开题报告主要内容
一、聚丙烯管材发展综述
PP管材具有耐高温、管道连接方便(热熔接、电熔接、管件连接)、可回收使用等特点，主要应用于农田输水系统、建筑物给水系统、采暖系统以及化工管道系统等。按照不同的PP聚合工艺条件可将其分为均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯（PP-B）以及无规共聚聚丙烯(PP-R)。由于PP-H管材在低温下的脆性限制了它的使用，在一些应用领域逐渐被PP-B管材、PP-R管材所取代。其中PP-B管主要用于冷水系统、地面采暖系统，PP-R管的应用则更为广泛。PP-B、PP-R管材除了具有一般塑料管特点外，还具有以下特性：良好的卫生性能，耐热、保温节能，安装方便、连接可靠，原料可回收使用，设备要求简单、生产工艺简便易控制，管道布设随意。
我国自2000年明令禁止在新建住宅中使用镀锌管作为供水管道后，聚丙烯管、聚乙烯管得到了长足发展。其中PP-R管材是欧洲上世纪90年代初开发的改性PP管材的第三代产品。PP-R管材的长期热水静压寿命比PP-H、PP-B高出许多，耐压性和耐低温性以及使用寿命都有所提高。随着我国经济飞速发展，PP-R管材的用量也大幅增长，市场占有率迅速提高。我国建设部已将PP-R管作为重点推广的三大新型塑料管材的首推品种，因此近几年发展势头迅猛。1997年我国PP-R管材生产厂家只有少数的几家，1998年不超过十家，1999年三十家，2000年底PP-R管材生产厂家估计已达70家左右，生产线超过130条，生产能力在5万吨以上，实际生产量不足2万吨。由于PP管材生产企业盲目上马，管材能力严重过剩，导致恶性竞争，质量下降，出现不少问题，造成了很坏的社会影响。近两年通过国家整顿和出台相应的管材质量和施工标准，该行业正在走上健康发展之路，目前国内产能在30万吨左右，产量约为14万吨。具有代表性的管材生产厂家有上海建筑材料厂、临海市伟星新型建材有限公司、杭州永亨新型建材有限公司、河北宇光工贸有限公司、武汉金牛经济发展有限公司以及鞍钢实业第一薄板厂等。
1999年以前国内PP-R管材生产企业所用原料基本全是进口料，主要来自欧洲和韩国。欧美发达国家早在80年代就开发了无规共聚管材专用料，如北欧化工的RA130E、赫斯特公司的PPR管材料、Targor公司的PPH5416、韩国晓星的PP-RR200P、PP-M910等。国内石化企业1999年以后才陆续开发出了PPB和PPR管材专用料，如燕山的PPR4220，PPB4240、8101，齐鲁的QPR01、扬子的C180、盘锦的PPB240、P340等。2000年国内PPR管材专用料产量约3000吨，进口量约在1万吨；2003年国内产量达到3.5万吨，进口量9.5万吨左右。目前北欧PPR管材料价格在13500元/吨，而国产料的出厂价格大都在9000元/吨以下，韩国晓星产品的价格在9500元/吨。这说明国产料质量和制品性能与北欧化工产品存在较大差距，需要加以改进和提高。
PP塑料管道近年来发展情况良好，大有取代交联聚乙烯管、交联聚乙烯铝复合管之势。而在我国，根据《建设事业‘九五’计划和2010年远景目标纲要》测算，2001-2010年间，我国每年的室内冷水管需求量约3亿米，热水管需求量约1亿米，供暖管道需求量约2亿米，其他各类建筑物冷热水管道需求量约1亿米，地板辐射采暖管道需求量约4亿米，每年太阳能热水器冷、热水管需求量约2000万米。
PP管材具有耐高温、管道连接方便(热熔接、电熔接、管件连接)、可回收使用等特点，主要应用于农田输水系统、建筑物给水系统、采暖系统以及化工管 2 道系统等。按照不同的PP聚合工艺条件可将其分为均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯（PP-B）以及无规共聚聚丙烯(PP-R)。由于PP-H管材在低温下的脆性限制了它的使用，在一些应用领域逐渐被PP-B管材、PP-R管材所取代。其中PP-B管主要用于冷水系统、地面采暖系统，PP-R管的应用则更为广泛。PP-B、PP-R管材除了具有一般塑料管特点外，还具有以下特性：良好的卫生性能，耐热、保温节能，安装方便、连接可靠，原料可回收使用，设备要求简单、生产工艺简便易控制，管道布设随意。
