挤出成型工艺与模具设计精.ppt
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1、挤出成型工艺与模具设计1第1页,本讲稿共42页17-117-1 挤出成型原理及工艺 挤出模塑挤出模塑或或挤塑挤塑 借助螺杆或柱塞的挤压作用借助螺杆或柱塞的挤压作用 ,受热熔化的,受热熔化的塑料,强行通过口模而成为具有恒定截面的连塑料,强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材。续型材。所有所有热塑性塑料热塑性塑料,某些,某些热固性塑料热固性塑料 生产的生产的制品制品有有 管材、板材、棒材、片材、薄管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包履物、各种异型材及塑料与膜、单丝、线缆包履物、各种异型材及塑料与其它材料的复合物。其它材料的复合物。第2页,本讲稿共42页 约占热塑性塑料制品的约占热塑性塑料制
2、品的505070%70%左右左右 挤出成形是挤出成形是生产效率高生产效率高、用途广泛用途广泛、适应适应性强性强的最重要成形方法之一的最重要成形方法之一 。第3页,本讲稿共42页根据塑料根据塑料塑化方式塑化方式不同,挤出工艺分为不同,挤出工艺分为 :干干法法靠靠外加热外加热熔化,塑化与挤出成形在熔化,塑化与挤出成形在机内机内 完成完成(简单的冷却(简单的冷却固化)固化)湿法湿法 有机溶剂有机溶剂作用作用粘流态粘流态塑化在机外预塑化在机外预 先完成先完成定型处理靠定型处理靠溶剂挥发而固化溶剂挥发而固化)优点优点:塑化均匀,可避免热降解,考虑溶剂回:塑化均匀,可避免热降解,考虑溶剂回 收及环境污染等
3、,生产中较少应用收及环境污染等,生产中较少应用故多为故多为干法干法 (湿法湿法仅用于仅用于硝酸纤维素硝酸纤维素和和少数醋酸纤维素塑料少数醋酸纤维素塑料等的成形,不能加热塑化)等的成形,不能加热塑化)第4页,本讲稿共42页按按加压方式加压方式的不同,挤出工艺分:的不同,挤出工艺分:连续式连续式螺杆式挤出机:螺杆式挤出机:单螺杆挤出机单螺杆挤出机 多螺杆挤出机多螺杆挤出机 间歇式间歇式柱塞式挤出机柱塞式挤出机 本本节节主主要要以以单单螺螺杆杆挤挤出出机机的的结结构构特特点点来来讨讨论论挤出挤出成形的原理成形的原理及工艺。及工艺。第5页,本讲稿共42页一、单螺杆挤出机的基本结构及作用一、单螺杆挤出机
4、的基本结构及作用 由由传动系统传动系统、挤出系统挤出系统、加热和冷却系统加热和冷却系统、控制系统控制系统等等几部分组成。(此外,还有一些辅助设备)几部分组成。(此外,还有一些辅助设备)挤出系统挤出系统是成形是成形关键部分关键部分,主要包括,主要包括加料装置、料筒、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等螺杆、机头和口模等 第6页,本讲稿共42页 (一)加料装置(一)加料装置 (二)料筒(二)料筒 一金属圆筒,一般用一金属圆筒,一般用耐温、耐压强度较高耐温、耐压强度较高、坚固耐磨、耐、坚固耐磨、耐腐的腐的合金钢合金钢或内衬合金钢的或内衬合金钢的复合钢管复合钢管制成。制成。外面设有外面设有分段加热分段加
5、热和和冷却冷却的装置的装置 常用常用电阻或电感应电阻或电感应加热,也有采用加热,也有采用远红外线远红外线加热。加热。冷却一般用冷却一般用风冷或水冷风冷或水冷。目的目的:防止塑料过热或停车时须对塑料快速冷却:防止塑料过热或停车时须对塑料快速冷却 (以免降解)(以免降解)(三)螺杆(三)螺杆是挤出机是挤出机最主要最主要部件,直接关系到挤出机的部件,直接关系到挤出机的应用范围应用范围和和生产生产率率。第7页,本讲稿共42页第8页,本讲稿共42页 注注:1 1)螺杆的几何结构参数)螺杆的几何结构参数 直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、间隙等直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、间隙等a螺螺杆杆
