間歇式冷拔套合裝置設計開題報告

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1、 畢業設計(論文)開題報告 學生姓名： 學 號： 所在學院： 專 業： 設計(論文)題目： 指導教師：

2、 年 月 日 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業審查后生效； 2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，

3、應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 畢 業 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 1 聚丙烯管材概述 1.1聚丙烯管材的簡單介紹 聚丙烯是聚烯烴類塑料中的一個重要熱塑性塑料品種之一。它是丙烯的高分子量聚合物，由C、H兩元素構成。其縮寫代號為PP。 聚丙烯樹脂是當今五大塑料品種中發展最快的一種。由于其原料來源方便，價格比較便宜，

4、性能優良，用途廣泛，所以，對聚丙烯的應用，每年在以10%左右的速度增加發展。 聚丙烯(PP) 屬于熱塑性樹脂，是通用大品種塑料，產量大，具有較好的使用和加工性能。用作復合材料基體的聚丙烯一般為有規立構半晶結構體，熔點176℃，具有抗拉強度較高，硬度大，耐磨性、電絕緣性、耐熱性和耐化學腐蝕性好，相對密度低等優點。 其主要缺點是耐低溫性差、易脆化、靜電性高、染色性差。 根據共聚方式及乙烯單體的含量不同，PP-C可分為均聚聚丙烯PP-H(Ⅰ) 型，嵌段共聚聚丙烯PP-B(Ⅱ) 型和無規共聚聚丙烯PP(Ⅲ) 型三種。 PP -H管材是化工、石油等工業管道的首選，其抗沖擊性能最好，在同等壁厚管材

5、中抗壓強度最高，加工成型容易，適合生產大口徑管材，通過添加石墨可抵抗紫外線照射供室外使用，抗化學腐蝕性能最強。 PP-B管材的低溫脆性最好，在 10℃及10℃以下使用時，綜合性能優于PP，無低溫脆化現象，抗化學腐蝕性僅次于 PP-H，可替代 PP-H 用于化工領域，目前被廣泛用于自來水和低溫熱水領域或環境溫度相對較低的給水管。 PP 管材的中溫及高溫性能最好，在中溫及中溫以上區域使用壽命較長，抗壓強度較高，管材柔韌性最好，工程安裝容易，聯接處熔接性能好，檢修方便，被廣泛用于自來水、熱水及暖通領域。55℃及55℃以上熱水管道首選PP -R管。 1.2 PP- R（聚丙烯） 管材的性能特點與

6、優勢 PP- R管材是國際環保節能管材，與其它管材相比，具有如下特點: ( 1) 重量輕、比強度高。 PP- R 管材的密度為 0.89~ 0.96g/ cm，僅為鍍鋅鋼管的八分之一，耐壓力試驗強度達5Mpa以上。 由于重量輕，可大大降低運輸費用和安裝的施工強度。 ( 2) 衛生、無毒。PP- R管不會出現象鍍鋅鋼管內壁結垢、生銹的問題，因此不會對水質造成“二次污染”。 PP屬聚烯烴材料，基本成份為碳和氫，無毒無害，符合食品衛生規定。 ( 3) 保溫性好、節能。PP 管的導熱系數小，20℃時的導熱系數為0.23~ 0.24W/m℃，僅為鍍鋅管的1/200，這樣在輸送熱水時將大大減少熱量

7、損失，起到了保溫和節能的作用。另外，PP- R管的生產能耗僅為鋼管的20%。 (4) 流體阻力小。PP管的磨擦系數僅為0.007，遠遠低于金屬管道。另外，其化學穩定性好，可耐PH值范圍在1~ 14 的高濃度酸和堿的腐蝕，其內壁光滑，永不生銹、不結垢，因此流體阻力不會因管道使用時間的延長而增大。 ( 5) 防振、隔音。PP管具有優異的隔音性能，可大大減小由流體流動引起的振動和噪音。 (6) 耐熱性好。PP管的長期使用溫度可達100 ℃ ，短期使用溫度可達120℃ 1.3 PP（聚丙烯）管材的國內外應用 (1) PP國外情況 國外PP管道主要應用于建筑物冷熱水系統和采暖系統。歐洲建筑冷

