普通塑料管材挤出成型模具设计

1、 普通塑料管材挤出成型模具设计学生姓名： 学号： 系 部： 专 业： 指导教师： 年 月设计任务书设计题目： 普通塑料管材挤出成型模具设计 系部： 专业： 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 1课题意义及目标普通塑料管材挤出产品型号的选择，根据题目要求，查阅收集普通塑料管材挤出塑料产品及类似产品的该类模具设计相关的文献资料或进行实际调查，达到搜集论文证据资料的目的。用CAD软件对成型模具进行设计，设计出结构合理、成本低廉、便于操作的模具。2主要任务1）查阅相关文献，提出设计方案； 2）模具设计计算，包括力学计算、成型尺寸计算、脱模力计算、流动比计算、冷却系统计算等；3）产品图一张（自己测绘或

2、设计）、装配图一张、除弹簧、螺钉、销钉等标准件以外的所有的成型或结构零件图；4）完成毕业论文的撰写工作。3基本要求1）查阅相关文献，提出设计方案；2）绘制塑件图，分析塑件，选定塑件材料；3）确定选用的模具模架，绘制装配草图；4）进行力学校核，绘制装配图；5）绘制零件图，并进行标注；6）完成毕业论文的撰写工作。4. 主要参考资料1 齐晓杰. 塑料模具设计导M. 吉林:东北林业大学出版社.2 申开智. 塑料成型模具M. 北京: 中国轻工业出版社.3 屈华昌. 塑料成型工艺及模具设计M. 机械工业出版社.5进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅文献资料，确定设计方案1月3日3月18日2绘制塑件图

3、3月19日3月31日3画装配工作图4月1日5月1日4画零件图5月2日5月22日5审核图纸，查漏补遗5月23日6月3日6完成毕业论文及答辩工作6月4日6月22日审核人： 年 月 日普通塑料管材挤出成型模具设计摘要：挤出成型是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法，是一种技术要求较高的成型方法。挤出模的结构设计仍以实际经验为主，多数采用最终试模的方式确定其形状。本设计中主要设计的是挤出模中各零件的工作面尺寸、外形尺寸、整体结构形式。口模成型制品的外表面，芯棒成型制品的内表面，根据制品横截面形状和尺寸设计口模和芯棒的定型部分。塑料通过分流器变成薄环状。多孔板将物料由螺螺旋运

4、动变为直线运动。调节口模与芯棒之间的间隙，保证制品壁厚均匀。机头体组装机头各零件及挤出机连接。定径套使制品通过定径套获得良好的表面粗糙度，正确的尺寸和几何形状。关键词：挤出模具，挤出机头，软质聚氯乙烯Ordinary plastic pipe extrusion mold designSummary:Extrusion is a method that in an extruder by heating and pressing leaving a continuous state of the material to flow through die molding, and it is a

5、 forming method of high technical requirements. The design of extrusion die is still based on practical experience.Mostly the way of the ultimate test mode is used to determine the shape. This design mainly designs the working area size , Contour size and overall structur of each part. The die molds

6、 the outer surface of the products. The mandrelthe molds the inner surface of the products. The cross-sectional shape of the products is according to the design and dimensions of the mold and the mandrel setting section. Through the shunt becomes thin plastic ring. The material from the porous plate

7、 screw spiral motion into linear motion. The gap between the die and the mandrel is adjusted to ensure uniform wall thickness. Nose body assemble each parts of extruder head connection and extruder. Sizing sleeve to make products by sizing sleeve to get a good surface roughness, the correct size and

8、 geometry.Key words:Extrusion die; extrusion head; RPVC- 2 -目录目录I1 前言11.1 选题的意义11.2 国内外塑料模具工业的发展现状11.3 网络的 CAD/CAE/CAM一体化系统结构初见端倪61.4 AM软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用61.5 塑料挤出机的辅助设备及控制系统61.6 塑料管挤出成型生产工艺路线81.7 本次设计存在的最大问题及解决方案91.7.1 需要解决的问题91.7.2 解决方案102 塑料管材挤出模具结构和功能112.1 塑料管材挤出模具结构112.2 塑料管材挤出模具功能112.3 塑料管材挤出

