny=3（故許用應力=8500/3=2830kg/cm2）。解：1）螺桿強度校核：（1）求螺桿所受的軸向應力為：oc=（115125）PmaxD2/（ds2-d02）=12x500 x=1060kg/c

20、m2（2）求剪切應力：T=496000 xNmaxxn/nmaxds3（1-C4）=496000 x75x0923/418x1183x1-（）4=495kg/cm2（3）計算彎應力：ab=L2（D+ds）2Y/ds3（1-C4）L2（D+ds）2Y/ds3=3002（15+118）2x785x10-3/1183=310kg/cm2（4）第三強度理論計算復合應力：or=1690kg/cm2orMo所以安全可用2）機筒的強度校核：見后面章節(jié)。4新型螺桿的設計一）普通螺桿存在的主要問題及解決辦法普通螺桿存在的問題較多，從螺桿三段的基本職能進行分析，三段存在的問題是有一定的相互聯(lián)系，并非孤立存在的。（

21、一）加料段存在的問題本段的主要作用是輸送和壓實固體物料，從設計角度，總希望輸送效率越高越好，并在其它兩段配合下，得到最高的生產(chǎn)能力，可實際上本段的輸送效率在一般情況下只能達到設計能力的2040%，且隨著螺桿的轉速提高而下降。固體輸送效率低是造成普通螺桿生產(chǎn)能力低的主要原因之一。固體輸送效率低是由于在加料段壓力形成緩慢，加料段的物料壓力低，其壓力形成主要靠機頭的壓力，而機頭壓力提高，則降低了生產(chǎn)能力。（二）熔融段存在的問題由于熔融理論是建立在理想的條件下，而實際生產(chǎn)的擠壓過程并非按理想的狀況進行的，且與螺桿參數(shù)、工藝條件及前后兩段的機能有關系的，主要存在的問題有：A沿螺槽方向的螺桿底徑的錐度和熔

22、融段長度L2如果不適應一固體床分布函數(shù)X/W時，就會產(chǎn)生壓力波動和擠出量的波動。B當固體輸送段的壓力太小或不足以壓實固體床時，則已形成的熔膜將會滲入固體床的縫隙中，此時熔融段出現(xiàn)供料不足現(xiàn)象，造成熔融不穩(wěn)定，使物料壓力和機頭壓力發(fā)生波動。C熔融速度慢。眾所周知，物料在壓縮段熔融主要熱量來源于機筒的外加熱和物料受到的摩擦和剪切作用產(chǎn)生的熱量。而外加熱是靠熱傳導，高聚物本身的導熱系數(shù)很低，且固體床中顆粒間又存在著間隙，影響傳熱；而固體物料受到的剪切作用得到的熱量不大，大部分依賴于熔膜受到的剪切而產(chǎn)生的熱量傳給固體床。由于這些條件的限制，使物料的熔融速度慢。D容易出現(xiàn)掃膛現(xiàn)象。所謂掃膛現(xiàn)象是指螺桿與

23、機筒內壁刮磨現(xiàn)象，它固然與螺桿、機筒的制造公差有關，但也與固體床破碎有很大關系。在固體床破碎后，機筒內的壓力產(chǎn)生不規(guī)則變化，使螺桿受力不均勻易產(chǎn)生掃膛；此外，固體床破碎后，螺棱側面沒有足夠的熔膜對螺棱頂面與筒之間進行充分的潤滑，也易產(chǎn)生掃膛。E擠出物易產(chǎn)生氣泡。在壓縮段固體床破碎，產(chǎn)生熔池。在此過程中碎塊中的氣體被熔體包裹，在均化段進一步熔融后易被帶入制品，影響制品質量。（三）均化段存在的問題均化段在理論上是作為定壓、定量、定溫地輸送熔料，并使之進一步均化的。但實際上，由于前兩段存在的問題，使本段的開始之處還殘存著固體物料，其必須承擔著繼續(xù)熔化固體殘料的任務，從而影響了擠出物的質量。另外，此段

