塑料擠出機(jī)機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、塑料擠出機(jī)機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要 :擠出成型方法廣泛應(yīng)用于管材、棒材、異型材、中空制品以及單絲等 產(chǎn)品的生產(chǎn)。擠出機(jī)同時(shí)還可以對(duì)塑料進(jìn)行混合、塑化、脫水、造粒、和喂料等 準(zhǔn)備工序或半成品加工。因此擠出成型已成為最普遍的塑料成形加工方法之一。 擠出成型是在擠出機(jī)中通過(guò)加熱、 加壓而使物料以流動(dòng)狀態(tài)連續(xù)通過(guò)口模成型的 方法, 是一種技術(shù)要求較高的成型方法。 擠出模的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者對(duì)塑料特性的 完全掌握和對(duì)擠出模具設(shè)計(jì)具有的豐富經(jīng)驗(yàn)。 單螺桿擠出機(jī)做為應(yīng)用范圍最廣泛 的擠出機(jī),而在設(shè)計(jì)過(guò)程中,實(shí)際遇到的問(wèn)題很復(fù)雜,由于塑料的種類不同,它 們的剪切速度、表面粘度不同,以及潤(rùn)滑劑、填充劑由于種類和配量的不同,

2、其 流動(dòng)性也不同。 故擠出模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍以實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為主, 多數(shù)采用最終試模的方 式確定其形狀。 本設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)的是擠出模中各零件的工作面尺寸、 外形尺寸、 整體結(jié)構(gòu)形式, 由于塑料材質(zhì)特性對(duì)于擠出模的要求非常的高, 所以進(jìn)行了主要 零件的加工制造工藝的設(shè)計(jì),還進(jìn)行了機(jī)頭和擠出主機(jī)的連接方式的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:擠出機(jī);擠出模;硬質(zhì) PVC ;1緒論1.1擠出機(jī)的發(fā)展歷程自第一臺(tái)擠出機(jī)問(wèn)世以來(lái), 擠出技術(shù)得到的良好快速的發(fā)展。 從開(kāi)始的柱塞 式到更為先進(jìn)的螺桿式, 從原始的手動(dòng)操作到完全的自動(dòng)控制, 從產(chǎn)品單一到產(chǎn) 品的多元化,擠出成型技術(shù)正逐漸成熟。如今,擠出成型具有生產(chǎn)效率高,制造 方便, 可以

3、連續(xù)化生產(chǎn)等特點(diǎn), 他、 它在塑料成型加工工業(yè)中占有很重要的地位。 半個(gè)世紀(jì)以來(lái), 我國(guó)的塑料工業(yè)經(jīng)歷了從無(wú)到有, 從小到大的發(fā)展過(guò)程, 尤 其是改革開(kāi)放二十年來(lái)得到高速發(fā)展, 已初步形成了部類齊全的工業(yè)體系, 從產(chǎn) 量上已躋身于世界先進(jìn)行列。塑料機(jī)械行業(yè)是為塑料工業(yè)提供技術(shù)裝備的行業(yè), 強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求促進(jìn)塑料機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。擠出成型技術(shù)得到了很好的發(fā)展。1.2擠出機(jī)的分類及擠出制品用途1.2.1 擠出機(jī)分類塑料擠出機(jī)按其螺桿數(shù)量分為單螺桿、雙螺桿和多螺桿擠出機(jī)。目前 以單螺桿擠出機(jī)應(yīng)用最為廣泛,適宜于一般材料的擠出加工。雙螺桿擠出 機(jī)由于具有由摩擦產(chǎn)生的熱量較少、物料所受到的剪切比較均勻、螺

4、桿的 輸送能力較大、擠出量比較穩(wěn)定、物料在機(jī)筒內(nèi)停留長(zhǎng) , 混合均勻 。單螺桿擠出機(jī)無(wú)論作為塑化造粒機(jī)械還是成型加工機(jī)械都占有重要地 位。其發(fā)展的主要標(biāo)志在于其關(guān)鍵零件螺桿的發(fā)展。近幾年以來(lái),人 們對(duì)螺桿進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究,至今已有近百種螺桿且已標(biāo)準(zhǔn)化。 常見(jiàn)的有分離型、剪切型、屏障型、分流型與波狀型等。 從單螺桿發(fā)展來(lái) 看,盡管近年來(lái)單螺桿擠出機(jī)已較為完善,但隨著高分子材料和塑料制品 不斷的發(fā)展,還會(huì)涌現(xiàn)出更有特點(diǎn)的新型螺桿和特殊單螺桿擠出機(jī)。從總 體而言,單螺桿擠出機(jī)向著高速、高效、專用化方向發(fā)展。1.2.2 擠出制品的用途熱塑性塑料和部分熱固性塑料適用于擠出成型。其制品主要有管材