9、模具设计准则及设计步骤122.3.1 塑料管材挤出模具设计准则122.3.2 塑料管材挤出模具设计步骤123 塑料管材挤出模具参数设计计算143.1 材料材质特性143.2 挤出机形式的确定143.3 挤出模具个零件尺寸设计143.4 挤出模具个零件工作表面尺寸设计计算143.4.1 口模的设计计算143.4.2 芯棒的设计计算173.4.3 过滤板出口处直径D0的确定173.4.4 拉伸比和压缩比的确定183.4.5 口模和芯棒其他主要尺寸计算193.4.6 分流器和分流器支架的设计计算193.4.7 过滤板和过滤网的设计计算213.4.8 定型套的设计计算223.5 挤出模具各零件整体尺寸

10、设计233.5.1 口模中套与机头体连接233.5.2 芯棒通入压缩空气内孔243.5.3 分流器与芯棒配合243.5.4 机头体的整体尺寸设计254 塑料管材挤出模具的加工制造264.1 各零件的技术要求264.2 各零件的工艺路线制定274.2.1 口模的工艺路线274.2.2 芯棒的工艺路线285 机头和挤出机主机连接方式的设计29参考文献30致谢31311 前言1.1 选题的意义在塑料挤出成型设备中，塑料挤出机通常称之为主机，而与其配套的后续设备塑料挤出成型机则称为辅机。塑料挤出机经过100多年的发展，已由原来的单螺杆衍生出双螺杆、多螺杆，甚至无螺杆等多种机型。塑料挤出机（主机）可以与

11、管材、薄膜、捧材、单丝、扁丝、打包带、挤网、板（片）材、异型材、造粒、电缆包覆等各种塑料成型辅机匹配，组成各种塑料挤出成型生产线，生产各种塑料制品。因此，塑料挤出成型机械无论现在或将来，都是塑料加工行业中得到广泛应用的机种之一。近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，2004年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料挤出成型工业还将持续保持年均增长速度达到10%以上的较高速度的发展。通过本次毕业设计实践，采用CAD/CAM(Master CAM、UG、Pro/E)技术可以使设计者从繁沉计算和绘图工件中得到

12、解脱。采用人机结合，各尽所长，充分发挥其人的创造思维能力，控制设计过程，使挤出机的设计趋于合理化。本次毕业设计实践，是对我们所学知识的一种检索，我相信它会使我们在各方面都得到很大的提高。1.2 国内外塑料模具工业的发展现状80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法，是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料都能用此方法成型。挤出成型是在挤出机上进行的，挤出机是塑料成型加工机械的主要装备之一。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固

13、性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。与其他成型方法相比，挤出机及其成型有下述主要特点：生产过程是连续的，因而其产品也是连续的；生产效率高；应用范围广，不仅能连续生产各种制品，而且还可以进行混合、塑化、造粒、脱水喂料和着色等的准备工序；投资少，收效快。目前国内应用最多的是务实单螺杆整体装配式挤出机和双螺杆挤出机。塑料挤出成型是用加热的方法使塑料成为流动状态，然后在一定压力的作用下，使它通过塑模，经定型后制得连续的型材。挤出成型具有效率高、投资少、制造简便，可以连续化生产，占地面积少，环境清洁等优点。挤出成型

14、是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法，是一种技术要求较高的成型方法。挤出模的结构设计仍以实际经验为主，多数采用最终试模的方式确定其形状。其主要设计的是挤出模中各零件的工作面尺寸、外形尺寸、整体结构形式。口模成型制品的外表面，芯棒成型制品的内表面，根据制品横截面形状和尺寸设计口模和芯棒的定型部分。塑料通过分流器变成薄环状。多孔板将物料由螺螺旋运动变为直线运动。调节口模与芯棒之问的间隙，保证制品壁厚均匀。机头体组装机头各零件及挤出机连接。定径套使制品通过定径套获得良好的表面粗糙度，正确的尺寸和几何形状。总的来说，由于我国的塑料工业与发达国家相比起步还是晚一些，因此在经

15、济规模上，尤其是在管料性能、效率和传动系统等方面与发达国家相比还存在一定的差距。 随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列，在网络系统下实现了CAD/CAM的一体化。解决了传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，以便更能符合实际应用的自然过程。例如英国达尔康公司在原有软件DUCT5的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的CAD/CAM集成化系统Delcam's Power Solution，该系统覆盖了几何建模、逆问工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数