我国自2000年明令禁止在新建住宅中使用镀锌管作为供水管道后，聚丙烯管、聚乙烯管得到了长足发展。其中PP-R管材是欧洲上世纪90年代初开发的改性PP管材的第三代产品。PP-R管材的长期热水静压寿命比PP-H、PP-B高出许多，耐压性和耐低温性以及使用寿命都有所提高。随着我国经济飞速发展，PP-R管材的用量也大幅增长，市场占有率迅速提高。我国建设部已将PP-R管作为重点推广的三大新型塑料管材的首推品种，因此近几年发展势头迅猛。1997年我国PP-R管材生产厂家只有少数的几家，1998年不超过十家，1999年三十家，2000年底PP-R管材生产厂家估计已达70家左右，生产线超过130条，生产能力在5万吨以上，实际生产量不足2万吨。由于PP管材生产企业盲目上马，管材能力严重过剩，导致恶性竞争，质量下降，出现不少问题，造成了很坏的社会影响。近两年通过国家整顿和出台相应的管材质量和施工标准，该行业正在走上健康发展之路，目前国内产能在30万吨左右，产量约为14万吨。具有代表性的管材生产厂家有上海建筑材料厂、临海市伟星新型建材有限公司、杭州永亨新型建材有限公司、河北宇光工贸有限公司、武汉金牛经济发展有限公司以及鞍钢实业第一薄板厂等。
1999年以前国内PP-R管材生产企业所用原料基本全是进口料，主要来自欧洲和韩国。欧美发达国家早在80年代就开发了无规共聚管材专用料，如北欧化工的RA130E、赫斯特公司的PPR管材料、Targor公司的PPH5416、韩国晓星的PP-RR200P、PP-M910等。国内石化企业1999年以后才陆续开发出了PPB和PPR管材专用料，如燕山的PPR4220，PPB4240、8101，齐鲁的QPR01、扬子的C180、盘锦的PPB240、P340等。2000年国内PPR管材专用料产量约3000吨，进口量约在1万吨；2003年国内产量达到3.5万吨，进口量9.5万吨左右。目前北欧PPR管材料价格在13500元/吨，而国产料的出厂价格大都在9000元/吨以下，韩国晓星产品的价格在9500元/吨。这说明国产料质量和制品性能与北欧化工产品存在较大差距，需要加以改进和提高。
PP塑料管道近年来发展情况良好，大有取代交联聚乙烯管、交联聚乙烯铝复合管之势。而在我国，根据《建设事业‘九五’计划和2010年远景目标纲要》测算，2001-2010年间，我国每年的室内冷水管需求量约3亿米，热水管需求量约1亿米，供暖管道需求量约2亿米，其他各类建筑物冷热水管道需求量约1亿米，地板辐射采暖管道需求量约4亿米，每年太阳能热水器冷、热水管需求量约2000万米。
无规共聚聚丙烯管材和管件-国家标准
拉伸性能试验:GB/T1040
冲击试验:GB/T1843-1996
注塑:GB/T7267-94
挤出造粒:GB/T7251-94
二、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
1、国内外研究动态
塑料成型加工是一门工程技术，所涉及的内容是将塑料转变为塑料制品的各种工艺。其成型方法有：压缩模塑、层压成型、冷压模塑、传递模塑、低压成型、挤出成型、挤拉成型、注射成型、吹塑成型、浇铸、手糊成型、纤维缠绕成型、压延、涂覆、发泡成型、二次成型、二次加工等。
其中挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法，是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料都能用此方法成型。挤出成型是在挤出机上进行的，挤出机是塑料成型加工机械的主要装备之一。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。
与其他成型方法相比，挤出机及其成型有下述主要特点：生产过程是连续的，因而其产品也是连续的；生产效率高；应用范围广，不仅能连续生产各种制品，而且还可以进行混合、塑化、造粒、脱水喂料和着色等的准备工序；投资少，收效快。
