全生物降解PBAT吹膜用单螺杆挤出机设计【任务书+开题报告+SolidWorks+CAD+说明书】.rar

本科生毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：全生物降解 PBAT 吹膜用单螺杆挤出机设计 专业：机械设计制造及其自动化 1设计（论文）的主要任务及目标（1）设计一台直径为 90mm 的全生物降解 PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯）吹膜用单螺杆挤出机，以适合 PBAT 薄膜吹塑成型生产中 PBAT 物料的塑化挤出；（2）通过计算确定吹膜用单螺杆挤出机传动系统结构及参数；设计机筒、螺杆（适合 PBAT 物料塑化）、加热冷却装置、加料装置、机头联结装置、机架等关键结构及参数；（3）设计计算应包括结构参数设计计算，进行必要的强度校核；（4）绘制挤出机总装配图（包括传动系统、加料装置、螺杆、机筒、加热器、机头联结装置、机架等），绘制主要零部件的部件图及零件图。2设计（论文）的基本要求和内容（1）查阅薄膜吹塑、单螺杆挤出机、PBAT 挤出等相关文献资料，了解相关知识和技术；（2）撰写开题报告、文献综述，翻译一篇与毕业设计任务紧密相关的英文文献（不少于 5000 汉字）；（3）装置设计图纸包括装配图和零部件图，图纸设计应符合绘图规范，视图完整，标注正确。图纸应清晰表达各部分结构及其装配关系；（4）图纸工作量达到规定要求，即图纸总量不少于 5 张 A1 图纸；（5）设计说明书内容完整，数据准确，条理清晰，撰写格式复合规范。3主要参考文献1 北京化工大学、华南理工大学合编.塑料机械设计（第 2 版）M.北京：轻工业出版社，1995.122 陈世煌.塑料成型机械M.北京：化学工业出版社，2011.23 陈亮等.机械设计综合课程设计M.北京高等教育出版社,2023.34 国内外有关薄膜吹塑、单螺杆挤出机、PBAT 挤出方面的文献（含专利）。4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅文献，撰写开题报告、文献综述，开题答辩2023.11.012023.11.302翻译外文文献，确定结构方案、绘制草图，完成所有设计计算及校核，中期检查答辩2023.12.012024.04.153完成总装配图及零件图，完成毕业设计说明书2024.04.162023.05.144毕业设计说明书查重，修改并完成所有图纸、2024.05.152023.05.255整理完善所有图纸及资料，毕业设计答辩2023.05.262023.06.05注：一式 4 份，学院、指导教师各 1 份、学生 2 份：毕业设计（论文）及答辩评分手册各一份1、螺杆选用，按照设计手册，普通螺杆分类同样有这样几种，请说明是哪一种解答：文中会修改到位。2、螺杆材料选用：文中选用 45 钢，但根据设计手册，推荐 38淡化钢解答：不修改，文中没有说 45 钢不能用，您也没在下单前，交代使用该材料。3、螺杆长径比选择，文中选用 35，PBAT 性质与 LDPE 性质相近，根据 JB/T8061，直径 90 长径比选用最大为 30.，参数如下解答：不修改，该表为推荐用表，您也没在下单前，交代长径比。4 螺旋升角的确定，文中选用 25，根据文献对于加料段，30螺旋角最合适于粉料；15螺旋角合适于方形料粒；17左右螺旋角合适于球状或柱状料粒。由均匀段理论分析得知，螺旋角 30时的挤出流率最高。实际上为了加工方便，多取螺旋角 1741。解答：不修改。5、螺杆各段长度：文中设计如下常见设计参数如下,本文为什么 L2 取 10D？解答：不修改，我的设计是能够满足要求的，您也没在下单前特别交代。6、几何压缩比确定，及槽深设计文中计算得出压缩比 2.4，正常设计压缩比应为推荐数值选取不需计算，然后计算槽深解答：会拟定一个设计是简要说明。北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告北京化工大学北京化工大学毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告论文题目：生物降解论文题目：生物降解 PBAT 吹膜用单螺杆挤出机设计吹膜用单螺杆挤出机设计考核考核成绩成绩合格合格姓姓 名名职职 称称审 核小 组成 员以 及职称审 核小 组成 员以 及职称北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告1开题报告开题报告一、选题背景和意义一、选题背景和意义本次毕业设计的题目为：设计一台直径为90mm的全生物降解PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯）吹膜用单螺杆挤出机，以适合 PBAT 薄膜吹塑成型生产中 PBAT物料的塑化挤出。