5、、棒材、板材、異型材、薄膜、單絲、扁帶和電線電纜等。塑料擠出制品廣泛應(yīng)用于國(guó)民 經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。薄膜、中空制品、打包帶等是包裝材料的重要組成部分;農(nóng)副業(yè) 大量使用塑料薄膜作育秧薄膜、 棚模; 機(jī)械工業(yè)使用塑料棒材可以方便的加工各 種零部件; 建筑工業(yè)使用的擠出成型的制品越來(lái)越多, 如墻壁裝飾板、 窗用密封 條等; 石油工業(yè)大量使用塑料管材作輸油管道。 擠出機(jī)同時(shí)還可以對(duì)塑料進(jìn)行混 合、塑化、脫水、造粒、和喂料等準(zhǔn)備工序或半成品加工。因此擠出成型已成為 最普遍的塑料成形加工方法之一。1.3 擠出機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1模塊化和專業(yè)化塑料擠出機(jī)模塊化生產(chǎn)可以適應(yīng)不同用戶的特殊要求,縮短新產(chǎn)品的研發(fā) 周期,爭(zhēng)取

6、更大的市場(chǎng)份額;而專業(yè)化生產(chǎn)可以將擠出成型裝備的各個(gè)系統(tǒng)模 塊部件安排定點(diǎn)生產(chǎn)甚至進(jìn)行全球采購(gòu),這對(duì)保證整期質(zhì)量、降低成本、加速 資金周轉(zhuǎn)都非常有利。2高效、多功能化塑料擠出機(jī)的高效主要體現(xiàn)在高產(chǎn)出、 低能耗、 低制造成本方面。 在功能方 面, 螺桿塑料擠出機(jī)已不僅用于高分子材料的擠出成型和混煉加工, 它的用途已 拓寬到食品、飼料、電極、炸藥、建材、包裝、紙漿、陶瓷等領(lǐng)域。3大型化和精密化實(shí)現(xiàn)塑料擠出機(jī)的大型化可以降低生產(chǎn)成本,這在大型雙螺桿塑料造粒機(jī) 組、 吹膜機(jī)組、 管材擠出機(jī)組等方面優(yōu)勢(shì)更為明顯。 國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)服務(wù)所需的重 大技術(shù)裝備, 大型乙烯工程配套的三大關(guān)鍵設(shè)備之一的大型擠壓造粒機(jī)

7、組長(zhǎng)期依 靠進(jìn)口,因此必須加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程,滿足石化工業(yè)發(fā)展需要。4 智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)達(dá)國(guó)家的塑料擠出機(jī)已普遍采用現(xiàn)代電子和計(jì)算機(jī)控制技術(shù), 對(duì)整個(gè)擠出過(guò)程 的工藝參數(shù)如熔體壓力及溫度、 各段機(jī)身溫度、 主螺桿和喂料螺桿轉(zhuǎn)速、 喂料量, 各種原料的配比、電機(jī)的電流電壓等參數(shù)進(jìn)行在線檢測(cè),并采用微機(jī)閉環(huán)控制。 這對(duì)保證工藝條件的穩(wěn)定、提高產(chǎn)品的精度都極為有利。2 擠出模結(jié)構(gòu)及功能擠出模又稱擠出機(jī)機(jī)頭。 塑料在經(jīng)過(guò)螺桿和料筒后成為熔融態(tài), 再通過(guò)擠出 機(jī)機(jī)頭, 經(jīng)過(guò)擠出模的定型而產(chǎn)出產(chǎn)品。 在擠出機(jī)的整體結(jié)構(gòu)中, 機(jī)頭應(yīng)與主機(jī) 相配合。 即使是性能良好的主機(jī), 若無(wú)相應(yīng)的機(jī)頭與之配合是很難生產(chǎn)出高質(zhì)

