3d打印丝材挤出机的设计(附件)
随着3D打印技术的快速发展，基于塑料的3D打印技术已经有了广泛的应用。对于塑料3D打印来说，所用的丝材原料基本上来自市场上现有的类型。然而，对于3D打印的研究来说，现有的丝材满足不了研究的需求。本文首先参阅一些相关文献，了解了市场现有常规单螺杆挤出机的原理和具体结构及存在的问题。接着进行挤出机的挤压机构的设计，确定螺杆的相应参数，然后设计出配套的机筒。紧跟着进行挤出机传动系统设计，选出功率转速足够的电机，与减速器、联轴器联接驱动挤出机进行挤压工作。再然后完成挤出机的加热模块设计，对丝材的成型温度进行调控。最后通过合理的结构布局，完成了一种结构简单的单螺杆丝材挤出机的设计工作。该挤出机能制备出各种成分的塑料打印丝材，满足了日常研究使用的需求。关键词 单螺杆挤出机 ，机筒， 螺杆
目录
1. 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 研究目标及内容 2
2.挤出机主要部件的设计选择 3
2.1单螺杆挤出机的主要参数及装配形式 3
2.2传动方案的设计和选择 4
2.3 螺杆的基本结构及材料选择 5
2.4机筒的具体构造及机筒的材料选择 7
2.5加热方式和冷却方式的选用 10
2.6挤出机的上料装置 12
2.7挤出机的加热温度控制系统 13
3.挤出机主要部件的设计 13
3.1螺杆的设计及校核 13
3.2机筒的设计 18
3.3机头的设计 19
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1.绪论
1.1课题背景
3D打印也叫增材制造技术,属于快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术[]。
3D打印最主要的三部分分 别是设备、软件和材料，其中材料是最重要的一个的环节。而且现在3D打印市场中的3D打印丝材种类是不足的。一般有这几个因素:丝材的种类少,新丝材研发成本太高且取得好成果也很难,市场的认可度也较低[]。
3D打印技术快速发展的重点是获得更多更好的3D打 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
印丝材。随着3D打印技术的快速发展，基于塑料的3D打印技术已经有了广泛的应用。对于塑料3D打印来说，所用的原料丝材基本上来自市场如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等[]。然而，对于3D打印的研究来说，现有的丝材满足不了研究的需求。本课题的目的是运用所学知识设计一款能够制备各种成分的3D打印丝材的单螺杆挤出机。
人们对单螺杆挤出机的研究已有近90年的历史。一晃90年过去了，它被人们用来处理一些塑性物料如PVC等等[]。单螺杆挤出机的设计已经有了较高的水准，挤出机加工出来的成型材料不但质量优异、塑性也较高，而且只消耗较低的能源。在加工过程中运行平稳，噪声小，其工作效率较大且使用寿命长[]。
1.1.1普通螺杆挤出机的组成
挤出机一般由挤压系统、传动系统及加热冷却系统和反馈控制系统组成[]。
①传动系统：原动机、联轴器、推力轴承等便构成了传动装置。其中电动机与联轴器相连接，联轴器与螺杆通过键槽相连接。它们一起让螺杆转起来，给螺杆力量转起来并能够受得了垂直于螺杆截面的力而不被弄断。
②加料系统：由料斗、机筒及上料装置组成，料斗的用途是存放物料，机筒通过螺丝螺母与料斗进行连接，上料装置用来自动上物料。
③挤压系统：由螺杆、分流板、机头、机筒等组成，它是挤出机最重要的部分，能对物料进行持续的运送、塑化、并从机头稳点地挤出丝材，它是挤出机最重要的部件。
④升温降热系统：以升温部件、降温装置构成。一般用来对机筒里物料进行加热，适当的对机筒进行降温出来，以保证整个丝材挤压系统在物料的工艺要求下进行工作。
