擠出成型模具設(shè)計(jì)

第4章擠出成型模具設(shè)計(jì)擠出成型是熱塑性塑料成型的重要方法之一，其生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，投資少，成本低，操作簡(jiǎn)單，工藝條件容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量均勻。擠出成型廣泛用于塑料管材、棒材、板材、薄膜、電纜包層等。4.1擠出成型工藝過程及參數(shù)選擇4.1.1擠出成型原理4.1.2擠出成型工藝過程4.1.3擠出成型工藝參數(shù)及其選擇4.1.1擠出成型原理擠出成型是使塑料在一定溫度和壓力下熔融塑化，并連續(xù)的通過成型模具，成為特定的型材的過程。擠出成型所用的設(shè)備是擠出機(jī)，擠出機(jī)頭是擠出成型模具。圖4.1為管材的擠出成型原理示意圖。圖4.1擠出成型原理示意圖

1—擠出機(jī)料筒；2—機(jī)頭；3—定徑裝置4—冷卻裝置；5—牽引裝置；6—塑件；7—切割裝置首先將顆粒狀或粉狀的塑料加入擠出機(jī)料筒內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)的擠出機(jī)螺桿的作用下，經(jīng)過加熱的塑料通過沿螺桿的螺旋槽向前方輸送。在此過程中，塑料不斷被加熱，逐漸熔融呈黏流態(tài)，然后在擠出系統(tǒng)的作用下，塑料熔料通過擠出機(jī)頭口模以及定型、冷卻、牽引、切割等一系列輔助裝置，從而獲得一定的截面形狀的型材。擠出成型工藝過程可分為四個(gè)階段:（1）塑化階段（2）擠出成型階段（3）冷卻定型階段（4）塑件的牽引、卷取和切割4.1.2擠出成型工藝過程擠出成型的工藝參數(shù)主要包括溫度、壓力、擠出速度、牽引速度等。4.1.3擠出成型工藝參數(shù)及其選擇1．

溫度溫度是擠出過程得以順利進(jìn)行的重要條件之一。溫度主要指塑料熔體的溫度，該溫度在很大程度上取決于料筒和螺桿的溫度。因?yàn)樗芰先垠w的熱量除一部分來源于料筒中混合時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱外，大部分是料筒外部的加熱器所提供的。所以，在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常用料筒溫度近似表示成型溫度。常用塑料擠出成型管材、片材和薄膜時(shí)的溫度參數(shù)見表4.1。表4.1常用塑料擠出成型的溫度參數(shù)

塑料名稱擠出溫度

原料中水份控制/%

加料段

壓縮段

均化段

機(jī)頭及口模段

丙烯酸類聚合物室溫100～170～200175～210≤0.025醋酸纖維素

室溫110～130～150175～190＜0.5聚酰胺室溫～90140～180～270180～270＜0.3聚乙烯室溫90～140～180160～200＜0.3硬聚氯乙烯

室溫～60120～170～180170～190＜0.22．壓力

在擠出過程中，由于料流的阻力，螺桿槽深度的改變，以及過濾網(wǎng)、過濾板和口模等產(chǎn)生阻礙，沿料筒軸線方向，在塑料內(nèi)部產(chǎn)生一定的壓力。這種壓力是塑料得以成型為塑件的重要條件之一。增加機(jī)頭壓力可以提高擠出熔體的混合均勻性和穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品致密度。但如果機(jī)頭壓力過大將影響產(chǎn)量。擠出速度是單位時(shí)間內(nèi)擠出的塑料質(zhì)量（單位為kg/h）或塑件長(zhǎng)度（單位為m/min）。擠出速度的大小表征著生產(chǎn)能力的高低。影響擠出速度的因素很多，如機(jī)頭、螺桿和料筒的結(jié)構(gòu)、螺桿的轉(zhuǎn)速、加熱冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和塑料的特性等。在擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和塑料品種以及塑件類型已確定的情況下，擠出速度僅與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)。因此，調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速是控制擠出速度的主要措施。3．?dāng)D出速度

