擠出管材的模具設(shè)計及加工工藝ppt課件

1、擠出管材的模具設(shè)計及加工工藝,2010.12,1,管機頭分類,按結(jié)構(gòu)分：,直通式、側(cè)式、籃式、螺旋芯棒式 等,按用途分：,硬管、軟管、波紋管、復合管等,管材,燃氣管、壓力管、上下水管、排水管、排灌管、穿線管、硅芯管、軟管、醫(yī)用軟管、發(fā)泡管、單壁、雙壁波紋管、多層復合管材等,原料,UPVC、PE、PP、PPR、ABS 、PU、PA等 、,2,擠管成型設(shè)備,塑料擠出成型設(shè)備,3,管材生產(chǎn)線,4,管材生產(chǎn)工藝流程圖,5,一般管材生產(chǎn)線工藝過程,原料真空上料原料干燥 單螺桿擠出機機頭模具定徑套噴淋真空定型箱噴淋冷卻水箱噴碼機履帶牽引機成品檢測包裝,6,帶有標記管材生產(chǎn)線工藝過程,原料+色母料混合真空上

2、料原料干燥 單螺桿擠出機色線擠出機機頭模具定徑套噴淋真空定型箱噴淋冷卻水箱噴碼機履帶牽引機成品檢測包裝,7,1. 擠出機 2. 機頭（熔體輸出與定徑裝置） 3. 輔機(冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置) 4. 控制系統(tǒng) （二）特點 1. 連續(xù)化生產(chǎn) 2. 生產(chǎn)率高 3. 應(yīng)用范圍廣 4. 結(jié)構(gòu)簡單、收效快,（一）管材生產(chǎn)線組成,8,管材生產(chǎn)是擠出成型最重要的方法之一 。,擠出模具是管材成型的關(guān)鍵部件！,9,擠管機頭,10,大型機頭,11,管材機頭設(shè)計,12,擠出管材動畫,13,擠出管材成型機頭示意圖,組成,四個功能部分：,14,1.入流部分 功能使來自擠塑機的塑料熔體，由螺旋運動逐漸變?yōu)橹本€運動

3、2.分流部分 功能將熔體按所需制品形狀進行分流，由柱狀分流成為環(huán)狀。 3.導流部分 功能通過模腔內(nèi)流道幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必要的成型壓力將分流部分流出物料進行導流并壓實 4.定型部分 功能通過機頭成型段及模唇的調(diào)節(jié)作用，獲得所需斷面形狀的連續(xù)制品熔體坯。,四個功能部分：,15,作用,1. 使熔融物料的螺旋運動 直線運動。,2. 將物料壓實。 3. 使物料進一步塑化均勻。 4. 成型制品。,16,1正確選擇結(jié)構(gòu)形式 （1）成型制品種類 （2）原材料種類和要求 （3）成型工藝特點 2流道結(jié)構(gòu) （1）流道呈流線型 （2）無突變 （3）各連接處應(yīng)保證密封 （4）表面粗糙度 （5）應(yīng)具有一定壓縮比

4、 （6）保證口模出口處各點料流速度一致,管材機頭設(shè)計原則,17,3機頭選材,（1）合理選材 （2）耐磨、耐腐蝕 （3）足夠的強度和剛度，進行熱處理 （4）容易電鍍 （5）在高溫下不變形 4機頭結(jié)構(gòu) （1）結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工制造和裝拆維修 （2）形狀盡可能規(guī)則和對稱 （3）成型部分應(yīng)能保證熔體擠出后具有所要求的截面 形狀和尺寸,18,擠出機與擠出模具的連接,19,螺紋連接,1、柵板 2、機頭法蘭 3、鉸鏈螺釘 4、機筒法蘭 5、機筒,20,螺釘連接,1、機頭法蘭 2、鉸鏈螺釘 3、機筒法蘭 4、柵板 5、螺桿 6、機筒 7、內(nèi)六角螺釘 8、定位銷,21,卡箍式連接,22,柵板的形式設(shè)計,柵扳的結(jié)

