第15章擠出成型工藝與擠出模設(shè)計

1、高等教育出版社高等教育出版社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社第第1 15 5章章 擠出成型工藝與擠出模設(shè)計擠出成型工藝與擠出模設(shè)計塑料成型工藝與模具設(shè)計電子教案塑料成型工藝與模具設(shè)計電子教案 擠出成型工藝擠出成型工藝 擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類擠出模與擠出機擠出模與擠出機15.115.215.3第第1515章章 擠出成型工藝與擠出模設(shè)計擠出成型工藝與擠出模設(shè)計 管材擠出機頭管材擠出機頭15.4 異型材擠出機頭異型材擠出機頭 電線電纜擠出機頭電線電纜擠出機頭 15.515.6片材擠出機頭片材擠出機頭15.315.1 15.1 擠出成型工藝擠出成型工藝15.1.115

2、.1.1擠出成型原理及特點擠出成型原理及特點15.1 15.1 擠出成型工藝擠出成型工藝15.1.215.1.2擠出成型工藝過程擠出成型工藝過程熱塑性塑料的擠出成型工藝過程可分為三個階段。熱塑性塑料的擠出成型工藝過程可分為三個階段。第一階段是塑料原料的塑化。第一階段是塑料原料的塑化。第二階段是成型。第二階段是成型。第三階段是定型。第三階段是定型。 1. 原料的準備原料的準備 2. 擠出成型擠出成型 3. 塑件的定型與冷卻塑件的定型與冷卻 4. 塑件的牽引、卷取和切割塑件的牽引、卷取和切割15.1 15.1 擠出成型工藝擠出成型工藝15.1.315.1.3擠出成型工藝參數(shù)擠出成型工藝參數(shù)1. 1

3、. 溫度溫度15.1 15.1 擠出成型工藝擠出成型工藝15.1.315.1.3擠出成型工藝參數(shù)擠出成型工藝參數(shù)1. 1. 溫度溫度2. 2. 壓力壓力3. 3. 擠出速度擠出速度 擠出速度是指單位時間內(nèi)由擠出機頭和口模中擠出的塑化好的物擠出速度是指單位時間內(nèi)由擠出機頭和口模中擠出的塑化好的物料量或塑件長度，它表征著擠出機生產(chǎn)能力的高低。料量或塑件長度，它表征著擠出機生產(chǎn)能力的高低。4. 4. 牽引速度牽引速度15.2 15.2 擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類15.2.1 15.2.1 擠出模的結(jié)構(gòu)組成擠出模的結(jié)構(gòu)組成15.2 15.2 擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分

4、類1. 1. 機頭機頭以管材擠出成型機頭為例，介紹機頭組成：以管材擠出成型機頭為例，介紹機頭組成：u口?？谀芯棒芯棒u過濾網(wǎng)和過濾板過濾網(wǎng)和過濾板u分流器和分流支架分流器和分流支架u機頭體機頭體u溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)u調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘2. 2. 定型裝置定型裝置15.2 15.2 擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類15.2.2 15.2.2 擠出機頭的分類擠出機頭的分類按塑料制件形狀分類按塑料制件形狀分類 按塑件出口方向分類按塑件出口方向分類按熔體所受壓力不同分類按熔體所受壓力不同分類管機頭（管材）管機頭（管材）棒機頭（棒材）棒機頭（棒材）直通機頭直通機頭角式機頭角式機頭低壓機

5、頭，熔體受壓小于低壓機頭，熔體受壓小于4 MPa高壓機頭，熔體受壓大于高壓機頭，熔體受壓大于10 MPa15.2 15.2 擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類15.2.3 15.2.3 擠出機頭的設(shè)計原則擠出機頭的設(shè)計原則（1 1）塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析（2 2）過濾板和過濾網(wǎng)的設(shè)置過濾板和過濾網(wǎng)的設(shè)置（3 3）機頭內(nèi)的流道應(yīng)呈光滑的流線型機頭內(nèi)的流道應(yīng)呈光滑的流線型（4 4）機頭內(nèi)應(yīng)設(shè)置一定的壓縮區(qū)機頭內(nèi)應(yīng)設(shè)置一定的壓縮區(qū)（5 5）正確設(shè)計口模的形狀和尺寸正確設(shè)計口模的形狀和尺寸（6 6）機頭內(nèi)要有調(diào)節(jié)裝置）機頭內(nèi)要有調(diào)節(jié)裝置15.2 15.2 擠出模的結(jié)構(gòu)組成及