16、控编程、测量分析等领域。在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具。热流道模具、气辅及高压注射成型模具等。现代塑料制品对表面光洁度、成型时间都提高了更高的要求，因而也推动了塑料模具的发展。以电视机塑料外壳模具为例。其精度已由以前的0.050.1mm提高到0.0050.01mm，制造周期也由8个月缩短到了2个月，并且使用寿命也由过去可制10万20万件制品延长到了可60万件制品。从电视机外壳塑料模具的发展可以看到，高精密、长寿命、短周期、低成本是模具的发展方向。目前我国使用覆盖率和使用量最大的模具标准件为冷冲模架、注塑模架和推杆管这三类产品。以注塑模架为例，目前全国总产值

17、有20多亿元，按照需求，国内约需注塑模架30多亿元，而实际上国内市场并未达到这个规模，其中主要一个原因就是模具厂家观念旧，注塑模架自产配比例较高，外购很少。这样做厂家不仅重复制造本应标准化的购件，延长了模具生产周期，又不利于维修。很多相关的模具标准件并没有相关的国家标准，因此制定模具构件的标准规范工作也是当务之急。塑料成型加工是一门工程技术，所涉及的内容是将塑料转变为塑料制品的各种工艺。其成型方法有：压缩模塑、层压成型、冷压模塑、传递模塑、低压成型、挤出成型、挤拉成型、注射成型、吹塑成型、浇铸、手糊成型、纤维缠绕成型、压延、涂覆、发泡成型、二次成型、二次加工等。其中挤出成型也称挤压模塑或挤塑，

18、它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法，是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料都能用此方法成型。挤出成型是在挤出机上进行的，挤出机是塑料成型加工机械的主要装备之一。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。与其他成型方法相比，挤出机及其成型有下述主要特点：生产过程是连续的，因而其产品也是连续的；生产效率高；应用范围广，不仅能连续生产各种制品，而且还可以进行混合、塑化、造粒、脱水喂料和着色等的准备工序；投资少，收效快。根据螺

19、杆的数量，塑料挤出机可以分为：无螺杆挤出机（其中又分柱塞式挤出机和黏弹熔体挤出机）、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机（其中又分平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机以及反向和同向旋转的双螺杆挤出机）、多螺杆挤出机或行星螺杆挤出机；根据螺杆的转速，塑料挤出机可以分为：普通挤出机、高速挤出机和超高速挤出机；根据装配结构，塑料挤出机可以分为：整体式挤出机和分体式挤出机；根据安装位置的不同，塑料挤出机可以分为：卧式挤出机（螺杆在空间呈水平安装）、立式挤出机（螺杆直立于地面安装）；根据其功能的不同，塑料挤出机还可以分为：排气式挤出机、混炼挤出机、两段式挤出机和超高分子量聚合物挤出机、往复式单螺杆挤出机等。目前国内

20、应用最多的是务实单螺杆整体装配式挤出机和双螺杆挤出机。塑料材料的密度低，比强度高，又具有耐腐蚀性和绝缘性。在较多的品中，有的耐磨性能良好，有的防震、抗冲性能优异，有的耐疲劳性能突出。因而各种塑料制品在国民日常生活中得到了广泛的应用，它的大量使用还由于它的可加工性可以用注塑、挤塑、热成型和压延等方法高效的生产各种制品；它又可经纤维增强或改性，一定程度的改善制品所需的某些性能；另外塑料制品着色容易，又可多样修饰，使它浓妆淡抹走进千家万户。塑料制品被大量使用是作结构件，如各种电子仪表家用电器和通讯设备等的机壳、机架和机座、建筑上的塑料管道板条和门窗。汽车上的前后保险杠、仪表盘和内饰件。除此之外塑料件

21、作为电绝缘零件，与金属导体、半导体器件相辅相成。近年来透明塑料制品，从镜片、光盘到照明灯具，又拓展了新的应用领域。在常规单螺杆挤出机组的性能方面，我国已能生产螺杆直径为12250 mm的多种规格、门类齐全的挤出机组，长径比大多为2530。一些新型的混炼元件如分离型、屏障型、分流型、变流道型以及流速位置变换型等混炼元件得到了较为广泛的应用。以直径为90 mm的单螺杆挤出机为例，从1961年其产量为90 kg/h，到1995年提高到600 kg/h，34年间产量整整提高了6.7倍；又如WP公司生产的同向平行双螺杆挤出机从19952001年的6年间，其螺杆转速从600 r/min提高到1800 r/