根据螺杆的数量，塑料挤出机可以分为：无螺杆挤出机（其中又分柱塞式挤出机和黏弹熔体挤出机）、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机（其中又分平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机以及反向和同向旋转的双螺杆挤出机）、多螺杆挤出机或行星螺杆挤出机；根据螺杆的转速，塑料挤出机可以分为：普通挤出机、高速挤出机和超高速挤出机；根据装配结构，塑料挤出机可以分为：整体式挤出机和分体式挤出机；根据安装位置的不同，塑料挤出机可以分为：卧式挤出机（螺杆在空间呈水平安装）、立式挤出机（螺杆直立于地面安装）；根据其功能的不同，塑料挤出机还可以分为：排气式挤出机、混炼挤出机、两段式挤出机和超高分子量聚合物挤出机、往复式单螺杆挤出机等。目前国内应用最多的是务实单螺杆整体装配式挤出机和双螺杆挤出机。
在常规单螺杆挤出机组的性能方面，我国已能生产螺杆直径为Φ12～250 mm的多种规格、门类齐全的挤出机组，长径比大多为25～30。一些新型的混炼元件如分离型、屏障型、分流型、变流道型以及流速位置变换型等混炼元件得到了较为广泛的应用。以直径为Φ90 mm的单螺杆挤出机为例，从1961年其产量为90 kg/h，到1995年提高到600 kg/h，34年间产量整整提高了6.7倍；又如WP公司生产的同向平行双螺杆挤出机从1995～2001年的6年间，其螺杆转速从600 r/min提高到1800 r/min，产量则相应提高了2.5倍。2000年我国挤出机的产
量已达7784台，其中同向平双844台，异向平双及锥双1255台，在进口1817台挤出成型机中绝大部分是大型的、精密的机器。
在国外，2003年10月在德国举办的“International Trade Fair Platics & Rubber”上展出的ZSK系列同向平行双螺杆挤出机的单耗（即名义比功率）均小于0.1 kW/(kg/h)，而国内的单耗为0.15～0.16 kW/(kg/h)。发达国家的挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，操作台设有荧光屏检测，对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度，各段机身温度，主螺杆和喂料螺杆的转速、喂料量，各种原料的配比，电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机闭环控制。有的公司已采用网上远程演播、检测、诊断和控制，对挤出成型生产线进行网络控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度是极为有利的。1986年欧洲塑料管总用量为213.4万吨，1998年增长到346.5万吨，年均增长率为
5.2%，超过同期国民经济增长速度;美国1997年塑料管材产量为216万吨，日本60万吨。国外将塑料管广泛应用于排水管、供水管、输送燃气用和供热水用管。
2、选题的依据和意义：
普通的螺杆根据各功能的不同，可分为三段（加料段、熔融段和计量段）。如图1 所示：
图1 常规全螺纹螺杆的三个职能区
其中加料段是由加料区（又称冷却料斗区）、固体输送区以及一个过滤的迟滞区所组成，其功能是对塑料进行压实和输送。此段的工作过程如下：
塑料自料斗进入螺杆以后，在旋转着的螺杆的作用下，通过机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实。一般来说，塑料在加料段是呈固态向前输送的。根据观察，通常在接近加料段的末端，由于强烈的摩擦而产生的热的作用，与机
筒内壁相接触的塑料已达到黏流态温度，开始熔融，而出现一个过渡区。严格地说，一般所谓的迟滞区是指从固体输送区结束到熔池最初出现的这一区域。为了提高管料的输送效率，提高产量，打算在原来的螺杆的加料段的中段处加一冷却装置，目的是为了不让塑料在螺杆中过早的熔融而粘在螺杆上，而降低螺杆原料的输送速度。