全球对塑料的需求持续上升，预计到 2030 年，流通的塑料数量将从 2.36 亿吨增加到 4.17 亿吨。但在 2016 年，只有 16%的流通塑料被回收，剩余部分则被丢弃、送往垃圾填埋场或焚烧1。这些未被回收的塑料通常会导致很多问题，在 2018 年，Liebmann 等人就在人类的粪便中检测到了微塑料2。在众多塑料包装制品中，塑料薄膜的使用量占比排在首位，且使用量还在快速增长3。同时，我国也是一个农业大国，塑料薄膜被广泛用于农业生产，在过去四十年中，农用塑料薄膜的使用量不仅巨大而且逐年增加4。这足以说明解决塑料垃圾造成的危害已经是人类的燃眉之急，以生物可降解塑料取代不可降解塑料可以在很大程度上缓解这些状况。生物降解高分子材料是指在自然环境中微生物（如细菌，霉菌等）作用下，发生物理、化学、生物反应分解或者降解为小分子的高分子材料，其中某些生物降解高分子材料甚至可完全降解为 CO2、H2O5。聚对苯二甲酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物（PBAT）具有优异的韧性，延展性，耐水性，以及良好的加工性，被视为生物降解高分子中最具发展潜力的一种材料。本次毕业设计将针对PBAT物料特性、薄膜吹塑的工艺要求，设计专用单螺杆挤出机，设计机筒、螺杆、加热冷却装置等结构及参数，使得挤出机的具有良好的塑化和混合能力，能够适合PBAT物料的挤出，提供一个优良的生产环境，使注射出的材料拥有良好的机械性能。北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告2二、国内外研究现状二、国内外研究现状2.1PBAT 改性研究现状改性研究现状聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）是一种新型的完全生物降解脂肪芳香族共聚酯，同时其链段兼具长链脂肪烃的柔性和芳环的刚性，赋予了其优异的柔韧性。因此，PBAT 成为了生物降解塑料研究中活跃度高和市场应用好的降解材料之一。目前主要以吹膜的方式将其加工为不同类型的薄膜用作包装袋、垃圾袋、农用地膜。但由于分子链中芳香 PBT 链段的存在，导致降解速率相对较慢。且结晶度较低、黏度较大，极易发生粘连现象6。此外，该材料的价格昂贵，进一步限制了其市场的发展及应用。因此，为了降低成本和获取高性能可降解塑料，就需对PBAT进行改性研究。在改性方法中，共混改性应用较为广泛，主要包括与可降解高分子聚合物、有机填料、无机填料等共混。聚乳酸（PLA）作为目前研究最多、商业化最为成功的可生物降解材料之一，具有优异的光泽性及阻隔性能，但也存在质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性等缺点。因此将高韧性的PBAT与PLA进行共混，不仅可以提高PLA的韧性，同时加快PBAT的分解速率。陈小英7等采用熔融共混法制备了PBAT/PLA共混物，发现PLA的加入在不影响PBAT结晶性能的同时可显著提高共混物的拉伸强度；且熔体黏度变大，有利于改善 PBAT薄膜在加工成型时的稳定性。Kumar8等利用扩链剂 JoncrylADR4368改变共混物的形态，从而显著降低两者之间的界面张力，这大大改善了 PBAT/PLA薄膜的延展性。PanHongwei9等研究发现，由于 PPC 组分在混合体系中是无定形的，使得PBAT/PPC 复合薄膜的微晶尺寸缩小；PPC 的掺入在保证基体生物可降解的同时大大提高了复合膜的拉伸强度和气体阻隔性能。GuoJiang10等发现PPC与PBAT的存在有效地提高了共混物的热稳定性、结晶能力及力学性能；当仅掺入质量分数 10%的PPC 时，共混物的结晶温度从 37.5增加到 66.8，这有助于吹膜成型加工。吕怀兴11等采用熔融共混法制备 PBAT/PBS 共混物，与纯 PBS 相比，体系熔体黏度变大；当掺入质量分数 20%的 PBAT 时，复合材料的断裂伸长率提高 10 倍，冲击强度提高了82%。DeMatosCosta12等发现PBS的最适质量分数为25%，PBAT/PBS北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告3共混物的拉伸弹性模量为 135MPa，断裂伸长率为 390%达到最佳；并保持良好的生物降解性、阻隔性能和合理的力学性能。冯申13等用熔融共混制备不同组分含量的 PBAT/PGA 复合材料。