擠出管材模具設計

1、 目的與要求： 重點和難點： 掌握擠出模的結構、工作原理及設計要點掌握擠出模的結構、工作原理及設計要點 。 管材擠出模設計要點管材擠出模設計要點 擠出成型：擠出成型： 將塑料在擠出機旋轉的螺桿與料筒之間進行輸送、將塑料在擠出機旋轉的螺桿與料筒之間進行輸送、 壓縮、熔融、塑化，然后定量地通過安裝在料筒頭部的壓縮、熔融、塑化，然后定量地通過安裝在料筒頭部的 擠出成型模具和定型模具，從而生產(chǎn)出棒材、管材、板擠出成型模具和定型模具，從而生產(chǎn)出棒材、管材、板 材、片材、薄膜、單絲、電線電纜、各種異型材及中空材、片材、薄膜、單絲、電線電纜、各種異型材及中空 件等具有一定幾何截面和尺寸的連續(xù)型材塑件的加工工

2、件等具有一定幾何截面和尺寸的連續(xù)型材塑件的加工工 藝過程，是應用非常廣泛的重要的塑料成型加工方法之藝過程，是應用非常廣泛的重要的塑料成型加工方法之 一。一。 擠出成型制件：擠出成型制件： 擠出模擠出模是用于塑料擠出成型的模具，由是用于塑料擠出成型的模具，由成型模具成型模具和和定定 型模具型模具組成。組成。 擠出成型模具擠出成型模具也稱擠出成型也稱擠出成型機頭機頭或或模頭模頭，擠出定型模具，擠出定型模具 又分為又分為定徑套和定徑芯模定徑套和定徑芯模。 擠出模的分類擠出模的分類 各式各樣的擠出機頭，為便于識別和表現(xiàn)其結構特點，通各式各樣的擠出機頭，為便于識別和表現(xiàn)其結構特點，通 常有以下分類方式常

3、有以下分類方式 ： 擠出模的結構組成擠出模的結構組成 以直通式管材擠出機頭及定徑套為例，擠出模主要由以下以直通式管材擠出機頭及定徑套為例，擠出模主要由以下 一些零部件組成：一些零部件組成： 1-堵塞 2-定徑套 3-口模 4-芯棒 5-調(diào)節(jié)螺釘 6-分流器 7-分流器支架 8-機頭體 9-過濾板（柵板） 10-連接法蘭 11-擠出機料筒 12-通氣嘴 13-連結套 14-壓環(huán) 1.1.口模和芯棒口模和芯棒 口?？谀Ｓ脕沓尚陀脕沓尚退芗耐獗砻嫠芗耐獗砻?，芯棒芯棒用來成型用來成型塑件的內(nèi)表面塑件的內(nèi)表面。 塑料熔體從口模與芯棒的塑料熔體從口模與芯棒的環(huán)狀縫隙環(huán)狀縫隙擠出，因此塑件截面形擠出，因

4、此塑件截面形 狀是由口模和芯棒決定的。通過對調(diào)節(jié)螺釘狀是由口模和芯棒決定的。通過對調(diào)節(jié)螺釘5 5進行調(diào)節(jié)，進行調(diào)節(jié)， 保證塑件壁厚均勻。保證塑件壁厚均勻。 2. 2. 機頭體機頭體 其作用相當于模架，使機頭各零部件組裝連接成一個整體，其作用相當于模架，使機頭各零部件組裝連接成一個整體， 并可安裝固定在擠出機料筒并可安裝固定在擠出機料筒1111的頭部。的頭部。 3. 3. 過濾板和過濾網(wǎng)過濾板和過濾網(wǎng) 過濾板和過濾網(wǎng)安裝在擠出機料筒與機頭交界處，兩者組過濾板和過濾網(wǎng)安裝在擠出機料筒與機頭交界處，兩者組 合作用，使擠出機中被螺桿擠出的熔融塑料料流由螺旋運合作用，使擠出機中被螺桿擠出的熔融塑料料流由

