工學(xué)擠出成型工藝及模具設(shè)計(jì)新第1頁/共58頁2023/4/2217.1.1擠出成型原理及其模具17.1擠出成型原理及工藝

擠出過程是將塑料加熱，使之呈黏流狀態(tài)，在螺桿的推動下，通過具有一定形狀的口模而成為截面與口模形狀相仿的連續(xù)體，然后通過冷卻，使其成為具有一定幾何形狀和尺寸的塑料制品。第2頁/共58頁2023/4/23第3頁/共58頁2023/4/24第4頁/共58頁2023/4/25第5頁/共58頁2023/4/26第6頁/共58頁2023/4/2717.2擠出模具設(shè)計(jì)17.2.1擠出成型機(jī)頭分類和功能1.機(jī)頭的分類第7頁/共58頁2023/4/28第8頁/共58頁2023/4/29第9頁/共58頁2023/4/210第10頁/共58頁2023/4/211第11頁/共58頁2023/4/212第12頁/共58頁2023/4/2132.機(jī)頭的作用第13頁/共58頁2023/4/214第14頁/共58頁2023/4/21517.2.2機(jī)頭的基本組成第15頁/共58頁2023/4/216圖17.3管材擠出成型機(jī)頭1-管道2-定徑管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-過濾板10、11-電加熱圖（加熱器）第16頁/共58頁2023/4/217口模和芯模

口模3用以成型制品的外表面。芯棒4用來成型塑件的內(nèi)表面的，所以口模和芯模決定了塑件的截面形狀。過濾網(wǎng)和過濾板

過濾網(wǎng)9的作用是將塑料熔體由螺旋運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動，同時還能阻止未塑化的塑料和機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)頭.此外過濾板又稱多孔板，它還能形成一定的機(jī)頭壓力,同時還起支承過濾網(wǎng)的作用。第17頁/共58頁2023/4/218調(diào)節(jié)螺釘

調(diào)節(jié)螺釘5用于調(diào)節(jié)口模與芯棒之間的間隙,保證制品壁厚均勻.分流器和分流器支架

分流器6分流器又稱魚雷頭.塑料通過分流器變成薄環(huán)狀,便于進(jìn)一步加熱和塑化.分流器支架7主要用來支承分流器及芯棒，同時也使料流分束以加強(qiáng)攪拌作用，但產(chǎn)生的熔接痕影響塑件強(qiáng)度。小型機(jī)頭的分流器與其支架可設(shè)計(jì)成一個整體。第18頁/共58頁2023/4/219機(jī)頭體

機(jī)頭體8相當(dāng)于模架，用來組裝機(jī)頭各零件及擠出機(jī)連接。機(jī)頭體需與擠出機(jī)筒連接，連接處應(yīng)密封以防塑料熔體泄漏。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

為了保證塑料熔體在機(jī)頭中正常流動及擠出成型質(zhì)量，機(jī)頭上一般設(shè)有可以加熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如圖17.3所示的電加熱圈10、11。第19頁/共58頁2023/4/220定型模

離開成型區(qū)后的塑料熔體雖已具有給定的截面形狀，但因其溫度仍較高不能抵抗自重變形，為此需要用徑套2對其進(jìn)行冷卻定型，以使塑件獲得良好的表面質(zhì)量、準(zhǔn)確的尺寸和幾何形狀。第20頁/共58頁2023/4/22117.2.2機(jī)頭的設(shè)計(jì)原則第21頁/共58頁2023/4/222第22頁/共58頁2023/4/223第23頁/共58頁2023/4/224第24頁/共58頁2023/4/225第25頁/共58頁2023/4/22617.3管材擠出機(jī)頭成型機(jī)頭設(shè)計(jì)圖17.3管材擠出成型機(jī)頭1-管道2-定徑管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-過濾板10、11-電加熱圖（加熱器）第26頁/共58頁2023/4/227第27頁/共58頁2023/4/22817.3.1管機(jī)頭的分類第28頁/共58頁2023/4/229第29頁/共58頁2023/4/230第30頁/共58頁2023/4/231第31頁/共58頁2023/4/232第32頁/共58頁2023/4/233第33頁/共58頁2023/4/234第34頁/共58頁2023/4/235第35頁/共58頁2023/4/236第36頁/共58頁2023/4/237第37頁/共58頁2023/4/23817.3.2關(guān)機(jī)頭尺寸及工藝參數(shù)的確定