测试结果表明，PGA 质量分数为 20%的 PBAT/PGA 复合材料的拉伸强度达到 25MPa，断裂伸长率在600%以上，可用于制作薄膜产品；PGA质量分数为 80%的 PBAT/PGA复合材料在提高韧性的同时，热变形温度达到120，可用于制作一次性餐具；同时发现PGA的添加可显著提高 PBAT/PGA 复合薄膜的水蒸气阻隔性能。王美珍等14全面研究了PBAT在加工过程中的性能变化，以及热稳剂的选择及其降解特性，实验结果表明 PBAT 在加工过程中对于温度非常敏感。随着温度的上升,材料的 MFR逐渐上升，拉伸强度发生大幅下降。PBAT受加工转速(剪切速率)的影响相对于温度的要小一些，随着加工转速的提高，材料的 MFR 逐渐上升,拉伸强度也随之降低，但是幅度并不明显，材料的热性能也变化较小。2.2 薄膜吹塑研究现状薄膜吹塑研究现状塑料薄膜按照加工方式的不同可以分为挤出膜和压延膜，而挤出膜的成型工艺又包括挤出压延、挤出拉伸和挤出吹塑等等，其中挤出吹塑工艺凭借其设备占地面积小、前期投资低、操作简单、可制备极宽薄膜等诸多优点备受人们青睐。在挤出吹塑薄膜工艺中，物料经过挤出机螺杆塑化后输送至模头，经口模挤压形成管坯，再由牵引装置拉伸使管坯取向，同时使用冷风让其胀大定型，最后经收卷装置收卷并压实薄膜，得到最终制品。而根据挤出管坯冷却方式和薄膜牵引方式的不同，挤出吹塑工艺可划分为三种：平吹法、下吹法和上吹法。平吹法生产薄膜时，挤出、吹胀、牵引、收卷都处于同一水平方向上，适用于PE、PVC 等薄膜的生产。采用该法生产折径较大的薄膜时，膜泡会因其自重下垂，从而导致制品厚度不均匀，此外，其设备占地面积也会变大，故该法更适用于折径较小的薄膜生产。下吹法生产薄膜时，管坯先经过风环初步冷却，再经过冷却水套进一步冷却后，由收卷装置收集。这个过程中，膜泡遇水骤冷，结晶度下降，透明度提高，适用于聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）等吹塑薄膜的生产。相较于其它吹膜方式，下吹法解决了树脂 Ms 不足难以吹制薄膜的问题，但是，由于冷却水套的存在，薄膜的折径也受到了一定的限制。上吹法生产薄膜时，管坯向上吹胀牵引，向下冷北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告4却定型，经卷曲形成最终制品，采用该法可制得折径极大、厚度极小、精度极高的薄膜。凭借优良的性价比和操作性，上吹法成为挤出吹塑薄膜生产中最主要的成型方法15。房美田16设计了一种塑料薄膜生产设备及生产工艺，如图1所示，使得吹膜组件在对薄膜热塑吹膜期间，不但能够通过同步调节机构来对多个稳泡辊进行同步调节，以便对不同大小薄膜管进行居中限位的效果，而且还能够通过同步调节机构和防护机构的协同，来使同步调节机构在未对薄膜管限位时，防护机构能够处于张开状态，以便人工手动对吹膜头的顶部进行初次开模拉膜工作。通过在人字斜板的顶部设置下擦板和上擦板，以避免上升冷却后的薄膜管，其表面会有附着灰尘，导致后续薄膜完全形成时，表面不够洁净的问题。通过在左侧下压板的侧面设置安装块和在安装块的后侧设置棉擦板，来使棉擦板能够对直径刻度板的表面进行擦拭清洁，避免落灰影响数值观看。通过在竖板的表面设置第二限位滑槽，并在第二限位滑槽的内部设置第二限位滑块和第三弹簧，使得与第二限位滑块相连的稳泡辊，在未受到挤压调节间距时，其能够通过第二限位滑槽、第二限位滑块和第三弹簧的滑动伸缩配合来实现自动复位。图 1 一种塑料薄膜生产设备及生产工艺北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告52.3 单螺杆挤出机研究现状单螺杆挤出机研究现状李彬17等设计了一种单螺杆挤出机，如图2所示，通过第二螺旋叶片和第一螺旋叶片的交错转动，充分粉碎物料，便于后续物料充分塑化，通过加热机构中电热套筒和加热板的往复转动，使挤出筒内物料均匀受热塑化，从而保障后续挤出产品的质量，通过翻料机构中第一限位板和切割刀转动挤压切割物料，进一步提高物料塑化率，通过冷却机构中液体通过第三转动架上第二导向孔，再配合转动组件中的外齿圈和第三直齿轮，使第三转动架内液体转动式预冷却挤出物料，确保挤出物料的外形，同时保障挤出物料的温度保持均匀，通过挤压机构中第三螺旋叶片的移动，使挤出筒中塑化物料的紧实度保持一致，同时避免挤出物料中含有气泡，通过限位机构中的第二限位板和导向板，初步紧实挤出筒内塑化物料，避免物料之间含有气体。