8、量 的產(chǎn)品。所以擠出模的設(shè)計(jì)好壞將直接影響擠出機(jī)的性能。2.1 擠出模結(jié)構(gòu)及功能2.1.1 擠出模結(jié)構(gòu)擠出模的主要零件有口模、芯棒、過(guò)濾板、過(guò)濾網(wǎng)、分流器、分流器支架、 調(diào)節(jié)螺釘、定型套和機(jī)頭體。各自作用如下:1口模是成形塑件的外表面,2 芯棒是成形塑件的內(nèi)表面,3過(guò)濾板是將塑料熔體由螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)并造成一定壓力,促進(jìn)熔 體塑化均勻及支撐濾網(wǎng)的作用,4過(guò)濾網(wǎng)主要是過(guò)濾雜質(zhì)和造成一定壓力,5分流器是使通過(guò)它的熔體變成薄環(huán)狀,平穩(wěn)地進(jìn)入成形區(qū)。同時(shí),進(jìn)一 步加熱和塑化塑料,6分流器支架主要用于支撐分流器和芯棒,同時(shí)也能對(duì)分流后的塑料熔體 加強(qiáng)混合作用,7定型套對(duì)成形管材進(jìn)行冷卻定型,以保證制

9、品良好質(zhì)量,正確的尺寸和 幾何形狀,8調(diào)節(jié)螺釘用來(lái)控制成形區(qū)內(nèi)的口模和芯棒之間的間隙及同軸度,以保證 擠出塑件壁厚的均勻,9機(jī)頭體用來(lái)組裝機(jī)頭各零件并與擠出機(jī)相連接。2.2.2 擠出模功能擠出模做為擠出成型裝置,其結(jié)構(gòu)形式就決定其功能如何。根據(jù)擠出成型 特點(diǎn)知其主要功能如下:a:使來(lái)自擠出機(jī)的塑料熔體由螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng);主要是通過(guò)過(guò)濾 板來(lái)完成的,b:通過(guò)模腔流道的剪切流動(dòng)使塑料熔體進(jìn)一步塑化均勻;這是由塑料粘度 決定的,c:通過(guò)模腔幾何形狀與尺寸的變化產(chǎn)生成形壓力,以使型材致密;主要是 由于壓縮比的存在,d:通過(guò)成形段及模唇的調(diào)節(jié)作用,獲得所需截面形狀的連續(xù)型材。2.3 擠出模設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

10、及設(shè)計(jì)步驟2.3.1擠出模設(shè)計(jì)準(zhǔn)則根據(jù)擠出模的功能可知擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì)不但要滿足塑料成型工藝的要 求,而且其結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單,故確定具體設(shè)計(jì)方案如下:1正確選擇機(jī)頭結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)按照所要擠出的制品的原料和要求及成型工 藝的特點(diǎn),正確選用和確定機(jī)頭結(jié)構(gòu)形式;2具有一定的成形功能和作用,機(jī)頭應(yīng)能將塑料熔體從擠出的螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 換成直線運(yùn)動(dòng),并在機(jī)頭內(nèi)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲毫?3應(yīng)設(shè)計(jì)出壓縮區(qū)保證足夠的壓縮比;4內(nèi)腔呈光滑流線型,保證塑料熔體在機(jī)頭內(nèi)均勻平穩(wěn)流動(dòng)順利擠出,且 機(jī)頭的截面變化要均勻,避免死角、凹槽等;5要設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)裝置;6機(jī)頭要有足夠的剛度和強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單、緊湊、與機(jī)筒連接緊密、裝 卸方便、易加工、易操作

11、,同時(shí)機(jī)頭設(shè)計(jì)成對(duì)稱形狀,以保證受熱均勻; 7機(jī)頭成型區(qū)應(yīng)有正確的截面形狀,設(shè)計(jì)時(shí)要合理的確定流道尺寸,控制 成型長(zhǎng)度,從而保證截面形狀,保證制品質(zhì)量;8合理選擇機(jī)頭材料。與塑料熔體相接觸的部分,由于摩擦磨損及塑料成 型時(shí)產(chǎn)生的氣體對(duì)機(jī)頭的腐蝕,機(jī)頭體、口模、芯棒和分流器及支架等零件的材料應(yīng)選取耐熱、耐磨、耐腐蝕、韌性高、硬度高、熱處理變形小及 加工性能好的鋼材和合金鋼。2.3.2 擠出模設(shè)計(jì)步驟根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則,擠出模的設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的幾何尺寸的計(jì)算,設(shè)計(jì) 時(shí)需要確定機(jī)頭中各零件的功能作用,同時(shí)要準(zhǔn)確掌握擠出成型工藝特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)步驟如下:1 根據(jù)設(shè)計(jì)要求了解材料材質(zhì)特性并確定擠出機(jī)形式,2 計(jì)