22、min，产量则相应提高了2.5倍。2000年我国挤出机的产量已达7784台，其中同向平双844台，异向平双及锥双1255台，在进口1817台挤出成型机中绝大部分是大型的、精密的机器。在国外，2003年10月在德国举办的“International Trade Fair Platics & Rubber”上展出的ZSK系列同向平行双螺杆挤出机的单耗（即名义比功率）均小于0.1 kW/(kg/h)，而国内的单耗为0.150.16 kW/(kg/h)。发达国家的挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，操作台设有荧光屏检测，对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度，各段机身温度，主螺杆和喂料

23、螺杆的转速、喂料量，各种原料的配比，电机的电流电压等参数进行在线检测，并采用微机闭环控制。有的公司已采用网上远程演播、检测、诊断和控制，对挤出成型生产线进行网络控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度是极为有利的。1986年欧洲塑料管总用量为213.4万吨，1998年增长到346.5万吨，年均增长率为5.2%，超过同期国民经济增长速度;美国1997年塑料管材产量为216万吨，日本60万吨。国外将塑料管广泛应用于排水管、供水管、输送燃气用和供热水用管。塑料挤管机是挤出成型机的一种，它由挤出机、挤管机头、定径装置、冷却装置、切割装置及堆放装置等组成。如图1.1所示。图1.1 管材挤出机组Fig

24、ure 1.1 Pipe extrusion unit1塑料管 2牵引机 3真空定型及冷却装置 4机头 5挤出机其中单螺杆挤出机的基本结构主要包括挤出装置、传动机构和加热、冷却系统传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等部分，如图1.2所示。 图1.2 挤出模具机结构图Figure 1-2 Structure extrusion mold machine图中：1为机头连接法兰；2为滤板；3为冷却水管；4为加热器；5为螺杆；6为料筒；7为油泵；8为测速电机；9为止推轴承；10为料斗；11为减速箱；12为螺杆冷却装置。 总的来说，由于我国的塑料工业与发达国家相比起步还是晚一些，因此在经济规模上

25、，尤其是在管料性能、效率和传动系统等方面与发达国家相比还存在一定的差距。1.3 网络的 CADCAECAM一体化系统结构初见端倪 随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列，在网络系统下实现了CAD/CAM的一体化。解决了传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，以便更能符合实际应用的自然过程。例如英国达尔康公司在原有软件DUCT5的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的CAD/CAM集成化系统Delcam's Power Solution，该系统覆盖了几何建模、逆问

26、工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。 1.4 AM软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用在90年代，能进行复杂形体几何造型和NC加工的CAD/CAM系统主要是在工作站上采用UNIX操作系统开发和应用的，如美国的Pro-E、UG、CADDS 5软件，法国的 CATIA、EUCLID软件和英国的DUCT5软件等。随着微机技术的突飞猛进、在90年代后期，新一代的微机CAD/CAM软件，如Solidworks、Solid adae崭露头角，深得用户的好评。这些微机软件不仅在采用诸如NURBS曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级CAD/CAM软件的优点

27、，而且在Windows风格、动态导航、特征树、面向对象等方面具有工作站级软件所不能比拟的优点。1.5 塑料挤出机的辅助设备及控制系统 塑料挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同，如还有切断器、吹干器、印字装置等。校直装置：塑料挤出废品类型中最常见的一种是偏心，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。在护套挤出中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此，各种挤塑机组中的校直装置是必不可少。校直装置的主要型式有：滚筒式（分为水平式和垂直式）；滑轮式（分为单滑轮和滑轮组）

28、；绞轮式，兼起拖动、校直、稳定张力等多种作用；压轮式（分为水平式和垂直式）等。预热装置：缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。对于绝缘层，尤其是薄层绝缘，不能允许气孔的存在，线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干缆芯，防止由于潮气（或绕包垫层的湿气）的作用使护套中出现气孔的可能。预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。在挤塑料过程中，预热可消除冷线进入高温机头，在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差，避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动，从而稳定挤出量，保证挤出质量。挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置，要求有足够的容量并保证升温迅速

29、，使线芯预热和缆芯烘干效率高。预热温度受放线速度的制约，一般与机头温度相仿即可。冷却装置：成型的塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却定型，否则会在重力的作用下发生变形。冷却的方式通常采用水冷却，并根据水温不同，分为急冷和缓冷。急冷就是冷水直接冷却，急冷对塑料挤包层定型有利，但对结晶高聚物而言，因骤热冷却，易在挤包层组织内部残留内应力，导致使用过程中产生龟裂，一般PVC塑胶层采用急冷。缓冷则是为了减少制品的内应力，在冷却水槽中分段放置不同温度的水，使制品逐渐降温定型，对PE、PP的挤出就采用缓冷进行，即经过热水、温水、冷水三段冷却。塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，

