【大学课件】塑料挤出成型工艺及模具设计

塑料挤出成型工艺及模具设计欢迎学习塑料挤出成型工艺及模具设计课程。本课程将深入探讨塑料挤出成型的工艺流程、设备原理和模具设计技巧。塑料挤出成型工艺概述定义塑料挤出成型是一种连续生产塑料制品的工艺，通过熔融、挤压和冷却塑料来制造各种形状的产品。特点高效率、低成本，适用于生产长条形、管状等连续截面的塑料制品。应用广泛应用于管材、型材、薄膜、电线电缆等领域。塑料挤出成型的主要工艺参数温度控制塑料的熔融状态，影响产品质量和生产效率。压力影响塑料的流动性和成型速度，决定产品的密实度。速度包括螺杆转速和牵引速度，影响产品尺寸和表面质量。塑料挤出机的基本组成和工作原理料斗储存和输送塑料原料。机筒加热和传送塑料熔体。螺杆搅拌、压缩和输送塑料。机头连接模具，塑造最终产品形状。单螺杆挤出机的结构及其特点结构主要由一根螺杆、机筒、加热系统和传动系统组成。特点结构简单，操作方便适用范围广产量较高混炼性能一般双螺杆挤出机的结构及其特点结构由两根相互啮合的螺杆组成，可并转或反转。优点混炼性能好，适用于加工热敏性材料。缺点结构复杂，成本较高，维护难度大。应用适用于特种工程塑料、改性塑料等高性能材料的加工。模具的基本组成及其功能1模芯决定产品的内部形状。2模腔决定产品的外部形状。3流道系统引导塑料熔体流动。4冷却系统控制产品冷却速度和均匀性。模具设计的基本原则1功能性满足产品的形状和尺寸要求。2生产效率优化流道设计，提高生产效率。3经济性合理选材，降低制造和维护成本。4可靠性确保模具使用寿命和产品质量稳定性。模具的冷却系统设计水冷使用冷却水通道，适用于大多数模具。气冷利用空气流动散热，适用于小型模具。油冷使用导热油，适用于高温模具。模具的加热系统设计电加热常用方式，通过电热管或电热圈加热模具。控制精确，响应快速。油加热适用于大型模具或需要均匀加热的场合。热惯性大，温度分布均匀。模具的喷嘴设计1确定喷嘴类型根据产品特性选择直流道、侧流道等喷嘴类型。2计算喷嘴尺寸根据产品截面积和生产速度确定喷嘴直径。3优化喷嘴形状设计流线型内腔，减少压力损失和材料滞留。4考虑热平衡设计加热装置，保持喷嘴温度稳定。模具的型腔设计1分析产品结构明确产品的几何特征和尺寸要求。2确定分型面选择合适的分型面位置，便于脱模。3设计抽芯机构对于有内腔或凹槽的产品，设计抽芯结构。4考虑收缩率根据材料特性，预留适当的收缩余量。模具的流道设计主流道连接喷嘴和分流道，通常采用圆锥形。分流道将熔体均匀分配到各个型腔。浇口连接分流道和型腔，控制熔体流入速度。模具的浇口设计点浇口适用于小型产品，浇口痕迹小。边浇口适用于薄壁产品，填充均匀。扇形浇口适用于大型平面产品，减少翘曲。膜浇口适用于精密产品，填充压力低。模具的通气孔设计位置设置在型腔最后填充处和易产生气穴的位置。尺寸宽度通常为0.02-0.05mm，深度为3-5mm。形状可采用直槽、锯齿状或多级台阶式。模具的收缩率和收缩量的计算收缩率计算收缩率=(模具尺寸-产品尺寸)/模具尺寸×100%收缩量计算收缩量=产品尺寸×收缩率模具材料的选择模具钢常用H13、P20等，具有高强度、高硬度和良好的耐磨性。铝合金适用于小批量生产，导热性好，加工方便。铜合金用于高导热要求的部件，如冷却水管。特种合金如钛合金，用于特殊工艺要求的模具。模具的制造工艺1粗加工锯切、铣削等初步成型。2精加工精铣、磨削等提高精度。3热处理淬火、回火等提高硬度。4表面处理镀镍、氮化等提高耐磨性。模具表面处理工艺电镀镀铬、镀镍等，提高耐蚀性和硬度。氮化提高表面硬度和耐磨性。涂层如PVD、CVD涂层，提高耐磨性和脱模性。模具的维护和保养日常清洁每次使用后清洁模具表面，防止残留物积累。定期检查检查模具各部件是否磨损、变形或损坏。润滑保养定期对活动部件进行润滑，减少摩擦磨损。防锈处理使用防锈油或防锈剂保护模具表面。挤出模具的常见问题及解决方案问题产品尺寸不稳定表面缺陷熔体流动不均匀解决方案调整温度和压力优化冷却系统改进流道设计模具设计实例分析（1）需求分析确定产品规格和性能要求。结构设计设计模具整体结构和关键部件。仿真分析进行流动、冷却等仿真分析。优化改进根据分析结果优化设计方案。模具设计实例分析（2）3D模型展示模具的整体结构和内部构造。流动分析模拟塑料熔体在模具内的流动状态。温度分布分析模具各部位的温度变化情况。模具设计实例分析（3）1设计初稿根据产品要求完成模具初步设计。2仿真优化通过CAE软件进行流动、冷却仿真，优化设计。3制造装配根据优化后的设计图纸制造和装配模具。4试模调试进行试模生产，根据问题进行调整和完善。挤出成型工艺的质量控制温度控制精确控制各区域温度，确保材料充分熔融。压力监测实时监测挤出压力，保证产品稳定性。尺寸检测在线测量产品尺寸，及时调整生产参数。挤出成型工艺的自动化与数字化智能控制系统实现生产参数的自动调节和优化。机器视觉检测自动检测产品表面缺陷和尺寸偏差。数据采集与分析收集和分析生产数据，提高工艺稳定性。远程监控与维护实现设备远程监控和故障诊断。挤出成型工艺的新发展趋势1绿色环保开发可降解材料和回收技术。2智能制造应用人工智能和大数据技术。3复合材料开发新型复合材料挤出工艺。4微纳米挤出研究微纳米级产品的挤出成型。挤出成型技术的应用领域实际案例分享和交流汽车行业汽车密封条和装饰条的挤出成型工艺优化。建筑行业大口径PVC管