图 2 一种单螺杆挤出机李富春18等设计了一种用于加工塑料薄膜的单螺杆挤出机，如图3所示，采用大直径单螺杆与风冷组合的方式，可实现对塑料薄膜的熔融挤出；风冷采用吹气泵与北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告6引风槽组合的形式，冷却效果更佳；利用抽气泵使加料斗内形成局部负压，有助于塑料薄膜的快速进料。图 3 一种用于加工塑料薄膜的单螺杆挤出机谢钘19等设计了一种单螺杆挤出机下料段管路冷却装置，如图4所示，通过将螺旋形的冷却管路设置为沿冷却介质入口至出口处逐渐减小，从而可以保持入口侧的流速较低的情况下有效提供末端的流速，保障末端的换热效率，从而提高对于末端的控温控制效果，提高挤出机的工作效率。图 4 一种单螺杆挤出机下料段管路冷却装置常维妙20等设计了一种挤出机专用螺杆，如图5所示，通过限位块沿着三角块上下两个面滑动，而与限位腔卡接，将插杆限位，再通过限位杆与插孔插接，将延伸块限位，防止延伸块上下移动，从而防止连接杆移动，对卡接的限位块定位，通过密封圈与密封槽插接，将第一螺杆与第二螺杆之间连接处密封，第一螺杆与第二螺杆之间连接稳定，通过旋转底座，向右移动推杆，推板左侧的弹簧自动推动推板向右移动，从而带动限位杆脱离插孔，失去限位杆的限位，再向左拉动第一螺杆，限北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告7位腔挤压推动限位块，限位块脱离限位腔，插杆脱离连接槽，即解开第一螺杆和第二螺杆之间的连接，拆装方便，该专用螺杆，便于多个螺杆分段拆装，且连接稳定。图 5 一种挤出机专用螺杆姜林21设计了一种 PBAT环保降解膜的挤出吹膜装置，如图 6所示，不仅可以对原料进行筛选，防止原料中混杂有石子，落入搅拌罐损坏刀头，堵塞模头，而且安装有原料粉碎装置，可以对原料进行粉碎使其加热更加均匀，防止结块，同时安装有自动牵引装置，无需人工牵引，减少工人工作量，避免人工牵引发生意外。图 6 一种 PBAT 环保降解膜的挤出吹膜装置三、拟研究的主要内容和思路三、拟研究的主要内容和思路3.1 研究内容研究内容设计一台直径为90mm的全生物降解PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯）吹膜用单螺杆挤出机，以适合 PBAT 薄膜吹塑成型生产中 PBAT物料的塑化挤出。在了解单螺杆挤出机工作原理和结构的基础上，对研究现状做出学习和分析，了解影响 PBAT 挤出产品质量的因素。北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告8通过计算确定吹膜用单螺杆挤出机传动系统结构及参数；设计机筒、螺杆（适合 PBAT 物料塑化）、加热冷却装置、加料装置、机头联结装置、机架等关键结构及参数。并且进行强度校核。绘制挤出机总装配图（包括传动系统、加料装置、螺杆、机筒、加热器、机头联结装置、机架等），绘制主要零部件的部件图及零件图。3.2 研究思路研究思路一台挤出设备通常有主机(挤出机)、辅机及其控制系统组成。通常这些组成部分统称为挤出机组。主机即挤出机，有三部分组成：挤压系统、传动系统、加热冷却系统。挤出设备的辅机的组成根据制品的种类而定。一般来说，辅机是由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置以及制品的卷曲或堆放装置等部分组成。对于本次设计一台直径为90mm的全生物降解PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯）吹膜用单螺杆挤出机，需要进行机械系统传动方案设计；机械系统总体方案设计，其中包括挤出机的螺杆、机筒、机头设计，加热与冷却装置设计，加料装置设计，机架的设计；其他装置的选用，如轴承的选用、材料的选用、联轴器的选用、真空泵的选用；最后进行系统零件强度校核。设计完成后进行绘制挤出机总装配图（包括传动系统、加料装置、螺杆、机筒、加热器、机头联结装置、机架等），绘制主要零部件的部件图及零件图。四、研究的难点及创新点四、研究的难点及创新点4.1 研究难点研究难点1、螺杆设计需要适合 PBAT 的熔融塑化，在设定的温度下能够熔融并流动，并且需要保证各组分能够均匀混合；2、在挤出时能够具有足够的熔体强度进行吹膜以保证膜泡的稳定性；3、在整个设计过程中要尽量节省材料、降低成本，因此合理进行布局优化，合理设计各个机构的结构与尺寸，使其便与机械加工和安装，也是设计过程中需要考虑的因素。北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告94.2 创新点（拟）创新点（拟）目前，关于PBAT吹膜用单螺杆挤出机的设计还比较少，本次毕业设计的完成能填补这一空缺。