30、主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。 挤塑机主机的温度控制：电线电缆绝缘和护套的塑料挤出是根据热塑性塑料变形特性，使之处于粘流态进行的。除了要求螺杆和机筒外部加热，传到塑料使之融化挤出，还要考虑螺杆挤出塑料时其本身

31、的发热，因此要求主机的温度应从整体来考虑，既要考虑加热器加热的开与关，又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却，要有有效的冷却设施。并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法，能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。以及要求温控仪表的精度与系统配合好，使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。 挤塑机的压力控制：为了反映机头的挤出情况，需要检测挤出时的机头压力，由于国产挤塑机没有机头压力传感器，一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量，螺杆负荷表（电流表或电压表）能正确反映挤出压力的大小。挤出压力的波动，也是引起挤出质量不稳的重要因素之一，挤出压力的波动

32、与挤出温度、冷却装置的使用，连续运转时间的长短等因素密切相关。当发生异常现象时，能排除的迅速排除，必须重新组织生产的则应果断停机，不但可以避免废品的增多，更能预防事故的发生。通过检测的压力表读数，就可以知道塑料在挤出时的压力状态，一般取后推力极限值报警控制。 螺杆转速的控制：螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化

33、。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。 外径的控制：如上所述为了保证制品线缆外径的尺寸，除要求控制线芯（缆芯）的尺寸公差外，在挤出温度、螺杆转速、牵引装置线速度等方面应有所控制保证，而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。在挤塑机组设备中，特别是高速挤塑生产线上，应配用在线外径检测仪，随时对线缆外径进行检测，并且将超差信号反馈以调整牵引或螺杆的转速，纠正外径超差。 收卷要求的张力控制：为了保证不同线速下的收线，从空盘到满盘工作的恒张力要求，希望收排线装置有贮线张力调整机构，或在电气上考虑恒线速度

34、系统和恒张力系统的收卷等等。 整机的电气自动化控制：这是实现高速挤出生产线应具备的工艺控制要求，主要是：开机温度联锁；工作压力保护与联锁；挤出、牵引两大部件传动的比例同步控制；收线与牵引的同步控制；外径在线检测与反馈控制；根据各种不同需要组成部件的单机与整机跟踪的控制。1.6 塑料管挤出成型生产工艺路线聚烯烃类（聚乙烯、聚丙烯）塑料管挤出成型生产工艺路线。聚烯烃类（聚乙烯、聚丙烯）塑料管的挤出成型生产工艺路线比较简单，一般情况下不需要什么原料准备工作。生产聚烯烃类管时，可直接把粒料投入挤出机料斗中挤出成型。聚烯烃类塑料管的挤出成型生产工艺顺序如下： 原料开袋检查质量挤出机把原料塑化熔

35、融模具成型管坯真空定径套冷却定径真空喷淋冷却管材冷却降温牵引盘卷检验质量检斤入库 具体如下：（1） 挤出机选择SJ65-B，机头选择直通式，机头压缩较大些为2.5；长径比即：L/D值为25；螺杆的螺槽为等距不等深的。软质PVC熔融粘度较低，流动性很好，这样机头压缩比控制在1020，口模平直部分长度约为软管壁厚的1020倍为宜，芯模尺寸可比管内、外径扩大10%20%。挤出软PVC管后需经拉伸达到所需要的管径尺寸，冷却方式采用喷淋式冷却水冷却，且喷淋的位置距该机头2040mm。（2）在挤出PVC软管时挤出机的各段温度控制范围加料段：100120；压缩段：120140；均化计量段：140160；分流

36、器：140-160；口模：160-180。（3）螺杆转速的选择因软PVC的熔融流动性好、易塑化，所以螺杆转速要比硬PVC材快，一般螺杆直径为65mm的挤出机螺杆转速为(30±10)r/min为宜。因通气孔与外界空气接通，在加工中压缩空气，不会导致粘连和管径不圆。（4）牵引速度的控制软PVC管在生产时，无需向管内通压缩空气，这样牵引力相应减少，一定要严格控制好牵引速度，来保证管材的壁厚和再生PVC软管的外径尺寸。1.7 本次设计存在的最大问题及解决方案1.7.1 需要解决的问题（1）分析塑料工件的成型收缩性、流动性、结晶性及热性能等，确定塑件材料；（2）模具结构设计包括模具总体布置与、