6、分類擠出模的結(jié)構(gòu)組成及分類15.2.415.2.4 機頭材料的選擇機頭材料的選擇機頭的結(jié)構(gòu)可分為兩部分：成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件。機頭的結(jié)構(gòu)可分為兩部分：成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件。（）（） 成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的內(nèi)外表面。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的內(nèi)外表面。常使用鎳鉻鋼、不銹鋼、工具鋼常使用鎳鉻鋼、不銹鋼、工具鋼對于非不銹鋼材料，還要進行淬火及表面拋光處理后的鍍鉻處理，硬對于非不銹鋼材料，還要進行淬火及表面拋光處理后的鍍鉻處理，硬度可達度可達60 60 64 64 ，表面鍍層厚度為，表面鍍層厚度為0.01 0.02 mm。（）（） 結(jié)構(gòu)零部件結(jié)構(gòu)零部件起支承作用，選用一般鋼

7、材即可。結(jié)構(gòu)零部件結(jié)構(gòu)零部件起支承作用，選用一般鋼材即可。15.3 15.3 擠出模與擠出機擠出模與擠出機15.3.115.3.1擠出機的分類擠出機的分類按螺桿數(shù)目可分為單頭螺桿擠出機和雙頭螺桿擠出機按螺桿數(shù)目可分為單頭螺桿擠出機和雙頭螺桿擠出機15.3 15.3 擠出模與擠出機擠出模與擠出機15.3.115.3.1擠出機的分類擠出機的分類u 按擠出機中是否有螺桿存在可分按擠出機中是否有螺桿存在可分為螺桿式擠出機和柱塞式擠出機為螺桿式擠出機和柱塞式擠出機u 按螺桿的轉(zhuǎn)動速度可分為普通型按螺桿的轉(zhuǎn)動速度可分為普通型擠出機（轉(zhuǎn)速在擠出機（轉(zhuǎn)速在100 rmin 以下以下）、高速擠出機（轉(zhuǎn)速為）、高

8、速擠出機（轉(zhuǎn)速為100300 rmin ）和超高速擠出機（）和超高速擠出機（轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為300 1500 rmin ）u 按擠出機中螺桿所處的空間位置按擠出機中螺桿所處的空間位置可分為臥式擠出機和立式擠出機可分為臥式擠出機和立式擠出機u 按在加工過程中是否排氣可分為按在加工過程中是否排氣可分為排氣式擠出機和非排氣式擠出機排氣式擠出機和非排氣式擠出機15.3 15.3 擠出模與擠出機擠出模與擠出機15.3.215.3.2擠出機的結(jié)構(gòu)組成擠出機的結(jié)構(gòu)組成擠出機組由主機、輔機及控制系統(tǒng)三部分組成。擠出機組由主機、輔機及控制系統(tǒng)三部分組成。1. 1. 主機主機（）（） 擠出系統(tǒng)擠出系統(tǒng)（）（） 傳動系

9、統(tǒng)傳動系統(tǒng)（）（） 加熱冷卻系統(tǒng)加熱冷卻系統(tǒng)2. 2. 輔機輔機（）（） 冷卻裝置冷卻裝置（）（） 牽引裝置牽引裝置（）（） 切割裝置切割裝置（）（） 卷取裝置卷取裝置3. 3. 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)擠出機組的控制系統(tǒng)是由各種電器、儀表和執(zhí)行機構(gòu)組成。擠出機組的控制系統(tǒng)是由各種電器、儀表和執(zhí)行機構(gòu)組成。15.3 15.3 擠出模與擠出機擠出模與擠出機15.3.315.3.3單螺桿擠出機的主要技術(shù)參數(shù)單螺桿擠出機的主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)國家標準根據(jù)國家標準 規(guī)定規(guī)定:塑料機械類的代號為塑料機械類的代號為S，擠出機的組別代號為，擠出機的組別代號為J，SJ329為塑料擠出機為塑料擠出機型別代號型別代號Z為造粒