24、還要擔負對物料形成壓力以達到壓實物料和克服口模阻力的作用，過淺螺槽在機頭壓力較小情況下，必然引起生產(chǎn)能力的下降。1）在工藝上：a提高螺桿轉速:從產(chǎn)能公式上可以看到，在一定程度上可以提高生產(chǎn)能力，但是，轉速提高后，等于物料在螺槽中停留時間減少，使熔融速率降低，也帶來了壓力波動，影響制品質量。螺桿轉速提高是有一定限度的。b提高機筒溫度:提高機筒溫度也是有一定限度的。一方面物料的溫度提高了，加重了制品的冷卻負擔，又導致了制品在冷卻過程中產(chǎn)生較大的內應力；另一方面，對熱敏性塑料，可能引起降解。2）改進加料段結構：如采用強制加料、對物料進行預熱干燥、機筒上開一些細淺的軸向溝槽，增加物料與機筒的摩擦等手段

25、，雖然都有一定的效果，但都是有限度的。3）增加螺桿的長?比，旦過大的l/d會給螺桿的制造和安裝帶來定的困難。總之，上述這些辦法受到一定的限制，所以在螺桿結構上人們開始作文章，出現(xiàn)了各種形式的新型螺桿，確實產(chǎn)生了較好的效果二）新型螺桿新型螺桿的結構形式不同，有分離型螺桿（BM桿）分流型螺桿（銷釘螺桿、DIS螺桿）、屏障型螺桿、波狀螺桿、HM型（六角形）螺桿等。它們各的千秋，單從制造難易度角度，我們在此只介紹較易加工制造的分流型螺桿（銷釘螺桿、DIS螺桿）屏障型螺桿。（一）屏障型螺桿設計：據(jù)有關資料介紹，設計合理的屏障型螺桿，比同規(guī)格的擠出機擠出量可增加30%以上，出料溫度降320工效果較為顯著是

26、。1）屏障段設置的位置：L/DA25的可設在距頭部2D左右位置上，應保證沒熔物料30%.如果與銷釘（分流段）同時使用，則其基本上設在距頭部為1/3L（屏障段的出料端）處，銷釘段位于螺桿頭端部。下面圖示的位置是單獨使用屏障段的情況。2）剪切間隙G:Q=APGBa/12nB式中：Q-流AP-流經(jīng)屏障的壓力降B-屏障段長度g-屏障間隙B剪切棱寬度n-粘度從Q公式可見：流量正比于間隙的3次方，但間隙大小又直接影響剪切速率，影響塑化質量。文獻介紹：通常取G=0.380.63mm,即剪切棱小于螺桿外徑尺寸。對難于塑化的、粘度較大的物料PVC、PMMA、ABS、PC等取較小值，如0.5以下；對于較易塑化，并

27、且粘度較小的PE、PA、PP等，通常取0.6.3)槽數(shù)M流入槽與流出槽都是成對的，通常為48對，螺桿直徑小的取小值。實驗表明，槽數(shù)對剪切強度影響不大，但影響混合效果，可使料流在屏障段中不斷改變流向，交叉并重新分布，槽數(shù)多，混合效果好，溫度與壓力波動越小。一般直徑3065的取4對，90150的取6對，200以上的取8對。4)流通截面和屏障段長度：據(jù)有關文獻介紹，當屏障段流量截面積F為均化段螺槽軸向截面積的6070%時，物料可得到良好塑化所必須的壓力，又不至于產(chǎn)生過大的阻力和物料發(fā)熱，還可保證較高的生產(chǎn)率。F=BminGM而螺槽的軸向截面積F0=(t-e)H3Bmin=(O60刀(t-eXh/GM