37、成型零部件的结构设计、成型零部件的工作尺寸计算、冷却系统设计计算等内容；（3）普通塑料管材挤出模具结构设计包括口模和芯棒的定型部分决定制品横截面形状和尺寸;分流器和分流器支架的设计；机头体的设计用来组装机头各零件及挤出机连接；定径套的设计，使制品通过定径套获得良好的表面粗糙度，正确的尺寸和几何形状等。1.7.2 解决方案 （1）先收集资料，剖析普通塑料管材挤出成型模具，运用AutoCAD绘制塑件图； （2）再根据普通塑料管材挤出成型模具设计拟定模具结构方案，绘制模具装配草图；（3）进行模具设计计算，校核挤出机有关工艺参数； （4）然后绘制装配工作图及相关零件图； （5）结合设计过程和相关文献资

38、料及设计过程中的所思所想撰写毕业设计论文； （6）设计过程中遇到问题，通过和指导老师或同学探讨，或查阅资料解决。2 塑料管材挤出模具结构和功能2.1 塑料管材挤出模具结构 挤出模的主要零件有口模、芯棒、过滤板、过滤网、分流器、分流器支架、调节螺钉、定型套和机头体。各自作用如下：（1）口模是成形塑件的外表面；（2）芯棒是成形塑件的内表面；（3）过滤板是将塑料熔体由螺旋运动变为直线运动并造成一定压力，促进熔体塑化均匀及支撑滤网的作用；（4）过滤网主要是过滤杂质和造成一定压力；（5）分流器是使通过它的熔体变成薄环状，平稳地进入成形区。同时，进一步加热和塑化塑料；（6）分流器支架主要用于支撑分流器和芯

39、棒，同时也能对分流后的塑料熔体加强混合作用；（7）定型套对成形管材进行冷却定型，以保证制品良好质量，正确的尺寸和几何形状；（8）调节螺钉用来控制成形区内的口模和芯棒之间的间隙及同轴度，以保证挤出塑件壁厚的均匀； （9）机头体用来组装机头各零件并与挤出机相连接。2.2 塑料管材挤出模具功能挤出模做为挤出成型装置，其结构形式就决定其功能如何。根据挤出成型特点知其主要功能如下：（1）使来自挤出机的塑料熔体由螺旋运动转化为直线运动；主要是通过过滤板来完成的；（2）通过模腔流道的剪切流动使塑料熔体进一步塑化均匀；这是由塑料粘度决定的；（3）通过模腔几何形状与尺寸的变化产生成形压力，以使型材致密，主要是由

40、于压缩比的存在； （4）通过成形段及模唇的调节作用，获得所需截面形状的连续型材。2.3 塑料管材挤出模具设计准则及设计步骤2.3.1 塑料管材挤出模具设计准则根据挤出模的功能可知挤出机头的设计不但要满足塑料成型工艺的要求，而且其结构要简单，故确定具体设计方案如下：（1）正确选择机头结构形式，应按照所要挤出的制品的原料和要求及成型工艺的特点，正确选用和确定机头结构形式；（2）具有一定的成形功能和作用，机头应能将塑料熔体从挤出的螺旋运动转换成直线运动，并在机头内产生适当的压力；（3）应设计出压缩区保证足够的压缩比；（4）内腔呈光滑流线型，保证塑料熔体在机头内均匀平稳流动顺利挤出，且机头的截面变化要

41、均匀，避免死角、凹槽等；（5）要设计有调节装置；（6）机头要有足够的刚度和强度，结构要简单、紧凑、与机筒连接紧密、装卸方便、易加工、易操作，同时机头设计成对称形状，以保证受热均匀；（7）机头成型区应有正确的截面形状，设计时要合理的确定流道尺寸，控制成型长度，从而保证截面形状，保证制品质量；（8）合理选择机头材料。与塑料熔体相接触的部分，由于摩擦磨损及塑料成型时产生的气体对机头的腐蚀，机头体、口模、芯棒和分流器及支架等零件的材料应选取耐热、耐磨、耐腐蚀、韧性高、硬度高、热处理变形小及加工性能好的钢材和合金钢。2.3.2 塑料管材挤出模具设计步骤根据以上设计原则，挤出模的设计不是简单的几何尺寸的计