4．牽引速度

擠出成型生產(chǎn)的是連續(xù)的塑件，因此必須設(shè)置牽引裝置。不同的塑件，牽引速度不同。通常薄膜和單絲的牽引速度可以快一些，其原因是牽引速度大，塑件的厚度和直徑減小，縱向抗斷裂強(qiáng)度增高。對(duì)于擠出硬質(zhì)塑件，牽引速度則不能大。通常是牽引速度與擠出速度相當(dāng)或牽引速度略大于擠出速度。牽引速度與擠出速度的比值稱為牽引比，其值必須等于或大于1。4.2擠出模具的組成

擠出模具的組成包括兩部分：機(jī)頭和定型模。機(jī)頭是使熔體塑料成型的工作部分，擠出工藝不同，塑件斷面形狀不同，機(jī)頭的結(jié)構(gòu)也不同。機(jī)頭是擠出成型的關(guān)鍵部件，它有如下四種作用。（1）使塑料由螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)

（2）產(chǎn)生必要的成型壓力，使擠出的塑料熔體密實(shí)

（3）使塑料得到進(jìn)一步塑化（4）使塑料熔體獲得需要的斷面形狀、尺寸，并均勻被擠出4.2.1機(jī)頭的作用4.2.2定型模的作用定型模的作用是使用定徑裝置將從機(jī)頭擠出的具備了既定形狀的制品進(jìn)行冷卻和定型，從而獲得能滿足使用要求的正確尺寸、幾何形狀及表面質(zhì)量。通常采用冷卻、加壓或抽真空的方法，將從口模中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來，并對(duì)其進(jìn)行精整，從而獲得截面尺寸更為精確、表面更為光亮的塑料制件。機(jī)頭按擠出的塑件形狀大致可分為：擠管機(jī)頭、擠板機(jī)頭、吹塑機(jī)頭三大類。按塑件出口方向可分為：直向機(jī)頭和橫向機(jī)頭。前者機(jī)頭內(nèi)料流方向與擠出機(jī)螺桿軸向一致；后者機(jī)頭內(nèi)料流方向與擠出機(jī)螺桿軸向成某一角度。按機(jī)頭內(nèi)壓力的大小可分為：低壓機(jī)頭（料流壓力小于4MPa）、中壓機(jī)頭（料流壓力為4MPa～10MPa）、高壓機(jī)頭（料流壓力大于10MPa）。4.2.3機(jī)頭的分類圖4.2為管材的擠出模結(jié)構(gòu)示意圖。由圖中可以看出，擠出成型模具由以下7部分組成。4.2.4擠出模具結(jié)構(gòu)組成圖4.2擠出模結(jié)構(gòu)1—管材；2—定型模；3—口模；4—芯棒;5—調(diào)節(jié)螺釘；6—分流器；7—分流器支架；8—機(jī)頭體；9—多孔板；10—加熱器1．口模和芯棒

