【大学】塑料挤出成型工艺及模具设计

1、第七章 塑料挤出成型工艺及模具设计挤出成型工艺 主要用于生产具有恒定截面形状的管材、棒材、板材、片材、线材和薄膜等。 此外，也可用于塑料的着色造粒、共混、中空塑件型坯的生产。7.1.1 挤出成型原理及特点 挤出成型优点： 连续成型、生产量大、生产效率高、设备简单成本低、操作方便7.1.2 挤出成型工艺过程n 原材料的准备阶段原材料的准备阶段n 塑化阶段塑化阶段n 成型阶段成型阶段n 定径阶段定径阶段n 塑件的牵引、卷曲和切割阶段塑件的牵引、卷曲和切割阶段n 温度温度n 压力压力n 挤出速度挤出速度n 牵引速度牵引速度7.1.3 挤出成型工艺参数7.2 挤出成型机头概述挤出成型的模具成为挤出成型

2、机头7.2.1 挤出机头的作用及分类n 是塑料熔体由螺旋运动变成直线运动是塑料熔体由螺旋运动变成直线运动n 产生必要的成型压力，保证制品密实产生必要的成型压力，保证制品密实n 使物料通过机头得到进一步塑化使物料通过机头得到进一步塑化n 通过机头成型所需要的断面形状通过机头成型所需要的断面形状1 挤出机头作用7.2.1 挤出机头的作用及分类2 挤出机头的分类n 圆环机头圆环机头n 平板状机头平板状机头n 水平直通式水平直通式n 直角式直角式按机头几何形状分按机头进料与出料方向分按机头用途分; 吹膜机头、管材机头、板材机头、 棒材机头、异型机头。7.2.2 挤出机头的结构组成、口模口模 口模用以成

3、型制品的外表面7.2.2 挤出机头的结构组成2、芯棒芯棒 芯模用以成型制品的内表面3、过滤部分过滤部分 过滤板和过滤网组成。作用是使物料由螺旋运动变为直线运动，且沿螺杆方向建立起一定压力，增加塑料塑化程度，党组杂质或未塑化好的物料4、机头体机头体 相当于模架，用来组装并支撑机头的各零件7.2.2 挤出机头的结构组成5、连接部分连接部分 机头与挤出机用螺钉及法兰连接6、分流器分流器 使塑料熔体分流变成薄环状以平稳地进入成型区，同时进一步塑化7、分流器支架分流器支架 支撑分流器及芯棒8、定径套 通过冷却，使从机头口模挤出的塑件横截面稳定下来，并进行精整，从而获得精度更高的横截面形状和尺寸 、机头流

4、道呈光滑流线型，以减少流动阻力，使物料沿着机头流、机头流道呈光滑流线型，以减少流动阻力，使物料沿着机头流道充满并均匀地挤出，同时避免物料发生过热分解道充满并均匀地挤出，同时避免物料发生过热分解 、为使制品密实和消除因分流器支架造成的分流痕迹，物料应有、为使制品密实和消除因分流器支架造成的分流痕迹，物料应有足够的压缩比足够的压缩比 、要考虑塑料各物理性能和生产工艺性能对制品断面形状和尺寸、要考虑塑料各物理性能和生产工艺性能对制品断面形状和尺寸的影响，设计正确合理的机头断面形状和尺寸的影响，设计正确合理的机头断面形状和尺寸7.2.3 挤出机头的设计原则4 4 、设置适当的调节控制装置，例如熔体流量

5、调节、设置适当的调节控制装置，例如熔体流量调节、成型温度调节、口模与型棒间的间隙调节成型温度调节、口模与型棒间的间隙调节5 5 、在在满足强度条件下，机头结构应紧凑并便于、在在满足强度条件下，机头结构应紧凑并便于装配和拆卸，连接处应严密，防止漏料，其形状装配和拆卸，连接处应严密，防止漏料，其形状尽量对称，使传热均匀尽量对称，使传热均匀6 6 、由于机头磨损大，应合理选用材料，常选用硬、由于机头磨损大，应合理选用材料，常选用硬度教高，耐磨，耐腐蚀，高温不变形的钢材及合度教高，耐磨，耐腐蚀，高温不变形的钢材及合金钢，有的甚至需要镀铬来提高其耐磨性和抗腐金钢，有的甚至需要镀铬来提高其耐磨性和抗腐蚀能