10、機，為造粒機，W為喂料機；為喂料機；數(shù)字為螺桿的直徑，、數(shù)字為螺桿的直徑，、表示機器結(jié)構(gòu)或參數(shù)改進后的標記。表示機器結(jié)構(gòu)或參數(shù)改進后的標記。例如：例如：SJ120擠出機，表示螺桿直徑為擠出機，表示螺桿直徑為120 的塑料擠出機；的塑料擠出機；SJ6520表示螺桿直徑為表示螺桿直徑為65，螺桿的長徑比為，螺桿的長徑比為20， 為一次為一次結(jié)構(gòu)改造。結(jié)構(gòu)改造。15.3 15.3 擠出模與擠出機擠出模與擠出機15.3.415.3.4擠出機工藝參數(shù)的校核擠出機工藝參數(shù)的校核（）（） 校核機頭與擠出機的連接形式校核機頭與擠出機的連接形式15.3 15.3 擠出模與擠出機擠出模與擠出機15.3.415.3

11、.4擠出機工藝參數(shù)的校核擠出機工藝參數(shù)的校核（）（） 校核過濾板和過濾網(wǎng)的安裝配合尺寸校核過濾板和過濾網(wǎng)的安裝配合尺寸為了安裝過濾板和過濾網(wǎng)，必須校核過濾板和過濾網(wǎng)的安裝配合尺為了安裝過濾板和過濾網(wǎng)，必須校核過濾板和過濾網(wǎng)的安裝配合尺寸。安裝時，過濾板的端部必須壓緊，否則會漏料。寸。安裝時，過濾板的端部必須壓緊，否則會漏料。15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭15.4.115.4.1 管材機頭的分類管材機頭的分類機頭的常用結(jié)構(gòu)主要有機頭的常用結(jié)構(gòu)主要有直通式擠管機頭、直角式擠管機頭、旁側(cè)式擠管直通式擠管機頭、直角式擠管機頭、旁側(cè)式擠管機頭和微孔流道擠管機頭機頭和微孔流道擠管機頭等形式。

12、等形式。（1 1）直通式擠管機頭）直通式擠管機頭 15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭15.4.115.4.1 管材機頭的分類管材機頭的分類（2 2）直角式擠管機頭）直角式擠管機頭15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭15.4.115.4.1 管材機頭的分類管材機頭的分類（）（） 旁側(cè)式擠管機頭旁側(cè)式擠管機頭15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭（4）微孔流道擠管機頭）微孔流道擠管機頭 15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭16.3.216.3.2 管材機頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計管材機頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 口模的設(shè)計口模的設(shè)計 口模的主要尺寸分為口模的內(nèi)徑尺寸和定型段長度尺寸兩部分。

13、口模的主要尺寸分為口模的內(nèi)徑尺寸和定型段長度尺寸兩部分。 （1）口模的內(nèi)徑）口模的內(nèi)徑D D=kds ds-塑料管材外徑；塑料管材外徑； k-補償系數(shù)，取值參考數(shù)據(jù)表。補償系數(shù)，取值參考數(shù)據(jù)表。 （2）定型段長度）定型段長度L1 L1=（0.53.0）ds L1=nt t管材的壁厚；管材的壁厚； n系數(shù)，一般對于系數(shù)，一般對于ds較大取小值，反之取大值。較大取小值，反之取大值。15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭2. 2. 芯棒的設(shè)計芯棒的設(shè)計芯棒的主要尺寸有芯棒外徑、壓縮段長度和壓縮角。芯棒的主要尺寸有芯棒外徑、壓縮段長度和壓縮角。（1）芯棒的外徑）芯棒的外徑 d采用外定徑時：采用外

14、定徑時： d=D-2 口模與芯棒的單邊間隙口模與芯棒的單邊間隙采用內(nèi)定徑時：采用內(nèi)定徑時： d=D0 d0管材的內(nèi)徑管材的內(nèi)徑（2）壓縮段長度）壓縮段長度 L2 L2=（1.52.5）D0 D0過濾板出口處直徑過濾板出口處直徑（3）壓縮角）壓縮角 一般在一般在30 50 范圍內(nèi)選取范圍內(nèi)選取15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭3. 3. 分流器及分流器支架的設(shè)計分流器及分流器支架的設(shè)計分流器的尺寸由擴張角分流器的尺寸由擴張角 、分流錐面長度、分流錐面長度L3及分流器頂部圓角及分流器頂部圓角R三部分組三部分組成。成。（1）分流錐的長度）分流錐的長度 L3按下式計算：按下式計算： L3=（