熔融段是使塑料进一步压实和塑化，使包围在塑料内的空气压回到加料口处排出，并改善塑料的热传导性能。这一段的螺槽应该是压缩型的，而且螺杆的几何压缩比应当大于物料的物理压缩比。因此该段的温度显得非常重要，合适的温度才能使塑料完全熔融，从而使包围在塑料内的空气通过挤压顺利排出，从而提升成品的质量，管料质地结实无空洞，同时也能提高整体塑料的流量，增加参量，提高效率。故打算在该段安装温度检测装置，使物料快速提升到较适宜的温度，如果包围在塑料内的空气压还是不能顺利排出，可采用双螺杆来输送。
在传动系统方面，传动系统是挤管机的主要组成部分之一。其作用是驱动螺杆并使螺杆能在选定的工艺操作条件下（如温度、压力和速度等）获得所需的扭矩并能均匀地旋转，以完成对塑料的塑化和连续地输送、挤出成型。
挤管机的传动系统通常由原动机（如电动机等）、减速装置、调速装置等所组成。但目前在生产实践中，挤管机大多采用齿轮减速器，小型挤管机也采用蜗轮蜗杆减速器。而目前随着电工技术和数控技术的发展，调速方法有：(1)用整流子电机调速；(2)用直流电机调速；(3)用滑差电机调速；(4)用三相交流电机与变频器相结合调速。当前用三相交流电机与变频器相结合调速的技术已比较成熟，且容易掌握，所以我打算在原有的传动系统上做点改进，将原来的普通电动机改作三相交流电机，配合变频器来实现电机的调速，以取代原来的减速装置，这样既提高了管子的生产效率，同时也减低了制造成本。
在机头方面，普通挤管机头的基本形式有两种：一种是常用的直通式挤管机头，另一种是流线式挤管机头。直通式机头的结构特点：主要是机头的结构设计比较简单加工容易，制造成本低。但是也存在一定的缺陷，主要有以下三个方面：
1、内部结构有死角；2、机头与挤出机连接处空间过大时，加工PVC管材极不利；
3、机头与挤出机的型号大小选配上互换性差。
图 2 直通式机头
1、螺杆 2、机筒 3、过滤板 4、法兰 5、机头体 6、分流器 7、芯棒 8、口模
如图 2 所示，直通式机头主要结构部件由芯棒、口模、机头体、多孔板、分流器、螺钉等部件组成。由于直通式机头的结构特点是物料在机头中的流动方向与物料在机筒中的流动方向一致，并且管材机、头与机筒三者同处在同心位置，因此结构简单，制造成本比较低，适应生产各种热塑性塑料管材的加工。这也是直通式机头被人们通常选用的优势。但是直通式挤管机头内部存在死角，同时过滤板与分流器头部之间空间过大，见图 4 所示 3和6。由于空间过大易造成物料滞留时间过长，相应地此处保压密实时间也过长。这对于加工热敏性硬PVC管材不利，易造成物料分解。
图 3 流线式挤管机头
1、螺杆 2、机筒 3、流线型过度套 4、法兰
5、机头体 6、流线型分流器 7、分流支架 8、芯棒 9、口模
另一种是流线式挤管机头，如图 3 所示，与第一种直通式挤管机头的不同之处在于：1、过滤板设计成流线型过渡套；2、分流器设计成流线型分流器。能够很好得解决直通式挤管机头存在的问题。并且我选择的是聚乙烯管的挤出机，流线式挤管机头更适合。
三、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
1. 了解PP材料性能及实用性；
2. 设计PP管挤出成型工艺流程；
3. 挤出机头参数确定；
4. 分析塑料挤出原理，阐述挤出理论；
5. 分析塑料模具成形理论；
6. 设计挤管机头；
7. 绘制机头装配图。
四、研究步骤、方法及措施：
1. 搜集PP材料与塑料挤出机机头相关的文献与资料；
2. 学习塑料成型理论及塑料成型机械的相关知识；
3. 根据了解的资料与所学的知识，设计PP管挤出成型工艺流程；
4. 学习塑料模具成形理论（包括注塑成型模具、压塑成型模具、热固性塑料的
传递和注塑成型模具、挤塑成型模具、吹塑制品成型模具、热成型模具等）；
5. 设计挤管机头；
6. 绘制机头装配图；
7. 撰写毕业论文。
五、研究工作进度：
序号
1
2
3
4
5
