挤出管材模具设计.pptx

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1、第一页，共59页。目的(md)与要求：重点(zhngdin)和难点：掌握挤出掌握挤出(j ch)(j ch)模的结构、工作原理及设模的结构、工作原理及设计要点计要点 。管材挤出模设计要点管材挤出模设计要点第二页，共59页。挤出成型：挤出成型：将塑料在挤出机旋转的螺杆与料筒之间将塑料在挤出机旋转的螺杆与料筒之间进行输送、压缩、熔融、塑化，然后定量进行输送、压缩、熔融、塑化，然后定量地通过安装在料筒头部的挤出成型模具和地通过安装在料筒头部的挤出成型模具和定型模具，从而生产出棒材、管材、板材、定型模具，从而生产出棒材、管材、板材、片材、薄膜、单丝、电线电缆、各种片材、薄膜、单丝、电线电缆、各种(zh

2、n)异型材及中空件等具有一定几何截异型材及中空件等具有一定几何截面和尺寸的连续型材塑件的加工工艺过程，面和尺寸的连续型材塑件的加工工艺过程，是应用非常广泛的重要的塑料成型加工方是应用非常广泛的重要的塑料成型加工方法之一。法之一。第三页，共59页。第四页，共59页。挤出成型挤出成型(chngxng)制件：制件：第五页，共59页。挤出模是用于塑料挤出成型的模具，由成型模具和定型挤出模是用于塑料挤出成型的模具，由成型模具和定型模具组成模具组成(z chn)。挤出成型模具也称挤出成型机头或模头，挤出定型模具挤出成型模具也称挤出成型机头或模头，挤出定型模具又分为定径套和定径芯模。又分为定径套和定径芯模。

3、第六页，共59页。挤出挤出(j ch)模的模的分类分类各式各样的挤出机头，为便于识别和表现其结构特点，通各式各样的挤出机头，为便于识别和表现其结构特点，通常常(tngchng)有以下分类方式有以下分类方式：第七页，共59页。挤出挤出(j ch)模的结模的结构组成构组成以直通式管材挤出机头及定径套为例，挤出模主要以直通式管材挤出机头及定径套为例，挤出模主要(zhyo)由以下一些零部件组成：由以下一些零部件组成：1-堵塞 2-定径套 3-口模 4-芯棒 5-调节螺钉 6-分流器7-分流器支架 8-机头体 9-过滤(gul)板（栅板）10-连接法兰 11-挤出机料筒 12-通气嘴 13-连结套 14

4、-压环 第八页，共59页。口模用来成型塑件的外表面口模用来成型塑件的外表面(biomin)(biomin)，芯棒用来成型塑，芯棒用来成型塑件的内表面件的内表面(biomin)(biomin)。塑料熔体从口模与芯棒的环状缝。塑料熔体从口模与芯棒的环状缝隙挤出，因此塑件截面形状是由口模和芯棒决定的。通过隙挤出，因此塑件截面形状是由口模和芯棒决定的。通过对调节螺钉对调节螺钉5 5进行调节，保证塑件壁厚均匀。进行调节，保证塑件壁厚均匀。第九页，共59页。2.2.机头体机头体其作用相当于模架，使机头各零部件组装连接成一个整体其作用相当于模架，使机头各零部件组装连接成一个整体(zhngt)(zhngt)，

5、并可安装固定在挤出机料筒，并可安装固定在挤出机料筒1111的头部。的头部。第十页，共59页。3.3.过滤过滤(gul)(gul)板和过滤板和过滤(gul)(gul)网网过滤板和过滤网安装在挤出机料筒与机头交界处，两者组过滤板和过滤网安装在挤出机料筒与机头交界处，两者组合作用，使挤出机中被螺杆合作用，使挤出机中被螺杆(lu n)(lu n)挤出的熔融塑料料挤出的熔融塑料料流由螺旋运动改变为直线运动；并沿螺杆流由螺旋运动改变为直线运动；并沿螺杆(lu n)(lu n)方向方向形成挤出压力，增加塑料的密实度及塑化均匀度；将未熔形成挤出压力，增加塑料的密实度及塑化均匀度；将未熔融塑化的塑料颗粒以及各种