5、構(gòu)如圖所示，除具有分流、混合、促進熔體塑化均勻外，還承擔著支承濾網(wǎng)的作用。柵板上流道孔眼直徑，通常為36mm入口端應(yīng)有30一45的錐角。流道孔總面積須占柵板有效面積的40一70為宜，孔的排列應(yīng)緊湊合理；柵板應(yīng)有足夠機械強度和剛度，但其厚度也不宜過厚，以免造成過大阻力或滯料分解。,(1)非等徑孔同心圓排列 (2)等徑孔同心圓排列 (3)等孔徑弧形面柵板 (4)等孔徑六邊形排列,23,閘板型過濾器,1、平板 2、濾網(wǎng) 3、4、濾網(wǎng)座 5、螺栓 6、殼體 7、氟塑料環(huán) 8、魚雷體 9、分流支架套 10、熱電偶 11、螺栓 12、限位板 13、加熱器 14、多孔板 15、支承環(huán) 16、推力桿,24,直

6、通式管機頭,25,一、基本結(jié)構(gòu)和工作原理,口模、芯棒、分流器、分流器支架、機頭體、調(diào)節(jié)螺釘、連接螺釘?shù)?1.基本結(jié)構(gòu),2.工作原理,直通式管機頭,26,直通機頭,27,大口徑管材擠出機頭示意圖,1- 機頭體上部; 2- 機頭體下部; 3- 機頸; 4- 分流錐; 5- 分流梭; 6- 過渡芯模,28,分流梭斷面圖,29,擠出成型模具,管材擠塑成型機頭,1、橡皮片堵頭,2、定徑套,3、口模,4、芯棒,5、調(diào)節(jié)螺栓,6、分流錐,7、芯棒支架,8、模體,9、過濾板,30,二、設(shè)計要點,1. 壓縮比,壓縮比分流器支架出口處截面積與芯棒口模間的 截面積之比,=310,低粘度物料：410 高粘度物料：36

7、,另一種方法：取分流器支架直徑與口模直徑之比,UPVC：D/d=1.41.6,PE：D/d=1.42,大管取小值；小管取大值,31,分流錐長度L4,L4=（11.5）D D分流錐最大直徑,錐尖半徑r,r = 0.52 mm,熱穩(wěn)定性好的物料： max90,熱穩(wěn)定性差的物料： 60,2.分流錐,擴張角,作用,使熔料逐漸變成環(huán)形,32,3.分流器支架,分流筋形狀,要求,流線型、不得有大的拐角、有利于熔接線的消除,支撐分流器及芯棒,作用,收縮角擴張角,33,分流筋寬度b,b912 mm,分流筋長度l,l3080 mm,分流筋高度s,s1025 mm,分流筋數(shù)量n,n=48,擴張角：60,收縮角：30

8、,UPVC：10,34,4.口模,作用,成型管材外表面,定型長度L1,經(jīng)驗公式：,L13D D 管材外徑,國外資料： L1=（1030）h h 管材壁厚,國內(nèi)資料： L1=（3040）h,UPVC：（1833）h PPVC：（1525）h PE： （1422）h PP： （1422）h PA： （1323）h,35,口模直徑D,影響口模直徑的因素：, 擠出脹大, 牽引拉伸, 冷卻收縮, 定徑方式,管材截面變大,管材截面變小,管材截面變小,外定徑時的真空度、定徑套內(nèi)徑與口模 直徑有關(guān),36,考慮脹大和定徑收縮,口模直徑：,式中： C系數(shù) PVC： 0.951.05； PO： 0.901.05,拉

9、伸比環(huán)形截面積與管材截面積之比,式中：D口模直徑 d芯棒直徑 D管外管材外徑 D管內(nèi)管材內(nèi)徑 I拉伸比,UPVC：1.001.08； SPVC： 1.101.35 LDPE： 1.201.25； HDPE：1.101.20 ABS： 1.001.10； PA： 1.403.00,37,5.芯棒,作用,導流、成型管材內(nèi)表面,收縮角,=2030,定型長度,與口模定型長度相等,應(yīng)小于分流錐的擴張角,UPVC： 24； PO可稍大,38,壁厚調(diào)節(jié),目的：管材壁厚均勻,調(diào)節(jié)螺釘數(shù)量：,S=48,經(jīng)驗公式：,芯棒直徑d,39,三、特點,1.優(yōu)點, 結(jié)構(gòu)簡單，成本低；, 中心進料，易于物料均勻分配；, 應(yīng)用