6、力蚀能力7.2.3 挤出机头的设计原则7.3 管材挤出机头的设计7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定n 口模口模n 型棒型棒n 分流器分流器n 分流器支架分流器支架n 挤出机型号挤出机型号n 制品内径制品内径n 制品外径制品外径n 制品所用材料制品所用材料机头工艺参数需要的数据7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定1 口模确定口模内径和定型段长度7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定1 口模（1） 口模的内径D巴鲁斯效应和冷却收缩等原因使塑件外径不等于口模内径确定口模的内径D方法1：D=d/K确定口模的内径D方法2：2222ssddDID7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定1 口模

7、（2） 定型段长度L1口模与型棒的平直部分的长度成为定型段定型段长度过长会使料流阻力过大，过短起不到定型作用A 按管材外径确定L1L1） 按管材外径确定L1L1=7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定 芯棒确定芯棒外径、型棒成型段长度、压缩段长度，压缩角7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定 芯棒（） 芯棒的外径d2(0.83 0.94)Dt（） 芯棒成型段长度（） 芯棒压缩段段长度（.）（） 压缩角低粘度塑料，高粘度塑料，7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定 分流器和分流器支架确定分流器上的角度，分流锥长度、分流器头部圆角半径、分流器表面粗糙度、过滤版与分流器顶间隔7.3.1 直通式

8、挤出机头工艺参数的确定 分流器和分流器支架（） 分流器角度低粘度塑料，高粘度塑料，（） 分流锥的长度（.）（） 分流器头部圆角半径 .（） 过滤板与分流器顶间隔7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定 拉伸比与压缩比压缩比：机头和多孔板相接处最大进料截面积与口模和芯棒的环隙横截面积之比，反映塑料熔体的压实程度.低粘度塑料高粘度塑料7.3. 管材的定径和冷却管材的定型方法主要有两种：管材的定型方法主要有两种：内径定型法和和外径定型法。内径定型：即定型套控制管材的内径尺寸及圆度，即定型套控制管材的内径尺寸及圆度，使仍呈半熔体的塑料管坯包紧定型套控制管材使仍呈半熔体的塑料管坯包紧定型套控制管材的内冷

9、却硬化。的内冷却硬化。外径定型：即定型套控制管材的外径尺寸及圆度，即定型套控制管材的外径尺寸及圆度，借助压缩空气作用使半熔体的管坯紧贴于定型借助压缩空气作用使半熔体的管坯紧贴于定型套的内径冷却硬化。套的内径冷却硬化。7.3. 管材的定径和冷却 外径定径外径定径适用于对管材外径尺寸精度要求高、外表面粗糙度低的情况。按照压力产生方式不同，外径定径又分为内压法和真空法。7.3. 管材的定径和冷却 外径定径（） 内压法外定径） 当管材直径，定径套长度，定径套内径（.）定型套内径径向尺寸应考虑管材定型后收缩因素、膨胀效应及牵引等对管材尺寸的影响。定型长度仍应依据管材壁厚、牵引速度而定。2） 当管材直径10，定径套长度=(35)Ds，定径套内径尺寸不小于口模内径挤出材料挤出材料定型套内径定型套内径定型套长度定型套长度聚烯烃聚烯烃(1.02-0.04)DS10DS聚氯乙烯聚氯乙烯(1.00-1.02)DS10DS7.3. 管材的定径和冷却 外径定径（2） 真空法外定径 真空定型套与机头口模不能联接在一起，应有真空定型套与机头口模不能联接在一起，应有2020100100距离。距离。） 定径套内的真空度一般要求5366kPa,真空孔径在.mm范围内,与塑料熔体粘度和管壁厚有关,粘度大或管壁厚度大时,孔径取大值,反之取小值2） 真空定径套内径见表