6 时间 第1～2周 第3～6周 第7～9周 第10周 第11周 第12周 内容 工厂调研，收集查阅与设计题目有关的资料和期刊。 工艺分析和工艺计算，绘制装配草图与工作零部件草图。 完成装配图与工作零部件图。可利用CAD绘制工作零部件图。 写出不少于1。5万字（含图表）的设计说明书 交给老师审核。 答辩
六、主要参考文献：
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开题报告主要内容
一、聚丙烯管材发展综述
PP管材具有耐高温、管道连接方便(热熔接、电熔接、管件连接)、可回收使用等特点，主要应用于农田输水系统、建筑物给水系统、采暖系统以及化工管道系统等。按照不同的PP聚合工艺条件可将其分为均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯（PP-B）以及无规共聚聚丙烯(PP-R)。由于PP-H管材在低温下的脆性限制了它的使用，在一些应用领域逐渐被PP-B管材、PP-R管材所取代。其中PP-B管主要用于冷水系统、地面采暖系统，PP-R管的应用则更为广泛。PP-B、PP-R管材除了具有一般塑料管特点外，还具有以下特性：良好的卫生性能，耐热、保温节能，安装方便、连接可靠，原料可回收使用，设备要求简单、生产工艺简便易控制，管道布设随意。
我国自2000年明令禁止在新建住宅中使用镀锌管作为供水管道后，聚丙烯管、聚乙烯管得到了长足发展。其中PP-R管材是欧洲上世纪90年代初开发的改性PP管材的第三代产品。PP-R管材的长期热水静压寿命比PP-H、PP-B高出许多，耐压性和耐低温性以及使用寿命都有所提高。随着我国经济飞速发展，PP-R管材的用量也大幅增长，市场占有率迅速提高。我国建设部已将PP-R管作为重点推广的三大新型塑料管材的首推品种，因此近几年发展势头迅猛。1997年我国PP-R管材生产厂家只有少数的几家，1998年不超过十家，1999年三十家，2000年底PP-R管材生产厂家估计已达70家左右，生产线超过130条，生产能力在5万吨以上，实际生产量不足2万吨。由于PP管材生产企业盲目上马，管材能力严重过剩，导致恶性竞争，质量下降，出现不少问题，造成了很坏的社会影响。近两年通过国家整顿和出台相应的管材质量和施工标准，该行业正在走上健康发展之路，目前国内产能在30万吨左右，产量约为14万吨。具有代表性的管材生产厂家有上海建筑材料厂、临海市伟星新型建材有限公司、杭州永亨新型建材有限公司、河北宇光工贸有限公司、武汉金牛经济发展有限公司以及鞍钢实业第一薄板厂等。
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PP塑料管道近年来发展情况良好，大有取代交联聚乙烯管、交联聚乙烯铝复合管之势。而在我国，根据《建设事业‘九五’计划和2010年远景目标纲要》测算，2001-2010年间，我国每年的室内冷水管需求量约3亿米，热水管需求量约1亿米，供暖管道需求量约2亿米，其他各类建筑物冷热水管道需求量约1亿米，地板辐射采暖管道需求量约4亿米，每年太阳能热水器冷、热水管需求量约2000万米。
PP管材具有耐高温、管道连接方便(热熔接、电熔接、管件连接)、可回收使用等特点，主要应用于农田输水系统、建筑物给水系统、采暖系统以及化工管 2 道系统等。按照不同的PP聚合工艺条件可将其分为均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯（PP-B）以及无规共聚聚丙烯(PP-R)。由于PP-H管材在低温下的脆性限制了它的使用，在一些应用领域逐渐被PP-B管材、PP-R管材所取代。其中PP-B管主要用于冷水系统、地面采暖系统，PP-R管的应用则更为广泛。PP-B、PP-R管材除了具有一般塑料管特点外，还具有以下特性：良好的卫生性能，耐热、保温节能，安装方便、连接可靠，原料可回收使用，设备要求简单、生产工艺简便易控制，管道布设随意。
