挤出成型工艺与挤出模设计方案(共42页).ppt

1、高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社第第1 15 5章章 挤出成型工艺与挤出模设计挤出成型工艺与挤出模设计塑料成型工艺与模具设计电子教案塑料成型工艺与模具设计电子教案 挤出成型工艺挤出成型工艺 挤出模的结构组成及分类挤出模的结构组成及分类挤出模与挤出机挤出模与挤出机15.115.215.3第第1515章章 挤出成型工艺与挤出模设计挤出成型工艺与挤出模设计 管材挤出机头管材挤出机头15.4 异型材挤出机头异型材挤出机头 电线电缆挤出机头电线电缆挤出机头 15.515.6片材挤出机头片材挤出机头15.315.1 15.1 挤出成型工艺挤出成型工艺15.1.115

2、.1.1挤出成型原理及特点挤出成型原理及特点15.1 15.1 挤出成型工艺挤出成型工艺15.1.215.1.2挤出成型工艺过程挤出成型工艺过程热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为三个阶段。热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为三个阶段。第一阶段是塑料原料的塑化。第一阶段是塑料原料的塑化。第二阶段是成型。第二阶段是成型。第三阶段是定型。第三阶段是定型。 1. 原料的准备原料的准备 2. 挤出成型挤出成型 3. 塑件的定型与冷却塑件的定型与冷却 4. 塑件的牵引、卷取和切割塑件的牵引、卷取和切割15.1 15.1 挤出成型工艺挤出成型工艺15.1.315.1.3挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数1. 1

3、. 温度温度15.1 15.1 挤出成型工艺挤出成型工艺15.1.315.1.3挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数1. 1. 温度温度2. 2. 压力压力3. 3. 挤出速度挤出速度 挤出速度是指单位时间内由挤出机头和口模中挤出的塑化好的物挤出速度是指单位时间内由挤出机头和口模中挤出的塑化好的物料量或塑件长度，它表征着挤出机生产能力的上下。料量或塑件长度，它表征着挤出机生产能力的上下。4. 4. 牵引速度牵引速度15.2 15.2 挤出模的结构组成及分类挤出模的结构组成及分类15.2.1 15.2.1 挤出模的结构组成挤出模的结构组成15.2 15.2 挤出模的结构组成及分类挤出模的结构组成及分

4、类1. 1. 机头机头以管材挤出成型机头为例，介绍机头组成：以管材挤出成型机头为例，介绍机头组成：u口模口模u芯棒芯棒u过滤网和过滤板过滤网和过滤板u分流器和分流支架分流器和分流支架u机头体机头体u温度调节系统温度调节系统u调节螺钉调节螺钉2. 2. 定型装置定型装置15.2 15.2 挤出模的结构组成及分类挤出模的结构组成及分类15.2.2 15.2.2 挤出机头的分类挤出机头的分类按塑料制件形状分类按塑料制件形状分类 按塑件出口方向分类按塑件出口方向分类按熔体所受压力不同分类按熔体所受压力不同分类管机头管材管机头管材棒机头棒材棒机头棒材直通机头直通机头角式机头角式机头低压机头，熔体受压小于

5、低压机头，熔体受压小于4 MPa高压机头，熔体受压大于高压机头，熔体受压大于10 MPa15.2 15.2 挤出模的结构组成及分类挤出模的结构组成及分类15.2.3 15.2.3 挤出机头的设计原那么挤出机头的设计原那么1 1塑件的结构工艺性分析塑件的结构工艺性分析2 2过滤板和过滤网的设置过滤板和过滤网的设置3 3机头内的流道应呈光滑的流线型机头内的流道应呈光滑的流线型4 4机头内应设置一定的压缩区机头内应设置一定的压缩区5 5正确设计口模的形状和尺寸正确设计口模的形状和尺寸6 6机头内要有调节装置机头内要有调节装置15.2 15.2 挤出模的结构组成及分类挤出模的结构组成及分类 机头材料的

6、选择机头材料的选择机头的结构可分为两局部：成型零部件和结构零部件。机头的结构可分为两局部：成型零部件和结构零部件。 成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的内外外表。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的内外外表。常使用镍铬钢、不锈钢、工具钢常使用镍铬钢、不锈钢、工具钢对于非不锈钢材料，还要进行淬火及外表抛光处理后的镀铬处理，硬对于非不锈钢材料，还要进行淬火及外表抛光处理后的镀铬处理，硬度可达度可达60 60 64 64 ，外表镀层厚度为，外表镀层厚度为0.01 0.01 0.02 mm0.02 mm。 结构零部件结构零部件起支承作用，选用一般钢材即可。结构零部件结构零部件起支承作用，选用一般钢材即

