数控机床防护罩材料及其工艺模板.docx

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数控机床防护罩材料及其工艺模板

数控机床防护罩材料和工艺

——有机玻璃

中国机床现实状况是，消费第一、进口第一，高端失手，低端混战。

为了改变这种现态，增强国际竞争力，提升品牌价值。

应在技术上深入完善各项性能指标同时，更要从人机工程学角度对数控机床外观造型进行研究设计，提升人性化设计水平。

改善人-机-环境系统协调统一关系。

一、数控机床防护罩设计标准

数控机床防护罩设计应遵照安全防护装置设计标准：

1.以人文本设计标准。

设计防护罩时，首先要考虑人原因，确保操作者安全。

2.安全防护罩必需安全可靠。

安全防护罩必需达成对应安全要求，确保在要求寿命期内强度、刚度、耐磨性、稳定性、耐腐蚀和抗疲惫性。

以确保其本身有足够安全可靠度。

安全防护装置设计要充足考虑有可能发生不安全状态，如误操作、以外突发事件等特殊情况。

二、数控机床防护罩各组成部分

三、数控机床防护罩设计选材

材料大致包含：

不锈钢、有机玻璃等

四、有机玻璃相关分析

1.有机玻璃概述

有机玻璃是一个高分子透明化学材料，由甲基丙烯酸甲酯聚合而成。

化学名称是聚甲基丙烯酸甲酯，英文简称PMMA。

“有机玻璃”源自商品名“Oroglas”（一个PMMA板），取自“OrganicGlass”（即有机玻璃）。

但多年来将全部透明塑料如PS、PC等均统称有机玻璃内有些人认为透明塑料板就是有机玻璃，为避免混淆和误，现在大多把PMMA板材称作压克力板，而把多种PMMA材料笼地称为压克力或亚克力,

有机玻璃是迄今为止合成透明材料中质最优异.

2.有机玻璃特征

①高度透明性。

有机玻璃是现在最优良高分子透明材料，透光率达成92％，比玻璃透光度高。

称为人造小太阳太阳灯灯管是石英做，这是因为石英能完全透过紫外线。

一般玻璃只能透过0.6％紫外线，但有机玻璃却能透过73％。

　　②机械强度高。

有机玻璃相对分子质量大约为200万，是长链高分子化合物，而且形成份子链很柔软，所以，有机玻璃强度比较高，抗拉伸和抗冲击能力比一般玻璃高7～18倍。

有一个经过加热和拉伸处理过有机玻璃，其中分子链段排列得很有次序，使材料韧性有显著提升。

用钉子钉进这种有机玻璃，即使钉子穿透了，有机玻璃上也不产生裂纹。

这种有机玻璃被子弹击穿后一样不会破成碎片。

所以，拉伸处理有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上座舱盖。

　　③重量轻。

有机玻璃密度为1.18kg/dm3，一样大小材料，其重量只有一般玻璃二分之一，金属铝（属于轻金属）43％。

④易于加工。

有机玻璃不仅能用车床进行切削，钻床进行钻孔，而且能用丙酮、氯仿等粘结成多种形状器具，也能用吹塑、注射、挤出等塑料成型方法加工成大到飞机座舱盖，小到假牙和牙托等形形色色制品。