口模3用來成型塑料制件的外表面，芯棒4用來成型塑件的內(nèi)表面。所以口模和芯棒的成型部分決定了塑料制件的橫截面形狀。多孔板能9位于佛擠出機(jī)淡與機(jī)頭判之間，簽其作用替是將塑弓料熔體寨由螺旋劣運(yùn)動(dòng)變誤為直線蛾運(yùn)動(dòng)，還并起到腿過濾雜鎮(zhèn)質(zhì)的作病用。為衣了進(jìn)一喪步加強(qiáng)牲過濾作漆用，可歷在多孔性板上設(shè)專置孔眼璃更加細(xì)播蜜的過渾濾網(wǎng)，揪增加擠政出壓力峽，使塑糟件更加球密實(shí)。2．多孔板3．分流器和斥分流器支部架分流器妙6又稱汽魚雷頭夠，塑料腳熔體通席過分流辰器被分躲為薄環(huán)財(cái)狀以平梳穩(wěn)地進(jìn)折入成型革區(qū)，以洋便進(jìn)一失步加熱仁和塑化微。分流糖器支架全7主要安用來支芹承分流糾器和芯兄棒，同結(jié)時(shí)也能犧對(duì)分流嗎后的塑擺料熔體罰加強(qiáng)攪秤拌。4.機(jī)疫頭體機(jī)頭體蜻8相當(dāng)抖于模架芽，作用炮是用來海組裝機(jī)朗頭各零俱件并與橋擠出機(jī)迫連接。5.溫循度調(diào)節(jié)系充統(tǒng)為了保證寶塑料熔體疫在機(jī)頭中絨正常流動(dòng)枯及擠出成歡型質(zhì)量，來機(jī)頭上設(shè)盈置有可以械加熱的溫?cái)囟日{(diào)節(jié)系辜統(tǒng)，如圖烏4.2中舌所示的加誼熱器10藥。6.名調(diào)節(jié)螺顫釘調(diào)節(jié)螺計(jì)釘5用伶來調(diào)節(jié)閥口模與筍芯棒之徹間的間鈔隙，保扶證制品美的壁厚青均勻。7.銜定型模定型模裙2可以陜對(duì)塑料妻制品進(jìn)滔行冷卻右和定型姜，以使暑塑件獲什得良好謝的表面泄質(zhì)量、壁準(zhǔn)確的據(jù)尺寸和侍幾何形皮狀。管材擠夏出機(jī)頭株主要用鞭來成型翼連續(xù)的路管狀塑紐奉件。管硬材機(jī)頭鎖適用的細(xì)擠出機(jī)彎螺桿長(zhǎng)初徑比（特即螺桿右長(zhǎng)度與企其直徑元之比）i=15～麗25，螺探桿轉(zhuǎn)速n踢=10～鳥35r/數(shù)min。懇常用的管席材擠出機(jī)慮頭結(jié)構(gòu)有融直通式、團(tuán)直角式和揚(yáng)旁側(cè)式三融種形式傲。4.3結(jié)擠出本機(jī)頭的典派型結(jié)構(gòu)4.3.俱1管材擠出耗機(jī)頭的典振型結(jié)構(gòu)直通式擠舞管機(jī)頭如陷圖4.2細(xì)所示，其曲結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺，容易制工造，是最盆常用的機(jī)灘頭。分流伙器和分流者器支架設(shè)租計(jì)成一體描，裝卸方營(yíng)便。但塑峽料熔體經(jīng)刪過分流器病支架時(shí)，況產(chǎn)生幾條蒙分流痕，滿難以消除黎。直通式納擠管機(jī)心頭，主讀要用來鹽擠出薄屋壁管材牙，適用催于軟硬闊聚氯乙延烯、聚刺乙烯、沒尼龍、底聚碳酸振酯等塑足料管材匆的成型煮。1.術(shù)直通式已擠管機(jī)后頭直角式守?cái)D管機(jī)橡頭如圖饞4.3洲所示，頂機(jī)頭內(nèi)當(dāng)?shù)娜哿蠈帞D出方它向與擠飲出機(jī)螺致桿軸線僻方向成微90o乓角。用睡于內(nèi)徑俗定徑的亮場(chǎng)合，纖冷卻水褲從芯棒唐3中通位過。成藥型時(shí)塑連料熔體損包圍芯耽棒并產(chǎn)柴生一條晴熔接痕針。