5、螺旋運 動改變?yōu)橹本€運動；并沿螺桿方向形成擠出壓力，增加塑動改變?yōu)橹本€運動；并沿螺桿方向形成擠出壓力，增加塑 料的密實度及塑化均勻度；將未熔融塑化的塑料顆粒以及料的密實度及塑化均勻度；將未熔融塑化的塑料顆粒以及 各種雜質過濾，阻止其進入機頭。各種雜質過濾，阻止其進入機頭。 4.4.分流器與分流器支架分流器與分流器支架 分流器使通過它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀而平穩(wěn)地進入分流器使通過它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀而平穩(wěn)地進入 成型區(qū)，并被均勻加熱，同時進一步塑化。分流器支架主成型區(qū)，并被均勻加熱，同時進一步塑化。分流器支架主 要用來支承分流器及芯棒，使料流分束，加強混合作用。要用來支承分流器及芯棒，使

6、料流分束，加強混合作用。 5.5.定徑套定徑套 定徑套通過冷卻定型，使從機頭口模擠出的高溫塑件已形定徑套通過冷卻定型，使從機頭口模擠出的高溫塑件已形 成的截面形狀穩(wěn)定下來，并進行精整，從而獲得精度更高成的截面形狀穩(wěn)定下來，并進行精整，從而獲得精度更高 的截面形狀和尺寸，以及更好的表面質量。的截面形狀和尺寸，以及更好的表面質量。 一、擠出成型機頭的作用 1.1.使來自擠出機的塑料熔體的料流形式由螺旋帶狀流動改使來自擠出機的塑料熔體的料流形式由螺旋帶狀流動改 變?yōu)橹本€流動。變?yōu)橹本€流動。 2. 2. 通過模腔內(nèi)流道截面幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必通過模腔內(nèi)流道截面幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必 要的

7、成型壓力，以保證塑件外形完整，內(nèi)部密實。要的成型壓力，以保證塑件外形完整，內(nèi)部密實。 3. 3. 通過模腔內(nèi)的剪切流動及加熱控溫，使塑料熔體進一通過模腔內(nèi)的剪切流動及加熱控溫，使塑料熔體進一 步均勻塑化。步均勻塑化。 4. 4. 成型具有一定斷面形狀、尺寸和外觀質量的連續(xù)的塑成型具有一定斷面形狀、尺寸和外觀質量的連續(xù)的塑 料制品。料制品。 擠出模設計要點擠出模設計要點 2.2.應有合適的壓縮比。應有合適的壓縮比。 通常低黏度塑料壓縮比通常低黏度塑料壓縮比值取值取4 40 0，高黏度塑料，高黏度塑料 壓縮比值取壓縮比值取2.52.56.06.0為宜。為宜。 3.3.機頭成型區(qū)應有正確的截面形狀及

8、尺寸。機頭成型區(qū)應有正確的截面形狀及尺寸。 影響成型區(qū)的截面形狀及尺寸的因素比較復雜，影響成型區(qū)的截面形狀及尺寸的因素比較復雜， 設計時往往采取按經(jīng)驗或資料預留修模余量的方法，在設計時往往采取按經(jīng)驗或資料預留修模余量的方法，在 試模過程中根據(jù)具體情況修整確定。試模過程中根據(jù)具體情況修整確定。 二、擠出成型機頭設計原則二、擠出成型機頭設計原則 1.1.機頭內(nèi)腔應設計成光滑流線型。機頭內(nèi)腔應設計成光滑流線型。 5.5.機頭應有足夠的強度和剛度，而且結構應簡單緊湊，方機頭應有足夠的強度和剛度，而且結構應簡單緊湊，方 便加工和裝配。便加工和裝配。 6.6.選用合適的模具材料。選用合適的模具材料。 選擇