42、算，设计时需要确定机头中各零件的功能作用，同时要准确掌握挤出成型工艺特点。设计步骤如下：（1）根据设计要求了解材料材质特性并确定挤出机形式；（2）计算口模内径和芯棒外径尺寸；（3）确定过滤板出口处直径D0；（4）确定拉伸比和压缩比；（5）确定机头内其他尺寸；（6）机头结构的具体设计；（7）冷却定型套的设计与计算；（8）机头主要零件的加工工艺设计；（9）机头和挤出主机的连接方式的设计。3 塑料管材挤出模具参数设计计算3.1 材料材质特性我所设计的挤出机要加工的塑料可以选取硬质聚氯乙烯。因为软质PVC管主要性能：软PVC管是由PVC树脂加人较大量增塑剂和一定量的稳定剂以及其他助剂，经挤出成型制得。

43、软PVC管具有优良的化学稳定性、卓越的电绝缘性能和良好的柔软性、着色性。此种管材常用以代替橡胶管，用以输送液体及腐蚀性介质，也用做电缆套管及电线绝缘。软PVC管采用国标GB/T 13527. 1-92。一般采用SG-2SG-4(即XS-2或XS-3)型等疏松型中等黏度的PVC树脂。因为疏松型树脂比紧密型树脂易塑化，中等黏度的树脂既可使制品保持较好的物理力学性能，在成型加工时物料又有较好的流动性。3.2 挤出机形式的确定单螺杆挤出机做为应用范围比较广泛的挤出机，螺杆为等距不等深渐变型，长径比L/D为25。机头主要参数与硬PVC基本相同。分流器扩张角大于60°。机头压缩比2.5：1 。芯

44、模、模口平直部分长度为壁厚的10倍。3.3 挤出模具个零件尺寸设计 根据管材的挤出特点，对于不同塑料的管机头的主要零件尺寸及其工艺参数都有一定的限制，以保证挤出的管材质量及其优良的成型工艺。本设计中采用的塑料是软PVC。软PVC是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。根据软PVC的性能特点可以确定一些零件在设计过程是用到的公式中的系数，同时可以确定挤出模的压缩比和分流器扩展角。3.4 挤出模具个零件工作表面尺寸设计计算3.4.1 口模的设计计算口模是成型管材外部轮廓的机头零件，其结构如图3.1，其主要尺寸有口模内径D、定型长度L1、压缩段长度L2和

45、压缩区锥角。尺寸的设计主要靠经验公式，查有关设计手册，有关经验公式如下。图3-1 口模结构图Figure 3.1 Structure mold（1）口模内径D： D= d1/k 24.5=25 /1.02 (3.1) 式中： D口模内径（mm） d1塑料管材外径（mm） k系数（见表3.1）表3.1 系数k选取表Table 3.1 Coefficient k selected table塑料种类定型套定管材内径定型套定管材外径聚氯乙烯0.951.05聚酰胺1.051.10聚烯烃1.201.300.901.05（2）口模定型段长度L1： L1=（0.33.0）d1 （3.2） 或 L1 =ct

46、50=2.5×20 （3.3） 式中： L1口模定型段长度（mm） d1塑料管材外径（mm） c系数（见表3.2） t塑料管材壁厚（mm）表3.2 系数c 选取表Table 3.2 Coefficient c Select Table塑料品种硬聚氯乙烯软聚氯乙烯聚酰胺聚乙烯系数c1833152513231422（3）压缩区锥角：压缩区的锥角一般在10°60°范围内选取，当过大时，挤出的管材表面会较粗糙，对于低粘度材料可选取较大值，反之取较小值。（4）口模压缩段长度L2： L2=（1.52.5）D0 38.15=2.04×18.66 （3.4） 式中： L

47、2口模压缩段长度（mm） D0塑料熔体在过滤板出口处的流道直径（mm）（5）根据以上公式计算口模内径尺寸如下： 根据聚氯乙烯的成型特性，塑料熔体在通过挤出模后，由于冷却管材会出现弹性回复，即管材直径会增大，同时还要经过定性套定型，再根据表1确定系数 k=1.02 。即口模内径D= d1/k （3.5） =25 /1.02=24.5（mm）实际口模内径根据经验和试模后而定，并通过调节螺钉调节口模与芯棒间的间隙使其达到合理值。3.4.2 芯棒的设计计算芯棒是成型管材内部轮廓的机头零件，其结构如图3.2，通过用螺纹与分流器联接，其主要尺寸有芯棒外径d、芯棒定型段长度L3、芯棒压缩段长度L4。各尺寸的