8、熱水系統中使用 PP管道較為普遍，已逐步上升為主導產品。例如:意大利在1996年在冷熱水系統中各類塑料管道的應用量分別為PP:30Mm; PE-X:17m; PB：3Mm; PE-X-AL-PE-X:3Mm。國外PP管道在應用中較注重產品的配套及施工技，除了管材、管件品種規格較齊全外 ，還配套供應 PP 水嘴、閥門及安裝施工用緊固件、割刀及熔接工具等，使客戶能購到適用的產品及施工所需的零配件和工具。 (2)PP 國內情況 國內PP管材已有較長的生產歷史，一般采用均聚PP或經共混改性的PP為原料，經單螺桿擠出機擠出成型。PP管用于建筑冷熱水系統較少，沒有相應的產品標準和產品應用技術規程。近幾

9、年，受塑料管材大力推廣的熱潮，國內PP管材的主要應用領域：出現了PP管材。自1997年上海從國外引進PP生產技術與設備投入生產以來，上海市已在 100萬 建筑面積住宅冷熱水系統、 純凈水、 飲用水系統上進行試點應用，取得了較好效果并且在應用的基礎上編制了《 建筑給水聚丙烯(PP)管道工程技術規程》 作為上海市地方標準正式頒布實施。 PP管材的主要應用領域： （1） 公共及民用建筑工業中，用于輸送冷熱水。 （2） 工業建筑和設施中的日常用水，油或腐蝕性液體的輸送。 （3） 城鄉人、蓄飲水工程及農業灌溉。 （4） 由于對鹽水的耐腐蝕性，用于海邊設施中的給養管道。 （5） 用于空調系統。

10、 （6） 用于運輸工具內部管道。 2聚丙烯管生產工藝流程 聚丙烯管材生產通常采用擠出成型，擠出成型是熱塑性塑料重要的加工方法之一。擠出成型又稱擠出模塑，其成型原理一管材擠出為例。管材的擠出成型過程就是將顆粒料或粉料從料斗加入到擠出機機筒中，物料在機筒中被塑化后，熔融物料在旋轉的螺桿的推動下通過機頭與環形縫隙，沿螺旋槽向前方輸送，通過具有一定形狀的擠出模具即機頭，形成管狀物，經過冷卻定型裝置定型，再進入冷卻水槽中近一步冷卻，待充分冷卻后的管子由可調節牽引速度的牽引裝置均勻拉出，最后由切割裝置按規定的長度切割，即可得到一定壁厚和長度的塑料管材。 無規共聚聚丙烯管材的擠出工藝路線與普通聚丙烯

11、管材成型工藝路線相同，都采用單螺桿擠出機。 PP樹脂的粘度低，流動性好，且為粒料形式，單螺桿擠出機較適合它的擠出成型。由于本次設計產量要求較小，且精度要求較高，因此本次設計生產方法采用單螺桿連續擠出成型技術。 根據PP管材的特性和生產要求，采用以下生產工藝流程： （1）混料 混料裝置主要有轉鼓式混合機、螺帶混合機、Z型捏合機、高速混合機。 轉鼓式混合機的混合作用主要是靠承載物料的混合室的轉動來完成混合。為了強化混合作用，內壁上加設曲線型擋板以便在混合室轉動時引導物料由混合室的一端流向另一端，只能用于固體粉狀或粒狀物料的混合，混合效果與混合室的形狀有關，還與安裝形式、轉速與填充率有