10、廣泛。,2.缺點, 體積大，重量大；,分流筋多，熔接線多。,40,模具零件的連接討論,41,調(diào)節(jié)管材壁厚的方式,42,機頭進料結(jié)構(gòu)形式,中心供料,篩孔式機頭,側(cè)向供料機頭,螺旋式機頭,1、芯模2、芯模支架3、柵板4、螺旋式芯模5、支架支柱,43,2.措施, 安裝繞機頭軸線旋轉(zhuǎn)的部件, 分流筋表面噴涂不粘材料, 將流道加長, 加熱分流筋, 使流過分流筋的物料迅速得到壓縮, 芯棒上帶多頭螺旋溝槽, 采用阻尼筋或多孔板,熔接線的影響只能減小，不可能消除,1.形成原因,四、減小熔接線影響的措施,44,45,46,多孔板(篩板)式分流板的實物圖和擠出物流痕的照片。,47,藍式管機頭,1.結(jié)構(gòu),2.工作原

11、理,48,簡單藍式機頭,49,藍式機頭,50, 直通式機頭的特殊形式； 總壓力損失小； 產(chǎn)量高，能耗低； 機頭中熱耗散少； 重量輕； 便于操作。,3.特點,51, 篩孔套,要求,足夠強度、小孔利于物料流動,孔徑d, 口模直徑D,D/DT1.4 DT篩孔套直徑,4.設(shè)計要點,d=12.5mm,5.應(yīng)用,聚烯烴類耐壓管材,52,螺旋芯棒式管機頭,2.工作原理,1.結(jié)構(gòu),53,螺旋管材機頭結(jié)構(gòu)圖,1.進料口 2.固定螺釘 3.模體 4.熱電偶 5.調(diào)節(jié)螺釘 6.壓環(huán) 7. 口模 8.固定螺釘 9.芯模 10.螺旋槽 11.徑向孔 12.模底座 13.通氣桿 14.連接體,54,直通機頭與螺旋機頭比較

12、,55, 出料均勻； 總壓力損失?。?產(chǎn)量高，能耗低； 機頭中熱耗散少； 無熔接線。,3.特點,4.應(yīng)用,直徑400mm的聚烯烴類管材,56,藍式、螺旋式機頭,57,藍式、螺旋式模具。,模具特點：1、熔體流動速度達到預期的力學均勻性、熱均勻性。2、無須芯模支架，使生產(chǎn)中常發(fā)生的流紋消失。3、壓力消耗少，產(chǎn)量高，產(chǎn)量可達到擠出量的80%。4、機構(gòu)緊湊，連接合理，更換方便。5、采用優(yōu)質(zhì)模具鋼制造。6、采用不銹鋼或銅的水環(huán)定徑套。,58,管機頭,59,螺旋機頭,60,大機頭,61,大機頭,62,多口模管機頭,1.結(jié)構(gòu),2.工作原理,63,一模多機頭,64,一模多機頭,65, 充分發(fā)揮擠出機的生產(chǎn)能力

13、； 節(jié)省占地面積； 熔體流速慢； 結(jié)構(gòu)較復雜。,3.特點,5.應(yīng)用,小直徑薄壁管材,4.設(shè)計要點,帶流量調(diào)節(jié)的分配流道設(shè)計,66,波紋管機頭,1.結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形式與一般機頭基本相同，只是口模部分很長。,用吹脹法成型波紋,2.成型原理,67,用真空吸附法成型波紋,68,多層共擠出機頭,69,帶有色標的藍式機頭,70,多空管形狀,71,帶標志線的多孔管直式模機頭,1.主體連接；2.分流體；3.分流體板；4.過渡板；5.外模腔；6.芯模；7.冷卻水管；8.中模芯；9.副連接板；10.口模板,72,三層共擠出管材示意圖,多層擠出模具用于成型多種塑料或多種顏色的復合管材或復合膜，通常用多臺擠出機擠出成型。

