挤出管材的模具设计及加工工艺演示文稿

挤出管材的模具设计及加工工艺演示文稿当前第1页\共有105页\编于星期三\1点挤出管材的模具设计及加工工艺当前第2页\共有105页\编于星期三\1点管机头分类

按结构分：直通式、侧式、篮式、螺旋芯棒式等

按用途分：硬管、软管、波纹管、复合管等

管材

——燃气管、压力管、上下水管、排水管、排灌管、穿线管、硅芯管、软管、医用软管、发泡管、单壁、双壁波纹管、多层复合管材等

原料

——UPVC、PE、PP、PPR、ABS、PU、PA等、当前第3页\共有105页\编于星期三\1点

挤管成型设备塑料挤出成型设备当前第4页\共有105页\编于星期三\1点管材生产线当前第5页\共有105页\编于星期三\1点管材生产工艺流程图当前第6页\共有105页\编于星期三\1点一般管材生产线工艺过程原料→真空上料→原料干燥→单螺杆挤出机→机头模具→定径套→喷淋真空定型箱→喷淋冷却水箱→喷码机→履带牵引机→成品检测包装当前第7页\共有105页\编于星期三\1点带有标记管材生产线工艺过程原料+色母料→混合→真空上料→原料干燥→单螺杆挤出机→色线挤出机→机头模具→定径套→喷淋真空定型箱→喷淋冷却水箱→喷码机→履带牵引机→成品检测包装当前第8页\共有105页\编于星期三\1点

1.挤出机

2.机头（熔体输出与定径装置）

3.辅机(冷却装置、牵引装置、切割装置)4.控制系统（二）特点

1.连续化生产

2.生产率高

3.应用范围广

4.结构简单、收效快

（一）管材生产线组成

当前第9页\共有105页\编于星期三\1点管材生产是挤出成型最重要的方法之一。挤出模具是管材成型的关键部件！当前第10页\共有105页\编于星期三\1点挤管机头当前第11页\共有105页\编于星期三\1点大型机头当前第12页\共有105页\编于星期三\1点

管材机头设计当前第13页\共有105页\编于星期三\1点挤出管材动画当前第14页\共有105页\编于星期三\1点挤出管材成型机头示意图

组成

四个功能部分：当前第15页\共有105页\编于星期三\1点1.入流部分

功能——使来自挤塑机的塑料熔体，由螺旋运动逐渐变为直线运动2.分流部分

功能——将熔体按所需制品形状进行分流，由柱状分流成为环状。3.导流部分

功能——通过模腔内流道几何形状与尺寸的变化，产生必要的成型压力．将分流部分流出物料进行导流并压实4.定型部分

功能——通过机头成型段及模唇的调节作用，获得所需断面形状的连续制品熔体坯。四个功能部分：当前第16页\共有105页\编于星期三\1点作用

1.

使熔融物料的螺旋运动

直线运动。2.

将物料压实。3.使物料进一步塑化均匀。4.

成型制品。当前第17页\共有105页\编于星期三\1点1．正确选择结构形式（1）成型制品种类（2）原材料种类和要求（3）成型工艺特点2．流道结构（1）流道呈流线型（2）无突变（3）各连接处应保证密封（4）表面粗糙度（5）应具有一定压缩比（6）保证口模出口处各点料流速度一致

管材机头设计原则

当前第18页\共有105页\编于星期三\1点3．机头选材

（1）合理选材（2）耐磨、耐腐蚀（3）足够的强度和刚度，进行热处理（4）容易电镀（5）在高温下不变形4．机头结构（1）结构紧凑，易于加工制造和装拆维修（2）形状尽可能规则和对称（3）成型部分应能保证熔体挤出后具有所要求的截面形状和尺寸

当前第19页\共有105页\编于星期三\1点挤出机与挤出模具的连接当前第20页\共有105页\编于星期三\1点螺纹连接1、栅板2、机头法兰3、铰链螺钉4、机筒法兰5、机筒当前第21页\共有105页\编于星期三\1点螺钉连接1、机头法兰2、铰链螺钉3、机筒法兰4、栅板5、螺杆6、机筒7、内六角螺钉8、定位销当前第22页\共有105页\编于星期三\1点卡箍式连接当前第23页\共有105页\编于星期三\1点栅板的形式设计