6、杂质过滤，阻止其进入机头。融塑化的塑料颗粒以及各种杂质过滤，阻止其进入机头。第十一页，共59页。4.4.分流器与分流器支架分流器与分流器支架(zhji)(zhji)分流器使通过它的塑料熔体分流变成薄环状而平稳地进入成型区，分流器使通过它的塑料熔体分流变成薄环状而平稳地进入成型区，并被均匀加热，同时进一步塑化。分流器支架主要并被均匀加热，同时进一步塑化。分流器支架主要(zhyo)(zhyo)用来用来支承分流器及芯棒，使料流分束，加强混合作用。支承分流器及芯棒，使料流分束，加强混合作用。第十二页，共59页。5.5.定径套定径套定径套通过冷却定径套通过冷却(lngqu)(lngqu)定型，使从机头口

7、模挤出的高温定型，使从机头口模挤出的高温塑件已形成的截面形状稳定下来，并进行精整，从而获得精塑件已形成的截面形状稳定下来，并进行精整，从而获得精度更高的截面形状和尺寸，以及更好的表面质量。度更高的截面形状和尺寸，以及更好的表面质量。第十三页，共59页。一、挤出(j ch)成型机头的作用 1.1.使来自挤出机的塑料熔体的料流形式由螺旋带状流动改使来自挤出机的塑料熔体的料流形式由螺旋带状流动改变为直线流动。变为直线流动。2.2.2.2.通过模腔内流道截面几何通过模腔内流道截面几何(j h)(j h)形状与尺寸的变化，形状与尺寸的变化，产生必要的成型压力，以保证塑件外形完整，内部密实。产生必要的成型

8、压力，以保证塑件外形完整，内部密实。3.3.3.3.通过模腔内的剪切流动及加热控温，使塑料熔体进通过模腔内的剪切流动及加热控温，使塑料熔体进一步均匀塑化。一步均匀塑化。4.4.4.4.成型具有一定断面形状、尺寸和外观质量的连续的成型具有一定断面形状、尺寸和外观质量的连续的塑料制品。塑料制品。挤出挤出(j ch)模设模设计要点计要点第十四页，共59页。2.2.应有合适的压缩比。应有合适的压缩比。通常通常(tngchng)(tngchng)低黏度塑料压缩比低黏度塑料压缩比值取值取4 40 0，高黏，高黏度塑料压缩比值取度塑料压缩比值取2.52.56.06.0为宜。为宜。3.3.机头成型区应有正确机

9、头成型区应有正确(zhngqu)(zhngqu)的截面形状及尺寸。的截面形状及尺寸。影响成型区的截面形状及尺寸的因素比较复杂，设计影响成型区的截面形状及尺寸的因素比较复杂，设计时往往采取按经验或资料预留修模余量的方法，在试模过时往往采取按经验或资料预留修模余量的方法，在试模过程中根据具体情况修整确定。程中根据具体情况修整确定。二、挤出成型机头设计二、挤出成型机头设计(shj)(shj)原则原则 1.1.机头内腔应设计成光滑流线型。机头内腔应设计成光滑流线型。第十五页，共59页。5.5.机头应有足够的强度和刚度，而且机头应有足够的强度和刚度，而且(r qi)(r qi)结构应简单紧结构应简单紧凑

10、，方便加工和装配。凑，方便加工和装配。6.6.选用合适的模具材料。选用合适的模具材料。选择耐磨、硬度较高、耐腐蚀的钢材和合金钢。口选择耐磨、硬度较高、耐腐蚀的钢材和合金钢。口模等主要成型零件硬度不得模等主要成型零件硬度不得(bu de)(bu de)低于低于40HRC40HRC，必要时可，必要时可以镀硬铬，硬铬镀层厚为以镀硬铬，硬铬镀层厚为0.020.020.03mm0.03mm。4.4.机头应考虑设置机头应考虑设置(shzh)(shzh)适当的调节控制装置。适当的调节控制装置。机头设计时应考虑设置机头设计时应考虑设置(shzh)(shzh)用于熔体流量调节、用于熔体流量调节、口模和芯棒间隙调