14、,73,雙層共擠出機頭結(jié)構(gòu)示意圖,1.柵板；2.機頭體1；3.分流錐；4.分流套； 5.機頭體2； 6.平直口模； 7.口模壓環(huán)； 8.帶內(nèi)螺紋芯棒； 9.分流支架； 10.機頸,74,三層共擠出機頭結(jié)構(gòu)示意圖,1.口模；2.分流套；3.隔層分流套；4.阻尼分流器支架；5.6.外、內(nèi)層流道；7.人字流道連接器；8.芯棒；9.分流錐；10.連接器；11.中層流道,75,管材的定型,76,管材定徑的方法,內(nèi)徑定徑 外徑定徑 內(nèi)壓定徑 真空定徑,77,內(nèi)徑定徑,78,管材內(nèi)定徑方法,內(nèi)徑定徑法的定徑套直接與機頭模芯連接，定徑套內(nèi)通入循環(huán)冷卻水，熔體出口模后直接在定徑套上冷卻。 管材內(nèi)徑尺寸與定徑棒尺

15、寸一致 管材外徑自由冷卻，外徑尺寸難以控制。,79,內(nèi)芯定徑,80,內(nèi)徑定徑機頭結(jié)構(gòu)示意圖,81,管材的內(nèi)徑定型,1.管材；2.定徑芯棒；3芯棒；4.回水流道；5.進水管；6.排水嘴；7.進水嘴,82,內(nèi)壓外定徑方法,83,管材的內(nèi)壓定徑示意圖,1.芯棒；2.壓縮空氣入口；3.機頭體；4.絕熱墊；5.定型模；6.冷卻水；7.管材；8.鏈條；9.浮塞；10出水口；11入水口,84,管材氣壓外定徑方法,管材擠塑成型機頭,1、橡皮片堵頭,2、定徑套,3、口模,4、芯棒,5、調(diào)節(jié)螺栓,6、分流錐,7、芯棒支架,8、模體,9、過濾板,85,外徑壓力定徑,86,真空外定徑方法,87,真空定徑套,88,真空

16、定徑圖,1.管材；2.水浴槽；3.冷卻水；4.真空；5.芯棒；6.模套,89,真空定徑箱,90,直徑收縮率,真空定徑的管材外徑可以根據(jù)管材原料的尺寸收縮率來得到精確控制， 聚乙烯 24 % 雙峰聚乙烯 44.6 % PP-R 36 %,91,真空定徑有如下優(yōu)點,( 1) 引管簡單快速, 廢料少; ( 2) 內(nèi)壓定徑方法中, 壓縮空氣存留在管內(nèi), 隨著生產(chǎn)的連續(xù)進行, 氣體溫度不斷升高, 而真空定徑空氣在管材內(nèi)部自由流動, 管材內(nèi)壁冷卻效果好; ( 3) 能較好控制尺寸公差; ( 4) 管坯在機頭出口處于塑化狀態(tài)幾乎沒有變形;,92,真空定徑有如下優(yōu)點,( 5) 管材的內(nèi)應(yīng)力小; ( 6) 沒有

17、被螺塞撕裂的危險; ( 7) 不會因螺塞磨損而停產(chǎn); ( 8) 機頭口模與真空定徑裝置二者分離,因而溫度能單獨控制。,93,高速擠出管材,最常見的方法是在定徑入口處設(shè)置冷卻水入口，通過特殊的噴嘴或在定徑套上開縫，讓水直接包覆在管坯外圓。,94,帶水環(huán)的定徑套,95,帶冷卻裝置的定徑套,96,定徑環(huán)組外定徑組裝圖,1.冷卻水入口；2.至真空泵；3.真空區(qū)；4冷卻水出口,97,帶預冷裝置的定徑套組裝圖,1.可調(diào)預冷卻裝置；2.定徑套；3.定徑環(huán),98,小定徑套,99,大定徑套,100,大定徑套,101,透明定徑,102,自動改變管材尺寸裝置,可以對直徑32到1200mm范圍內(nèi)不同直徑和壓力等級的PO管子自動并連續(xù)的變徑 現(xiàn)有的擠出生產(chǎn)線可以逐步完善實現(xiàn)完全自動化變徑。傳統(tǒng)擠出模頭、真空箱、下游設(shè)備設(shè)備和新的優(yōu)化設(shè)備結(jié)合。就可以達到更高的靈活性和更大的經(jīng)濟利益。 用于連續(xù)改變管徑和壁厚的一種簡單的機械裝置。 由以下4部分組成： 柔性定徑套 柔性密封圈 柔性管支撐裝置 控制設(shè)備,103,自動改變管材尺寸裝置,同步改變生產(chǎn)量和牽引機的參數(shù)并結(jié)合定徑套的性能，可以達到必需的產(chǎn)品直徑和