⑤控制系统：主要由控制板、电子器件及反馈装置组成，作用是对挤出机的运转情况接收反馈并进行控制，如合适温度、恰当的转速及相应的压力等等。
1.1.2单螺杆挤出机原理及优缺点
单螺杆挤出机具有组成部件不复杂、便于操作等优势。其原理如下：我们将丝材倒入料斗里，在地球引力的作用下，丝材下滑到机筒里面。之后丝材就挤在机筒和螺杆两者之间的夹缝里，这一段的螺杆被称为送料段。而机简与底板联接在一起，螺杆由电机驱动转起来。丝材、机筒和螺杆三者之间不断的碰触着，摩擦力带着丝材向前不断的运动，随着加热部件的加热和与螺杆之间的挤压，让丝材由原来的状态变得熔融和紧实。
丝材获得初步的加热在进料段中运送时，丝材在进入压缩段后加热装置对丝材进行更深一步的加热使丝材达到熔融状态，并在机筒内壁形成熔融物质，在此阶段进行着丝材的塑化。随着丝材的不断的运输前进，固体状态的丝材被加热装置加热而融化，越来越少。丝材已完全的处于熔融状态了在快进入计量段时。计量段在接收到熔融的丝材后，丝材被继续进行传输。接着挤出机的机头也接收到计量段送过来的熔融状态的丝材，当丝材通过机头出来之后，便能够得到想要的丝材形状尺寸，然后再由牵引机绕线，剪断机切断丝材，整个3D丝材挤出过程便进行完毕[]。
单螺杆挤出机也具备如下优缺点，它的优点是设计简单制造方便，制造出成品的花费少，能源消耗也小，因为这些优点被大量的用于塑料加工制造业当中，但单螺杆挤出机也有相应的一些缺点：
①单螺杆挤出机输送物料主要凭借丝材、机筒与螺杆三者间的摩擦力， 于是这便限制了它能加工的物料类别，让它很难进行那些粉料、纤维玻璃及和无机填料处理制造工作。
②配合挤出机机头进行使用时，如果机筒受到的过大的挤压力，可能会导致物料逆向运送，影响到产品的质量也拉低了机构的生产率。
③单螺杆挤出机的排气处理方式不够好，在排气区挤出机并不能将丝材产生的废气处理掉。
1.2 研究目标及内容
目前挤出机主要研究怎么提高单螺杆挤出机的产量问题，如果处理得好，能够大幅提高企业的生产效率和经济收益。本次设计查阅大量有关文献资料，了解了丝材挤出机的基本远转原理，选型计算之后绘制出挤出机的几大组成系统的三维立体图，希望让它可以高产的进行运作。
挤出机主要部件的设计选择
2.1单螺杆挤出机的主要参数及装配形式
目录
1. 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 研究目标及内容 2
2.挤出机主要部件的设计选择 3
2.1单螺杆挤出机的主要参数及装配形式 3
2.2传动方案的设计和选择 4
2.3 螺杆的基本结构及材料选择 5
2.4机筒的具体构造及机筒的材料选择 7
2.5加热方式和冷却方式的选用 10
2.6挤出机的上料装置 12
2.7挤出机的加热温度控制系统 13
3.挤出机主要部件的设计 13
3.1螺杆的设计及校核 13
3.2机筒的设计 18
3.3机头的设计 19
结 论 21
致 谢 22
参考文献 23
1.绪论
1.1课题背景
3D打印也叫增材制造技术,属于快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术[]。
3D打印最主要的三部分分 别是设备、软件和材料，其中材料是最重要的一个的环节。而且现在3D打印市场中的3D打印丝材种类是不足的。一般有这几个因素:丝材的种类少,新丝材研发成本太高且取得好成果也很难,市场的认可度也较低[]。
3D打印技术快速发展的重点是获得更多更好的3D打 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