11、节、挤出成型温度调节等的机构和装置口模和芯棒间隙调节、挤出成型温度调节等的机构和装置。其中对于成型温度调节，一般要求能对口模及机头体的。其中对于成型温度调节，一般要求能对口模及机头体的温度分别独立控制。温度分别独立控制。第十六页，共59页。挤出机头安装在挤出机的头部，当挤出机型号不同时，挤出机头安装在挤出机的头部，当挤出机型号不同时，机头与挤出机的连接形式和尺寸也可能机头与挤出机的连接形式和尺寸也可能(knng)(knng)不同。在不同。在进行挤出机头设计时，要了解清楚所用挤出机的型号技术进行挤出机头设计时，要了解清楚所用挤出机的型号技术参数及对连接形式和尺寸的具体要求，以使得设计制造的参数及

12、对连接形式和尺寸的具体要求，以使得设计制造的挤出模能够正常方便地使用。挤出模能够正常方便地使用。三、挤出三、挤出(j ch)(j ch)成型机头与挤出成型机头与挤出(j ch)(j ch)机的关系机的关系机头与挤出机的连接装置常采用铰链、法兰结构机头与挤出机的连接装置常采用铰链、法兰结构(jigu)(jigu)，常用的主要有以下几种形式：，常用的主要有以下几种形式：第十七页，共59页。1.1.螺纹螺纹(luwn)(luwn)连接式。连接式。第十八页，共59页。2.2.螺钉螺钉(ludng)(ludng)连接式。连接式。第十九页，共59页。3.3.快速快速(kui s)(kui s)更换式。更换

13、式。第二十页，共59页。管材挤出(j ch)成型：第二十一页，共59页。一、管材挤出一、管材挤出(j ch)(j ch)成型机头的结构成型机头的结构 常用的管材挤出机头结构(jigu)有直通式、直角式与旁侧式三种形式。第二十二页，共59页。图示为直管式机头。其结构简单，具有分流器支架，芯模加热困难，定型长度较长：适用于PVC、PA、PC、PE、PP等塑料的薄壁小口径的管材挤出。是挤出成型塑料管材应用(yngyng)最广泛的一种模具结构第二十三页，共59页。2.2.直角直角(zhjio)(zhjio)式挤管机头式挤管机头第二十四页，共59页。结构特点是内部不设分流器支架，熔体在机头中包围芯棒流动

14、成型，因此只产生一条分流痕迹。这种机头最突出的优点是：挤出机机筒容易接近芯棒上端，芯棒容易被加热；与它配合的冷却装置可以同时对管材的内外径进行(jnxng)冷却定型，所以定型精度较高：流动阻力较小，料流稳定，出料均匀，生产率高，产品质量好。但结构复杂，制造困难，生产占地面积较大。PP PE第二十五页，共59页。3.旁侧(pn c)式挤管机头第二十六页，共59页。综合了直向式和横向式的优点。物料经改变方向消除了横向机头一次变向所造成的不均匀现象。占地面积小。结构复杂，没有分流器支架，芯模可以加热，定型长度也不长。大小口径管材(un ci)均适用。挤出阻力大第二十七页，共59页。二、管材二、管材(

15、un ci)挤出机头的零件设计挤出机头的零件设计口模用来成型管材外表面的零件，其结构如图所示。设计时需确定的主要尺寸(ch cun)是口模的内径d和成型区的长度L1。1.口模第二十八页，共59页。按经验按经验(jngyn)(jngyn)公式确定：公式确定：（1）口模的内径(ni jn)d第二十九页，共59页。按拉伸按拉伸(l shn)(l shn)比确定：比确定：第三十页，共59页。按管材外径计算的经验按管材外径计算的经验(jngyn)(jngyn)公式：公式：（2）成型(chngxng)区长度L1一般情况下，当管材直径较大时，长度应取(yn q)小值，因此时管材的被定型面积较大，料 流 阻

16、力 较 大，反 之 就 取 大 值；挤 软 管 时 取 大 值，挤 硬 管 时 取 小 值。第三十一页，共59页。按管材壁厚计算的经验按管材壁厚计算的经验(jngyn)(jngyn)公式：公式：第三十二页，共59页。芯棒又称芯模，是用来成型管材内表面的零件，其结构如图所示。在设计时需要确定(qudng)的主要尺寸有芯棒外径d1、成型区（定型段）长度L1、压缩区(段)长度L2及压缩角。2.芯棒第三十三页，共59页。（1）芯棒的外径(wi jn)d1第三十四页，共59页。（2）定型(dng xng)段长度L1第三十五页，共59页。（3）压缩(y su)段长度L2第三十六页，共59页。（4）压缩(y