PBAT 吹膜用单螺杆挤出机在当前具有较高的应用价值。在本次设计中，需要设计适合 PBAT熔融塑化的螺杆，依据 PBAT物料特性进行螺杆结构的设计。可提高螺杆的工作性能，使得螺杆可以更好的进行PBAT的熔融塑化，提高 PBAT 物料挤出速度和质量。采用节能设计，优化挤出机的能源利用效率，减少能源消耗和废弃物的产生，提高制造过程的环保性。五、进度计划五、进度计划设计（论文）各阶段名称起止日期1查阅文献，撰写开题报告、文献综述，开题答辩2023.11.012023.11.302翻译外文文献，确定结构方案、绘制草图，完成所有设计计算及校核，中期检查答辩2023.12.012024.04.153完成总装配图及零件图，完成毕业设计说明书2024.04.162024.05.144毕业设计说明书查重，修改并完成所有图纸、2024.05.152024.05.255整理完善所有图纸及资料，毕业设计答辩2024.05.262024.06.05六、参考文献六、参考文献 1 SCHYNS Z O G,SHAVER M P.Mechanical Recycling of Packaging Plastics:A ReviewJ.Macromolecular Rapid Communications,2021,42(3).2 SCHWABL P,KPPEL S,KNIGSHOFER P,et al.Detection of Various Microplastics in Human Stool A Prospective Case SeriesJ.ANNALS OF INTERNAL MEDICINE,2019,171(7):453.3 宁晓琴.塑料包装行业发展现状及趋势分析J.塑料包装,2014,24(3):1-4.4 马兆嵘,刘有胜,张芊芊,等.农用塑料薄膜使用现状与环境污染分析J.生态毒理学报,2020,15(4):21-32.5 胡晓兰,梁国正.生物降解高分子材料研究进展Z.2002:30,7-10.北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告10 6 程鹏飞,刘芸,康文倩,等.PBAT复合材料的改性研究进展J.合成树脂及塑料,2021,38(1):97-102.7 陈小英,徐鼐,庞素娟,等.PLA增强改性PBAT共混物的制备及性能研究J.化工新型材料,2016(6):122-125.8 KUMAR M,MOHANTY S,NAYAK S K,et al.Effect of glycidyl methacrylate(GMA)on the thermal,mechanical and morphological property of biodegradable PLA/PBAT blend and its nanocompositesJ.BIORESOURCE TECHNOLOGY,2010,101(21):8406-8415.9 PAN H,HAO Y,ZHAO Y,et al.Improved mechanical properties,barrier properties and degradation behavior of poly(butylenes adipate-co-terephthalate)/poly(propylene carbonate)filmsJ.Korean Journal of Chemical Engineering,2017,34(5):1294-1304.10 JIANG G,WANG F,ZHANG S D,et al.Structure and improved properties of PPC/PBAT blends via controlling phase morphology based on melt viscosityJ.JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE,2020,137(31).11 吕怀兴,杨彪,许国志.PBS/PBAT共混型全生物降解材料的制备及其性能研究J.中国塑料,2009,23(08):18-21.12 COSTA A,CROCITTI A,de CARVALHO L H,et al.Properties of Biodegradable Films Based on Poly(butylene Succinate)(PBS)and Poly(butylene Adipate-co-Terephthalate)(PBAT)BlendsJ.POLYMERS,2020,12(10).13 冯申,温亮,孙朝阳,等.PGA/PBAT复合材料的性能及应用研究J.