PVC结皮发泡板成型装备的牵引切割系统设计【开题报告】

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毕业设计开题报告机械设计制造及其自动化PVC结皮发泡板成型装备的牵引切割系统设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义近几年我国建筑业的空前繁荣，在保护森林、节约能耗的政策导向下，使得以PVC为代表的建筑塑料成为塑料加工业新的投资热点，激烈的市场竞争，使其产品的更新换代正朝着“高技术、高性能、低能耗、低成本"的方向发展。硬质PVC结皮发泡板作为以塑代木的典型产品之一，由于其密度小（木材密度为0.9g/左右，PVC发泡板材密度为0.45～0.7g/，为普通PVC板材的1/2～1/4），内部有细微泡孔结构，表面类似于天然木材，因而又称“合成木材”，是一种新型化学建材。通过配方、工艺和模具的特殊处理，仿木逼真，可像木材一样锯、钉、刨、胶粘，且在防水、防潮、阻燃、防霉、防蛀、隔音、隔热性能等方面又优于木材。克服了普通未发泡的PVC硬质板材密度过大,不具仿木性能，成本较高以及废弃后不能降解等弊病，是一种十分理想的绿色环保建筑装饰材料。可广泛应用于车船制造、家具、厨卫材料、装饰装修、广告制作、展览标牌、市容环保、旅游、电器和运动器械等行业，市场需求量大，具有良好的开发应用及市场前景。因此硬质PVC结皮发泡板符合我国产业政策和行业发展方向，是国家大力提倡的节能节材、环保产品，也是继塑料管材、塑料门窗、新型防水材料等国家“九五”化学建材重点发展项目之后的又一发展热点。PVC结皮发泡板材这一新型建材在我国诞生只有短短几年的时间，但依靠它优异的性能，已在我国建材市场站稳脚跟。硬质PVC结皮发泡挤出制品是指用PVC树脂、发泡剂、发泡助剂相配合，经挤出机塑化、压缩、挤出，由特定的发泡工艺而成型的表层紧硬、内芯发泡的不同规格的制品或半成品，是通过专用的PVC结皮发泡挤出生产线加工而成的。它既区别于物理发泡的微孔塑料制品，也不同于自由发泡制品，密度介于两者之间，为PVC低发泡制品。1.国内外研究动态硬质PVC低发泡技术的研究在国外始于上世纪70年代，法国、奥地利、意大利于先后开发成功硬质PVC低发泡技术，80年代开展工业生产。法国VigineKuhlman公司开发的Caluka法(又称结皮发泡法)是低发泡技术的重大突破；目前美国、德国、日本等国已经具备相当规模的研究、开发与生产能力，韩国、我国台湾地区也于80年代开始推广这种技术，发展也比较快，达到了质量好、品种多、应用范围广、成本低、规模大的水平。 在板材成型设备中，以硬质PVC低发泡板加工设备发展最迅速，技术也最为复杂。国内生产这种板材始于20世纪90年代，1993年，航天总公司三院与港商合资建立了北京亚航建材有限公司，引进成套设备和生产技术，经过几年努力，北京亚航公司已能生产板厚3-30mm的各种PVC低发泡板材。1997年四川成都成飞公司、山东海富公司分别向意大利引进一条PVC结皮发泡板生产线，安徽国风集团向台湾引进二条结皮发泡板生产线。随着发展，越来越多的公司引进该生产线，如我国鸡西、深圳、佛山、苏州、广州、杭州、上海、顺德、武汉等地分别引进硬质PVC低发泡板材生产线，共有30余条，形成4-5万t生产能力，其中一半左右是台湾制造，大部分采用自由发泡和Caluka法成型。但面对国内每年约为几十万吨左右的市场需求量，建设硬质PVC低发泡板材生产线还存在很大的空间。同时由于进口生产线的高价位使得开发自主产权的生产线尤为迫切，因此近年来，硬质PVC低发泡挤出制品的研究和开发成为我国塑料加工业的热点课题之一。1995年，我国的塑料科技人员在消化引进国外先进技术的基础上研发出国产化的设备和技术。比如：北京建诚机械责任有限公司在国内率先研制成功硬质PVC微发泡仿木型材生产线，微发泡型材专用配方及加工工艺技术；青岛顺德塑料机械有限公司、增昌机械工业股份有限公司以及武汉塑料机械总厂等都向市场推出了各自的PVC发泡板生产线。但这些大都是低发泡的管材和型材生产线及微发泡或自由发泡板的生产线，对专用PVC结皮发泡仿木板的生产线研究开发较少，存在技术上的滞后。国内外一些大学和厂家从对进口优质产品的组成剖析和配方研究到对硬质PVC低发泡挤出制品的工艺配方及制造技术研究等方面进行了一些的工作，积累了一些经验。如在硬质PVC发泡板材成型装备方面，对担任发泡成型任务的挤出机及关键部件螺杆的研究比较深入。欧洲主要以异向旋转平行的锥形双螺杆挤出生产线为主，主要厂家有德国的巴登费尔德(Battenfeld)和克劳斯玛菲(Krauss-Maffei)公司、意大利的保山诺(Bausano)和阿姆特(Amut)公司。