7、可。15.3 15.3 挤出模与挤出机挤出模与挤出机挤出机的分类挤出机的分类按螺杆数目可分为单头螺杆挤出机和双头螺杆挤出机按螺杆数目可分为单头螺杆挤出机和双头螺杆挤出机15.3 15.3 挤出模与挤出机挤出模与挤出机挤出机的分类挤出机的分类按挤出机中是否有螺杆存在可分为螺按挤出机中是否有螺杆存在可分为螺杆式挤出机和柱塞式挤出机杆式挤出机和柱塞式挤出机按螺杆的转动速度可分为普通型挤出按螺杆的转动速度可分为普通型挤出机转速在机转速在100 r100 rmin min 以下、以下、高速挤出机转速为高速挤出机转速为100100300 r300 rmin min 和超高速挤出机转速和超高速挤出机转速为为

8、300300 1500 r 1500 rmin min 按挤出机中螺杆所处的空间位置可分按挤出机中螺杆所处的空间位置可分为卧式挤出机和立式挤出机为卧式挤出机和立式挤出机按在加工过程中是否排气可分为排气按在加工过程中是否排气可分为排气式挤出机和非排气式挤出机式挤出机和非排气式挤出机15.3 15.3 挤出模与挤出机挤出模与挤出机挤出机的结构组成挤出机的结构组成挤出机组由主机、辅机及控制系统三局部组成。挤出机组由主机、辅机及控制系统三局部组成。1. 1. 主机主机 挤出系统挤出系统 传动系统传动系统 加热冷却系统加热冷却系统2. 2. 辅机辅机 冷却装置冷却装置 牵引装置牵引装置 切割装置切割装置

9、 卷取装置卷取装置3. 3. 控制系统控制系统挤出机组的控制系统是由各种电器、仪表和执行机构组成。挤出机组的控制系统是由各种电器、仪表和执行机构组成。15.3 15.3 挤出模与挤出机挤出模与挤出机15.3.315.3.3单螺杆挤出机的主要技术参数单螺杆挤出机的主要技术参数根据国家标准根据国家标准 规定规定: :塑料机械类的代号为塑料机械类的代号为S S，挤出机的组别代号为，挤出机的组别代号为J J，SJ329SJ329为塑料挤出机为塑料挤出机型别代号型别代号Z Z为造粒机，为造粒机，W W为喂料机；为喂料机；数字为螺杆的直径，、数字为螺杆的直径，、表示机器结构或参数改进后的标记。表示机器结构

10、或参数改进后的标记。例如：例如：SJ120SJ120挤出机，表示螺杆直径为挤出机，表示螺杆直径为120120 的塑料挤出机；的塑料挤出机；SJ65SJ652020表示螺杆直径为表示螺杆直径为6565，螺杆的长径比为，螺杆的长径比为2020， 为一为一次结构改造。次结构改造。15.3 15.3 挤出模与挤出机挤出模与挤出机15.3.415.3.4挤出机工艺参数的校核挤出机工艺参数的校核 校核机头与挤出机的连接形式校核机头与挤出机的连接形式15.3 15.3 挤出模与挤出机挤出模与挤出机15.3.415.3.4挤出机工艺参数的校核挤出机工艺参数的校核 校核过滤板和过滤网的安装配合尺寸校核过滤板和过

11、滤网的安装配合尺寸为了安装过滤板和过滤网，必须校核过滤板和过滤网的安装配合尺为了安装过滤板和过滤网，必须校核过滤板和过滤网的安装配合尺寸。安装时，过滤板的端部必须压紧，否那么会漏料。寸。安装时，过滤板的端部必须压紧，否那么会漏料。15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头 管材机头的分类管材机头的分类机头的常用结构主要有直通式挤管机头、直角式挤管机头、旁侧式挤管机头的常用结构主要有直通式挤管机头、直角式挤管机头、旁侧式挤管机头和微孔流道挤管机头等形式。机头和微孔流道挤管机头等形式。1 1直通式挤管机头直通式挤管机头 15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头 管材机头的分类管材机头的分类2