3.有机玻璃市场中规格、价格、形态

亚克力板

进口亚克力2.05×3.05m28元/kg

国产亚克力（回料）1.25×1.85/2.45m、1.22×1.82/2.44m、1.23×1.83m17元/kg

布金板、布银板1.1m×1.2m×5mm29元/kg

1.1m×1.2m×3mm35元/kg

国产亚克力（新料）1.25/1.22/1.24×1.85/2.44/2.46m（3mm-12mm透明）23元/KG

1.25/1.22/1.24×1.85/2.44/2.46m（14mm-25mm透明）24元/KG

品名型号规格产地单价（元/吨）

PMMAV052注塑级美国罗姆9800元/吨

PMMAV500挤塑级美国罗姆10000元/吨

PMMAV920注塑级美国罗姆11000元/吨

PMMA8N注塑级德国罗姆11000元/吨

PMMACM203挤出级台湾奇美9800元/吨

PMMACM205耐热级台湾奇美10000元/吨

PMMACM207通用级台湾奇美9900元/吨

PMMACM208挤出级台湾奇美10000元/吨

PMMACM211流动性级台湾奇美9800元/吨

PMMAIF850通常级韩国LG9700元/吨

PMMAIG840注塑级韩国LG9800元/吨

PMMAEH910挤压级韩国LG9800元/吨

PMMAEF940挤压级韩国LG9900元/吨

PMMATB抗静电级日本三菱10000元/吨

PMMATH高耐热级日本三菱9800元/吨

PMMAIR-H70抗冲级日本三菱9900元/吨

PMMAIR-D50抗冲级日本三菱9700元/吨

PMMA80N注塑级日本旭化成10000元/吨

PMMA980N耐热级日本旭化成11000元/吨

PMMA560F注塑级日本旭化成10000元/吨

PMMAGF1000通用级日本可乐丽9800元/吨

PMMA372-1008上海笔化17500元/吨

PMMA372-1010上海笔化21500元/吨

PMMA372-1013上海笔化18500元/吨

PMMA372-1074上海笔化18500元/吨

PMMA372-8002上海笔化23700元/吨

PMMA372-80025上海笔化17500元/吨

PMMA5N德国德固赛16200元/吨

PMMA80N日本旭化成17900元/吨 

PMMACM205台湾奇美18500元/吨

PMMACM-205镇江奇美17200元/吨

PMMACM207台湾奇美18500元/吨

PMMACM211台湾奇美18500元/吨

PMMAHI835MLG化学46000元/吨

PMMAHI855MLG化学48000元/吨

PMMAHP210LG化学26000元/吨

PMMAIF850LG化学19200元/吨

PMMAIF860LG化学18200元/吨 

PMMAIH830LG化学24750元/吨

PMMAIH830C型LG化学20300元/吨

PMMAIR-D70三菱丽阳40000元/吨

PMMAMF001南通丽阳17500元/吨

PMMAVH001南通丽阳18500元/吨

PMMAVH5南通丽阳25000元/吨

PMMAVR-L40三菱丽阳40000元/吨

PMMAVRM40南通丽阳40000元/吨

4.有机玻璃加工工艺

1.成型方法

（1）粘贴法：

    将有机玻璃切割成一定形状后，在平面上粘贴而成。

（2）热压法：

    将有机玻璃薄板加热后，在模具中中热压型。

这种造型法制成工艺品含有形体丰满，曲线流畅，立体感强特点，有浮雕效果。

热压模可用木材、油泥塑形，然后用铸铅、石膏材料作阴阳模，有机玻璃加热后即可压成型。

（3）镶嵌法：

    将不一样色彩有机玻璃块切割成抽需几何图形，在底板上镶嵌拼接而成。

这种方法要求拼接严密，棱我争明，能收到色彩强烈，但又浑然一体效果。

（4）立磨法：

    将棒形有机玻璃或厚板形有机玻璃粘接后，直接在砂轮上磨制、抛光成型。

