塑料成型工艺及模具设计挤出成型及机头设计

挤出成型及机头设计塑料成型工艺及模具设计第11章挤出成型及机头设计本章基本内容挤出机头概述管材挤出机头设计板材与片材挤出机头设计吹塑薄膜挤出机头设计电线电缆挤出机头设计异型材挤出机头设计掌握挤出模（机头）的概念和总体结构；掌握各种组成挤出机头零件名称和结构；了解各种挤出机头的各组成机构及其功能；交接各种挤出机头的工作原理。学习目的与要求第11章挤出成型及机头设计管材挤出机头设计；板材与片材挤出机头设计；异性材挤出机头设计。教学重点第11章挤出成型及机头设计本章重点各种挤出机头的设计读懂各种挤出机头的结构图第11章挤出成型及机头设计本章难点

11.1挤出成型机头概论

11.2管材挤出成型及机头设计

11.3板材和片材挤出成型及机头设计

11.4吹塑薄膜挤出成型机头设计

11.5电线电缆挤出成型及机头设计

11.6导型材挤出成型及机头设计

11.7思考题第11章挤出成型及机头设计11.1.1挤出成型机头典型结构分析11.1.2挤出成型机头设计原理11.1挤出成型机头概论

11.1.1挤出成型机头典型结构分析机头挤出成型模具的主要部件，它有下述四种作用：（1）使物料由螺旋运动变为直线运动；（2）产生必要的成型压力，保证制品密实；（3）使物料通过机头得到进一步塑化；（4）通过机头成型所需要的断面形状；

我们以管材为例，分析机头的组成零件及各组成零件的作用.管材机头主要由下面一些零件组成(见图11-1)１、口模口模用以成型制品的外表面。2、芯模芯模用以成型制品的内表面。11.1.1挤出成型机头典型结构分析11.1.1挤出成型机头典型结构分析3、分流器熔融塑料通过分流器分流形成管状制品的胚形，并在剪切力的作用下进一步加热塑化．４、分流器支架５、滤网板11.1.2挤出成型机头设计原理我们可以将机头依次人为的分为几个部分：１、入口部分２、展开部分３、分流部分和压缩部分４、定型部分11.1.2挤出成型机头设计原理机头设计原则：１、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．２、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．３、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．11.1.2挤出成型机头设计原理４、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，其形状尽量对称，使传热均匀．５、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金钢，有的甚至需要镀铬来提高其耐磨性和抗腐蚀能力．11.2管材挤出成型及机头设计11.2.1概述11.2.2管材挤出成型机头典型结构11.2.3管材挤出成型机头工艺参数的确定11.2.4管材定型套设计11.2.1.概述

挤管成型模具包括机头和定型模．塑料的制品断面形状为圆形管材形状．图（11－2）图（11－3）为spvc机头典型结构及挤出spvc管材的典型生产工艺过程．11.2.1.概述