栅扳的结构如图所示，除具有分流、混合、促进熔体塑化均匀外，还承担着支承滤网的作用。栅板上流道孔眼直径，通常为3—6mm．入口端应有30º一45º的锥角。流道孔总面积须占栅板有效面积的40％一70％为宜，孔的排列应紧凑合理；栅板应有足够机械强度和刚度，但其厚度也不宜过厚，以免造成过大阻力或滞料分解。(1)非等径孔同心圆排列(2)等径孔同心圆排列(3)等孔径弧形面栅板(4)等孔径六边形排列当前第24页\共有105页\编于星期三\1点闸板型过滤器1、平板2、滤网3、4、滤网座5、螺栓6、壳体7、氟塑料环8、鱼雷体9、分流支架套10、热电偶11、螺栓12、限位板13、加热器14、多孔板15、支承环16、推力杆当前第25页\共有105页\编于星期三\1点直通式管机头当前第26页\共有105页\编于星期三\1点一、基本结构和工作原理

口模、芯棒、分流器、分流器支架、机头体、调节螺钉、连接螺钉等

1.基本结构

2.工作原理

直通式管机头当前第27页\共有105页\编于星期三\1点直通机头当前第28页\共有105页\编于星期三\1点大口径管材挤出机头示意图1-机头体上部;2-机头体下部;3-机颈;4-分流锥;5-分流梭;6-过渡芯模当前第29页\共有105页\编于星期三\1点分流梭断面图当前第30页\共有105页\编于星期三\1点挤出成型模具管材挤塑成型机头1、橡皮片堵头2、定径套3、口模4、芯棒5、调节螺栓6、分流锥7、芯棒支架8、模体9、过滤板当前第31页\共有105页\编于星期三\1点二、设计要点

1.压缩比ε

压缩比——分流器支架出口处截面积与芯棒口模间的截面积之比ε=3～10

低粘度物料：4～10

高粘度物料：3～6

另一种方法：取分流器支架直径与口模直径之比

UPVC：D/d=1.4～1.6

PE：D/d=1.4～2

大管取小值；小管取大值

当前第32页\共有105页\编于星期三\1点分流锥长度L4

L4=（1～1.5）DD—分流锥最大直径

锥尖半径r

r=0.5～2mm热稳定性好的物料：αmax＜90°热稳定性差的物料：α≤60°

2.分流锥扩张角α

作用

——使熔料逐渐变成环形

当前第33页\共有105页\编于星期三\1点3.分流器支架

分流筋形状

要求

——流线型、不得有大的拐角、有利于熔接线的消除——支撑分流器及芯棒

作用

——收缩角＜扩张角当前第34页\共有105页\编于星期三\1点分流筋宽度b

b≤9～12mm

分流筋长度l

l≤30～80mm

分流筋高度s

s≤10～25mm

分流筋数量n

n=4～8

扩张角：β≤60°

收缩角：θ＜30°

UPVC：θ≈10°

当前第35页\共有105页\编于星期三\1点4.口模

作用

——成型管材外表面

定型长度L1

经验公式：

L1≈3DD——管材外径

国外资料：L1=（10～30）hh——管材壁厚

国内资料：L1=（30～40）hUPVC：（18～33）hPPVC：（15～25）hPE：（14～22）hPP：（14～22）hPA：（13～23）h当前第36页\共有105页\编于星期三\1点口模直径D