12、算口模內(nèi)徑和芯棒外徑尺寸,3 確定過(guò)濾板出口處直徑 D 0,4 確定拉伸比和壓縮比,5 確定機(jī)頭內(nèi)其他尺寸,6 機(jī)頭結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì),7 冷卻定型套的設(shè)計(jì)與計(jì)算,8 機(jī)頭主要零件的加工工藝設(shè)計(jì),9 機(jī)頭和擠出主機(jī)的連接方式的設(shè)計(jì)。3 擠出模參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1材料材質(zhì)特性根據(jù)任務(wù)書(shū)要求,我所設(shè)計(jì)的擠出機(jī)要加工的塑料是硬質(zhì)聚氯乙烯。硬質(zhì) PVC 主要性能:機(jī)械強(qiáng)度高,電氣性能優(yōu)良,化學(xué)穩(wěn)定性好,粘度高。其成型性 能:非結(jié)晶材料,吸濕性小,流動(dòng)性差,極易分解,在高溫下與鋼、銅接觸更易 分解。 高粘度使得與其相接觸的零件表面粗糙度要求高, 同時(shí)非結(jié)晶性、 流動(dòng)性 差、 極易分解等都是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素

13、。 硬質(zhì) PVC 的性能及成型性能決定了 擠出機(jī)中所有與 PVC 接觸的零件的性能要求要高, 在設(shè)計(jì)過(guò)程中這些性能是這些 零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。3.2 擠出機(jī)形式的確定根據(jù)任務(wù)書(shū)所給數(shù)據(jù)知擠出機(jī)型號(hào)為 SJ-45。即該擠出機(jī)為單螺桿,螺 桿直徑為 45mm ,機(jī)頭為直通式。直通式機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易制造,但經(jīng)過(guò) 分流器及分流器支架時(shí)形成的分流痕不易消除,其結(jié)構(gòu)笨重、長(zhǎng)度較大。 其主要特點(diǎn):熔體在機(jī)頭內(nèi)擠出流向與擠出機(jī)螺桿平行。再根據(jù)硬質(zhì) PVC 材料的特性以及擠出加工的要求選擇機(jī)頭中與 PVC 直接接觸的零件的材料 為 38CrMoALA (鉻鉬鋼。3.3 擠出模各零件尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)管材的擠出特點(diǎn), 對(duì)

14、于不同塑料的管機(jī)頭的主要零件尺寸及其工藝參數(shù) 都有一定的限制, 以保證擠出的管材質(zhì)量及其優(yōu)良的成型工藝。 本設(shè)計(jì)中采用的 塑料是硬質(zhì) PVC 。 根據(jù)硬質(zhì) PVC 的性能特點(diǎn)可以確定一些零件在設(shè)計(jì)過(guò)程是用到 的公式中的系數(shù),同時(shí)可以確定擠出模的壓縮比和分流器擴(kuò)展角。3.3.1擠出模各零件工作表面尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算1、口模的設(shè)計(jì)計(jì)算口模是成型管材外部輪廓的機(jī)頭零件,其結(jié)構(gòu)如圖 1,其主要尺寸有口模內(nèi) 徑 D 、 定型長(zhǎng)度 L 1、 壓縮段長(zhǎng)度 L 2和壓縮區(qū)錐角 。 尺寸的設(shè)計(jì)主要靠經(jīng)驗(yàn)公式, 查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式如下: 圖 1:口模結(jié)構(gòu)圖1 、口模內(nèi)徑 D :D= d1/k 3-1式中: D