管材挤出成型过程：熔融塑料由挤出机挤出后，经过滤网板，分流器，被分流器支架分成若干股，然后再汇合，最后进入芯模和口模形成的环形通道挤出连续的管胚，硬管在定型模和冷却装置的作用下冷却成型，经牵引切割装置成为所需产品，软管可不需定型模。直接由冷却装置冷却定型，再由牵引，切割，卷取装置收卷为所需产品。11.2.2．管材挤出成型机头典型结构常见的管材挤出成型机头有以下三种形式。1、直通式机头，又称平式机头，如图（11-4），机头内的熔料挤出方向与挤出机螺杆轴线方向平行或一致，它是最简单，最经济，最常用的机头。缺点是分流器支架产生的分流痕迹难以消除。2、直角式机头，又称十字机头或弯机头，如图（11-5）、机头内的熔料挤出方向成90直角，可以有效地消除分流器所产生的分流痕，提高产品质量，缺点是芯模设计，加工，安装困难。11.2.2．管材挤出成型机头典型结构3、侧式机头，又称管式机头，如图（11-6），由挤出机的熔料到机头要经过两次转向（90°或45°），并以平行于螺杆轴线的方向挤出，优点是加强了溶料塑化，提高了产品质量，适于生产大口径管。缺点是结构复杂，模具成本高。现将三种机头的特性列于表（11-1）11.2.2．管材挤出成型机头典型结构表11-1机头特性表11.2.2．管材挤出成型机头典型结构直通机头直教机头侧式机头机头熔料方向与螺杆轴线一致与螺杆轴线垂直与螺杆轴线平行机头结构简单复杂复杂分流器支架有无无定型长度应该长不需太长不需太长芯模加热较困难容易容易挤出口径小口径管材大、小口径均可大小、口径均可11.阻２.3屡．管材片挤出成祥型机头琴工艺参拼数的确叔定１．口各模定型携段长度愈Ｌ值的信确定图11-7挤管机头轧属于环隙称孔，对于唉环隙孔内贩径大于3/5外径时，陵物料的流绢动形式属嗓于一维的批特殊形式杏．薄片形缝野隙口模，锄通旨过式可得：(11映-1)式中箭——系数法，相当于而圆型口模混的w—垫—窄缝抓流道之桶宽（按钟环隙缝截平均直各径换算袋）h—扶—窄缝浅流动的悲缝隙高尾（即薄疑壁管机毁头口模雁的圆环棕单面间典隙）11.秆２.3骂．管材轿挤出成育型机头辛工艺参妈数的确佛定熔体在势缝隙流帖道的流叫动可由状式得，（11-迷2)于是，根戏据公式（舍11-1昼)和上式壶，k被表生示为(11筋-3)11.２弦.3．管竭材挤出成屠型机头工后艺参数的捞确定又根据公友式可得(11-壤4)上式表闯明了缝形口余模k’赢’和圆忠形口模客的K之险间的关打系,我你们可以洪利用由枕圆形口核模得到凉的流动四曲线来愤设计缝汪行口模炭,最后贤根据下管面的算抬式求出攀薄片机甜头流动供计算式遵中的η寇和k值辰:11.２滋.3．管睁材挤出成性型机头工芹艺参数的贴确定11.２倦.3．管盼材挤出成暮型机头工乓艺参数的圣确定(11-截5)(11耀-6)所以,估可以根掏据公式这(11算-2)敬分别代者入m=2,弊m=3,纳m=4而象后得定型悄长度L,印即:11.锻２.3长．管材衫挤出成跃型机头拳工艺参霸数的确串定(11意-7)(11咳-8)(11精-9)式中——口模内恭径cm港(m病m)——芯模外径cm福(m雀m)cm胜(m毒m)牛顿流杏体在环畏隙孔流牙动,剪挪应力及抛剪切速劫率近似甲计算式炒为:11.躲２.3于．管材尿挤出成骄型机头雁工艺参矩数的确计定(11歪-10飘)(11饼-11籍)式中——口模内径cm板(m持m)——芯模外径cm释(mm)11.衫２.3业．管材吵挤出成壶型机头煮工艺参腔数的确诞定当不能覆测顶流诱变参数瞎时，在满选取Ｌ畏值时可删以凭经损验参考狐表(11-钩2)选取。表(11管-2)Ｌ值参蛮考物料HVPCSPVCPAPEPPL(18-33)t(15-25)t(13-23)t(14-22)t(14-22)t11.大２.3洪．管材莫挤出成苹型机头博工艺参笛数的确邪定2、机头裹结构参数：(１)压侨缩比εj(２)分轻流器Ｒ及累流道α分流器掠结构如夏图(11-母8)．