影响口模直径的因素：

①

挤出胀大②

牵引拉伸③

冷却收缩④

定径方式→管材截面变大

→管材截面变小→管材截面变小

→外定径时的真空度、定径套内径与口模直径有关

当前第37页\共有105页\编于星期三\1点考虑胀大和定径收缩

口模直径：

式中：C—系数PVC：0.95～1.05；PO：0.90～1.05

拉伸比——环形截面积与管材截面积之比

式中：D—口模直径d—芯棒直径D管外—管材外径

D管内—管材内径I—拉伸比

UPVC：1.00～1.08；SPVC：1.10～1.35LDPE：1.20～1.25；HDPE：1.10～1.20ABS：1.00～1.10；PA：1.40～3.00

当前第38页\共有105页\编于星期三\1点5.芯棒

作用

——导流、成型管材内表面

收缩角β

β=20°～30°

定型长度

与口模定型长度相等

β应小于分流锥的扩张角αUPVC：β≤24°；PO可稍大

当前第39页\共有105页\编于星期三\1点

壁厚调节目的：管材壁厚均匀

调节螺钉数量：

S=4～8

经验公式：

芯棒直径d

当前第40页\共有105页\编于星期三\1点三、特点

1.优点

⑴结构简单，成本低；

⑵中心进料，易于物料均匀分配；

⑶应用广泛。2.缺点

⑴体积大，重量大；⑵分流筋多，熔接线多。

当前第41页\共有105页\编于星期三\1点模具零件的连接讨论当前第42页\共有105页\编于星期三\1点调节管材壁厚的方式当前第43页\共有105页\编于星期三\1点机头进料结构形式中心供料筛孔式机头侧向供料机头螺旋式机头1、芯模2、芯模支架3、栅板4、螺旋式芯模5、支架支柱当前第44页\共有105页\编于星期三\1点2.措施

⑴安装绕机头轴线旋转的部件

⑵分流筋表面喷涂不粘材料⑶将流道加长⑷

加热分流筋

⑸使流过分流筋的物料迅速得到压缩

⑹芯棒上带多头螺旋沟槽

⑺采用阻尼筋或多孔板

熔接线的影响——只能减小，不可能消除

1.形成原因

四、减小熔接线影响的措施

当前第45页\共有105页\编于星期三\1点当前第46页\共有105页\编于星期三\1点当前第47页\共有105页\编于星期三\1点多孔板(筛板)式分流板的实物图和挤出物流痕的照片。当前第48页\共有105页\编于星期三\1点蓝式管机头

1.结构

2.工作原理

当前第49页\共有105页\编于星期三\1点简单蓝式机头当前第50页\共有105页\编于星期三\1点蓝式机头当前第51页\共有105页\编于星期三\1点⑴直通式机头的特殊形式；⑵总压力损失小；⑶产量高，能耗低；⑷机头中热耗散少；⑸重量轻；⑹

便于操作。

3.特点当前第52页\共有105页\编于星期三\1点⑴

筛孔套

①要求

足够强度、小孔利于物料流动

②孔径d

⑵口模直径D

D/DT≤1.4DT—筛孔套直径

4.设计要点d=1～2.5mm

5.应用聚烯烃类耐压管材

当前第53页\共有105页\编于星期三\1点螺旋芯棒式管机头

2.工作原理

1.结构当前第54页\共有105页\编于星期三\1点螺旋管材机头结构图

1.进料口2.固定螺钉3.模体4.热电偶5.调节螺钉6.压环7.口模8.固定螺钉9.芯模10.螺旋槽11.径向孔12.模底座13.通气杆14.连接体当前第55页\共有105页\编于星期三\1点直通机头与螺旋机头比较当前第56页\共有105页\编于星期三\1点

⑴出料均匀；⑵总压力损失小；⑶产量高，能耗低；⑷机头中热耗散少；⑸无熔接线。

3.特点4.应用直径＞400mm的聚烯烃类管材

当前第57页\共有105页\编于星期三\1点蓝式、螺旋式机头当前第58页\共有105页\编于星期三\1点蓝式、螺旋式模具。

模具特点：

1、熔体流动速度达到预期的力学均匀性、热均匀性。

2、无须芯模支架，使生产中常发生的流纹消失。

3、压力消耗少，产量高，产量可达到挤出量的80%。

4、机构紧凑，连接合理，更换方便。

5、采用优质模具钢制造。

6、采用不锈钢或铜的水环定径套。当前第59页\共有105页\编于星期三\1点管机头当前第60页\共有105页\编于星期三\1点螺旋机头当前第61页\共有105页\编于星期三\1点大机头当前第62页\共有105页\编于星期三\1点大机头当前第63页\共有105页\编于星期三\1点多口模管机头

