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毕业设计 开题报告


洛阳理工学院
毕业设计(论文)开题报告
系(部) :材料科学与工程系 课题名称 学生姓名 指导教师 ** ** 2013 年 03 月 25 日 窗框异型材挤出机头设计 专业班级 职称 B090107 讲师 课题类型 课题来源 毕业设计 工程实际 (学生填表)

一、综述本课题国内外研究动态及选题的依据和意义 1.塑料门窗异型材概述:近年来,塑料异型材在建筑、家具、电器、汽车 等领域得到了广泛的应用,尤其在建筑业中用途最广,可用作塑料门窗框、门 板、楼梯扶手、壁材、隔墙、屏风、线槽、地板条、密封条等建筑材料。其中, 塑料门窗是塑料建材众多品种中的佼佼者,它是继木门窗、钢门窗、铝合金门 窗之后的第四代新型建筑门窗,是人们至今寻觅到的较理想的门窗材料。 塑料门窗异型材是以聚合物树脂为主,以各种助剂和增强材料为辅制成的 一类新型材质的门窗。塑料门窗按材质可分为塑料包覆门窗(喷塑门窗) 、组合 塑料门窗和全塑门窗三大类。其中,全塑门窗是目前发展最快、技术最成熟、 用量最大的一类,是塑料门窗发展的主流产品。全塑门窗是完全以塑料材料制 造而成的,主要以由挤出成型的改性硬质聚氯乙烯(PVC-U)塑料中空异型材 组装而成的塑料门窗为主。 2. 目前国内常用塑料门窗异型材挤出机状况:自 20 世纪 80 年代以来,我 国塑料异型材、PVC 塑料门窗行业发展迅速,拥有了世界第一位的产能规模和 应用;原料、助剂、设备、模具、门窗附件等全部上下游产品完成了配套供应 国产化的进程;塑料异型材及门窗行业基本掌握了产品的一流制造技术。随着 时代的发展,人们对于塑料门窗有了更多新的更高的要求,相应的 PVC 异型材 挤出技术也有了更高的发展。目前,双螺杆挤出机正在逐步替代单螺杆挤出机, 成为塑料异型材挤出成型的主要机型。与单螺杆挤出机相比,双螺杆挤出机有 很大的优越性。 常用挤出机为排气式异向双螺杆挤出机。 异向双螺杆挤出机的显著特点是, 它比同向双螺杆挤出机的物料输送能力和挤出能力强,在相同直径下,挤出量 比同向挤出机一般高 1 倍左右。物料在机内的滞留时间比同向机短,并且剪切 发热小,物料分散充分、温差也小,物料温度分布十分均匀。对加工热敏性塑 料十分有利。因此,它最适宜加工热稳定温度低的聚氯乙烯无毒配方,同时可 减少稳定剂用量 50%左右,不仅降低成本,而且有利于提高制品的物理性能,