主要確定口模、芯棒、分流器和分流器支架的形狀和尺寸,在設(shè)計(jì)擠管機(jī)頭時，需有已知的數(shù)據(jù)，包括擠出機(jī)型號、制品的內(nèi)徑、外徑及制品所用的材料等.第38頁/共58頁2023/4/239第39頁/共58頁2023/4/2401.口模

是用于成型管子外表面的成型零件。在設(shè)計(jì)管材模時，口模的主要尺寸為口模的內(nèi)徑和定型段的長度。（1）口模的內(nèi)徑DD=d/k（17-1）式中D—口模的內(nèi)徑(mm)d-管材的外徑（mm）k-補(bǔ)償系數(shù)，查表第40頁/共58頁2023/4/241補(bǔ)償系數(shù)k值第41頁/共58頁2023/4/242（2）定型段長度L1

口模的平直部分與芯棒的平直部分組成管材的成型部分稱為定型段?？谀６ㄐ投蔚拈L度對于管材擠出成型質(zhì)量相當(dāng)重要,塑料熔體從機(jī)頭的壓縮區(qū)進(jìn)入成型區(qū)后,料流阻力增加,熔體密度提高,同時消除分流痕跡及殘余的螺旋運(yùn)動,其長度L1過長則會使阻力增加太大,過程又起不了定型作用,因此L1的取值應(yīng)適當(dāng).可以用熔體流動理論近似推導(dǎo)出L1的計(jì)算公式,但設(shè)計(jì)實(shí)踐中一般憑經(jīng)驗(yàn)而定。第42頁/共58頁2023/4/243第43頁/共58頁2023/4/244①按管材外徑計(jì)算:L1=（0.5~3）D（17-2）

②按管材壁厚計(jì)算：L1=（8~15）t（17-3）

通常當(dāng)管子直徑較大時定型長度取小值，因?yàn)榇藭r管子的被定型面積較大，阻力較大，反之就取大值。同時考慮到塑料的性質(zhì)，一般擠軟管取大值，擠硬管取小值。第44頁/共58頁2023/4/2452.芯棒的外徑芯棒的外徑由管材的內(nèi)徑?jīng)Q定，但由于與口模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣的原因，即離模膨脹和冷卻收縮效應(yīng)，所以芯棒外徑的尺寸不等于管材內(nèi)徑尺寸。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可按式(17-4)計(jì)算：

d=D-2e（17-4）式中d一芯棒的外徑(mm)；

D一口模的內(nèi)徑(mm)；

e一口模與芯棒的單邊間隙(mm)，e=(0.83～0.94)tt一材壁厚(mm)。第45頁/共58頁2023/4/2462.定型段、壓縮段和收縮角

芯棒的長度由定型段和壓縮段L2兩部分組成,定型段與口模中的相應(yīng)定型段L1共同構(gòu)成管材的定型區(qū),通常芯棒的定型段的長度可與L1相等或稍長一些.塑料經(jīng)過分流器支架后，先經(jīng)過一定的收縮。為使多股料很好地會合，壓縮段L2與口?？诘南鄳?yīng)的錐面部分構(gòu)成塑料熔體的壓縮區(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去。第46頁/共58頁2023/4/2471)芯棒定型段的長度與L1相等或稍長。2)L2可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

L2=（1.5~2.5）D0

（17-5）式中L2一芯棒的壓縮段長度(mm)，D0一塑料熔體在過濾板出口處的流道直徑(mm)。3)芯模收縮角：低粘度塑料=45°～60°

高粘度塑料=30°～50°

第47頁/共58頁2023/4/24817.3.3管材定徑套設(shè)計(jì)第48頁/共58頁2023/4/249第49頁/共58頁2023/4/250第50頁/共58頁2023/4/251圖17.7（b）第51頁