中国塑料,2020,34(11):36-40.14 王美珍,张玉,孟兵,等.PBAT的加工性能与降解性能J.工程塑料应用,2023(5):68-74.15 周殿明编著.塑料薄膜挤出成型M.北京：机械工业出版社,2012:260.16 房美田.一种塑料薄膜生产设备及其生产工艺:116330631P.2023-06-27.17 李彬,冯益强,郝晓亮,等.一种单螺杆挤出机:116811194P.2023-09-29.18 李富春,陈飞,刘岷.用于加工塑料薄膜的单螺杆挤出机:208290240P.2018-12-28.19 谢钘,何韬.一种单螺杆挤出机下料段管路冷却装置:219667432P.2023-09-12.20 常维妙,金标,黎艳红.一种单螺杆塑料挤出机专用螺杆:214645751P.2021-11-09.21 姜林.一种PBAT环保降解膜的挤出吹膜装置:213675331P.2021-07-13.北京化工大学本科毕业设计（论文）开题报告11指导教师意见：指导教师意见：指导教师签名：年 月 日审核小组意见：审核小组意见：审核小组组长签字：年 月 日学院意见：学院意见：年 月 日备注：备注：班级：机械 20XX学号：20 xxxxxxxx北京化工大学毕业设计(论文)题目全生物降解全生物降解 PBAT 吹膜用单螺杆挤出机设计吹膜用单螺杆挤出机设计专专 业业学学 生生xxxxxx指导教师指导教师xxxxxx（职称）（职称）2024年年 xx月月 xx日日北京化工大学毕业设计（论文）II诚信申明诚信申明本人申明：本人所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名：XXXXXX20XX年XX月XX日北京化工大学毕业设计（论文）III毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书设计设计(论文论文)题目：题目：学院：专业：班级：学院：专业：班级：学生：指导教师：专业负责人：学生：指导教师：专业负责人：1.设计（论文）的主要任务及目标（1）设计一台直径为 90mm 的全生物降解 PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯）吹膜用单螺杆挤出机，以适合 PBAT 薄膜吹塑成型生产中 PBAT物料的塑化挤出；（2）通过计算确定吹膜用单螺杆挤出机传动系统结构及参数；设计机筒、螺杆（适合 PBAT 物料塑化）、加热冷却装置、加料装置、机头联结装置、机架等关键结构及参数；（3）进行计算应包括结构参数进行计算，进行必要的强度校核；（4）绘制挤出机总装配图（包括传动系统、加料装置、螺杆、机筒、加热器、机头联结装置、机架等），绘制主要零部件的部件图及零件图。2.设计（论文）的主要内容（1）查阅薄膜吹塑、单螺杆挤出机、PBAT 挤出等相关文献资料，了解相关知识和技术；（2）撰写开题报告、文献综述，翻译一篇与毕业设计任务紧密相关的英文文献（不少于 5000 汉字）；（3）装置设计图纸包括装配图和零部件图，图纸设计应符合绘图规范，视图完整，标注正确。图纸应清晰表达各部分结构及其装配关系；（4）图纸工作量达到规定要求，即图纸总量不少于 5 张 A1 图纸；（5）设计说明书内容完整，数据准确，条理清晰，撰写格式复合规范。3.设计（论文）的主要要求（1）查阅薄膜吹塑、单螺杆挤出机、PBAT 挤出等相关文献资料，了解相关知识和技术；（2）撰写开题报告、文献综述，翻译一篇与毕业设计任务紧密相关的英文文献（不少于 5000 汉字）；（3）装置设计图纸包括装配图和零部件图，图纸设计应符合绘图规范，视图完整，标注正确。图纸应清晰表达各部分结构及其装配关系；（4）图纸工作量达到规定要求，即图纸总量不少于 5 张 A1 图纸；（5）设计说明书内容完整，数据准确，条理清晰，撰写格式复合规范。4.主要参考文献北京化工大学毕业设计（论文）IV1 北京化工大学、华南理工大学合编.塑料机械设计（第 2 版）M.北京：轻工业出版社，1995.122 陈世煌.塑料成型机械M.北京：化学工业出版社，2011.23陈亮等.机械设计综合课程设计M.北京高等教育出版社,2023.34 国内外有关薄膜吹塑、单螺杆挤出机、PBAT 挤出方面的文献（含专利）。5.