用此法制作工艺品和某种雕塑相同，由丰富多彩表面形状，组成别具一格艺术形象。

（5）断磨法：

    将板形有机玻璃重合粘贴在一起，然后直接削磨断面成型。

此法制成工艺品能得到色泽多变，浑朴自然效果。

（6）热煨法：

    将有机玻璃加工到一定形状，将有机玻璃加热，直接用手快速窝制、捏制成型。

些法要求事先对构图有成竹，动作灵敏，一气呵成。

用此法制成工艺品含有线条奔放，形象简练等优点

2.加工设备

激光雕刻机，水热抛光机，吸塑机，钻石抛光机、塑料板热弯机；亚克力折弯机；激光裁板机；高精度雕刻机；刻字机

3.工艺特征

　　1.聚甲基丙烯酸甲酯含有极性侧甲基，含有较显著吸湿性，吸水率通常在0.3%-0.4%，成型前必需干燥，干燥条件是80℃-85℃下干燥4-5h。

　　2.聚甲基丙烯酸甲酯在成型加工温度范围内含有效显著非牛顿流体特征，熔融粘度随剪切速率增大会显著下降，熔体粘度对温度改变也很敏感。

所以，对于聚甲基丙烯酸甲酯成型加工，提升成型压力和温度全部可显著降低熔体粘度，取得很好流动性。

　　3.聚甲基丙烯酸甲酯开始流动温度约160℃，开始分解温度高于270℃，含有较宽加工温度区间。

　　4.聚甲基丙烯酸甲酯熔体粘度较高，冷却速率又较快，制品轻易产生内应力，所以成型时对工艺条件控制要求严格，制品成型后也需要进行后处理。

　　5.聚甲基丙烯酸甲酯是无定形聚合物，收缩率及其改变范围全部较小，通常约在0.5%-0.8%，有利于成型出尺寸精度较高塑件。

　　6.聚甲基丙烯酸甲酯切削性能甚好，其型材可很轻易地机加工为多种要求尺寸。

4.加工工艺

　　聚甲基丙烯酸甲酯能够采取浇铸、注塑、挤出、热成型等工艺。

　　1.浇铸成型

　　浇铸成型用于成型有机玻璃板材、棒材等型材，即用本体聚合方法成型型材。

浇铸成型后制品需要进行后处理，后处理条件是60℃下保温2h，120℃下保温2h

　　2.注塑成型

　　注塑成型采取悬浮聚合所制得颗粒料，成型在一般柱塞式或螺杆式注塑机上进行。

表1是聚甲基丙烯酸甲酯注塑成型经典工艺条件。

　　表1聚甲基丙烯酸甲酯注塑工艺条件

　　工艺参数螺杆式注塑机柱塞式注塑机

　　料筒℃温度后部180-200180-200

　　中部190-230

　　前部180-210210-240

　　喷嘴温度℃180-210210-240

　　模具温度℃40-8040-80

　　注射压力MPa80-12080-130

　　保压压力MPa40-6040-60

　　螺杆转速rp.m-120-30

　　注塑制品也需要后处理消除内应力，处理在70-80℃热风循环干燥箱内进行，处理时间视制品厚度，通常均需4h左右。

　　3.挤出成型

　　聚甲基丙烯酸甲酯也能够采取挤出成型，用悬浮聚合生产颗粒料制备有机玻璃板材、棒材、管材、片材等，但这么制备型材，尤其是板材，因为聚合物分子量小，力学性能、耐热性、耐溶剂性均不及浇注成型型材，其优点是生产效率高，尤其是对于管材和其它用浇注法时模具。

难以制造型材。

挤出成型可采取单阶或双阶排气式挤出机，螺杆长径比通常在20-25。

表2是挤出成型经典工艺条件。

　　表2聚甲基丙烯酸甲酯挤出成型工艺条件

　　工艺参数片材棒材

　　螺杆压缩比22

　　料筒℃温度后部150-180150-180

　　中部170-200170-200

　　前部170-230170-200

　　挤出压力MPa2．8-12．40．7-3．4

　　进料口温度℃50-8050-80

口模温度℃180-200170-190

5.有机玻璃目前工业用途

有机玻璃文具礼品

　　办公室文具、教育用具、名片/Memo座（夹）、笔筒（座）、胶带台、通常礼品、艺术品、设计师精品、相框、奖牌（杯）、雷射雕刻、钟、钥匙圈。

　　有机玻璃厨具卫浴家庭用具

　　厨具、餐具/杯具（Tableware/Cup）、卫浴、浴缸、淋浴门、SPA、家用游泳池、托盘、糖果饼干盒、酒架、冰桶、蛋架、化妆品容器、杯垫、CD架、面纸盒、收纳盒、镜子、设计师精品。