17、 su)角对低黏度(nind)塑料：4560；对高黏度(nind)塑料：3050。第三十七页，共59页。（1）分流器3.分流器和分流器支架(zhji)分流器的作用是使塑料熔体通过时料层变薄，便于均匀(jnyn)加热，并产生剪切摩擦，使之进一步均匀(jnyn)塑化。如图所示：第三十八页，共59页。分流器扩张分流器扩张(kuzhng)(kuzhng)角角低黏度塑料3080，高粘度塑料3060。扩张(kuzhng)角应小于芯棒压缩角。第三十九页，共59页。分流分流(fn li)(fn li)锥长度锥长度L L第四十页，共59页。分流器头部圆角R不宜过大，以避免塑料熔体易在此处发生(fshng)滞留而

18、过热分解。一般取R0.52mm第四十一页，共59页。分流器表面分流器表面(biomin)(biomin)粗糙度粗糙度分流器塑料熔体要流经的表面(biomin)需抛光，表面(biomin)粗糙度Ra0.4m。第四十二页，共59页。分流器头部与过滤分流器头部与过滤(gul)(gul)板端面距离板端面距离L L一般取L1（D1为挤出机螺杆(lu n)2的直径）。第四十三页，共59页。（2）分流器支架(zhji)主要用于支承(zh chn)分流器及芯棒。小型机头可做成下图右的整体式，中大型机头则一般做成下图左的组合式。支架上的分流肋应设计成流线型，分流肋的数量也应尽可能少些，以免产生过多的熔接痕，一般

19、为38根。分流器支架上通常还设有压缩空气进气孔和内部加热装置导线孔。第四十四页，共59页。三、管材三、管材(un ci)的定径和冷却的定径和冷却 为了能获得准确的尺寸、几何形状及较低的表面粗糙度值，必须立即采取定径和冷却措施。管材的定径和初步冷却通常由定型模来完成，之后再进入水槽继续冷却。一般(ybn)采用外径定径和内径定径两种方法。第四十五页，共59页。1.外径(wi jn)定径外径定径适用于管材外径尺寸精度要求高、外表面粗糙度值要求低的情况。通过使管坯外表面在压力作用下与定径套内壁紧密贴合的方法来达到定径的目的。按照压力产生方式(fngsh)的不同，外径定径又分为内压法和真空法两种。(1)

20、内压法 第四十六页，共59页。(2)真空(zhnkng)法第四十七页，共59页。径定径内径定径适用于管材内径尺寸要求准确、圆度要求高的情况。其工作原理如图所示，定径芯模2直接与机头芯棒4相联接，通过将冷却(lngqu)水通入其内的冷却(lngqu)水道，使从口模中挤出的管坯被冷却(lngqu)定型。第四十八页，共59页。内径定径常用于内径公差要求(yoqi)高的PE、PP及PA等的管材定型。其结构如图所示：第四十九页，共59页。举例举例(j l):20 x2 RPVC(j l):20 x2 RPVC 管材模具设计管材模具设计第五十页，共59页。模具模具(mj)口模间隙：口模间隙：=2/1.16

21、=1.72 取经验值取经验值定型段（即平直定型段（即平直(pn zh)段）长度段）长度 L=50t=100塑件中性塑件中性(zhngxng)层尺寸：层尺寸：20-2=18 17.8+1.75=19.6 取口模外径经验值取口模外径经验值第五十一页，共59页。扩张扩张(kuzhng)角角约约5060收缩角收缩角 约约2530压缩比压缩比第五十二页，共59页。(1)分流锥、分流锥支架和芯轴管成型模具中的分分流锥、分流锥支架和芯轴管成型模具中的分流锥、分流锥支架和芯轴，在大规格管成型用模具中流锥、分流锥支架和芯轴，在大规格管成型用模具中是三个分别独立的零件，装配时用螺纹连接把三个零是三个分别独立的零件，装配时用螺纹连接把三个零件组成如图所示的结构。也可把分流锥和支架制成一件组成如图所示的结构。也可把分流锥和支架制成一体，芯轴为一个独立的零件，这主要体，芯轴为一个独立的零件，这主要(zhyo)由管的由管的规格大小来决定。规格大小来决定。第五十三页，共59页。装配图装配图第五十四页，共59页。2Cr13第五十五页，共59页。第五十六页，共59页。第五十七页，共59页。第五十八页，共59页。第五十九页，共59页。