我国自2000年明令禁止在新建住宅中使用镀锌管作为供水管道后，聚丙烯管、聚乙烯管得到了长足发展。其中PP-R管材是欧洲上世纪90年代初开发的改性PP管材的第三代产品。PP-R管材的长期热水静压寿命比PP-H、PP-B高出许多，耐压性和耐低温性以及使用寿命都有所提高。随着我国经济飞速发展，PP-R管材的用量也大幅增长，市场占有率迅速提高。我国建设部已将PP-R管作为重点推广的三大新型塑料管材的首推品种，因此近几年发展势头迅猛。1997年我国PP-R管材生产厂家只有少数的几家，1998年不超过十家，1999年三十家，2000年底PP-R管材生产厂家估计已达70家左右，生产线超过130条，生产能力在5万吨以上，实际生产量不足2万吨。由于PP管材生产企业盲目上马，管材能力严重过剩，导致恶性竞争，质量下降，出现不少问题，造成了很坏的社会影响。近两年通过国家整顿和出台相应的管材质量和施工标准，该行业正在走上健康发展之路，目前国内产能在30万吨左右，产量约为14万吨。具有代表性的管材生产厂家有上海建筑材料厂、临海市伟星新型建材有限公司、杭州永亨新型建材有限公司、河北宇光工贸有限公司、武汉金牛经济发展有限公司以及鞍钢实业第一薄板厂等。
1999年以前国内PP-R管材生产企业所用原料基本全是进口料，主要来自欧洲和韩国。欧美发达国家早在80年代就开发了无规共聚管材专用料，如北欧化工的RA130E、赫斯特公司的PPR管材料、Targor公司的PPH5416、韩国晓星的PP-RR200P、PP-M910等。国内石化企业1999年以后才陆续开发出了PPB和PPR管材专用料，如燕山的PPR4220，PPB4240、8101，齐鲁的QPR01、扬子的C180、盘锦的PPB240、P340等。2000年国内PPR管材专用料产量约3000吨，进口量约在1万吨；2003年国内产量达到3.5万吨，进口量9.5万吨左右。目前北欧PPR管材料价格在13500元/吨，而国产料的出厂价格大都在9000元/吨以下，韩国晓星产品的价格在9500元/吨。这说明国产料质量和制品性能与北欧化工产品存在较大差距，需要加以改进和提高。
PP塑料管道近年来发展情况良好，大有取代交联聚乙烯管、交联聚乙烯铝复合管之势。而在我国，根据《建设事业‘九五’计划和2010年远景目标纲要》测算，2001-2010年间，我国每年的室内冷水管需求量约3亿米，热水管需求量约1亿米，供暖管道需求量约2亿米，其他各类建筑物冷热水管道需求量约1亿米，地板辐射采暖管道需求量约4亿米，每年太阳能热水器冷、热水管需求量约2000万米。
无规共聚聚丙烯管材和管件-国家标准
拉伸性能试验:GB/T1040
冲击试验:GB/T1843-1996
注塑:GB/T7267-94
挤出造粒:GB/T7251-94
二、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
1、国内外研究动态
塑料成型加工是一门工程技术，所涉及的内容是将塑料转变为塑料制品的各种工艺。其成型方法有：压缩模塑、层压成型、冷压模塑、传递模塑、低压成型、挤出成型、挤拉成型、注射成型、吹塑成型、浇铸、手糊成型、纤维缠绕成型、压延、涂覆、发泡成型、二次成型、二次加工等。
其中挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法，是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料都能用此方法成型。挤出成型是在挤出机上进行的，挤出机是塑料成型加工机械的主要装备之一。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。
与其他成型方法相比，挤出机及其成型有下述主要特点：生产过程是连续的，因而其产品也是连续的；生产效率高；应用范围广，不仅能连续生产各种制品，而且还可以进行混合、塑化、造粒、脱水喂料和着色等的准备工序；投资少，收效快。