15、口模內(nèi)徑(mm d1 塑料管材外徑(mm k系數(shù)(見(jiàn)表1表1系數(shù) k 選取表 2 、口模定型段長(zhǎng)度 L 1:L1=(0.33.0 d 1 3-2或L1=ct 3-3 式中: L1口模定型段長(zhǎng)度(mm d1塑料管材外徑(mm c系數(shù)(見(jiàn)表 2t塑料管材壁厚(mm 表 2系數(shù) c 選取表 3 、壓縮區(qū)錐角 :壓縮區(qū)的錐角一般在 10°60°范圍內(nèi)選取,當(dāng) 過(guò)大時(shí),擠出的管材表 面會(huì)較粗糙,對(duì)于低粘度材料可選取較大值,反之取較小值。4 、口模壓縮段長(zhǎng)度 L 2:L2=(1.52.5 D3-4 式中: L2口模壓縮段長(zhǎng)度(mm D0塑料熔體在過(guò)濾板出口處的流道直徑(mm 5 、根據(jù)

16、以上公式計(jì)算口模內(nèi)徑尺寸如下:根據(jù)聚氯乙烯的成型特性, 塑料熔體在通過(guò)擠出模后, 由于冷卻管材會(huì)出現(xiàn) 彈性回復(fù), 即管材直徑會(huì)增大, 同時(shí)還要經(jīng)過(guò)定性套定型, 再根據(jù)表 1確定系數(shù) k=1.00 。 即口模內(nèi)徑 D= d1/k=40/1.00=40.00(mm 實(shí)際口模內(nèi)徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和試模后而定,并通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)口模與芯棒間 的間隙使其達(dá)到合理值。2、芯棒的設(shè)計(jì)計(jì)算芯棒是成型管材內(nèi)部輪廓的機(jī)頭零件,其結(jié)構(gòu)如圖 2,通過(guò)用螺紋與分流 器聯(lián)接,其主要尺寸有芯棒外徑 d 、芯棒定型段長(zhǎng)度 L 3、芯棒壓縮段長(zhǎng)度 L 4。各 尺寸的設(shè)計(jì)主要靠經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式如下: 圖 2:

17、芯棒結(jié)構(gòu)圖1 、芯棒外徑 d :d=D -2 3-5 式中:d 芯棒外徑(mm D口模內(nèi)徑(mm 口模與芯棒的單邊間隙, 通常取 (0.830.94 ×塑料管材 壁厚(mm 2 、芯棒定型段長(zhǎng)度 L 3= L1,3 、芯棒壓縮段長(zhǎng)度 L 4 = L2=(1.52.5 D 0,4 、根據(jù)公式計(jì)算芯棒外徑尺寸如下 :由硬質(zhì) PVC 的成型特性以及已確定的口模直徑知, 經(jīng)過(guò)擠出的成型塑件會(huì) 膨脹,所以這里選取的芯棒外徑小于實(shí)際管材內(nèi)徑,即系數(shù) 小于 1。本設(shè)計(jì)中 取 0.94。 即芯棒外徑 d=D -2=40-2×0.94×2.00=36.2(mm 3、過(guò)濾板出口處直徑

18、 D 0的確定:該直徑應(yīng)與擠出機(jī)機(jī)筒出口處直徑一致。 機(jī)筒出口處直徑根據(jù)螺桿直徑確定 為 45mm, 由此確定過(guò)濾板出口處直徑 D 0=45(mm。4、拉伸比和壓縮比的確定 :拉伸比和壓縮比是塑料擠出成型工藝參數(shù),兩者都與口模和芯棒尺寸有關(guān)。 各種塑料的拉伸比和壓縮比都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的。拉伸比:是指口模與芯棒在成型區(qū)的環(huán)形間隙截面積與所擠出的管材的截面 積之比。擠出時(shí),管材離開(kāi)口模后,由于壓力降低,塑料制品出現(xiàn)因彈性回復(fù)而 膨脹的現(xiàn)象,管材截面積將增大。另一方面,又由于牽引和冷卻收縮的關(guān)系,管 材截面積也有縮小的趨勢(shì)。 這種膨脹與縮小的大小于塑料性質(zhì)、 口模溫度與壓力、 定徑套的結(jié)構(gòu)形式等因素