进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1查阅文献，撰写开题报告、文献综述，开题答辩2023.11.012023.11.302翻译外文文献，确定结构方案、绘制草图，完成所有进行计算及校核，中期检查答辩2023.12.012024.04.153完成总装配图及零件图，完成毕业设计说明书2024.04.162023.05.144毕业设计说明书查重，修改并完成所有图纸、2024.05.152023.05.255整理完善所有图纸及资料，毕业设计答辩2023.05.262023.06.05北京化工大学毕业设计（论文）V全生物降解全生物降解 PBAT 吹膜用单螺杆挤出机设计吹膜用单螺杆挤出机设计摘 要本次设计以全生物降解 PBAT 吹膜作为问题导向，对其进行单螺杆挤出机的设计，通过本课题的设计，为高效快速成型提供一些帮助。在分析课题研究的背景、研究现状的基础上，明确课题设计的意义及主要内容。依托设计要求及参数，对单螺杆挤出机总体结构、工作原理、螺杆进行设计。对挤出机构的机筒、加料装置、加热装置及冷却装置等进行设计与确定。对传动机构中的齿轮、轴等主要零部件进行计算与校核；对键、轴承等进行选择。对机架、料斗等其他零部件进行设计；完成挤出机装配图及零件图的设计与绘制。关键词：关键词：PBAT；单螺杆；挤出机；挤出机构；传动机构北京化工大学毕业设计（论文）VIDesign of a single screw extruder for fully biodegradable PBAT film blowingABSTRACTThis design focuses on the problem of fully biodegradable PBAT blown film,and designs a single screw extruder for it.Through the design of this project,some help is provided for efficient rapid prototyping.On the basis of analyzing the background and current research status of the project,clarify the significance and main content of the project design.Based on design requirements and parameters,design the overall structure,working principle,and screw of the single screw extruder.Design and determine the barrel,feeding device,heating device,and cooling device of the extrusion mechanism.Calculate and verify the main components such as gears and shafts in the transmission mechanism;Select keys,bearings,etc.Design other components such as racks and hoppers;Complete the design and drawing of the extruder assembly and component drawings.KEYWORDS:PBAT;Single screw;Extruder;Extrusion mechanism;Transmission mechanism北京化工大学毕业设计（论文）VII目录目录1 绪论.11.1 本课题研究的背景.11.2 制造技术的研究现状.11.3 本课题研究的主要内容.21.4 本课题研究的目的及价值.22 总体方案的设计与确定.42.1 单螺杆挤出机的概述.42.2 单螺杆挤出机的工作原理.42.3螺杆类型的选择与确定.52.4 机筒类型的确定.62.5 全生物降解塑料（PBAT）的基本特性.73 挤出机构的设计与计算.83.1 螺杆的设计与计算.83.2 螺杆与机筒的间隙.143.3 加料装置的确定.153.4 加热装置的确定.153.5 冷却装置的确定.164 传动结构的设计与计算.174.1计算传动装置的运动和动力参数.174.1.1 减速器传动比的分配.174.1.2减速器各轴动力参数的计算.174.2齿轮的设计与计算.184.2.1速度较高级别齿轮的设计与计算.184.2.2速度级别较低齿轮的设计与计算.224.3轴的进行计算.264.3.1输入轴轴的设计与计算.264.3.2中间轴轴的设计和计算.274.3.3输出轴轴的设计与计算.284.4键的选择与校核.324.5滚动轴承的选择和计算.33北京化工大学毕业设计（论文）VIII4.6润滑与密封.344.7减速器其他尺寸的计算.355 其他零部件的设计与确定.375.1 机架的设计.375.2 机头法兰的设计.385.3 料斗的设计.39总结.41参考文献.42致谢.44北京化工大学毕业设计（论文）11 绪论绪论1.1 本课题研究的背景本课题研究的背景在国内制造业飞速发展的今天，塑料作为重要的材料之一，被广泛的运用在各行各业，塑料材料能够完成零件复杂的成型，在航空、电子、机械等行业使用的尤为频繁。