(３)述芯模及穴口模的证过渡段狐的压缩素角β,压缩角卧β比较额重要，稿直接影悟响管材霜光洁度潮，β过森大，制断品明显树出现表招面粗糙鞭，一般坏取（０逮.８－粒１.５绝）Ｌ，挪但是压浸缩角必捡须通过祥过渡段终长度进怠行校核艳，使其孙β＝峡14°唐～5靠0°宿范围饱。11.２付.3．管醒材挤出成笑型机头工魂艺参数的脖确定11.２和.3．管腾材挤出成秤型机头工午艺参数的妙确定(4)拉鞭伸比Ｉ所谓拉伸扔比是指口贺模定型段垂的环形缝休隙面积与钳管材截面务积之比。(11-清12)式中——口扒模内径戏cm欺(族mm)——芯滥模外径cm惭(mm)——管材内径cm掘(m倍m)——管材外径cm富(mm)各种管仰材拉伸庭比可参宵考表(11码-3)选取。11.迁２.3节．管材登挤出成像型机头岂工艺参匀数的确屯定塑料种类拉伸比ＩHPVC1.00——1.08SPVC1.10——1.35ABS1.00——1.10高压PE1.20——1.50低压PE1.10——1.20PA140——3.00表(11裙-3)管材拉伸榴比参考表11.属２.3极．管材洁挤出成具型机头山工艺参僚数的确惭定(5)归口模内薪径及芯肿模外径屡尺寸确妹定口模内径吩按下式计夏算：(11-跑13)式中——管材外刚径——系数。可顾参考表(11旗-4)选取。11.幻玉２.3絮．管材霜挤出成裁型机头弯工艺参血数的确舍定芯模外径祖可按式(比11-6满)得：(11掉-14大)3、强手度计算挤出机号头结构丛见图11-4至11-由6。实践证靠明，分流蔬器支架的蛛分流锥筋训处是机头宁中强度最歉底的地方辣，同时也填是制造工对时较多的础零件，所佣以对分流仪器支架必芝须进行强霉度校核。11.凶２.3栗．管材递挤出成依型机头全工艺参蹲数的确找定对分流器谈支架强度筛的校核主童要考虑分烤流锥筋的遥煎切强度妻，分流锥筋什的剪切授应力必相须小于抖许用剪没切应力坦，即：(11要-14白)式中——机头压力厨降kg/疯cm2，可取60~惜130正kg/滨cm2。——分流锥浸筋在物暮料流动振方向上杰的投影汤面积cm2。——分流锥筋破横断面积cm2。——分流锥筋百数量11.段２.3心．管材态挤出成魄型机头哀工艺参勾数的确室定11.较2.披4．管充材定型喊套设计管材的定国型方法主企要有两种敌：内径定某型法和外径定型断法。内径定型刺：即定型速套控制货管材的捞内径尺错寸及圆畅度，使依仍程半浑熔体的颈塑料管乓坯包紧夺定型套清控制管吃材的内返冷却硬盼化。外径定型转：即定型套职控制管材畜的外径尺课寸及圆度你，借助压蛾缩空气作殊用使半熔斑体的管坯阵紧贴于定德型套的内锤径冷却硬遵化。１、定型模秋结构图11-慎11为外径定蓄型的内压布法。图11-麦12为外径荡定型内壤压法的级另一种莫结构形柔式。图11-1停3为外径茶定型的攀真空法滚。图11-杆14为内径招定型法篮。2、定危型尺寸纯确定(1)内亲径定型法标的定型套内径定型碑法的定型劣套见图11-鞋14,应设计醒成锥形，融其斜度为0.6°～0.1°,适用于管笑材直径大摧于30m烘m以上，对邮于小管材舞，操作比银较困难，农不适用。11.2观.4．倍管材定型用套设计(2)其外径定酒型法的臂定型套定型套内声径径向尺扶寸应考虑诞管材定型馆后收缩因识素、膨胀患效应及牵某引等对管啄材尺寸的吧影响。定赵型长度仍丑应依据管茎材壁厚、所牵引速度炕而定，对岁管材直径辨小于35巾mm的定吗型套长度楼及直径可依参11-叨5考表选介取。参11-5管材外径刑与定型套体长度关系胞表挤出材料定型套内径定型套长度聚烯烃(1.02-0.04)DS010DSO聚氯乙烯(1.00-1.02)DSO10DSO11.痒2.额4．管掌材定型允套设计(3)涉真空定投型套真空定型别套与机头造口模不能柿联接在一焦起，应有浓20～100贴距离，迈这样定旷型套内框径应按接下式计筐算：(11-拆16)11.征2.虑4．管蔽材定型麻套设计式中——系数，疮按表1贪1-1薯6选取。表11-6系数嘉选取伏表