19、有直接關(guān)系。 目前, 由于理論計(jì)算尚不成熟, 通常根據(jù) 拉伸比來(lái)確定口模與芯棒間環(huán)形空隙的截面積與擠出管材的截面積之比。即:管材拉伸比經(jīng)驗(yàn)公式:I= (d12-d 22/(D2-d 2 3-6 式中: I拉伸比D 、 d 分別為口模內(nèi)徑和芯棒外徑d1、 d2塑料管材的外內(nèi)徑表 3 常用塑料擠出所允許的拉伸比 壓縮比:是指過(guò)濾板出口處最大進(jìn)料截面積與口模和芯棒在成型區(qū)的環(huán)形間 隙截面積之比。它反映擠出成型過(guò)程中塑料熔體的壓實(shí)程度。對(duì)于低粘度塑料, 壓縮比 =410;對(duì)于高粘度塑料, =2.56.0 。1根據(jù)所計(jì)算數(shù)據(jù)確定拉伸比 I= (d12-d 22/(D2-d 2=1.05較大拉伸比的好處有

20、:(1 、在生產(chǎn)過(guò)程中,變更管材規(guī)格時(shí),一般不需拆裝口模和芯棒,可以通 過(guò)改變拉伸比來(lái)實(shí)現(xiàn);(2 、 在加工某些容易產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象的塑料時(shí), 用較大尺寸的口模和芯 棒,可以生產(chǎn)較小規(guī)格的管材,這樣既可以避免產(chǎn)生熔體破裂,又可提高產(chǎn)量。 2根據(jù)硬質(zhì) PVC 為高粘度材料,故確定壓縮比 =5。5、口模和芯棒其他主要尺寸計(jì)算:1 、口模定型段長(zhǎng)度根據(jù)表 2L 1 =ct=(1833×2=3666 (mmL1 =(0.33.0 d1=(0.33.0×40.00=12120(mm L1的確定與塑件的壁厚、直徑、形狀、塑料性能即牽引速度有關(guān)。過(guò)長(zhǎng)則料 流阻力增大,使?fàn)恳щy,且管材表

21、面粗糙;過(guò)短則起不到定型作用。根據(jù)兩種 計(jì)算結(jié)果確定口模定型段長(zhǎng)度 L 1=50(mm 。2 、口模壓縮段長(zhǎng)度 L2 =(1.52.5 D=1.8×45=80(mm 3 、壓縮區(qū)錐角 :根據(jù)塑料材料硬 PVC 的成型性能知,取 =30°。4 、芯棒的定型長(zhǎng)度 L 3應(yīng)與口模定型長(zhǎng)度 L 1相等,故:L3=L1=50(mm 5 、芯棒壓縮段長(zhǎng)度:此處長(zhǎng)度應(yīng)與口模壓縮段長(zhǎng)度保持一致。故:L 4= L2=80(mm。6、分流器和分流器支架的設(shè)計(jì)計(jì)算1分流器參數(shù)設(shè)計(jì)分流器與分流器支架結(jié)構(gòu)如圖 3。 對(duì)于小型擠出機(jī)分流器和分流器支架可設(shè) 計(jì)成一體形式。分流器主要參數(shù)有:擴(kuò)展角 、分流

22、錐面長(zhǎng)度 L 5、分流器頭部圓 角 R 、分流器表面粗糙度 R 。各參數(shù)的確定原則如表 5。圖 3:分流器結(jié)構(gòu)圖表 5 分流器參數(shù)確定表 根據(jù)以上原則確定分流器各參數(shù):分流器的直徑 d 2應(yīng)等于芯棒外徑,故取 d 2=36.2 (mm,擴(kuò)展角 =45°,分流錐面長(zhǎng)度:根據(jù)分流器直徑與擴(kuò)展角的三角函數(shù)關(guān)系,以及經(jīng)驗(yàn)公式取 L 5=(0.61.5D 0確定 L 5=1×45=45(mm ,分流器頭部圓角 R=1.0mm,分流器表面粗糙度 R =0.3m 。2分流器支架參數(shù)的設(shè)計(jì)分流器支架內(nèi)徑 d 3可根據(jù)口模壓縮段長(zhǎng)度與壓縮角的三角函數(shù)關(guān)系計(jì)算得 到, d 3=2×t