15、0.61.5）D0（2）分流器擴張角）分流器擴張角的選取與塑料黏度有關(guān)（的選取與塑料黏度有關(guān)（30 90 ）；）；（3）分流器頂部圓角）分流器頂部圓角R 分流器頂部圓角分流器頂部圓角R 一般取一般取0.5 2.0 。4. 拉伸比和壓縮比拉伸比和壓縮比（）（） 拉伸比拉伸比I （）（） 壓縮比壓縮比是指機頭和多孔板相接處最大料流截面積與口模壓縮比壓縮比是指機頭和多孔板相接處最大料流截面積與口模和芯模間的環(huán)形間隙面積之比。壓縮比隨物料的特性而異，低粘度和芯模間的環(huán)形間隙面積之比。壓縮比隨物料的特性而異，低粘度410，高黏度，高黏度2.56.0。2222ssIDDdD15.4 15.4 管材擠出機頭

16、管材擠出機頭15.4.315.4.3 定徑套的設(shè)計定徑套的設(shè)計定徑套的作用是保證管材冷卻后其外徑或內(nèi)徑應(yīng)達到規(guī)定的尺寸公差范定徑套的作用是保證管材冷卻后其外徑或內(nèi)徑應(yīng)達到規(guī)定的尺寸公差范圍及獲得良好的表面粗糙度。定徑法有內(nèi)徑定徑和外徑定徑兩種，我國圍及獲得良好的表面粗糙度。定徑法有內(nèi)徑定徑和外徑定徑兩種，我國塑料管材標準常采用外徑定徑法。塑料管材標準常采用外徑定徑法。1. 1. 外徑定徑法外徑定徑法外徑定徑法適用于直通式機頭和微孔流道式機頭，它可分為內(nèi)壓法外徑外徑定徑法適用于直通式機頭和微孔流道式機頭，它可分為內(nèi)壓法外徑定徑及真空吸附法定徑及真空吸附法（）（） 內(nèi)壓法外徑定徑內(nèi)壓法外徑定徑（）

17、（） 真空吸附法外徑定徑真空吸附法外徑定徑15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭2. 2. 內(nèi)徑定徑法內(nèi)徑定徑法適用于適用于直角式機頭和旁側(cè)式機頭直角式機頭和旁側(cè)式機頭。3. 3. 定徑套的結(jié)構(gòu)尺寸定徑套的結(jié)構(gòu)尺寸包括包括內(nèi)徑和長度內(nèi)徑和長度兩部分。兩部分。定徑套內(nèi)徑比管材外徑大定徑套內(nèi)徑比管材外徑大0.8%1.2%，或比機頭口模內(nèi)徑大，或比機頭口模內(nèi)徑大2%4%。定徑套的長度取決于塑料的品種、管材尺寸、擠出速度、冷卻效果和熱定徑套的長度取決于塑料的品種、管材尺寸、擠出速度、冷卻效果和熱傳導(dǎo)性能。傳導(dǎo)性能。15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭15154 44 4擠管機頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

18、實例擠管機頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例1 1直通式內(nèi)壓外徑定徑的擠管機頭應(yīng)用實例直通式內(nèi)壓外徑定徑的擠管機頭應(yīng)用實例15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭15154 44 4擠管機頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例擠管機頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例2 2直角式直空定徑的擠管機頭應(yīng)用實例直角式直空定徑的擠管機頭應(yīng)用實例15.4 15.4 管材擠出機頭管材擠出機頭15154 44 4擠管機頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例擠管機頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例3 3波紋擠管機頭應(yīng)用實例波紋擠管機頭應(yīng)用實例 15.5 15.5 異型材擠出機頭異型材擠出機頭15.5.115.5.1異型材的結(jié)構(gòu)形式異型材的結(jié)構(gòu)形式塑料異型材是指除圓管、圓棒、片材、薄膜等擠出制品外具有其他