特别是冲击强度的提高。 3.我国塑料异型材挤出模具商品市场的形成:我国的塑料异型材挤出模具 的真正发展,是全面引进 PVC-U 异型材门窗技术的基础开始的。我国有众多厂 家大量进口了先进的双螺杆塑料异型材挤出生产线,而和挤出生产线一起配套 进口的挤出模具只有几付或十几付,远远满足不了塑料门窗的特殊要求,更无 法适应本土的自然、经济和文化环境对建筑门窗的特殊要求以及快速发展的需 要。可以说,我国的异型材挤出模具的商品市场,和塑料门窗的商品市场几乎 是同时形成的。 目前我国的异型材生产商,无论大小,自身几乎都不具备挤出模具的配套 能力。但是却有一个充分发展了的很大的挤出模具商品市场,为他们提供配套 服务。这个挤出模具市场,是和我国的塑料异型材挤出模具商品市场同时形成 并相伴发展一起壮大的。很显然,这样所形成的塑料异型材挤出模具的专业化 生产能力,对于推动我国塑料异型材及其门窗制品行业的迅速发展是功不可没 的。 4.我国塑料异型材挤出模具的现状:我国的塑料异型材挤出模具技术,一 直紧跟国外进口的先进挤出模具产品的发展,改进模具的结构,优选模具的材 质,不断提高异型材的挤出速率;制造出了各类异型材的挤出模具。龙头骨干 企业的模具加工设备,无论规模和品质,已经丝毫不比技术先进的国家逊色。 但是由于我国的异型材挤出模具基本上是通过测绘和仿制进口模具发展起来 的,理论基础薄弱;二十多年紧跟我国的塑料门窗行业的迅猛发展而急速扩张, 其设计思想还没能跳出测绘和仿制的框框。长期以来,往往只能用技巧和诀窍 的观点来对待进口模具的技术进步和自身模具制作的经验积累,以致与作为挤 出模具技术基础的流变学,传热学等理论严重脱节。所以,导致我国制造的挤 出模具与国外的先进模具相比始终存在着一定的差距。这主要表现在,挤出模 具品质一致性差,所制造的挤出模具调试修模的工作量较大,挤出模具对于挤 出机组和挤出原料等工艺因素,无法完全避免的波动的适应性差,以及挤出模 具长期使用的稳定性差等。 在世界范围比较,我国的塑料异型材挤出模具行业也是具备了很强的加工 制造能力。然而,挤出模具的设计对于经验的依赖程度还是很高的,这是我国 塑料异型材挤出模具以测绘和仿制为基础快速发展所造成的局面。所以从理论 基础入手,提高挤出模具的设计水平,还有一个很大的发展空间。 5.选题的依据和意义:挤出模具的专业化生产对推动我国塑料异型材门窗 行业的快速发展和挤出模具行业自身的发展都是十分有利的。然而,塑料异型 材的挤出生产,由于各企业在异型材的横截面形状、原料配方和挤出机组等方

面的差异,对于挤出模具的个性化要求是很强烈的,完全脱离型材企业的挤出 模具专业生产,往往不能让挤出模具在各型材企业的挤出系统中最恰当的发挥 作用。这需要异型材生产企业和挤出模具制造企业双方共同努力,来弥补之一 不足。 实际上,挤出模具只是一次性投入,充分发挥其高品质作用,对于降低塑 料异型材生产的总成本是最有利的。这个问题的重要性,在在塑料异型材门窗 产业今后的发展中会越来越明显。 二、 设计的基本内容,拟解决的主要问题 1.设计的基本内容: (1)塑料窗框横截面的设计。 (2)挤出机头结构设计: ①口模截面图设计:口模图形确定了型芯(包括內筋)的外形和口模 板的内腔尺寸,是挤出模头上最关键的尺寸。 ②分流支架的设计:分流支架是针对中空型材设计的,为保证型芯和 分流锥在模头流道中悬空,以形成异型材的空腔。 ③型芯和分流锥的设计:型芯和分流锥锥底的外形依据口模图形的内 侧边界进行设计,一般选择和内测边界一致。 ④模腔的设计:模腔流道的入口形状由分流支架流道所决定,出口形 状与口模图形一致。 ⑤机颈和多孔板的设计:机颈内腔都需要从圆形的截面形状,转变成 与分流支架流道外侧一致的形状。 ⑥模头的模板设计和强度校核。 (3)定型模的设计: ①定型模传热学设计; ②定型模型腔设计; ③定型套中水冷却和真空系统的布置。 2.拟解决的主要问题: (1)窗框厚度和圆角的选取与设计; (2)口模定径长度的确定; (3)口模径向尺寸的确定; (4)型芯形状和尺寸的设计和确定; (5)定型模中异型材的热传导及定型模长度的设计; (6)图纸的绘制和撰写毕业设计说明书。