9、耐磨、硬度較高、耐腐蝕的鋼材和合金鋼。選擇耐磨、硬度較高、耐腐蝕的鋼材和合金鋼。 口模等主要成型零件硬度不得低于口模等主要成型零件硬度不得低于40HRC40HRC，必要時可以，必要時可以 鍍硬鉻，硬鉻鍍層厚為鍍硬鉻，硬鉻鍍層厚為0.020.020.03mm0.03mm。 4.4.機頭應考慮設置適當?shù)恼{(diào)節(jié)控制裝置。機頭應考慮設置適當?shù)恼{(diào)節(jié)控制裝置。 機頭設計時應考慮設置用于熔體流量調(diào)節(jié)、口模機頭設計時應考慮設置用于熔體流量調(diào)節(jié)、口模 和芯棒間隙調(diào)節(jié)、擠出成型溫度調(diào)節(jié)等的機構和裝置。和芯棒間隙調(diào)節(jié)、擠出成型溫度調(diào)節(jié)等的機構和裝置。 其中對于成型溫度調(diào)節(jié)，一般要求能對口模及機頭體的其中對于成型溫度調(diào)

10、節(jié)，一般要求能對口模及機頭體的 溫度分別獨立控制。溫度分別獨立控制。 擠出機頭安裝在擠出機的頭部，當擠出機型號不同擠出機頭安裝在擠出機的頭部，當擠出機型號不同 時，機頭與擠出機的連接形式和尺寸也可能不同。在進時，機頭與擠出機的連接形式和尺寸也可能不同。在進 行擠出機頭設計時，要了解清楚所用擠出機的型號技術行擠出機頭設計時，要了解清楚所用擠出機的型號技術 參數(shù)及對連接形式和尺寸的具體要求，以使得設計制造參數(shù)及對連接形式和尺寸的具體要求，以使得設計制造 的擠出模能夠正常方便地使用。的擠出模能夠正常方便地使用。 三、擠出成型機頭與擠出機的關系三、擠出成型機頭與擠出機的關系 機頭與擠出機的連接裝置常采

11、用鉸鏈、法蘭結構，常用的機頭與擠出機的連接裝置常采用鉸鏈、法蘭結構，常用的 主要有以下幾種形式：主要有以下幾種形式： 1.1.螺紋連接式。螺紋連接式。 2.2.螺釘連接式。螺釘連接式。 3.3.快速更換式?？焖俑鼡Q式。 管材擠出成型： 一、管材擠出成型機頭的結構一、管材擠出成型機頭的結構 常用的管材擠出機頭結構有直通式、 直角式與旁側式三種形式。 1.直通式擠管機頭 圖示為直管式機頭。其結構簡單，具 有分流器支架，芯模加熱困難，定型長度 較長：適用于PVC、PA、PC、PE、PP 等塑料的薄壁小口徑的管材擠出。 是擠出成型塑料管材應用最廣泛的一是擠出成型塑料管材應用最廣泛的一 種模具結構種模具

12、結構 2.2.直角式擠管機頭直角式擠管機頭 結構特點是內(nèi)部不設分流器支架，熔體 在機頭中包圍芯棒流動成型，因此只產(chǎn)生 一條分流痕跡。 這種機頭最突出的優(yōu)點是：擠出機機筒容 易接近芯棒上端，芯棒容易被加熱；與它 配合的冷卻裝置可以同時對管材的內(nèi)外徑 進行冷卻定型，所以定型精度較高：流動 阻力較小，料流穩(wěn)定，出料均勻，生產(chǎn)率 高，產(chǎn)品質量好。但結構復雜，制造困難， 生產(chǎn)占地面積較大。 PP PE 3.旁側式擠管機頭 綜合了直向式和橫向式的優(yōu)點。物料 經(jīng)改變方向消除了橫向機頭一次變向所 造成的不均勻現(xiàn)象。占地面積小。 結構復雜，沒有分流器支架，芯模可以 加熱，定型長度也不長。大小口徑管材 均適用。擠

