沖壓模具設(shè)計(jì)制造第七章

1、沖壓模具設(shè)計(jì)制造第七章2022/9/31第1頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 擠出成型是熱塑性塑料重要的加工方法之一， 主要用于生產(chǎn)管材、棒材、板材、片材、線材和薄膜等連續(xù)塑料型材。 還可用于塑料的著色造粒、共混、中空塑件型坯的生產(chǎn)。 除熱塑性塑料外，部分熱固性塑料也可用于擠出成型。7.1 擠出成型工藝 2022/9/32第2頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 塑料水管電線被覆 配線導(dǎo)管 塑料膜 百葉窗扇葉塑料板 7.1 擠出成型工藝 2022/9/33第3頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.1.1 擠出成型原理及特點(diǎn) 擠

2、出成型又稱擠出模塑。圖6-15 擠出成型原理圖 1擠出料筒 2機(jī)頭 3定徑裝置 4冷卻裝置 5牽引裝置 6塑料管 7切割裝置 7.1 擠出成型工藝 2022/9/34第4頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.1.2 擠出成型工藝過程 熱塑性塑料的擠出成型工藝過程可分為三個(gè)階段：即塑化、成型與定徑階段。 （1）塑化階段：經(jīng)過干法塑化或濕法塑化的熔體加入到擠出機(jī)料筒中。 （2）成型階段：塑料熔體在擠出機(jī)螺桿推動(dòng)下，通過具有一定形狀的口模而得到斷面與口模形狀一致的連續(xù)型材。 （3）定徑階段：指通過如定徑、冷卻處理等方法，使已擠出的塑料連續(xù)型材固化成為塑料制品（如管材等）。7.

3、1 擠出成型工藝 2022/9/35第5頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.1.3 擠出成型工藝參數(shù) 擠出成型工藝條件即選擇擠出過程的合適參數(shù)，如溫度、壓力和流率（或擠出速率、產(chǎn)量）等。（1）溫度：溫度是擠出成型過程得以順利進(jìn)行的重要條件之一。摩擦生熱；加熱圈供熱，整個(gè)過程的溫度調(diào)節(jié)是靠擠出機(jī)的加熱、冷卻系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。（2）壓力：在擠出過程中，由于料流的阻力，螺桿槽深度的變化，且過濾板、過濾網(wǎng)和機(jī)頭口模等處的阻礙，因而沿料筒軸線方向，對(duì)塑料內(nèi)部建立起一定的壓力。，盡可能減小壓力的波動(dòng)。7.1 擠出成型工藝 2022/9/36第6頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，

4、5月20日，8點(diǎn)32分，星期一（3）擠出速率：擠出速率是單位時(shí)間內(nèi)由擠出機(jī)口模擠出的塑料重量，也稱流率（單位為kg/h或m/min）。 影響因素：機(jī)頭阻力、螺桿、料筒的設(shè)計(jì)，螺桿轉(zhuǎn)速，加熱冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和塑料的性能等。（4）牽引速度：從機(jī)頭和口模中擠出的塑料，在牽引力作用下將會(huì)發(fā)生拉伸取向。牽引速度與擠出速率應(yīng)相當(dāng)。 牽引比：牽引速度與擠出速率的比值，其值必須等于或大于1。7.1 擠出成型工藝 2022/9/37第7頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 用于擠出成型的模具稱為擠出成型機(jī)頭，通常簡(jiǎn)稱為機(jī)頭。7.2.1 擠出機(jī)頭的作用及分類7.2.1.1 機(jī)頭的作用（1）使來自擠

5、出機(jī)的熔融塑料由螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；（2）產(chǎn)生必要的成型壓力，以保證塑料制品外形完整，內(nèi)部密實(shí)；（3）使塑料通過機(jī)頭時(shí)進(jìn)一步塑化；（4）通過機(jī)頭口模以獲得斷面形狀相同的連續(xù)的塑料制品。7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/38第8頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.2.1.2 機(jī)頭的分類1按機(jī)頭的幾何形狀分類（1）圓環(huán)機(jī)頭：這種機(jī)頭的機(jī)頭體的幾何形狀呈圓環(huán)形狀。如管膜機(jī)頭、管材機(jī)頭、棒材機(jī)頭、單絲及造粒機(jī)頭、擠網(wǎng)機(jī)頭，以及吹塑管坯機(jī)頭等。（2）平板狀機(jī)頭：這種機(jī)頭的形狀呈平板狀。如平膜機(jī)頭、板材機(jī)頭、異型材機(jī)頭、組合式多坯擠出機(jī)頭等。7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要

