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摘 要

聚四氟乙烯（F-4）俗称塑料王，具有非常优良的耐低温、高温性能；几乎能耐所有的化学试剂药品；其摩擦因数极低，仅为0.03。主要的缺点是易磨损、导热性能差、尺寸稳定性差、硬度低。这使得它在密封润滑、机械承载和摩擦磨损等领域的应用受到了一定的限制。针对上述所存在的缺陷，可以采用复合和填充的办法来避免或减轻。主要的改性方式有化学改性、填充改性和共混改性等。

因为PTFE树脂具有很高的粘度，流动性极差，所以其主要的成型工艺是先把聚四氟乙烯树脂压缩成预成型物，然后将其烧结并冷却成为具有一定强度的制品，最后经过机械加工得到成品。目前，其主要成型方法有自动模压成型、挤压成型、模压成型。

关键词：PTFE 模压成型 填充 预成型

Design of large size F4 gradient composite plate production device

Abstract

PTFE (F-4), commonly known as plastic king, has very good resistance to low temperature and high temperature; Able to tolerate almost all chemicals; Its friction factor is extremely low, only 0.03.The main disadvantages are easy wear, poor thermal conductivity, poor dimensional stability and low hardness. This limits its application in the fields of sealing lubrication, mechanical bearing and friction wear.In view of the above defects, it can be improved by filling and compounding polytetrafluoroethylene resin and other materials, so as to expand its practical application range. The modification methods of PTFE resin include chemical modification, filling modification and blending modification.

Because of polytetrafluoroethylene (PTFE) suspension resin has high melt viscosity to molten state will not flow,so the main of PTFE suspension resin molding process is the PTFE resin first compressed into preforming, then sintering and cooling to become has the products of a certain intensity, the final finished product after machining.The main forming methods of polytetrafluoroethylene resin include extrusion, automatic moulding and moulding.

Key words: PTFE；molding；filling；preforming

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 工艺流程及设备 1

1.1工艺流程 1

1.2主要设备 1

第二章 加料量的计算 2

2.1确定复合板的设计参数 2

2.2计算增强层的密度 2

2.3计算加料量 2

第三章 滚筒的设计 4

3.1材料的选择 4

3.2滚筒的结构及各部分尺寸 4

3.2.1滚筒工作表面形状 5

3.2.2滚筒各部分尺寸的选定 5

3.2.3滚筒的校核计算 6

3.3滚筒轴承的设计 9

3.3.1确定滚动轴承的材料 10

3.3.2计算滚动轴承的寿命 10

第四章 减速装置的设计 12

4.1.拟定传动方案 12

4.2选择电动机的额定功率 12

4.2.1计算电动机所需的功率 12

4.2.2确定电机的额定功率 13

4.2.3确定电动机的额定功率 14

4.3计算电动机的额定转速 14

4.3.1计算辊筒的转速 14

4.3.2计算总传动比 14

4.4计算减速装置的各级传动比 15

4.5传动装置的运动和动力参数 16

4.5.1每根轴的转速 16

4.5.2各轴功率 16

4.5.3各轴转矩 16

4.6蜗杆传动设计计算 17

4.6.1确定蜗轮蜗杆的材料和热处理方式 17

4.6.2确定蜗杆头数和蜗轮齿数 17

4.6.3按齿面接触疲劳强度计算模数 18

4.6.4确定蜗杆传动的中心距 19

4.6.5计算蜗轮蜗杆传动时的相对滑动速度，圆周速度以及传动效率 19

4.6.6确定蜗杆蜗轮的几何尺寸 19

4.6.7弯曲疲劳强度的校核 20

4.6.8蜗杆蜗轮的热平衡计算 21

4.6.9确定蜗杆传动的侧隙种类和精度等级 21

4.7高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 21

4.7.1.确定齿轮的材料 21

4.7.2按接触强度设计 21

4.7.3根据齿根弯曲强度设计计算 23

4.8低速级斜齿轮的设计 25

4.8.1初步确定两轮的材料、精度和齿数 25

4.8.2初步确定齿轮的压力角和螺旋角 26

4.8.3按接触疲劳强度设计齿轮 26

4.8.4根据齿根弯曲强度设计齿轮 28

4.9.设计链传动 30

4.9.1计算大小链轮的齿数 31

4.9.2计算功率 31

4.9.3确定传动链的节距和型号 31

4.9.4确定链条的链节数和传动的中心距 31

4.9.5计算链条的链速,选择链条的润滑方式 32

4.9.6计算链轮的几何参数 32

4.9.7链传动的设计结论 32

第五章 压模模具的设计 33

5.1模具的设计 33

5.1.1材料的选择 33

5.1.2设计模具的结构 33

5.2加热装置的设计 35

5.2.1选择模压成型的电热元件 35

5.2.2计算所需的电热功率 35

第六章 液压机构的设计 37

6.1确定液压缸类型和安装方式 37

6.2设计液压缸缸筒 37

6.2.1选择液压缸缸筒的材料 37

6.2.2计算液压缸的工作负载 38

6.2.3选择系统的工作压力 38

6.2.4计算液压缸的内径 38

6.2.5计算缸筒壁厚 38

6.3活塞杆的设计计算 38

6.3.1确定活塞杆的直径 39

6.3.2校核活塞杆的强度 39

6.3.3设计活塞杆的结构 39

6.3.4活塞杆的导向、密封与防尘 40

6.4确定液压缸工作行程 40

6.5设计活塞 40

6.6端盖与缸底的设计计算 41

6.6.1端盖的设计计算 41

6.6.2计算缸底厚度 42

第七章 模具传动装置的设计 43

7.1模具导轨的设计 43

7.1.1计算导轨的长度 43

7.1.2确定滚动体数量和尺寸 43

7.1.3滚动导轨的设计计算 44

7.1.4确定导轨的结构 44

7.1.5选择滚动导轨的材料 44

7.1.6确定滚动导轨的预加载荷 44

7.1.7保持架的结构 45

7.2齿轮齿条的设计 45

7.2.1验算齿轮的模数 45

7.2.2计算齿轮的几何参数 46

7.2.3计算齿条的几何参数 47

第八章 经济性分析 48

8.1机械零件的经济性分析 48

8.2机器的经济性分析 48

总结与致谢 49

参考文献 50

第一章 工艺流程及设备

1.1工艺流程

大尺寸F4梯度复合板的主要生产流程为：先将检验合格的聚四氟乙烯悬浮树脂以及聚四氟乙烯与玻璃纤维的混合料依次倒入到压模模腔内并用工具将其表面刮平，然后用平板对压模模腔内的树脂进行预压实处理，预压实后再用表面带有齿形的滚筒对树脂进行滚挤压预成型，最后将预成型的复合板进行烧结处理。工艺流程见图1-1。

图1-1大尺寸F4梯度复合板的成型工艺流程图

1.2主要设备

成型大尺寸F4梯度复合板的主要装置有：表面带有齿形的滚筒、减速装置、液压驱动装置、预压实装置、工作台、加热装置以及成型模具。

第二章 加料量的计算

2.1确定复合板的设计参数

纯F4厚度为2.5毫米；增强层的厚度为3.5毫米；板长为6.5米；宽带为1.2米。

2.2计算增强层的密度

已知，增强层的配比为：PTFE的占比为0.75；玻璃纤维的占比为0.25；PTFE的密度为；玻璃纤维的密度为。

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