48、设计主要靠经验公式来确定。查有关设计手册，有关经验公式如下：图3.2 芯棒结构图Figure 3.3 Structure mandrel（1）芯棒外径d： d=D -2 20=24.5-2×2.25 （3.6） 式中：d芯棒外径（mm） D口模内径（mm） 口模与芯棒的单边间隙，通常取（0.830.94）×塑料管材壁（mm）(=2.25=0.9×2.5，符合工艺要求）（2）芯棒定型段长度L3 = L1 =50 （3.7）（3)芯棒压缩段长度L4 = L2=（1.52.5）D0 =38.15=2.04×18.66 （3.8）3.4.3 过滤板出口处直径D0

49、的确定该直径应与挤出机机筒出口处直径一致。机筒出口处直径根据螺杆直径确定为18.66mm，由此确定过滤板出口处直径D0=18.66(mm)。3.4.4 拉伸比和压缩比的确定拉伸比和压缩比是塑料挤出成型工艺参数，两者都与口模和芯棒尺寸有关。各种塑料的拉伸比和压缩比都是通过实验确定的。拉伸比：是指口模与芯棒在成型区的环形间隙截面积与所挤出的管材的截面积之比。挤出时，管材离开口模后，由于压力降低，塑料制品出现因弹性回复而膨胀的现象，管材截面积将增大。另一方面，又由于牵引和冷却收缩的关系，管材截面积也有缩小的趋势。这种膨胀与缩小的大小于塑料性质、口模温度与压力、定径套的结构形式等因素有直接关系。目前，

50、由于理论计算尚不成熟，通常根据拉伸比来确定口模与芯棒间环形空隙的截面积与挤出管材的截面积之比。管材拉伸比经验公式：I=（d12-d22）/（D2-d2）=（25×25-20×20）/（24.5×24.5-20×20）=1.12 （3.9） 式中： I拉伸比 D 、 d 分别为口模内径和芯棒外径 d1 、 d2塑料管材的外内径表3.3 常用塑料挤出所允许的拉伸比Table 3.3 Common plastic extrusion stretch than allowed塑料PVCABSPEPA拉伸比1.001.501.001.101.201.501.403

51、.00压缩比：是指过滤板出口处最大进料截面积与口模和芯棒在成型区的环形间隙截面积之比。它反映挤出成型过程中塑料熔体的压实程度。对于低粘度塑料，压缩比=410；对于高粘度塑料，=2.56.0 。 根据所计算数据确定拉伸比 I=（d12-d22）/（D2-d2） （3.10） =1.12 较大拉伸比的好处有：（1）在生产过程中，变更管材规格时，一般不需拆装口模和芯棒，可以通过改变拉伸比来实现；（2）在加工某些容易产生熔体破裂现象的塑料时，用较大尺寸的口模和芯棒，可以生产较小规格的管材，这样既可以避免产生熔体破裂，又可提高产量； （3）根据硬质PVC为高粘度材料，故确定压缩比=5。3.4.5 口模和

52、芯棒其他主要尺寸计算 （1）口模定型段长度 根据表3.2 L1 =ct =（1525）×2.5 =37.562.5 (mm) L1 =（0.33.0）d1 =（0.33.0）×25 =7.575（mm） L1的确定与塑件的壁厚、直径、形状、塑料性能即牵引速度有关。过长则料流阻力增大，使牵引困难，且管材表面粗糙；过短则起不到定型作用。根据两种计算结果确定口模定型段长度L1=50（mm）；（2）口模压缩段长度 L2 =（1.52.5）D0 =2.04×18.66 =38.15（mm）；（3）压缩区锥角：根据塑料材料软PVC的成型性能知，取=45°； （4）芯

53、棒的定型长度L3应与口模定型长度L1相等，故： L3=L1=50（mm）；（5）芯棒压缩段长度：此处长度应与口模压缩段长度保持一致， 故L4= L2=38.15(mm)。3.4.6 分流器和分流器支架的设计计算（1）分流器参数设计分流器与分流器支架结构如图3.3。对于小型挤出机分流器和分流器支架可设计成一体形式。分流器主要参数有：扩展角、分流锥面长度L5、分流器头部圆角R、分流器表面粗糙度R。各参数的确定原则如表3.4。图3.3 分流器结构图Figure 3.3 Structure shunt 表3.4 分流器参数确定表Table 3.4 Table shunt parameter determines参数 取值扩展角扩展角的选取与塑料粘度有关，低粘度塑料应控制在45