6、點(diǎn) 2022/9/39第9頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 2按機(jī)頭進(jìn)料與出料的方向分類（1）水平直通式機(jī)頭： 7-2 直通式管材擠出機(jī)頭 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/310第10頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 （2）直角式機(jī)頭：這種機(jī)頭的進(jìn)料方向與出料方向垂直相交，有的機(jī)頭口模出料口垂直朝上，如圖7-3的吹膜機(jī)頭；也有朝下的，如圖7-4所示的吹塑空心坯料機(jī)頭。 圖7-3 吹膜直角式機(jī)頭圖7-4吹塑型坯機(jī)頭7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/311第11頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.2.2

7、 擠出機(jī)頭的結(jié)構(gòu)組成7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 連接部分過濾部分機(jī)頭體口模和芯棒：機(jī)頭體定徑套分流器分流器支架2022/9/312第12頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.2.3 擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì)原則（1）內(nèi)腔呈流線型：內(nèi)腔表面粗糙度Ra1.63.2m。（2）足夠的壓縮比：分流器支架出口處流道的截面積/機(jī)頭口模和芯棒之間形成的環(huán)隙面積之比。（3）正確的截面形狀及尺寸。（4）結(jié)構(gòu)緊湊、對(duì)稱。（5）選材合理：主要成型零件硬度不得低于HRC40。7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/313第13頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.2.4 機(jī)頭

8、與擠出機(jī)的關(guān)系（1）機(jī)頭與擠出機(jī)的連接方式一：以螺紋連接在機(jī)頭的法蘭上，而機(jī)頭法蘭是以鉸鏈螺栓與擠出機(jī)筒法蘭連接固定的。7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 圖7-6 機(jī)頭連接形式之一 1擠出機(jī)法蘭 2機(jī)頭法蘭 3柵板 4機(jī)筒 5螺桿 2022/9/314第14頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 機(jī)頭與擠出機(jī)的連接方式二： 機(jī)頭以12個(gè)內(nèi)六角螺釘與機(jī)頭法蘭連接固定，然后機(jī)頭法蘭又與擠出機(jī)法蘭以鉸鏈螺栓連接，而且在兩者間有定位銷1定位，保證同心度 圖7-7 機(jī)頭連接形式之二 1定位銷 2機(jī)筒 3螺桿 4柵板5擠出機(jī)法蘭 6鉸鏈 7機(jī)頭法蘭 8螺釘 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 20

9、22/9/315第15頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.2.5 擠管機(jī)頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)7.2.5.1 典型結(jié)構(gòu) 常用的擠管機(jī)頭有直通式、直角式與旁側(cè)式三種。7.2.5.2 直通式擠管機(jī)頭工藝參數(shù)的確定 工藝參數(shù)主要包括口模、芯棒、分流器及分流器支架的形狀和尺寸。在設(shè)計(jì)時(shí)首先需有已知的數(shù)據(jù)，包括擠出機(jī)型號(hào)、制品的內(nèi)徑、外徑及制品所用的材料。 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/316第16頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 1口模（1）口模的內(nèi)徑D：口模內(nèi)徑尺寸不等于管件外徑尺寸，因?yàn)閿D出的管件在脫離口模后，由于壓力突然釋放，體積膨脹會(huì)使管徑增

10、大，此種現(xiàn)象稱為巴魯斯效應(yīng)。也可能由于牽引和冷卻收縮而使管徑變小。 經(jīng)驗(yàn)公式： D=d/K （7-1）D口模的內(nèi)徑（mm）；d管件的外徑（mm）；K補(bǔ)償系數(shù)，見表7-5。 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/317第17頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 （2）定型段長(zhǎng)度L1：口模和芯棒的平直部分的長(zhǎng)度稱為定型段塑料通過定型段，隨著料流阻力增加使制品致密 定型段的長(zhǎng)度過長(zhǎng)：時(shí)會(huì)使料流阻力增加很大； 定型段的長(zhǎng)度過短：起不到定型作用。按管材外徑計(jì)算： 按管材壁厚計(jì)算： L1=（0.53）D （7-2） L1=nt （7-3）D管材外徑的公稱尺寸（mm）。 t管材壁厚