28、當G=06，流量截面為螺槽軸向截面的60%時，則：Bmin=(t-e)H/M式中：Bmin屏障段最小長度，一般為2倍D左右,t-螺距，e-螺棱寬度H3均化段螺槽深度，M-屏障段溝槽對數(shù);5）剪切棱寬度B：由剪切強度公式K=yB/V可,K正比于B,剪切棱寬度越大，剪切強度越大，可是，消耗的功率也正比地增加；因此，過大，則無意義；而過小，又易磨損，通常取B=58mm左右，小徑桿取小值（065以下）。（二）銷釘螺桿設計1）銷釘段位置確定一般分兩種情況，一是在螺槽中設置銷釘，可設在壓縮段的末端或在均化段上，具體位置可根據(jù)加工條件確定，如圖中所示的位置；即可設在距桿頭部2D,4.5D,7D或9.5D處二

29、是設置銷釘混煉段，一般高設在均化段的末端24D左右的無螺紋芯軸表面。在螺桿槽中設置銷釘?shù)穆輻U，有資料介紹為24排銷釘；而設置銷釘混煉段螺桿，一般設置26圈銷釘，混煉段長度在24D?？倲?shù)在3050個左右，但對銷釘混煉段螺桿，銷釘?shù)目偙砻娣e最少應占該段無螺紋芯軸表面積的0.250.35較為適宜。3）銷釘?shù)某叽纾轰N釘高度:銷釘?shù)捻敳扛咭话阈∮诼輻U外徑的24%，底部一般與所在部位的螺槽底徑相同。銷釘間的間距：一般不大于銷釘直徑的1.5倍銷釘直徑：所有銷釘直徑都相等。以圓柱銷釘為例其直徑為：螺桿直徑mm456590120150200銷釘直徑455.566.56.5mm上述表中所列數(shù)據(jù)均為最小的參考值，若

30、銷釘為方形的可以此值做為邊長。長徑比和各段長度：與普通螺桿相似。設置銷釘?shù)穆莶凵疃龋嚎杀任丛O置銷釘之前深一些（0.5左右）。三）新型螺桿的應用常用的新型螺桿多是復合型，如下圖所示：其中有屏障段，又有銷釘混煉段同時使用。五擠出機機筒設計思路5.1普通機筒的結構類型及其選擇普通機筒有整體式、分段式和雙金屬式機筒。最常見的是整體式，而目前主要塑機制造廠商生產(chǎn)的擠出機多采用在進料段開設軸向淺溝槽的新型機筒。5.2新型機筒的設計新型機筒的設計主要是在進料段開設軸向淺溝槽、設置軸向開槽的槽底為錐形的套筒。其各部尺寸和錐度如上表所示。5.3加料口加料口多為矩形，其長邊平行于螺桿軸線，長度約為螺桿直徑的1.5

31、倍，若采用強制加料，則多為圓形。加料口的斷面形狀及特點，見如下圖表：5.4機筒與機頭的連接連接形式如下圖表：5.5機筒與螺桿的尺寸公差及材料和熱處理表51螺桿與機筒的間隙(ZBG950091-88)mm螺桿直徑2030456590120150200直徑最大015022030035040044049057間隙最小005010015017022025029034表52螺桿的形位公差(SG319-83)mm螺2030456590120150200桿徑004005000080080100101線602度同0010010.0002002002000.0軸度55255533端0010010.0002002

32、0020.00.0面全跳動55255533表53機筒內孔極限偏差(ZBG950091-88)mm桿直徑2030456590120150200偏naw上+01+01+02+03+03+03+0.4+0.4差1767610446862798下+00+01+01+01+02+02+02+035000507020609040表5.4螺桿材料及表面處理方法熱處理方材料表層厚度硬度特點法或深度mmHRC火焰表面淬火45、40Cr23約55乙炔-氧氣為燃料，用于大型螺桿透硬淬火40Cr、42CrMo6065僅用于小型螺桿鍍硬鉻上述各材料005016570光滑，耐磨、耐滲氮氮化鋼03066070表面硬度高，耐