三、设计思想及工作流程 1.设计思想: (1) 选用国内最普遍的窗框材质和外形以及国家标准进行对口模的设计, 窗框型材截面设计时,研究和计算其窗型受力模式、承力大小、刚 度高低,以选择最佳受力结构,充分发挥塑料具有的特性和功能; (2) 挤出模头的结构和挤出定型模结构设计以型材主体为基础进行,按 型材主体成型规律建立流道设计的数学模型,按型材主体流道的加 工要求作模板厚度的选择; (3) 模头流道采用“先分后合”的设计思路; (4) 根据异型材型坯在定型模中冷却变形的规律,趋利避害,对定型模 型腔进行合理设计; (5) 定型套中冷却水管道的布置首先要考虑的是保证型材四周均匀冷却, 尤其要着重考虑型材的上下和左右相对的两个面之间冷却的均匀, 这 对型材产品的直线偏差特别大。 2.工作流程: (1) 收集与窗框异型材挤出机头和现行主流窗框结构有关的资料; (2) 学习塑料成型理论及塑料挤出模具的相关知识; (3) 根据了解的资料与所学的知识,计算并设计出挤出机机头(包括口 模、分流支架、型芯、分流锥、模腔等) ; (4) 设计出定型模; (5) 绘制挤出机机头零件图、装配图、定型模装配图和挤出设备图; (6) 撰写毕业设计说明书。 四、计划设计工作进度 1. 设计进度安排 (1)3.18~4.6 收集资料、调研 、开题 (2)4.7~5.13 设计计算 (3)5.14~6.1 绘图 (4)6.1~6.10 撰写说明书 (5)6.10 资料整理、准备毕业答辩

五、 主要参考文献 [1] 周传思.挤出模的內筋设计.塑料异型材,2004,3:25-28. [2] 张振.基于 ANSYS 的塑料异型材挤出模头中功能块流道的设计.合肥工业 大学硕士学位论文,2007,12. [3] 杨安昌等编著.塑料异型材挤出模技术. 北京: 机械工业出版社, 1999:47. [4] 杨安昌等编著.塑料门窗技术. 北京:化学工业出版社,2003:117. [5] 耿孝正. 挤出过程中若干理论问题的讨论.塑料加工与应用,1985 [6] 贾月梅主编.流体力学. 北京:国防工业出版社,2006:132-136. [7] 刘斌,王敏杰,刘耀中.流道结构对塑料挤出流动影响数值分析. 大连理 工大学学报,2003 [8] 王芳,朱元吉,谢源林. 塑料异型材挤出模头稳定型设计的数值方法.中 国塑料,2004 [9] 胡善林,董跃. 异型材支撑型內筋流道设计. 工程塑料应用,2001 [10] 刘阳. 塑料异型材挤出模內筋设计. 化学建材,2005 [11] 汪云生,朱元吉,裴郊区.塑料异型材挤出模头內筋流道的辅助设计. 模 具工业,2006 [12] 朱元吉,黄录官.用流变学原理设计异型材挤塑机头. 现代塑料加工应 用,1991 [13] 胡善刚.塑料异型材挤出模具稳定性的研究. 合肥工业大学硕士学位论 文,2004 [14] [15] [16] 朱元吉,王晓枫. 塑料异型材挤出定型模长度的设计. 塑料,1994 刁树森编著. 塑料挤出模具设计与制造. 黑龙江科学技术出版社,1984 裴郊区,朱元吉,胡先国.不等壁厚塑料异型材挤出模头稳定性的研究. 塑料工业,2005 [17] 郑树仁. 聚氯乙烯塑料窗框.塑料门窗资料选编.上海市建筑科学研究 所,全国建工材料情报网化学建材专组,1986 [18] 许惠英. 改性硬质 PVC 塑料门窗的研究与应用. 塑料门窗资料选编.上 海市建筑科学研究所,全国建工材料情报网化学建材专组,1986 [19] [20] 卢鸣编著.塑料门窗实用手册. 北京: 中国轻工业出版社,2000 李志英. 聚氯乙烯塑料异型材与塑料窗制造技术〔M〕. 中 国建材工业出版社,1994 :162 [21] 丁浩主编.塑料加工基础.上海科技出版社,1998

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