11、（mm）；n系數(shù)，見表7-6。 通常情況下，當(dāng)管材直徑較大時(shí)，長(zhǎng)度應(yīng)取小值，因這時(shí)管材的被定型面積較大，阻力較大，反之就取大值。擠軟管時(shí)取大值，擠硬管時(shí)取小值。7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/318第18頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 2芯棒（芯模） 芯棒是用于成型管材內(nèi)表面的零件。一般芯棒與分流器之間用螺紋連接，芯棒的結(jié)構(gòu)應(yīng)利于塑料的流動(dòng)，利于消除接合線，容易制造。其主要尺寸為芯棒外徑、壓縮段長(zhǎng)度及壓縮角。（1）芯棒的外徑：芯棒外徑尺寸并非等于管材的內(nèi)徑尺寸。經(jīng)驗(yàn)公式：d=D-2 （7-4）d芯棒的外徑（mm）；D口模的內(nèi)徑（mm）；口模與芯棒的單邊間隙

12、=（0.830.94）t；t管件壁厚（mm）。7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/319第19頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 （2）定型段、壓縮段和收縮角： 壓縮區(qū)，使進(jìn)入定型區(qū)之前的塑料熔體的分流痕跡被熔合消除。芯棒定型段的長(zhǎng)度L1用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算L2：L2=（1.52.5）D0 （7-5）L2芯棒壓縮段長(zhǎng)度（mm）；D0塑料熔體在過濾板出口處的流道直徑（mm），見圖7-9所示。 芯模收縮角：對(duì)低黏度塑料，=4560，對(duì)高黏度塑料，=3050。 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/320第20頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一3分

13、流器和分流器支架 塑料通過分流器使料層變薄，便于被均勻加熱，以利于塑料進(jìn)一步塑化。分流肋應(yīng)盡可能少些，小型機(jī)頭3根，中型機(jī)頭4根，大型機(jī)頭68根。 圖7-8 分流器和分流器支架的結(jié)構(gòu)圖 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/321第21頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 （1）分流器的角度：低黏度塑料=3080，高黏度塑料=3060。過大：料流的流動(dòng)阻力大，熔體易過熱分解；過小：不利于機(jī)頭對(duì)其內(nèi)的塑料熔體均勻加熱，機(jī)頭體積也會(huì)增大。（2）分流器長(zhǎng)度L3由經(jīng)驗(yàn)確定：L3=（11.5）D0（mm）（7-6）（3）分流器尖角處圓弧半徑R=（0.52mm，R不宜過大，否則熔

14、體容易在此處發(fā)生滯留。 （4）分流器表面粗糙度Ra0.40.2m。 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/322第22頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一（5）過濾板與分流器頂間隔L5 L5=1020mm或L50.1D1D1螺桿2的直徑（mm）；L5過小料流不均，過大則停料時(shí)間長(zhǎng)。 圖7-9 分流器與過濾板的相對(duì)位置 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/323第23頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 4拉伸比與壓縮比（1）拉伸比I：口模和芯棒的環(huán)隙截面積與管材成型后的截面積之比，其計(jì)算公式如下：I=（D2-d2)/(Ds2-ds2) （7

15、-7）I拉伸比，常用塑料的擠管拉伸比見表7-1；Ds、ds塑料管材外、內(nèi)徑（mm）；D、d分別為口模內(nèi)徑、芯棒外徑（mm）。（2）壓縮比：機(jī)頭和多孔板相接處最大進(jìn)料截面積與口模和芯棒的環(huán)隙截面積之比。 低粘度塑料=410，高黏度塑料=2.56.0。7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2022/9/324第24頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 7.2.5.3 管材的定徑和冷卻1外徑定徑（分為內(nèi)壓法和真空法）7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1）內(nèi)壓法外定徑：在管材內(nèi)部通入壓縮空氣（預(yù)熱，壓力約0.020.10MPa），為保持壓力。 圖7-10 內(nèi)壓法外定徑 2022/9/325第25頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 （2）真空法外定徑：在定徑套內(nèi)壁2上打很多小孔，做抽真空用，借助真空吸附力將管材外型緊貼于定徑套內(nèi)壁2上，與此同時(shí)，在定徑套外壁1、內(nèi)壁2夾層內(nèi)通入冷卻水，管坯伴隨真空吸附過程的進(jìn)行而被冷卻硬化。 圖7-11 真空法外定徑 7.2 擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 裝置比較簡(jiǎn)單，管口不必堵塞，常用生產(chǎn)小型管材2022/9/326第26頁(yè)，共28頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)32分，星期一 2內(nèi)徑定徑 適用于側(cè)向供料或直角擠管機(jī)頭： 圖7-11 內(nèi)徑定徑法 1管材