塑料零件的成型方式大多数都是使用注塑成型的方式完成，鉴于此，对挤出机加工质量及尺寸提出了更好的要求。之前传统机器不能够很好的适应现在制造业的快速高效的作业要求。采用较为先进的成型方式配合挤出机，能够很好的完成设计任务，不仅仅缩短了设计的时间、提高了生产效率，还能够减轻或代替人们的劳动，机械自动化软件也是注塑模乃至制造水平的重要指标。图 1.1 单螺杆挤出机1.2 制造技术的研究现状制造技术的研究现状在国内制造业快速发展的今天，对塑料进行注射成型以及采用智能制造的方式生产是制造行业的大势所趋，该技术也在全世界发达的国家推广开来。这些年，国北京化工大学毕业设计（论文）2内模具制造也请不断的进行研发，对智能制造起到积极的作用，能够很好的满足当下模具的生产和制造的要求，确保了模具行业向着智能化、数字化方向发展。另外，智能制造和数字化设计，其主要内容包括数字化技术和智能生产线。在完成模具设计和制造的要求下，对其进行设计的内容包括零件的成型、注塑模装配体的设计、各零部件的仿真等，在完成这些操作后，使用加工机床特别是数控加工机床，对装配图上面的非标零部件进行加工和制造，而后对其零件进行检测，确保零件的生产和制造的要求，当然了模具装配后也需要对其进行检测。在新时代、大数据、云计算、智能制造等前提下，国内的注塑模向着顶尖的发展方向发展。智能制造在吸收传统制造技术有点的基础上，采用科学的设计方法，融入科技，使其设计和制造也就越来越智能及便捷等。1.3 本课题研究的主要内容本课题研究的主要内容1、完成单螺杆挤出机的前期分析，包括对其结构构造、生产要求、工作原理等。2、完成总体方案的设计，对螺杆进行详细的设计。3、完成挤出机构、传动机构及其他零部件的设计。4、对机器中的主要零部件进行计算及校核；5、完成装配图以及零件图的绘制；6、撰写论文，对本次设计进行总结。1.4 本课题研究的目的及价值本课题研究的目的及价值1、让学生具备设计机械结构的能力，熟练的使用计算机，可以用电脑软件AutoCAD、等去画图，并用计算机查找需要的资料等；2、毕设在完成后，让设计者了解时下最新的技术经济政策、管理要求等，培养学生对政策的执行能力。3、让设计者的设计思想正确，培养他们的设计态度和工作风格，要求它们仔细严谨、实事求是；锻炼学生的调研能力、分析能力、处理问题能力，培养他们的创北京化工大学毕业设计（论文）3新精神。4、毕设在完成后，学生在基础知识方面的理解更加深入，让学生的知识面拓宽，全方位锻炼学生对知识的运用能力，另外通过毕设，学生的许多综合能力都得到提高，包括设计方案、设计图纸、撰写论文等。北京化工大学毕业设计（论文）42 总体方案的设计与确定总体方案的设计与确定2.1 单螺杆挤出机的概述单螺杆挤出机的概述螺杆挤出机有单螺杆和多螺杆两种。单螺杆挤出机在聚合物工业加工中非常重要，这种机型成本不高，设计比较简单，很坚固也很可靠，性价比非常高。塑化挤出机中螺杆可有三个不同阶段：图 2.1 挤出机螺杆几何形状该形状还被叫做单级，所谓单级表示虽然螺杆中几何段有三个，不过实际上只有一个压缩段，第一段的螺槽和进料口靠的最近，这部分很深，属于螺杆进料段。最后一段和模头靠近，这部分比较浅，这部分的物料几乎都是熔融状态，称作计量段、挤出段。第二部分和进料段、计量段相连，所以这部分叫做过渡段或压缩段。很多时候，从进料段向计量段过渡的时候，螺槽深度越来越浅，所以物料在螺槽中会被挤压。2.2 单螺杆挤出机的工作原理单螺杆挤出机的工作原理物料因为重力的原因，从加料斗处来到挤出机机筒中，如果物料温度比熔点还要搞，就会有熔膜出现在机筒中的表面，塑化阶段从此开始。物料向前移动，每个位置不一样，固态物料在被融化后变得越来越少，如果所有的固态聚合物全部消失，此时就会来到塑化段的末端，开始输送送筒。在运送固态的时候，会均匀的将熔体传输至模头。北京化工大学毕业设计（论文）5聚合物来到模头处，就会成为模头流道的样子，所以在高聚物跟里头分开后，形状大多上会和模头流道最后断面的样子差不多，挤出机会有相当的压力出现，促使物料从模头处经过。图 2.2 单螺杆挤出机简图2.3 螺杆类型的选择与确定螺杆类型的选择与确定在挤压系统中，螺杆作为主要部件，螺杆各个部位形状的改变，对螺杆的工作性能有直接性的影响，将其分作普通型、