1.结构

2.工作原理

当前第64页\共有105页\编于星期三\1点一模多机头当前第65页\共有105页\编于星期三\1点一模多机头当前第66页\共有105页\编于星期三\1点

⑴充分发挥挤出机的生产能力；⑵节省占地面积；⑶熔体流速慢；⑷结构较复杂。3.特点5.应用小直径薄壁管材

4.设计要点带流量调节的分配流道设计

当前第67页\共有105页\编于星期三\1点波纹管机头

1.结构

结构形式与一般机头基本相同，只是口模部分很长。

用吹胀法成型波纹

2.成型原理

当前第68页\共有105页\编于星期三\1点用真空吸附法成型波纹

当前第69页\共有105页\编于星期三\1点多层共挤出机头当前第70页\共有105页\编于星期三\1点带有色标的蓝式机头当前第71页\共有105页\编于星期三\1点多空管形状当前第72页\共有105页\编于星期三\1点带标志线的多孔管直式模机头1.主体连接；2.分流体；3.分流体板；4.过渡板；5.外模腔；6.芯模；7.冷却水管；8.中模芯；9.副连接板；10.口模板当前第73页\共有105页\编于星期三\1点三层共挤出管材示意图多层挤出模具用于成型多种塑料或多种颜色的复合管材或复合膜，通常用多台挤出机挤出成型。当前第74页\共有105页\编于星期三\1点双层共挤出机头结构示意图

1.栅板；2.机头体1；3.分流锥；4.分流套；5.机头体2；6.平直口模；7.口模压环；8.带内螺纹芯棒；9.分流支架；10.机颈当前第75页\共有105页\编于星期三\1点三层共挤出机头结构示意图1.口模；2.分流套；3.隔层分流套；4.阻尼分流器支架；5.6.外、内层流道；7.人字流道连接器；8.芯棒；9.分流锥；10.连接器；11.中层流道当前第76页\共有105页\编于星期三\1点管材的定型当前第77页\共有105页\编于星期三\1点管材定径的方法内径定径外径定径内压定径真空定径

当前第78页\共有105页\编于星期三\1点内径定径当前第79页\共有105页\编于星期三\1点管材内定径方法

内径定径法的定径套直接与机头模芯连接，定径套内通入循环冷却水，熔体出口模后直接在定径套上冷却。管材内径尺寸与定径棒尺寸一致管材外径自由冷却，外径尺寸难以控制。当前第80页\共有105页\编于星期三\1点内芯定径当前第81页\共有105页\编于星期三\1点内径定径机头结构示意图

当前第82页\共有105页\编于星期三\1点管材的内径定型1.管材；2.定径芯棒；3芯棒；4.回水流道；5.进水管；6.排水嘴；7.进水嘴当前第83页\共有105页\编于星期三\1点内压外定径方法当前第84页\共有105页\编于星期三\1点管材的内压定径示意图1.芯棒；2.压缩空气入口；3.机头体；4.绝热垫；5.定型模；6.冷却水；7.管材；8.链条；9.浮塞；10出水口；11入水口当前第85页\共有105页\编于星期三\1点管材气压外定径方法管材挤塑成型机头1、橡皮片堵头2、定径套3、口模4、芯棒5、调节螺栓6、分流锥7、芯棒支架8、模体9、过滤板当前第86页\共有105页\编于星期三\1点外径压力定径

当前第87页\共有105页\编于星期三\1点真空外定径方法当前第88页\共有105页\编于星期三\1点真空定径套当前第89页\共有105页\编于星期三\1点真空定径图

1.管材；2.水浴槽；3.冷却水；4.真空；5.芯棒；6.模套当前第90页\共有105页\编于星期三\1点真空定径箱当前第91页\共有105页\编于星期三\1点直径收缩率

真空定径的管材外径可以根据管材原料的尺寸收缩率来得到精确控制，聚乙烯2～4%双峰聚乙烯4～4.6%PP-R3～6%当前第92页\共有105页\编于星期三\1点真空定径有如下优点(1)

引管简单快速,废料少;(2)内压定径方法中,压缩空气存留在管内,随着生产的连续进行,气体温度不断升高,而真空定径空气在管材内部自由流动,管材内壁冷却效果好;(3)能较好控制尺寸公差;(4)管坯在机头出口处于塑化状态几乎没有变形;当前第93页\共有105页\编于星期三\1点真空定径有如下优点(5)管材的内应力小;(6)没有被螺塞撕裂的危险;(7)不会因螺塞磨损而停产;(8)机头口模与真空定径装置二者分离,因而