13、出阻力大 二、管材擠出機頭的零件設計二、管材擠出機頭的零件設計 口模用來成型管材外表面的零件，其結構如圖所示。 設計時需確定的主要尺寸是口模的內(nèi)徑d和成型區(qū)的長 度L1。 1.口模 按經(jīng)驗公式確定： （1）口模的內(nèi)徑d 按拉伸比確定： 按管材外徑計算的經(jīng)驗公式： （2）成型區(qū)長度L1 一般情況下，當管材直徑較大時，長度應取小值，因此時管材的被定型面積較 大，料流阻力較大，反之就取大值；擠軟管時取大值，擠硬管時取小值。 按管材壁厚計算的經(jīng)驗公式： 芯棒又稱芯模，是用來成型管材內(nèi)表面的零件，其結構如 圖所示。 在設計時需要確定的主要尺寸有芯棒外徑d1、成型區(qū)（定 型段）長度L1、壓縮區(qū)(段)長度L

14、2及壓縮角。 2.芯棒 （1）芯棒的外徑d1 （2）定型段長度L1 （3）壓縮段長度L2 （4）壓縮角 對低黏度塑料：4560； 對高黏度塑料：3050。 （1）分流器 3.分流器和分流器支架 分流器的作用是使塑料熔體通過時料層變薄，便于均勻加 熱，并產(chǎn)生剪切摩擦，使之進一步均勻塑化。如圖所示： 分流器擴張角 低黏度塑料3080，高粘度塑料3060。 擴張角應小于芯棒壓縮角。 分流錐長度L 分流器頭部圓角R 不宜過大，以避免塑料熔體易在此處發(fā)生滯留而過熱分解。 一般取R0.52mm 分流器表面粗糙度 分流器塑料熔體要流經(jīng)的表面需拋光，表面粗糙度Ra 0.4m。 分流器頭部與過濾板端面距離L 一

15、般取L1020mm或稍小于0.1D1（D1為擠出機螺桿2的 直徑）。 （2）分流器支架 主要用于支承分流器及芯棒。小型機頭可做成下圖右的整 體式，中大型機頭則一般做成下圖左的組合式。支架上的 分流肋應設計成流線型，分流肋的數(shù)量也應盡可能少些， 以免產(chǎn)生過多的熔接痕，一般為38根。分流器支架上通 常還設有壓縮空氣進氣孔和內(nèi)部加熱裝置導線孔。 三、管材的定徑和冷卻三、管材的定徑和冷卻 為了能獲得準確的尺寸、幾何形狀及較低的表面粗糙度值， 必須立即采取定徑和冷卻措施。管材的定徑和初步冷卻通 常由定型模來完成，之后再進入水槽繼續(xù)冷卻。一般采用 外徑定徑和內(nèi)徑定徑兩種方法。 1.外徑定徑 外徑定徑適用于

16、管材外徑尺寸精度要求高、外表面粗糙度 值要求低的情況。通過使管坯外表面在壓力作用下與定徑 套內(nèi)壁緊密貼合的方法來達到定徑的目的。按照壓力產(chǎn)生 方式的不同，外徑定徑又分為內(nèi)壓法和真空法兩種。 (1)內(nèi)壓法 (2)真空法 2.內(nèi)徑定徑 內(nèi)徑定徑適用于管材內(nèi)徑尺寸要求準確、圓度要求高的情 況。其工作原理如圖所示，定徑芯模2直接與機頭芯棒4相 聯(lián)接，通過將冷卻水通入其內(nèi)的冷卻水道，使從口模中擠 出的管坯被冷卻定型。 內(nèi)徑定徑常用于內(nèi)徑公差要求高的PE、PP及PA等的管材定 型。其結構如圖所示： 舉例舉例:20 x2 RPVC 20 x2 RPVC 管材模具設計管材模具設計 模具口模間隙：模具口模間隙：=2/1.16=1.72 取經(jīng)驗值取經(jīng)驗值1.75 定型段（即平直段）長度定型段（即平直段）長度 L=50t=100 塑件中性層尺寸：塑件中性層尺寸：20-2=18 18/1.01=17.8 17.8+1.75=19.6 取口模外徑經(jīng)驗值取口模外徑經(jīng)驗值19.7 擴張角擴張角約約5060 收縮角收縮角 約約2530 壓縮比壓縮比 10.3 8.1-9.85 30-