23、an15°×80+36.2=81(mm ,分流筋呈流線型, 且熔料進(jìn)口處錐角 1比出口處錐角 1大, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取為:1=40°, 1=20°,分流筋應(yīng)盡可能少些,以免產(chǎn)生過(guò)多分流痕跡。本設(shè)計(jì)為 小型機(jī)頭,分流筋取 3根,筋厚取 12mm 。分流器支架寬度取 30mm 。分流器頭部與過(guò)濾板間的長(zhǎng)度 L 6通常取 1020mm, 或稍小于 0.1D 0過(guò)小料流 不均,過(guò)大則停料時(shí)間太長(zhǎng)。這里取 L 6=10mm。7、過(guò)濾板和過(guò)濾網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)濾板是一個(gè)厚金屬圓盤, 具有許多與螺桿軸平行緊密排列的平行孔。 過(guò)濾 板應(yīng)與機(jī)筒對(duì)中, 其上孔眼的分布原則是使流過(guò)它的

24、物料流速均勻, 因機(jī)筒壁阻 力大, 故有的過(guò)濾板中間的孔分布疏, 邊緣分布密, 也有的過(guò)濾板邊緣孔的直徑 大, 中間的孔直徑小。 過(guò)濾板的孔眼多按同心圓周排列, 孔眼直徑一般為 37mm , 孔眼的總面積為多孔板總面積的 30%70%。根據(jù)成功經(jīng)驗(yàn)確定過(guò)濾板的尺寸:過(guò)濾板大徑 Q=55mm, 通孔分布在直徑為 45mm 的圓內(nèi),孔徑 r=5mm,厚度 M=15mm。具體截面形狀如圖 4: 圖 4過(guò)濾板截面圖過(guò)濾網(wǎng)的主要功能是阻止雜質(zhì)和未塑化的物料進(jìn)入 , 此外還可提高熔體壓 力。這里采用 60目的過(guò)濾網(wǎng)。8、定型套的設(shè)計(jì)計(jì)算:塑料管材的定型和冷卻的任務(wù)是確定管材尺寸、 幾何形狀, 乃至表面粗糙

25、度。 因而定型套的設(shè)計(jì)是定型模設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵, 設(shè)計(jì)合理與否, 對(duì)管材冷卻與定型質(zhì) 量影響極大。 根據(jù)所設(shè)計(jì)擠出機(jī)型號(hào)特點(diǎn), 將定型與冷卻設(shè)計(jì)成一體形式, 即定 型的同時(shí)進(jìn)行冷卻。管材定徑方法通常有三種:壓縮空氣外定徑、內(nèi)定徑、真空外定徑。本設(shè)計(jì) 中, 根據(jù)三種定徑方法的應(yīng)用場(chǎng)合選用真空吸附法外定徑方式定徑, 其結(jié)構(gòu)如圖 5所示。其主要參數(shù)有:定型套長(zhǎng)度 L 、定型套直徑 T 、定型套錐度。圖 5:真空定型套宜以導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成。 通常選用鋁合金制成, 內(nèi)壁須 鍍鉻。定型套內(nèi)部真空度為 53.366.7kPa 。抽真空的孔徑為 0.61.2mm, 塑料 粘度大或管材壁厚較大的取大值,反之

26、,取小值。1 、定型套長(zhǎng)度 L: 定型套長(zhǎng)度取決于管材尺寸、塑料特性、管坯溫度、擠出速 度、 冷卻效率及熱傳導(dǎo)性能。 根據(jù)成功經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)于硬質(zhì) PVC 管材其定型套長(zhǎng)度 為管材直徑的 36倍。本設(shè)計(jì)中取 L=40×5=200(mm。2 、定型套內(nèi)徑 T :就外定徑而言,定型套內(nèi)徑比管材外徑大 0.8%1.2%。本設(shè) 計(jì)中取 1%,即 T=40+40×1%=40.4(mm 。3定型套錐度:通常定型套的出口直徑比進(jìn)口直徑略小,即帶有錐度。在定型 過(guò)程中,管材因冷卻而收縮,其收縮幅度隨冷卻水溫度、管材材料不同而不同, 其錐度應(yīng)滿足此種需要。 使用帶錐度的定型套, 可使管材與定型套