根据螺杆的数量，塑料挤出机可以分为：无螺杆挤出机（其中又分柱塞式挤出机和黏弹熔体挤出机）、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机（其中又分平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机以及反向和同向旋转的双螺杆挤出机）、多螺杆挤出机或行星螺杆挤出机；根据螺杆的转速，塑料挤出机可以分为：普通挤出机、高速挤出机和超高速挤出机；根据装配结构，塑料挤出机可以分为：整体式挤出机和分体式挤出机；根据安装位置的不同，塑料挤出机可以分为：卧式挤出机（螺杆在空间呈水平安装）、立式挤出机（螺杆直立于地面安装）；根据其功能的不同，塑料挤出机还可以分为：排气式挤出机、混炼挤出机、两段式挤出机和超高分子量聚合物挤出机、往复式单螺杆挤出机等。目前国内应用最多的是务实单螺杆整体装配式挤出机和双螺杆挤出机。
在常规单螺杆挤出机组的性能方面，我国已能生产螺杆直径为Φ12～250 mm的多种规格、门类齐全的挤出机组，长径比大多为25～30。一些新型的混炼元件如分离型、屏障型、分流型、变流道型以及流速位置变换型等混炼元件得到了较为广泛的应用。以直径为Φ90 mm的单螺杆挤出机为例，从1961年其产量为90 kg/h，到1995年提高到600 kg/h，34年间产量整整提高了6.7倍；又如WP公司生产的同向平行双螺杆挤出机从1995～2001年的6年间，其螺杆转速从600 r/min提高到1800 r/min，产量则相应提高了2.5倍。2000年我国挤出机的产
量已达7784台，其中同向平双844台，异向平双及锥双1255台，在进口1817台挤出成型机中绝大部分是大型的、精密的机器。
在国外，2003年10月在德国举办的“International Trade Fair Platics & Rubber”上展出的ZSK系列同向平行双螺杆挤出机的单耗（即名义比功率）均小于0.1 kW/(kg/h)，而国内的单耗为0.15～0.16 kW/(kg/h)。发达国家的挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，操作台设有荧光屏检测，对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度，各段机身温度，主螺杆和喂料螺杆的转速、喂料量，各种原料的配比，电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机闭环控制。有的公司已采用网上远程演播、检测、诊断和控制，对挤出成型生产线进行网络控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度是极为有利的。1986年欧洲塑料管总用量为213.4万吨，1998年增长到346.5万吨，年均增长率为
5.2%，超过同期国民经济增长速度;美国1997年塑料管材产量为216万吨，日本60万吨。国外将塑料管广泛应用于排水管、供水管、输送燃气用和供热水用管。
2、选题的依据和意义：
普通的螺杆根据各功能的不同，可分为三段（加料段、熔融段和计量段）。如图1 所示：
图1 常规全螺纹螺杆的三个职能区
其中加料段是由加料区（又称冷却料斗区）、固体输送区以及一个过滤的迟滞区所组成，其功能是对塑料进行压实和输送。此段的工作过程如下：
塑料自料斗进入螺杆以后，在旋转着的螺杆的作用下，通过机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实。一般来说，塑料在加料段是呈固态向前输送的。根据观察，通常在接近加料段的末端，由于强烈的摩擦而产生的热的作用，与机
筒内壁相接触的塑料已达到黏流态温度，开始熔融，而出现一个过渡区。严格地说，一般所谓的迟滞区是指从固体输送区结束到熔池最初出现的这一区域。为了提高管料的输送效率，提高产量，打算在原来的螺杆的加料段的中段处加一冷却装置，目的是为了不让塑料在螺杆中过早的熔融而粘在螺杆上，而降低螺杆原料的输送速度。