12、關，一般轉鼓式混合機的填充率較小。 螺帶式混合機的混合作用是靠螺帶的旋轉帶動物料翻轉，適用于粒狀或粉狀塑料與添加劑的混合，此設備結構簡單、操作維修方便、耗能較低，但混合強度小，混合時間也較長。 高速混合機主要由一個圓筒形的混合室和設在混合室內的攪拌裝置組成，其中攪拌裝置包括位于混合室地步的快速轉動葉輪和可垂直調整高度的擋板，混合室可加熱，能用于高分子材料的混色、配填料表面處理及共混材料的預混，混合效率高、混合時間較短、有效容積大。 （2）上料 上料方式有人工上料和機械上料。因為現今PP管材生產的自動化程度較高，需準確計量進料量，所以選擇機械上料。機械上料主要有螺旋上料和真空上料兩種方式

13、，螺旋上料占地面積大，工作時噪音大，上料量主要靠人工控制，適用于粒料的上料；真空上料比較先進，靠真空將物料吸入料斗內，工作環境好，可以由電腦控制上料時間和進料量，適用于粒料、粉料的進料。大型、高速高效擠出機均配有自動上料裝置。 （3）擠出 本次設計選用的擠出設備為單螺桿擠出機，擠出機理為螺桿旋轉剪切，并在加熱作用下使物料塑化，熔融的物料通過機頭后成型。 單螺桿擠出機是由一根阿基米德螺桿在加熱的料筒中旋轉構成的機型。它是一種應用最多的通用型擠出機，它的特點是：擠出系統由一根螺桿和機筒配合而成，這種擠出機只要更換不同結構形式的螺桿，就可以完成多種塑料的擠出成型工作。適合于制備管材。 （

14、4）定徑 管材的定型方法主要有內徑定型法和外徑定型法，內徑定型法在芯模延長軸內通冷水，靠芯模延長軸的外徑確定管材內徑，要求機頭阻力小，流道長，但定型結構裝置復雜，塑料在機頭內流動時間長，容易有死角，發生過熱降解，不適用于熱敏性塑料。由于內定徑法生產擠出制品需要的牽引力比外定徑大，所以通常采用外定徑發生產。 外徑定型法有充氣定徑和真空定徑，充氣定徑是指在機頭芯棒上打孔，往管內通入壓縮空氣，管外加冷卻定型套這種定徑套的機構簡單，但是冷卻不夠均勻，廣泛用于中小型管材生產中。 真空定徑技術是一種應用非常廣泛的管材定徑技術，特別適用于薄壁管材。這是一種借助管外抽真空而將管外壁吸附在定徑套內壁上進行

15、冷卻，一確定管材外徑尺寸。真空定徑套定徑比較簡單，不需要氣柱塞，廢料較少，定徑效果也較內壓定徑法好，管材外表面光滑，壁厚均勻，不適用于大口徑管材。 （5）冷卻 管材通過冷卻定型裝置后，并沒有使管材完全冷卻到熱變形溫度以下，如果不繼續冷卻，在其管壁徑向方向上存在的溫度梯度會使原來冷卻的表面溫度上升，引起變形，因此需要繼續冷卻。 最長見的管材冷卻方式有三種：浸浴式冷卻水槽冷卻、噴淋式冷卻水箱、噴霧式水槽冷卻。第一種是管材在通過水槽時完全浸在水中，當管材離開水槽中已經完全定型而成為管材，此方法適用于中小型塑料管材，而對于管徑較大的管材由于受到水的浮力會是管材彎曲；第二種為全封閉式箱體，管材從中

16、通過，四周均勻排布噴淋水管，上部開有視窗，可隨時觀察里面的情況，適用于管壁較厚或大口徑的塑料管材；第三種是在噴淋式水槽基礎上用噴霧代替噴水頭，冷卻效率大大提高。 （6）牽引 牽引裝置能使擠出的塑料管材通過不同的牽引速度在小范圍內調節它的薄厚，能提高材料的拉伸強度，并對擠出過程的連續進行其保證作用，從而大大提高了生產能力。 常用的牽引裝置有滾輪式牽引機和履帶式牽引機。滾輪式牽引裝置結構簡單，調節方便，但輪與管之間是點或線接觸，接觸面積小，摩擦力小，牽引力小，不適用于大型管材。 （7）切割 當牽引裝置把冷卻定型后的管材牽引到一定距離后，即可開動切割裝置將管材切斷。切割裝置是根據需要的長