6、直直径径Ds外外径径(30200mm),最最常常见见60150mm,随随Ds生生产产能能力力所所以以,挤挤出出机机规规格格常常以以Ds表示。表示。b长径比(长径比(L/DS)L/DL/DS S以以2525居多。居多。第9页,本讲稿共42页c压缩比压缩比A加料段第一个螺槽的容积与均化段最加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比,表示塑料通过螺杆的全过程后一个螺槽的容积之比,表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度被压缩的程度。第10页,本讲稿共42页2)螺杆的作用)螺杆的作用三大作用三大作用输送物料输送物料向机头方向流动向机头方向流动传热塑化物料传热塑化物料软化物料软化物料粘流态粘流态混
7、混合合均均化化物物料料与与料料筒筒和和机机头头相相配配合合强强大大剪剪切切作作用用,使使物物料料均均匀匀混混合合定定量量定定压压由由机机头头挤挤出。出。三三 段段 加加 料料 段段、压压 缩缩 段段、均均 化化 段段第11页,本讲稿共42页渐变螺杆渐变螺杆全长均起压缩作用。全长均起压缩作用。突变螺杆突变螺杆压缩段很短,甚至一个螺距。压缩段很短,甚至一个螺距。(结晶型塑料,熔融温度范围窄,如尼龙等)(结晶型塑料,熔融温度范围窄,如尼龙等)第12页,本讲稿共42页3)螺杆的形式)螺杆的形式普通螺杆普通螺杆(应用最广)(应用最广)高效螺杆高效螺杆(末端设置一(末端设置一些剪切混合元件,以促进混合、熔
8、化和提些剪切混合元件,以促进混合、熔化和提高产量)高产量)第13页,本讲稿共42页第14页,本讲稿共42页(四)机头和口模(四)机头和口模机机头头是是口口模模与与料料筒筒的的过过渡渡连连接接部部分分,口口模模是是制制品品的的成成形形部部件件,机机头头和和口口模模通通常常为为一一体体,习习惯惯上上统称统称机头机头。作用作用:1)使使粘粘流流态态物物料料从从螺螺旋旋运运动动变变为为平平行行直直线线运运动动导入口模成型导入口模成型2)产生回压,进一步均化,提高制品质量。产生回压,进一步均化,提高制品质量。3)产生必要成型压力产生必要成型压力结构紧密,形状准确制品结构紧密,形状准确制品第15页,本讲稿
9、共42页(如图)挤出机机头和口模示意图。第16页,本讲稿共42页二、挤出成形原理二、挤出成形原理 固固体体进进料料的的挤挤出出过过程程,塑塑料料要要经经历历固固体体弹弹性性体体粘粘性性液液体体的的变变化化,变变动动的的温温度度、压压力力,状状态态变变化化和和流流动动行行为为十十分分复复杂杂,挤挤出出理理论论应应用用最最广广的的是是固固体体输输送送理理论论、熔熔融融理理论论和和熔体输送理论熔体输送理论 第17页,本讲稿共42页三、挤出成形工艺与过程三、挤出成形工艺与过程 程序为程序为物料的物料的干燥干燥、成形成形、制品的、制品的定型与冷却定型与冷却、制品的、制品的牵引与卷取牵引与卷取(或切割),
10、有时还包括制品的(或切割),有时还包括制品的后处理后处理等等。(一)原料干燥(一)原料干燥控制水分含量在控制水分含量在0.5%以下以下 在烘箱或烘房内进行在烘箱或烘房内进行(表表17.1)第18页,本讲稿共42页(二)挤出成形(二)挤出成形 加热到预定温度,开动螺杆,加料。加热到预定温度,开动螺杆,加料。根根据据挤挤出出工工艺艺性性能能、机机头头口口模模结结构构特特点点等等调调整整料料筒筒各各加加热热段段和和机机头头口口模模的的温温度度及及螺螺杆杆的的转转速速等等工工艺艺参参数数,以以控控制制料料筒筒内内物物料料的的温温度度和和压压力力分分布。布。根根据据制制品品的的形形状状和和尺尺寸寸要要求
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