印丝材。随着3D打印技术的快速发展，基于塑料的3D打印技术已经有了广泛的应用。对于塑料3D打印来说，所用的原料丝材基本上来自市场如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等[]。然而，对于3D打印的研究来说，现有的丝材满足不了研究的需求。本课题的目的是运用所学知识设计一款能够制备各种成分的3D打印丝材的单螺杆挤出机。
人们对单螺杆挤出机的研究已有近90年的历史。一晃90年过去了，它被人们用来处理一些塑性物料如PVC等等[]。单螺杆挤出机的设计已经有了较高的水准，挤出机加工出来的成型材料不但质量优异、塑性也较高，而且只消耗较低的能源。在加工过程中运行平稳，噪声小，其工作效率较大且使用寿命长[]。
1.1.1普通螺杆挤出机的组成
挤出机一般由挤压系统、传动系统及加热冷却系统和反馈控制系统组成[]。
①传动系统：原动机、联轴器、推力轴承等便构成了传动装置。其中电动机与联轴器相连接，联轴器与螺杆通过键槽相连接。它们一起让螺杆转起来，给螺杆力量转起来并能够受得了垂直于螺杆截面的力而不被弄断。
②加料系统：由料斗、机筒及上料装置组成，料斗的用途是存放物料，机筒通过螺丝螺母与料斗进行连接，上料装置用来自动上物料。
③挤压系统：由螺杆、分流板、机头、机筒等组成，它是挤出机最重要的部分，能对物料进行持续的运送、塑化、并从机头稳点地挤出丝材，它是挤出机最重要的部件。
④升温降热系统：以升温部件、降温装置构成。一般用来对机筒里物料进行加热，适当的对机筒进行降温出来，以保证整个丝材挤压系统在物料的工艺要求下进行工作。
⑤控制系统：主要由控制板、电子器件及反馈装置组成，作用是对挤出机的运转情况接收反馈并进行控制，如合适温度、恰当的转速及相应的压力等等。
1.1.2单螺杆挤出机原理及优缺点
单螺杆挤出机具有组成部件不复杂、便于操作等优势。其原理如下：我们将丝材倒入料斗里，在地球引力的作用下，丝材下滑到机筒里面。之后丝材就挤在机筒和螺杆两者之间的夹缝里，这一段的螺杆被称为送料段。而机简与底板联接在一起，螺杆由电机驱动转起来。丝材、机筒和螺杆三者之间不断的碰触着，摩擦力带着丝材向前不断的运动，随着加热部件的加热和与螺杆之间的挤压，让丝材由原来的状态变得熔融和紧实。
丝材获得初步的加热在进料段中运送时，丝材在进入压缩段后加热装置对丝材进行更深一步的加热使丝材达到熔融状态，并在机筒内壁形成熔融物质，在此阶段进行着丝材的塑化。随着丝材的不断的运输前进，固体状态的丝材被加热装置加热而融化，越来越少。丝材已完全的处于熔融状态了在快进入计量段时。计量段在接收到熔融的丝材后，丝材被继续进行传输。接着挤出机的机头也接收到计量段送过来的熔融状态的丝材，当丝材通过机头出来之后，便能够得到想要的丝材形状尺寸，然后再由牵引机绕线，剪断机切断丝材，整个3D丝材挤出过程便进行完毕[]。
单螺杆挤出机也具备如下优缺点，它的优点是设计简单制造方便，制造出成品的花费少，能源消耗也小，因为这些优点被大量的用于塑料加工制造业当中，但单螺杆挤出机也有相应的一些缺点：
①单螺杆挤出机输送物料主要凭借丝材、机筒与螺杆三者间的摩擦力， 于是这便限制了它能加工的物料类别，让它很难进行那些粉料、纤维玻璃及和无机填料处理制造工作。
②配合挤出机机头进行使用时，如果机筒受到的过大的挤压力，可能会导致物料逆向运送，影响到产品的质量也拉低了机构的生产率。
③单螺杆挤出机的排气处理方式不够好，在排气区挤出机并不能将丝材产生的废气处理掉。
1.2 研究目标及内容
目前挤出机主要研究怎么提高单螺杆挤出机的产量问题，如果处理得好，能够大幅提高企业的生产效率和经济收益。本次设计查阅大量有关文献资料，了解了丝材挤出机的基本远转原理，选型计算之后绘制出挤出机的几大组成系统的三维立体图，希望让它可以高产的进行运作。
挤出机主要部件的设计选择
2.1单螺杆挤出机的主要参数及装配形式
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