挤出塑料

（％）ＨＰＶＣ０.７－１ＰＥ２－４ＰＰ２－５11.2华.4．破管材定型垮套设计11.挣3.1留概喂述11.3探.2．板歇材、片材役机头典型奋结构11.胁3.3钟．制品犹厚度调扒节装置第三节羡板材机和片材伐挤出成伏型及机雁头设计图11-凭15为ＰＥ板乓材机头典秒型结构及堵挤出ＰＥ窃板材典型洲生产工艺蜻过程。板材和片玻材挤出成路型过程：谁熔融塑料备由挤出机汁塑化后经溪过滤网板勺进入机头垃，先广泛剑采用扁机伞头。11.仆3.1踩概滑述常见的咬板材、国片材机带头结构踏可分为陪以下四恼类：１．鱼尾畜机头带有阻懂流器型蚀见图11-1龟6带有阻流底器和阻塞执棒型见图11-竖17２．支科管机头一端供昆料直支施管型见柜图11-味18中间供赵料直支共管型见说图11-1注9中间供嫩料弯支带管型见豪图11-2骂0带有阻择塞棒的聪双支管驻型见图11-较21３．螺杆猫机头：一端供料鼠型见图11-2资4中间供过料型见型图11-2霞511.3烈.2．板咱材、片材渗机头典型槽结构11.春3.2截．板材捕、片材由机头典疑型结构４．衣架未机头：直支管度型见图11-抽26支管渐隙减型见爬图11-聪27(一)唐鱼尾机扫头这种机均头中部宪出料少放，造成集制品厚呼度不均锯匀。为渠了克服桶这种缺萄陷，通巨常在机定头型腔保内设置独流动器抄或阻力满调节装摸置，以卡增大物杜料在型鸦腔中部叼的阻力境，使物乳料沿机芦头全宽吃方向的带流速均表匀一致泰。见图11-1开6。此外，旁还可以采址用阻塞棒危，见图11-1艳7。(二)支侍管机头这种机头锦，由一个亩带有纵向出切口的管颗形型腔构拼成，它对域塑料熔体弦有稳压和抖分配作用誓，使起均模匀地挤出饮宽幅制品倘。(三)虏螺杆机畅头螺杆机头叙是在直支恨管型机头男内的支管希里插入一笑根分配螺粒杆，通过皮分配螺杆渐转动，迫钱使塑料熔然体沿机头完幅宽均匀顽挤出，获拖得厚度均锋匀的制品析。11.3席.2．板奔材、片材删机头典型蚀结构(四)衣技架机头衣架机降头吸取俱了鱼尾抽机头和坟支管机沫头的优西点，它升有一个讯扁形料身腔。由姨于支管期直径小用，缩短奇了物料乏在机头筹内停留迟时间，退而扇形从料腔又其可以提解高制品灿厚度均抛匀性。疼700闻毫米支盾管衣架刊机头半粒径和位奇置的关要系，见晃表11-明7。11.3受.2．板征材、片材赵机头典型糟结构11.圈3.2敢．板材邪、片材孩机头典剂型结构表11-喂7支管半径告和位置的悄关系距末端距离020304050100150200250300350支管半径Ｒ06.046.496.827.108.028.629.069.429.721011.任3.3本．制品字厚度调救节装置为使挤两出的制如品厚度火均匀，船扁机头醉内多采虎用阻流摘器、阻泊流棒、绪调节模贤唇等方扫式控制幻玉厚度及晓其均匀域性．采扯用螺栓恼调节移难动模唇亚，控制辽厚度均疮匀性的钱方法，断容易造枣成死角泄，见图11-杆28。在小范打围内调整愧厚度，可寇在调模唇暖上开一个拴沟槽，通支过螺栓调逐节使模唇他产生微量收弹性变形嘴，从而改菠变口模缝券隙，见图11-2拆9。思考题１、挤出哑成型工艺肝过程大致绍可分为那辩三个阶段鲁？（答案）２、挤绣出机头组的设计彩原则？厚（答案）１、挤巨出成型桥工艺过丘程大致蚀可分为稠那三个柱阶段？①塑料兆的塑化臭通过神挤出机收的加热材和混炼倒作用，乓使固态啊的原料厌转变为规均匀的咽粘性流系体②成型赌在挤出控机挤出部压件的作用剥下，熔体挎以一定速王度和压力蔬通过成型糖机头获得荣一定端面密形状尺寸减。③定型堡通过冷勤却使熔体扑已获得的绘形状固定次下来，变达成固体状浩态。２、挤掌出机头委的设计贴原则①内腔跌呈流线丝式型――脖各个构扰成零件证的连接扭处不应地该有死蚊角而使含熔料滞鬼留，避栋免熔料榨过热而家分解。②足够吩的压缩折比――巧为了使婚塑件结暑构密实朋和消除枯分流器艰支架造序成的熔喇料结合漂缝，机州头应该泉有一定携的压缩栏比。要蝇发生膨棉胀，以贝及牵引啄力引起耳的收缩鬼变形，笑会使口派模的尺饶寸和塑堪件的尺避寸