12、 2直角式挤管机头直角式挤管机头15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头 管材机头的分类管材机头的分类 旁侧式挤管机头旁侧式挤管机头15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头4微孔流道挤管机头微孔流道挤管机头 15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头 管材机头的结构设计管材机头的结构设计1. 口模的设计口模的设计 口模的主要尺寸分为口模的内径尺寸和定型段长度尺寸两局部。口模的主要尺寸分为口模的内径尺寸和定型段长度尺寸两局部。 1口模的内径口模的内径D D=kds ds-塑料管材外径；塑料管材外径； k-补偿系数，取值参考数据表。补偿系数，取值参考数据表。 2定型段长度定型段长度L1

13、L1=0.53.0ds L1=nt t管材的壁厚；管材的壁厚； n系数，一般对于系数，一般对于ds较大取小值，反之取大值。较大取小值，反之取大值。15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头2. 2. 芯棒的设计芯棒的设计芯棒的主要尺寸有芯棒外径、压缩段长度和压缩角。芯棒的主要尺寸有芯棒外径、压缩段长度和压缩角。1 1芯棒的外径芯棒的外径 d d采用外定径时：采用外定径时： d=D-2 d=D-2 口模与芯棒的单边间隙口模与芯棒的单边间隙采用内定径时：采用内定径时： d=D0 d=D0 d0 d0管材的内径管材的内径2 2压缩段长度压缩段长度 L2 L2 L2= L2=1.52.51.52.5

14、D0D0 D0 D0过滤板出口处直径过滤板出口处直径3 3压缩角压缩角 一般在一般在30 30 50 50 范围内选取范围内选取15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头3. 3. 分流器及分流器支架的设计分流器及分流器支架的设计分流器的尺寸由扩张角分流器的尺寸由扩张角 、分流锥面长度、分流锥面长度L3L3及分流器顶部圆角及分流器顶部圆角R R三局部三局部组成。组成。1 1分流锥的长度分流锥的长度 L3 L3按下式计算：按下式计算： L3= L3=0.61.50.61.5D0D02 2分流器扩张角分流器扩张角的选取与塑料黏度有关的选取与塑料黏度有关3030 90 90 ；3 3分流器顶部圆角

15、分流器顶部圆角R R 分流器顶部圆角分流器顶部圆角R R 一般取一般取0.5 0.5 2.0 2.0 。4. 4. 拉伸比和压缩比拉伸比和压缩比 拉伸比拉伸比I I 压缩比压缩比是指机头和多孔板相接处最大料流截面积与口模压缩比压缩比是指机头和多孔板相接处最大料流截面积与口模和芯模间的环形间隙面积之比。压缩比随物料的特性而异，低粘度和芯模间的环形间隙面积之比。压缩比随物料的特性而异，低粘度410410，高黏度，高黏度2.56.02.56.0。2222ssIDDdD15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头 定径套的设计定径套的设计定径套的作用是保证管材冷却后其外径或内径应到达规定的尺寸公差范定

16、径套的作用是保证管材冷却后其外径或内径应到达规定的尺寸公差范围及获得良好的外表粗糙度。定径法有内径定径和外径定径两种，我国围及获得良好的外表粗糙度。定径法有内径定径和外径定径两种，我国塑料管材标准常采用外径定径法。塑料管材标准常采用外径定径法。1. 1. 外径定径法外径定径法外径定径法适用于直通式机头和微孔流道式机头，它可分为内压法外径外径定径法适用于直通式机头和微孔流道式机头，它可分为内压法外径定径及真空吸附法定径及真空吸附法 内压法外径定径内压法外径定径 真空吸附法外径定径真空吸附法外径定径15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头2. 2. 内径定径法内径定径法适用于直角式机头和旁侧式

17、机头。适用于直角式机头和旁侧式机头。3. 3. 定径套的结构尺寸定径套的结构尺寸包括内径和长度两局部。包括内径和长度两局部。定径套内径比管材外径大定径套内径比管材外径大0.8%1.2%0.8%1.2%，或比机头口模内径大，或比机头口模内径大2%4%2%4%。定径套的长度取决于塑料的品种、管材尺寸、挤出速度、冷却效果和热定径套的长度取决于塑料的品种、管材尺寸、挤出速度、冷却效果和热传导性能。传导性能。15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头15154 44 4挤管机头结构的应用实例挤管机头结构的应用实例1 1直通式内压外径定径的挤管机头应用实例直通式内压外径定径的挤管机头应用实例15.4 1