　　有机玻璃建材装潢

　　卷门、门窗、屏风、隔间、门把、吧台、地板、扶手栏杆、护栏、展览、采光罩、遮雨（阳）棚、镜面、橱窗、景观、地标、隔音墙、防弹保护、国防、涂料、接着剂。

　　有机玻璃广告展示

　　招牌、灯箱、霓虹灯、镜面、建筑模型、展示、展示架（柜）、标示牌、衣架、标志。

　　有机玻璃家俱灯饰

　　桌椅、置物柜、讲桌、家俱配件、灯饰、灯饰配件。

　　有机玻璃交通运输制品

　　飞机窗、游艇面板、有机玻璃硬顶天窗、档风板、舱罩、睛雨窗、车灯、运输、标志、红绿灯、反光镜。

6.有机玻璃优缺点

优点：

含有质地坚硬，可加热塑形。

绝热绝缘，对X线、MRI检验无影响等优点，在中国外曾一度得到广泛应用。

缺点：

力学性能差，关键是脆性大，抗冲击性能差，受到第二次意外打击时，有机玻璃易破碎。

以后有学者对有机玻璃进行了改善，在其中加入了增强纤维（短碳纤维），制成了短碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯。

经测试，其抗拉弹性模量（刚性）和抗冲击强度比有机玻璃提升了2倍，硬度高，线膨胀系数常温时相当于有机玻璃在-400℃数值。

耐介质试验在常温下350h，几乎无显著增重、增容。

板材压模复合材料中随机走向纤维，可阻止裂纹扩展。

含有板材薄、重量轻、有良好抗冲击能力，不释放毒性物质.

7.有机玻璃表面涂装工艺及连接方法：

聚甲基丙烯酸甲酯、俗称有机玻璃，通常见于飞机、舰船玻璃和灯罩等，抗划伤性能差，透明性高，耐溶剂性能差。

表面处理时，要特点注意避免使用酯类、酮类和苯类溶剂，可用乙烯类不饱和单体处理，这种单体如苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸等，将有机玻璃制品浸泡在该类液体中约3min，取出干燥后涂漆，可产生良好效果。

　　另外，有机玻璃在涂装时，较轻易开裂，所以能够利用705℃热风进行退火，以消除塑料加工过程中产生应力及其所带来开裂和溶剂腐蚀问题。

　　聚丙烯酸甲酯塑料要求其表面涂料含有良好透明性、抗划伤和抗老化性能，所以常温固化丙烯酸聚氨酯涂料、有机硅涂料和聚丙烯酸酯涂料和醇酸、硝基、乙酸丁酯纤维素涂料等。

钻孔用螺丝锁紧、有机玻璃板连接、卡焊接、溶接、粘接

有机玻璃和地面连接不锈角钢夹住，不锈钢用螺栓固定到地面上，在玻璃和不锈钢之间打胶。

8.有机玻璃回收

纯聚甲基丙烯酸甲酯在 500 ℃时热分解能够生成 90 ％甲基丙烯酸甲酯单体。

而废旧聚甲基丙烯酸甲酯因为混入了其它废旧塑料，其单体收率比纯料要低 30 ％，仅达成 60 ％。

含玻璃纤维废旧聚甲基丙烯酸甲酯在 500℃热分解时，单体收率则不到 40 ％。

提升收率方法：

使用双螺杆式热分解装置，设定转速在 3r/min 以下，并延长炉内停留时间，这么，含玻璃纤维聚甲基丙烯酸甲酯能够取得和纯料一样高单体收率。

由酚醛树脂回收苯酚。

将酚醛树脂在 440 ～ 500℃温度下进行加氢分解反应，不加催化剂时液化率为 30 ％；若用活性炭载附白金作催化剂，则液化率可达 80% 以上。

可回收率高，为日渐加强环境保护意识所认同。