目前国内PVC制品挤出成型加工中大多采用锥形双螺杆挤出机，与发达国家相比，我国在双螺杆挤出机的设计制造及应用方面存在很大的差距。国内双螺杆挤出机开发及研究工作起步较晚，因此产品档次较低，系列化程度低，多数产品的技术水平、螺杆、机筒的精度、整机性能和质量与目前发达国家的发展水平有一定差距。在双螺杆挤出机的设计、计算以及制造技术方面仍有不少难点需要克服，这些都制约了我国双螺杆挤出技术与装备的发展。PVC配方及工艺控制方面，针对国产PVC树脂品种牌号少，质量不稳定的情况，国家正在组织包括低发泡专用PVC树脂等在内的专用PVC树脂的技术攻关，并取得一定的成绩。但由于工艺随物料、挤出机、模具的变化而变化，物料不同， 挤出机规格与螺杆结构不同，挤出的型材规格与形状不同，所采取的工艺调整方法有很大区别，不可一概而论。一些技术文献提供的工艺参数都是有前提与条件的，因此有必要搞清楚本项目的物料、挤出工艺与挤出机的对应关系，才可以实现正确的工艺控制。2.选题依据和意义综上所述，目前国内对硬质PVC微发泡或自由发泡的研究较为深入，应用较多，而对专用PVC结皮发泡仿木板的生产装备开发较少，理论方面还不够成熟，我们需要从硬质PVC结皮发泡配方、工艺技术、生产装备技术，控制系统等方面开展深入的理论和实践研究，追求更高的制品精度和自动化控制程度，以降低原材料消耗、提高生产速度，为研发一套具有高技术、高性能、低能耗、低成本的硬质PVC结皮发泡板仿木板的专用生产线设备提供理论依据。本课题旨在根据理论研究和设计优化，对硬质PVC结皮发泡板仿木板的专用生产线设备中的平稳同步的大功率牵引装置和切割装备进行研究。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：查阅资料，综合运用所学知识及参考资料，进行硬质PVC结皮发泡板挤出机理的基本理论学习及研究；并进行硬质PVC结皮发泡板挤出组机的总体方案设计和主要零部件设计，着重对牵引切割系统进行设计。通过该课题的研究，提高自己的工程设计及计算机绘图和数据处理能力，提高分析问题和解决问题的能力，为将来从事工程设计打下良好的基础。三、研究步骤、方法及措施：1.对PVC结皮发泡板目前的国内外生产状况、市场需求、国内生产能力与国外生产能力的对比，设备研究状况进行概括总结和探讨。2.研究PVC结皮发泡板材发泡成型的整个过程。探讨PVC结皮发泡板的生产器械、加工工艺和配方的研究。并分析工艺过程中各个机械参数、配方比对板材性能的影响。3.对PVC结皮发泡板材组机进行总体方案布置，并对挤出机、牵引切割机等部位的作用进行分析。4.对PVC结皮发泡板生产当中的牵引切割机构进行设计。包括牵引机构中的连传动分析计算及CAD绘图、切割机构的运动形式的确定及其分析计算制图。四、参考文献[1]谭林,崔玉琴等，硬质PVC共挤芯层低发泡成型技术研究[J]．塑料科技，2005,168(4)：44~53[2]秦晓南，江波，硬质PVC低发泡挤出技术[J]．橡塑技术与装备，2002，28(6)：22~25[3]鲍祖韬,国内外双螺杆挤发展动态与分析[J]．辽宁建材1997，（2）：25~27[4]江波,我国塑料挤出成型机及辅机的发展现状与技术水平分析(下)[J]．橡塑技术与装备,2002，28(11)：5~11． [5]王亚明,申长雨等,我国硬质PVC低发泡挤出制品的发展概况[J]．塑料科技2000,135(1)：37-40[6]吴俊功等，塑料双螺杆挤出机主机减速器的设计[J]．塑料科技,2003(3)：35[7]王红玉等，PLC在塑料挤出机温度控制系统中的应用[J]．塑料,2003,32(1):48[8]马秀清，啮合异向双螺杆挤出过程停留时间分布实验研究[J]．中国塑料,2003,17(11):81[9]张志莲等，锥形双螺杆挤出过程菠萝型混合元件三维流场分析[J]．中国塑料,2003,17(4):91[10]宋俊全等，啮合异向旋转双螺杆三维实体造型研究[J]．中国塑料,2003,17(3):92[11]肖云峰等，分流元件几何构型对锥型双螺杆计量段流场的影响[J]．塑料工业,2003,31(12):28[12]尹清珍,宗殿瑞等，PVC粉料在双螺杆挤出机上的加工特性，中国塑料，第2001，15（1）:76-79[13]牧保文，PVC发泡板材生产工艺和配方探讨[J]．聚氯乙烯,2008，36（3）:25-27[14]丁宏明,刘莉，PVC微发泡仿木结皮板材生产技术[J]．塑料科技，2004，164（12）:35-38[15]刘建平，李树森，宋霞，硬质PVC发泡制品的挤出技术及应用的研究[J]．化工新型材料2003，31（5）:44-46