33、磨耐蝕滲碳低碳合金鋼約056065表硬，耐磨，芯部韌表面堆焊堆鈷或鎳基等合金和碳化物234070取決于堆材用于新桿或螺桿修復表5.5機筒材料及內表面處理方法處理方材料表層厚度硬度特點法或深度mmHRC鍍硬鉻中碳及其合金鋼00516570雖光滑耐磨耐蝕易剝落，少用滲氮氮化鋼0.4076070應用廣澆鑄合金層中碳及其合金鋼1.534065取決于合金層國內已有應用，較少螺304565桿徑壁202202304厚5559012015020040440440450655505.6機筒的壁厚及強度校核表5.6部分國產(chǎn)擠出機筒壁厚mm5.6.1機筒的強度計算1）徑向應力計算：o-p（徑向最大應力Mpa）式中p

34、-機筒內壓力，一般取p=50Mpa切向應力：otmax=p(Da2+Db2)/(Da2-Db2)Da機筒外徑(cm)Db機筒內徑(cm)otmax切向應力(Mpa)軸向應力：oa=PDb2/(Da2-Db2)(Mpa)復合應力：O=1/2(OT-Ot)2+(Ot-Oa)2+(Oa-OT)2M【o5.6.2機筒強度計算例題：試校核SJ-150擠出機機筒的強度，其有關參數(shù)為：螺桿外徑D=15cm，螺桿螺紋尾部斷面根徑ds=11.8cm,螺桿冷卻水孔直徑d0=3.5cm,螺桿螺紋部分長度L=300cm，機筒外徑D0=25cm,機筒內徑Db=15cm,螺桿最大驅動功率Nmax=75KW,螺桿最高轉速n

35、max=41.8r/min,螺桿、機筒材料均為38CrMoAIA(其屈服max強度y=8500kg/cm2)取傳動效率n=0.923,機頭最高壓力Pmax=500kg/cm2,安全系數(shù)ny=3(故許用應力=8500/3=2830kg/cm2)。解：HfiSFlsAif-QI-WNIWOO(kgf、on2)昔畫JSA:QtmaxlDa2+Db2(Da2Db2)H500(252+152(25252)H1060(Icgf、cm2)s-CWHPDb2、(Da2Db2T500 x152/(252,152)280(Icgf、cm2)4)NIMgqhSHD(uo)aSB蠱(1H($S8:IC(0100.0)

36、題34K4P!藍Tg-s(s、6)uaTb(巴醫(yī)閒4(6)sld:tMS(6)woI-l6x#yllEbo=1732piK2/(K2-1)G式中：P廠-注射壓力(Mpa)3)加熱功率N(KW)N=0.15QpQp-塑化能力(kg/h)例：桿為D=42mm,最大轉速這n=200r/min,計算塑化能力Qp=55kg/h,計算該規(guī)格注射機的機筒加熱功率為N=0.15x55=825(KW)實測使用功率為8KW.4)配合精度：雖然國家已有標準，從使用情況，我們推薦按下表較合宜：2.2機筒與噴咀體連接結構型式機筒與噴咀體連接結構型式主要有螺紋連接和法蘭連接兩種型式，最常用的是后種，螺紋連接只用于超小型機

37、上，這里不予講述。這種結構強度大，受力均勻，密封性能好?？捎糜诖笾行蜋C上。但連接用的螺栓必須采用高強度螺栓。螺栓數(shù)量和直徑需要進行核算。2.3噴咀噴咀是注射部件與模具的聯(lián)接部件，其主要功能是預塑時，建立背壓，防止熔體流涎，驅除氣體保證塑化能力，提高塑化質量；注射時，建立壓力提高剪切效應，改善粘度加速能量轉變，提高熔料溫度，并進一步使其均化；保壓時，噴咀進行充料和補縮作用。2.3.1結構型式有多種，這里只介紹最常用的開式噴咀通用噴嘴1）通用噴咀：其入口錐度較大，出口錐度較小，中心孔直徑為23mm,長約35mm結構簡單，壓力損失小補縮效果好但易產(chǎn)生冷料和產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。適用于熱穩(wěn)定性好的樹脂及厚壁制品。2）尼龍噴咀尼龍噴咀出口小，約