18、5.4 管材挤出机头管材挤出机头15154 44 4挤管机头结构的应用实例挤管机头结构的应用实例2 2直角式直空定径的挤管机头应用实例直角式直空定径的挤管机头应用实例15.4 15.4 管材挤出机头管材挤出机头15154 44 4挤管机头结构的应用实例挤管机头结构的应用实例3 3波纹挤管机头应用实例波纹挤管机头应用实例 15.5 15.5 异型材挤出机头异型材挤出机头异型材的结构形式异型材的结构形式塑料异型材是指除圆管、圆棒、片材、薄膜等挤出制品外具有其他截面塑料异型材是指除圆管、圆棒、片材、薄膜等挤出制品外具有其他截面形状的塑料挤出制件。形状的塑料挤出制件。 异型材按形状不同大致可分为五类。

19、异型材按形状不同大致可分为五类。1 1异性管材异性管材2 2中空异型材中空异型材3 3空腔异型材空腔异型材4 4开放式异型材开放式异型材5 5实心异型材实心异型材 15.5 15.5 异型材挤出机头异型材挤出机头15.5.2 15.5.2 异型材挤出成型机头异型材挤出成型机头的形式的形式异型材挤出成型机头结构可分为板状机头和流线型机头两种形式。异型材挤出成型机头结构可分为板状机头和流线型机头两种形式。1. 1. 板状异型材机头板状异型材机头 15.5 15.5 异型材挤出机头异型材挤出机头15.5.2 15.5.2 异型材挤出成型机头异型材挤出成型机头的形式的形式2. 2. 流线型机头流线型机

20、头 15.5 15.5 异型材挤出机头异型材挤出机头15.5.3 15.5.3 异型材结构设计异型材结构设计1 1尺寸精度尺寸精度 应选择应选择7 7、8 8级低精度等级。级低精度等级。2 2外表粗糙度外表粗糙度 异型材外表粗糙度一般取异型材外表粗糙度一般取Ra0.8 mRa0.8 m。3 3加强筋的设计加强筋的设计 筋板厚度应取较小值，即筋板厚度应为制品厚度的筋板厚度应取较小值，即筋板厚度应为制品厚度的80%80%。4 4异型材的厚度异型材的厚度 壁厚要均匀，一般壁厚为壁厚要均匀，一般壁厚为1.21.24.0 mm4.0 mm，最大壁厚不应大于，最大壁厚不应大于20 mm20 mm，最小可取

21、最小可取0.5 mm0.5 mm。5 5圆角设计圆角设计 在形状变化的地方采用圆角过渡，一般外圆角半径应大于在形状变化的地方采用圆角过渡，一般外圆角半径应大于0.5 mm0.5 mm，内侧圆角半径应大于内侧圆角半径应大于0.25 mm0.25 mm。 15.5 15.5 异型材挤出机头异型材挤出机头异型材挤出模具结构设计异型材挤出模具结构设计1. 1. 异型材机头结构设计异型材机头结构设计 1 1机头口模成型区的形状修正机头口模成型区的形状修正 2 2机头口模尺寸确实定机头口模尺寸确实定2. 2. 机头结构参数机头结构参数 扩张角扩张角机头内分流器的扩张角一般小于，对硬聚机头内分流器的扩张角一

22、般小于，对硬聚氯乙烯等成型条件要求严格的塑料控制在左右。氯乙烯等成型条件要求严格的塑料控制在左右。 压缩比压缩比机头压缩比与管机头相似。机头压缩比与管机头相似。压缩角压缩角为了保证熔体流经分流器后能很好地融合，消除为了保证熔体流经分流器后能很好地融合，消除熔接痕迹，一般压缩角取。熔接痕迹，一般压缩角取。 定型装置设计定型装置设计 15.6 15.6 电线电缆挤出机头电线电缆挤出机头 挤压式包覆机头挤压式包覆机头15.6 15.6 电线电缆挤出机头电线电缆挤出机头15.6.2 15.6.2 套管套管挤压式包覆机头挤压式包覆机头 15.7 15.7 片材挤出机头片材挤出机头片材的尺寸厚度范围是片材的尺寸厚度范围是0.25 1 mm，板材的尺寸厚度在，板材的尺寸厚度在1 mm以上，以上，最厚达最厚达20 mm。用于挤出板材和片材的挤出成型机头有鱼尾式机头、支管式机头、螺用于挤出板材和片材的挤出成型机头有鱼尾式机头、支管式机头、螺杆式机头和衣架式机头等四种类型。杆式机头和衣架式机头等四种类型。15.7.1 15.7.1 鱼尾式机头鱼尾式