熔體刃的流動(dòng)皇阻力小捉，成型嫁質(zhì)量高逮。但機(jī)用頭結(jié)構(gòu)巧復(fù)雜，示制造困真難。2.直物角式擠管掌機(jī)頭4.3勸直角式順擠管機(jī)救頭1—口模表；2—親調(diào)節(jié)螺釘樂；3—等芯棒；虜4—機(jī)頭植體；5季—連接管3.旁禿側(cè)式擠管按機(jī)頭旁側(cè)式擠增管機(jī)頭如剩圖4.4臘所示，與談直角式擠爛管機(jī)頭相晃似。優(yōu)點(diǎn)常是加強(qiáng)了盟熔料塑化幸，提高了效產(chǎn)品質(zhì)量艙，適用于斃生產(chǎn)大口作徑管材。親缺點(diǎn)是結(jié)劉構(gòu)復(fù)雜，珍制造困難累，模具成甜本高。圖4.大4悠旁側(cè)重式擠管使機(jī)頭1、12擴(kuò)—溫度計(jì)饒插孔；閃2—口模尼；3—賣芯棒；怖4、7—睬電熱器；5—調(diào)節(jié)宗螺釘；6均—機(jī)頭體址；8、棚10—熔株料測(cè)溫孔頓；9—機(jī)頭辜體；1秀1—芯棒傲加熱器4.3.壤2棒唯材擠出機(jī)算頭的典型在結(jié)構(gòu)棒材主要那指實(shí)心的悅具有一定博規(guī)則形狀況的型材，鉛如圓形、茅方形、三垂角形、菱鉆形和多邊奏形等。棒改材擠出機(jī)華頭結(jié)構(gòu)比鉛較簡(jiǎn)單，節(jié)機(jī)頭流道秩光滑呈流漿線型，一貌般流道中終不必有分爛流措施。搭棒材擠出兵機(jī)頭的典串型結(jié)構(gòu)如聯(lián)圖4.5配所示。圖4.5嘩棒材誕擠出機(jī)頭刑的典型結(jié)牢構(gòu)1—口唇模；靈2—連執(zhí)接套；帝3—繪加熱圈葵；4援—機(jī)頭竄體；應(yīng)5—多平孔板；6、7—套法蘭盤；葛8—螺腔桿；9顫—料筒4.3.徑3板聾材與片材在擠出機(jī)頭驗(yàn)的典型結(jié)咐構(gòu)凡是成型裕段橫截面隸具有平行穴縫隙特征好的機(jī)頭，忌為板材與婦片材擠出寨機(jī)頭。主郵要用于板寶材、片材北和薄膜的姐成型。常左見的板材非與片材擠鏟出機(jī)頭有瓶魚尾式機(jī)產(chǎn)頭、支管剩式機(jī)頭和眉螺桿式機(jī)監(jiān)頭等。1.思魚尾式尺機(jī)頭魚尾式機(jī)以頭其模腔嗓似魚尾狀顯。塑料熔宰體從機(jī)頭犧中部進(jìn)入姥模腔，向蚊兩側(cè)分流需。魚尾式機(jī)逗頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)招單，制造紐奉容易，適技合于多種么塑料的擠姜出成型。宗所生產(chǎn)的端板材寬度扎小于50經(jīng)0mm，倍厚度為1沿～3mm閘。2.支琴管式機(jī)頭這種機(jī)蠢頭的型妹腔呈管亡狀，從較擠出機(jī)屋擠出的止熔體先扇進(jìn)入歧圍管中，過然后通刃過歧管渠經(jīng)模唇藥間的縫蹦隙流出搜成型板捷材。3.螺叛桿式機(jī)頭螺桿式機(jī)想頭實(shí)際上宣是支管機(jī)弟頭的一種喪，只是在酷歧管內(nèi)裝勸有分配螺衰桿。通過驕分配螺桿騙的轉(zhuǎn)動(dòng)，符迫使塑料島熔體沿機(jī)音頭幅寬均煤勻擠出，劈燕獲得厚度咸均勻的板昂材。機(jī)頭門溫度容易脖控制，適嫩用于加工歲熱穩(wěn)定性靠差的塑料昌，可生產(chǎn)題寬幅制品服，最寬可秋達(dá)400串0mm。俘其缺點(diǎn)是母由于分配箏螺桿的轉(zhuǎn)兔動(dòng)，擠出尤制品易出暈現(xiàn)波浪形璃流痕。機(jī)艷頭結(jié)構(gòu)復(fù)許雜，成本紛較高。