27、內(nèi)壁形成較大 面積接觸, 從而保證了管材的冷卻效果及其外觀質(zhì)量。 就外定徑而言, 通常取 5 10的軸向錐度。4抽真空孔徑與塑料粘度和管材厚度有關(guān),本設(shè)計(jì)中取 0.8mm 。3.3.2擠出模各零件整體尺寸設(shè)計(jì)機(jī)頭的整體形式要合理,便于外部加熱器加熱。各零件具體尺寸的設(shè)計(jì)要 滿足裝配要求,且各零件間的連接要合理,滿足擠出性能要求。1、口模與機(jī)頭體連接,兩者通過(guò)環(huán)形圓盤用螺釘連接。故設(shè)計(jì)出臺(tái)階面。根據(jù)擠出機(jī)擠出特性以及所選取制造材料特性, 在滿足口模強(qiáng)度的要求的前提下確定 各部分厚度。由于塑料擠出機(jī)對(duì)于機(jī)頭各零件強(qiáng)度要求不高。 在本設(shè)計(jì)中取: h 1=15mm, h 2=10mm。如圖 6, 圖

28、6:口模結(jié)構(gòu)圖2、芯棒要有通入壓縮空氣的內(nèi)孔,內(nèi)孔直徑取 6mm 。芯棒與分流器通過(guò)螺紋連 接在一起,芯棒內(nèi)螺紋孔直徑取 16mm (M6 ,深 20mm 。如圖 7, 圖 7:芯棒結(jié)構(gòu)圖3、分流器與芯棒配合,與芯棒連接段螺紋長(zhǎng)度為 15mm 。又分流器支架要與分流 器組合,故取 h 3=45mm,分流器支架外輪廓厚度取 10mm , =16mm。如圖 8,圖 9。 圖 8:分流器結(jié)構(gòu)圖 圖 9:分流器支架結(jié)構(gòu)圖4、機(jī)頭體的整體尺寸設(shè)計(jì)由于機(jī)頭體是用來(lái)組裝機(jī)頭各零件并與擠出機(jī)相連接。其結(jié)構(gòu)圖如圖 7。其 具體尺寸根據(jù)內(nèi)部零件尺寸設(shè)計(jì)得到。 h 4= 101mm,h5=45mm。 H=172mm

29、。機(jī)頭體與 擠出機(jī)主機(jī)通過(guò)法蘭連接,機(jī)頭法蘭緊固在機(jī)頭體上。在滿足連接要求的同時(shí), 外部加熱器加熱要方便。如圖4擠出模的加工制造與塑料直接接觸的零件有口模、 芯棒、 分流器和分流器支架及機(jī)頭體。 根據(jù) 硬質(zhì) PVC 特性,機(jī)頭內(nèi)部工作表面要耐熱、耐磨、耐腐蝕、高韌性、高硬度, 且 材 料 熱 處 理 變 形 小 及 加 工 性 能 好 。 因 此 選取加工材料為 38crMoALA 。 38crMoALA 是調(diào)質(zhì)鋼,耐磨性、耐腐蝕性好。其主要成分中, Cr 主要作用是提高 淬透性, Mo 能細(xì)化晶粒提高鋼的回火穩(wěn)定性, Al 則可以加速鋼的氮化過(guò)程。 根據(jù)選取的加工材料和擠出模各零件尺寸較小以

30、及零件的性能要求確定零 件毛坯制造方法為鍛造。 生產(chǎn)出來(lái)的零件必須滿足擠出機(jī)工作性能, 其制造要求 如下:1 毛坯經(jīng)鍛造成型后進(jìn)行退火處理,以消除鋼材鍛造時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 ; 毛坯 經(jīng)粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,硬度不小于 40HRC;2 精加工后工作表面要進(jìn)行氮化處理,氮化層深度為 0.50.6mm ,3 零件工作面的粗糙度要滿足工藝要求, R <0.4m ,4 應(yīng)保證零件的強(qiáng)度和韌性,5 零件工作面不允許有明顯碰傷、拉毛、銹蝕、燒傷等缺陷。4.1各零件的技術(shù)要求根據(jù)擠出機(jī)的工作要求,擠出機(jī)頭的各零件的技術(shù)要求查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)得 到。 口模是成型塑件的外表面, 由于塑件成型時(shí)會(huì)出現(xiàn)彈性回復(fù)和收縮現(xiàn)象, 因 此對(duì)于其偏差要求不高, 同樣芯棒也是一樣。 而芯棒與分流器連接處的尺寸偏差 有嚴(yán)格的要求。 因?yàn)槠渲幸ㄈ雺嚎s空氣, 必須保證密封性。 分流器支架外輪廓 與機(jī)頭體配合,其偏