《挤出模具设计》PPT课件.ppt

挤出成型模具的设计,挤出成型及模具设计,挤出成型是固态塑料在一定的温度和一定的压力条件下熔融、塑化，利用挤出机的螺杆(或柱塞)加压，使其通过特定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续型材的一种成型方法。,挤出成型原理,挤出成型模具,1.机头的作用 机头是挤出塑料制件成型的主要部件,它使来自挤出机的熔融塑料由螺旋运动变为直线运动,并进一步化,产生必要的成型压力,保证塑件密实,从而获得截面形状一致的连续型材。2.定型模的作用 通常采用冷却加压或抽真空的方法,将从口模中挤出的塑料的既定形状稳定下来,并对其进行精整,从而得到截面尺寸更为精确表面更为光亮的塑料制件 3.机头的分类(1)按挤出成型的塑料制件分类：通常的挤出成型塑件有管材棒材板材片材网材、单丝粒料各种异型材吹塑薄膜电线电缆等(2)按制品出口方向分类：可分为直向机头和横向机头,直向机头内料流方向与挤出机螺杆轴向一致,如硬管机头;横向机头内料流方向与挤出机螺杆轴向成某一角度,如电缆机头(3)按机头内压力大小分类 可分为低压机头(料流压力小于4MPa)中压机头(料流压力为41OMPa)和高压机头(料流压力大于1OMPa).,挤出成型模具的结构组成,以典型的管材挤出成型机头为例,如图5-1所示,挤出成型模具的结构可分为以下几个主要部分,图5-1 管材挤出成型机头 1-管道 2-定径管 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-过滤板1011-电加热图(加热图),挤出成型模具的结构组成,挤出模具结构的阐述,1、口模3是用来成型塑件的外表面的,芯棒4用来成型塑件的内表面的,所以口模和芯模决定了塑件的截面形状2.过滤网和过滤板过滤网9的作用是将塑料熔体由螺旋运动转变为直线运动,过滤杂质,并形成一定的压力;过滤板又称多孔板,同时还起支承过滤网的作用3.分流器和分流器支架4、分流器6(又称鱼雷头)使通过它的塑料熔体分流变成薄环状以平稳地进入成型区,同时进一步加热和塑化;分流器支架7主要用来支承分流器及芯棒,同时也能对分流后的塑料熔体加强剪切混合作用,但产生的熔接痕影响塑件强度小型机头的分流器与其支架可设计成一个整体5.定型模6、离开成型区后的塑料熔体虽已具有给定的截面形状,但因其温度仍较高不能抵抗自重变形,为此需要用径套2对其进行冷却定型,以使塑件获得良好的表面质量准确的尺寸和几何形状,挤出机头设计原则,1.内腔呈流线型为了使塑料熔体能沿着机头中的流道均匀平稳地流动而顺利挤出，机头的内腔应呈光滑的流线型。2.足够的压缩比为使制品密实和消除因分流器支架造成的结合缝，根据制品和塑料种类不同，应设计足够的压缩比。,挤出机头设计原则,3.正确的截面形状和尺寸 由于塑料的物理性能和压力、温度等因素引起的离模膨胀效应，及由于牵引作用引起的收缩效应使得机头的成型区截面形状和尺寸并非塑件所要求的截面形状和尺寸，因此设计时，要对口模进行适当的形状和尺寸补偿，合理确定流道尺寸，控制口模成型长度，获得正确的截面形状及尺寸。4.合理的选择材料机头内的流道与流动的塑料熔体相接触，磨损较大；有的塑料在高温成型过程中还会产生化学气体，腐蚀流道。因此为提高机头的使用寿命，机头材料应选择耐磨、耐腐蚀、硬度高的钢材或合金钢。,管材挤出机设计,常用的管材挤出机头结构有直通式、直角式和旁侧式三种形式.1.直通式挤管机头 机头主要用于挤出薄壁管材，其结构简单，容易制造。直通式挤管机头适用于挤出小管，分流器和分流器支架设计成一体，装卸方便。塑料熔体经过分流器支架时，产生几条熔接痕，不易消除。直通式挤管机头适用于挤出成型软硬聚氯乙烯、聚乙烯、尼龙、聚碳酸酯等塑料管材。2.直角式挤管机头 其用于内径定径的场合，冷却水从芯棒中穿过。成型时塑料熔体包围芯棒并产生一条熔接痕。熔体的流动阻力小，成型质量较高。但机头结构复杂，制造困难。,管材挤出机设计,3.旁侧式挤管机头 其与直角式挤管机头相似，其结构复杂。,三种机头的特征,本公司机头举例,1、直通式机头：导管机、吸引连接管、麻醉导管机、中心静脉导管机等。2、直角机头：加强筋呼吸回路、鼻氧管机等。,工艺参数的确定,1.口模 口模是用于成型管子外表面的成型零件。在设计管材模时，口模的主要尺寸为口模的内径和定型段的长度。(1)口模的内径D 口模内径的尺寸不等于管材的外径的尺寸，因为挤出的管材在脱离口模 后，由于压力突然降低，体积膨胀，使管径增大，此种现象为巴鲁斯效应。也由于牵引和冷却收缩而使管径缩小。膨胀或收缩都与塑料的性质、口模的温度、压力以及定径套的结构有关。