4.4米擠出成雪型模具的耽設(shè)計(jì)4.4愈.1桐機(jī)頭犧的設(shè)計(jì)頓原則（1）內(nèi)打腔呈流線漁型（2）成莊型部分要孕有足夠的粘長(zhǎng)度（3）選財(cái)材合理（4）缸形成一佩定的壓長(zhǎng)縮比（5）球結(jié)構(gòu)緊奸湊，裝竭拆方便4.4.革2著管材擠出衛(wèi)機(jī)頭的設(shè)姨計(jì)管材擠凡出機(jī)頭秘的設(shè)計(jì)欠，主要享確定機(jī)朗頭內(nèi)口職模、芯裝棒、分淋流器和卸分流器碗支架的僵形狀和括尺寸。銳在設(shè)計(jì)沖管材擠頭出機(jī)頭誦時(shí)，須仆有已知谷的數(shù)據(jù)毒，包括晴：擠出冒機(jī)的出匠口直徑大，塑料援制品的戴內(nèi)徑、映外徑，缸制品所桿用的材欄料等。1.口笨模（1）口環(huán)模內(nèi)徑d式中d——口燭模內(nèi)徑嗎（mm緞）；D——管材戶外徑（m剝m）；K——補(bǔ)償付系數(shù)（2）口頌?zāi)６ㄐ投味掗L(zhǎng)度L1口模和芯音棒的平直葬部分的長(zhǎng)斥度稱為定次型段長(zhǎng)度變。按管材外俗徑計(jì)算：容L1=（盟0.5～傍3）D按管材艘壁厚計(jì)愈算：L逝1=nt2.掘芯棒（1）開芯棒的圣外徑：搶D=d鳴-2δ（2）定木型段長(zhǎng)度沫：等于或蜘略大于口田模的定型幻玉段長(zhǎng)度L分1（3）淹壓縮段竟長(zhǎng)度L國(guó)2：L兄2=（屯1.5吧～2.濃5）d（4）蠻芯棒收聾縮角β纏：低黏度帆塑料：稅β=4糖5～6襖0；高黏度箭塑料：霧β=3呆0～5束0；3.螞分流器床和分流崗器支架（1）分冊(cè)流器的沃?jǐn)U張角吸α：對(duì)于低黏齒度塑料：遇α塞=45～恥80；對(duì)于高黏賴度塑料：參α患=30～袍60；（2）額分流器姿長(zhǎng)度L少3：L充3=（膝1～1訂.5）褲D（3）分闊流器尖角詞處圓弧半帆徑R：R=0.5～2mm（4）隨分流器械表面粗括糙度：Ra＜0.4真～0.夜24.趣拉伸比艙和壓縮命比（1）拉泳伸比：（2）戰(zhàn)壓縮比腸ε對(duì)于低黏予度塑料：什ε=究4～10沫；對(duì)于高桃黏度塑殿料：是ε=蟻2.5拌～6.寄04.4岸.3呀管材夜定型模滅的設(shè)計(jì)管材被明擠出口尿模時(shí)，臣還具有撇相當(dāng)高肉的溫度禍，沒有努足夠的允強(qiáng)度和留剛度來剝承受自魚重和變眾形。為翅了使管絡(luò)材獲得熟良好的濤表面粗瓶糙度、卻準(zhǔn)確的輪尺寸和們幾何形劣狀，管姐材離開撤口模時(shí)氧，必須槳立即進(jìn)刻行定徑急和冷卻司。管材的遣定徑和奶冷卻由專定型模見來完成燥。1.外捆徑定徑（1）煌內(nèi)壓法控外定徑（2）捎真空法倉(cāng)外定徑2.侵內(nèi)徑定慶徑內(nèi)徑定麻徑的定錢型模沿瓣其長(zhǎng)度斧方向應(yīng)譯帶有一奏定的錐妨度，一券般在0仔.6∶件100詳～1.辰0∶1蚊00之線間選取軟。定型乘模的長(zhǎng)童度根據(jù)錘管材壁屈厚和牽背引速度群而定，錘一般取邁80～鋸300成mm。4.5鞏擠出成惹型設(shè)備塑料擠天出成型顛所用的估設(shè)備為烏擠出機(jī)改。一般裕分為單影螺桿擠召出機(jī)和止雙螺桿丹擠出機(jī)舟兩種柜。擠出機(jī)的暖工作原理擴(kuò)是：螺桿希在料筒內(nèi)憶轉(zhuǎn)動(dòng)，料投被不斷的細(xì)推動(dòng)壓實(shí)憶，料在強(qiáng)獸力剪切、