熔融段是使塑料进一步压实和塑化，使包围在塑料内的空气压回到加料口处排出，并改善塑料的热传导性能。这一段的螺槽应该是压缩型的，而且螺杆的几何压缩比应当大于物料的物理压缩比。因此该段的温度显得非常重要，合适的温度才能使塑料完全熔融，从而使包围在塑料内的空气通过挤压顺利排出，从而提升成品的质量，管料质地结实无空洞，同时也能提高整体塑料的流量，增加参量，提高效率。故打算在该段安装温度检测装置，使物料快速提升到较适宜的温度，如果包围在塑料内的空气压还是不能顺利排出，可采用双螺杆来输送。
在传动系统方面，传动系统是挤管机的主要组成部分之一。其作用是驱动螺杆并使螺杆能在选定的工艺操作条件下（如温度、压力和速度等）获得所需的扭矩并能均匀地旋转，以完成对塑料的塑化和连续地输送、挤出成型。
挤管机的传动系统通常由原动机（如电动机等）、减速装置、调速装置等所组成。但目前在生产实践中，挤管机大多采用齿轮减速器，小型挤管机也采用蜗轮蜗杆减速器。而目前随着电工技术和数控技术的发展，调速方法有：(1)用整流子电机调速；(2)用直流电机调速；(3)用滑差电机调速；(4)用三相交流电机与变频器相结合调速。当前用三相交流电机与变频器相结合调速的技术已比较成熟，且容易掌握，所以我打算在原有的传动系统上做点改进，将原来的普通电动机改作三相交流电机，配合变频器来实现电机的调速，以取代原来的减速装置，这样既提高了管子的生产效率，同时也减低了制造成本。
在机头方面，普通挤管机头的基本形式有两种：一种是常用的直通式挤管机头，另一种是流线式挤管机头。直通式机头的结构特点：主要是机头的结构设计比较简单加工容易，制造成本低。但是也存在一定的缺陷，主要有以下三个方面：
1、内部结构有死角；2、机头与挤出机连接处空间过大时，加工PVC管材极不利；
3、机头与挤出机的型号大小选配上互换性差。
图 2 直通式机头
1、螺杆 2、机筒 3、过滤板 4、法兰 5、机头体 6、分流器 7、芯棒 8、口模
如图 2 所示，直通式机头主要结构部件由芯棒、口模、机头体、多孔板、分流器、螺钉等部件组成。由于直通式机头的结构特点是物料在机头中的流动方向与物料在机筒中的流动方向一致，并且管材机、头与机筒三者同处在同心位置，因此结构简单，制造成本比较低，适应生产各种热塑性塑料管材的加工。这也是直通式机头被人们通常选用的优势。但是直通式挤管机头内部存在死角，同时过滤板与分流器头部之间空间过大，见图 4 所示 3和6。由于空间过大易造成物料滞留时间过长，相应地此处保压密实时间也过长。这对于加工热敏性硬PVC管材不利，易造成物料分解。
图 3 流线式挤管机头
1、螺杆 2、机筒 3、流线型过度套 4、法兰
5、机头体 6、流线型分流器 7、分流支架 8、芯棒 9、口模
另一种是流线式挤管机头，如图 3 所示，与第一种直通式挤管机头的不同之处在于：1、过滤板设计成流线型过渡套；2、分流器设计成流线型分流器。能够很好得解决直通式挤管机头存在的问题。并且我选择的是聚乙烯管的挤出机，流线式挤管机头更适合。
三、研究的基本内容，拟解决的主要问题：
1. 了解PP材料性能及实用性；
2. 设计PP管挤出成型工艺流程；
3. 挤出机头参数确定；
4. 分析塑料挤出原理，阐述挤出理论；
5. 分析塑料模具成形理论；
6. 设计挤管机头；
7. 绘制机头装配图。
四、研究步骤、方法及措施：
1. 搜集PP材料与塑料挤出机机头相关的文献与资料；
2. 学习塑料成型理论及塑料成型机械的相关知识；
3. 根据了解的资料与所学的知识，设计PP管挤出成型工艺流程；
4. 学习塑料模具成形理论（包括注塑成型模具、压塑成型模具、热固性塑料的
传递和注塑成型模具、挤塑成型模具、吹塑制品成型模具、热成型模具等）；
5. 设计挤管机头；
6. 绘制机头装配图；
7. 撰写毕业论文。
五、研究工作进度：
序号
1
2
3
4
5
6 时间 第1～2周 第3～6周 第7～9周 第10周 第11周 第12周 内容 工厂调研，收集查阅与设计题目有关的资料和期刊。 工艺分析和工艺计算，绘制装配草图与工作零部件草图。 完成装配图与工作零部件图。可利用CAD绘制工作零部件图。 写出不少于1。5万字（含图表）的设计说明书 交给老师审核。 答辩
六、主要参考文献：
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