D=d/k（5-1）,工艺参数的确定,(2)定型段长度L1 口模和芯模的平直部分的长度称为定型段。a、按管材外径计算:见式（5-2）L1=（0.53）D（5-2）通常当管子直径较大时定型长度取小值，因为此时管子的被定型面积较大，阻力较大，反之就取大值。同时考虑到塑料的性质，需要根据材料性能确定如硬度。b、按管材壁厚计算：见式（5-3）。L1=nt(5-3),工艺参数的确定,2.芯棒 芯棒是用于成型管子内表面的成型零件。一般芯棒与分流器之间用螺纹连接。其结构如图5-1中4所示。芯棒的结构应利于物料流动，利于消除接合线，容易制造。其主要尺寸为：芯棒外径、压缩段长度和压缩角。(1)芯棒的外径 芯棒的外径由管材的内径决定，但由于与口模结构设计同样的原因，即离模膨胀和冷却收缩效应，所以芯棒外径的尺寸不等于管材内径尺寸。根据生产经验，可按式(5-4)计算：d=D-2e（5-4）,工艺参数的确定,2)定型段、压缩段和收缩角 塑料经过分流器支架后，先经过一定的收缩。为使多股料很好地会合，压缩段L2与口模口相应的锥面部分构成塑料熔体的压缩区，使进入定型区之前的塑料熔体的分流痕迹被熔合消去.a、芯棒定型段的长度与L,相等或稍长。b、L2可按下面经验公式计算：L2=（1.52.5）D0（5-5）c、芯模收缩角：低粘度塑料=4560 高粘度塑料=3050,分流器和分流器支架,(1)分流锥的角度(扩张角)：低粘度塑料=30-80 高粘度塑料=30-60 扩张角 收缩角 过大时料流的流动阻力大,熔体易过热分解;过小时不利于机头对其内的塑料熔休均匀加热,机头体积也会增大,分流器和分流器支架,(2)分流锥长度L5可按式(5-6)计算：L5=（11.5）D0(5-6)式中 D0一头于过滤板相连处的流道直径(mm)，(3)分流锥尖角处圆弧半径R：R=(0.52)mm R不易过大，否则熔体容易在此处发生滞留。(4)分流器表面粗糙度Ra Ra0.40.2 m,分流器和分流器支架,(5)栅板与分流锥顶间隔L6 L6=(1020)mm 或L50.1D1(6)分流器支架主要用于支承分流器及芯棒。支架上的分流肋应作成流线型，在满足强度要求的条件下，其宽度和长度尽可能小些，以减少阻力。出料端角度应小于进料端角度，分流时应可能少些，以免产生过多的熔接痕。一般小型机头3根,中型的4根,大型的68根。,拉伸比和压缩比,(1)拉伸比I 所谓管材的拉伸比是口模和芯棒的环隙截面积与管材成型后的截面积之比，其计算公式如下：(5-7)式中 I一拉伸比；,拉伸比和压缩比,(2)压缩比 所谓管材的压缩比是机头和多孔板相接处最大进料截面积与口模和芯棒的环隙截面积之比，反映出塑料熔体的压实程度。低粘度塑料=410 高粘度塑料=2.56.0,吹塑薄膜挤出机设计,1、机头结构类型和结构参数常用的薄膜机头大致可分为：芯棒式机头、十字形机头、螺旋机头、多层薄膜吹塑机头和旋转机头。1.芯棒式机头 来自挤出机的塑料熔体，通过机颈到达芯棒轴转向90，并分成两股沿芯棒轴分流线流动，在其末端尖处汇合后，沿机头流道芯棒轴和口模的环隙挤成管坯，由芯棒中通入压缩空气，将管坯吹涨成膜，调节螺钉，可调节管坯厚薄的均匀性。,芯棒式机头,芯棒扩张角 和分流线斜角 芯棒扩张角 在选取上不可取得过大，否则会对机头操作工艺控制、膜厚均匀度和机头强度设计等方面产生不良影响。通常取=8090，必要时可取=100120。芯棒轴分流线斜角的取值与塑料的流动性有关，不可取得太小，否则会使芯棒尖处出料慢，形成过热滞料分解，一般=4060。,芯棒式机头,芯棒式机头结构简单，机头内部通道空隙小，存料少，熔体不易过热分解，适用于加工聚氯乙烯等热敏性塑料，仅有一条薄膜熔合线。但芯棒轴受侧向压力，会产生“偏中”现象，造成口模间隙偏移，出料不均，所以薄膜厚度不易控制均匀。,十字形机头,其结构类似于挤管机头。在设计这种中心进料式机头时，要注意分流器支架上的支承肋在不变形的前提下，数量尽可能少一些，宽度和长度也应小一些，以减少接合线。为了消除接合线，可在支架上方开一道环形缓冲朝槽，并适当加长支承肋到出口的距离。十字形机头的优点是出料均匀，薄膜厚度易于控制。由于中心进料，芯模不受侧向力，因而没有“偏中”现象。其缺点是：因为有几条支承肋，增加了薄膜的接合线；机头内部空腔大，存料多，不适合于容易分解的物料。,多层薄膜吹塑机头,也称复合吹塑机头，是将同种（异色）或异种树脂分别加入两台以上的挤出机，经过同一个模具同时挤出，一次制成多色或多层薄膜。(1)模内复合：挤出的各熔融树脂分别导人模内各自的流路，这些层流于模口定型区进行汇合。(2)模外复合：是在树脂刚刚离开口模时就进行复合的一种工艺。,谢谢,