17、度自動或半自動將連續擠出的管材切斷的設備。 已知的切割裝置分為兩種：自動或手動圓盤鋸切割機和自動行星切割機，前者適用于小型管材，后者適用于大口徑管材。 (8)卷取 目前的卷取機主要有單盤卷取機和雙盤卷取機，而雙盤卷取機可以保證生產的連續性。 3 冷拔裝置的設計內容 本文設計的冷拔裝置主要包括： 1、 生產工藝和設備功能關系設計計算說明（工藝流程圖、功能關系圖）。 生產工藝圖如下圖1所示： 圖1 生產工藝圖 PP專用料指的是生產PP管所用的原料，上料機構把原料輸入粉碎桶進行粉碎，粉碎完成后由螺桿擠出機擠出，由定型模具達到要求的尺寸，由真空定徑系統完成外徑的修正，然后由履帶牽

18、引機牽引到后續切割工序。 2、 拉拔部分設計計算（動力系統、傳動系統）。 拉拔部分指的就是擠出機部分，是本設計的關鍵所在，動力系統由電機驅動，傳動系統由皮帶傳動。 3、 牽引系統設計計算。 牽引部分指履帶牽引機的牽引力的設計計算。 4、 旋轉縮徑系統設計計算。 指定型模具的設計計算 5、 受載支座結構設計計算。 指整個支座結構的設計校核。 5 參考文獻 [1]朱玉林，尹國峰.高效節能聚丙烯管材淺析[J].粉煤灰綜合利用，2001，（4）：47 [2]李馥梅，鄧如生.新型綠色環保管材-無規共聚聚丙烯管材[J].塑料科技.2003，5（157

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27、 3、完成主要零部件的圖紙的繪制。 4、整合設計資料，完成設計說明書的編寫。 擬定解決問題的方法如下： 1、如何明確設計對象？ 在開始整個設計任務之前，首先需要了解整個聚丙烯管的生產工藝，需要哪些主要設備，每個設備對應的作用，然后要搞懂本研究對象相對于整個生產線的運用范圍與作用，需要實現那些功能，達到哪些要求等。本次設計的內容的整體結構圖如下圖1所示： 圖1 結構簡圖 圖中包括：原料上料機，粉碎機，擠出機，成型模具、定徑系統和履帶式牽引系統，由于本文的課題為冷拔裝置的設計計算，所以本設計的重點在前面擠出部分，需要重點進行計算出圖。后續部分只需選型計算，無需出工程圖。 2、明

28、確好對象后該完成那些工作？ 明確好設計對象后，根據任務書要求的設計參數，完成主要零部件的選型與計算。 3、計算完成后該完成哪些工作？ 完成裝配草圖的繪制，然后對零部件進行繪制。最后完成裝配圖的繪制。 4、圖紙完成后該完成哪些工作？ 上訴全部完成后，整理資料，完成整個畢業設計說明書。 三、課題研究進度安排 1、（2014.2.24~3.11）查閱國內外相關資料文獻，了解聚丙烯管生產工藝的基本知識、目前市場上常用的生產線設備進行了解，和本選題需要解決問題的重點、難點、創新點；撰寫開題報告。 2、（3.12~3.20）確認研究對象相對于整個生產線起到的作用，然后根據參數進行相應的設計

29、計算。 3、（3.21~4.20）完成裝配草圖的繪制、零件圖的繪制。 4、（4.21~5.10）完善整個設計圖紙，整理資料撰寫畢業論文。 5、（5.11~5.20）設計資料整理完善，畢業設計答辯。 畢 業 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業審查意見： 負責人： 年 月 日