19、截面塑料異型材是指除圓管、圓棒、片材、薄膜等擠出制品外具有其他截面形狀的塑料擠出制件。形狀的塑料擠出制件。 異型材按形狀不同大致可分為五類。異型材按形狀不同大致可分為五類。（1 1）異性管材）異性管材（2 2）中空異型材）中空異型材（3 3）空腔異型材）空腔異型材（4 4）開放式異型材）開放式異型材（5 5）實心異型材）實心異型材 15.5 15.5 異型材擠出機頭異型材擠出機頭15.5.2 15.5.2 異型材擠出成型機頭異型材擠出成型機頭的形式的形式異型材擠出成型機頭結(jié)構(gòu)可分為板狀機頭和流線型機頭兩種形式。異型材擠出成型機頭結(jié)構(gòu)可分為板狀機頭和流線型機頭兩種形式。1. 1. 板狀異型材機頭

20、板狀異型材機頭 15.5 15.5 異型材擠出機頭異型材擠出機頭15.5.2 15.5.2 異型材擠出成型機頭異型材擠出成型機頭的形式的形式2. 2. 流線型機頭流線型機頭 15.5 15.5 異型材擠出機頭異型材擠出機頭15.5.3 15.5.3 異型材結(jié)構(gòu)設(shè)計異型材結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）尺寸精度）尺寸精度 應(yīng)選擇（應(yīng)選擇（7、8級）低精度等級。級）低精度等級。（2）表面粗糙度）表面粗糙度 異型材表面粗糙度一般取異型材表面粗糙度一般取Ra0.8 m。（3）加強筋的設(shè)計）加強筋的設(shè)計 筋板厚度應(yīng)取較小值，即筋板厚度應(yīng)為制品厚度的筋板厚度應(yīng)取較小值，即筋板厚度應(yīng)為制品厚度的80%。（4）異型材的厚度）異

21、型材的厚度 壁厚要均勻，一般壁厚為壁厚要均勻，一般壁厚為1.24.0 mm，最大壁厚不應(yīng)大于，最大壁厚不應(yīng)大于20 mm，最，最小可取小可取0.5 mm。（5）圓角設(shè)計）圓角設(shè)計 在形狀變化的地方采用圓角過渡，一般外圓角半徑應(yīng)大于在形狀變化的地方采用圓角過渡，一般外圓角半徑應(yīng)大于0.5 mm，內(nèi)，內(nèi)側(cè)圓角半徑應(yīng)大于側(cè)圓角半徑應(yīng)大于0.25 mm。 15.5 15.5 異型材擠出機頭異型材擠出機頭15.5.415.5.4異型材擠出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計異型材擠出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 異型材機頭結(jié)構(gòu)設(shè)計異型材機頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）機頭口模成型區(qū)的形狀修正）機頭口模成型區(qū)的形狀修正 （2）機頭口模尺寸的確定）機頭口

22、模尺寸的確定2. 機頭結(jié)構(gòu)參數(shù)機頭結(jié)構(gòu)參數(shù)（）（） 擴張角擴張角機頭內(nèi)分流器的擴張角一般小于機頭內(nèi)分流器的擴張角一般小于，對硬聚，對硬聚氯乙烯等成型條件要求嚴格的塑料控制在氯乙烯等成型條件要求嚴格的塑料控制在左右。左右。（）（） 壓縮比壓縮比機頭壓縮比與管機頭相似。機頭壓縮比與管機頭相似。（）壓縮角（）壓縮角為了保證熔體流經(jīng)分流器后能很好地融合，消除熔為了保證熔體流經(jīng)分流器后能很好地融合，消除熔接痕跡，一般壓縮角取接痕跡，一般壓縮角取。（）（） 定型裝置設(shè)計定型裝置設(shè)計 15.6 15.6 電線電纜擠出機頭電線電纜擠出機頭15.6.115.6.1 擠壓式包覆機頭擠壓式包覆機頭15.6 15.6 電線電纜擠出機頭電線電纜擠出機頭15.6.2 15.6.2 套管套管擠壓式包覆機頭擠壓式包覆機頭 15.7 15.7 片材擠出機頭片材擠出機頭片材的尺寸厚度范圍是片材的尺寸厚度范圍是0.25 1 mm，板材的尺寸厚度在，板材的尺寸厚度在1 mm以上，以上，最厚達最厚達20 mm。用于擠出板材和片材的擠出成型機頭有魚尾式機頭、支管式機頭、螺用于擠出板材和片材的擠出成型機頭有魚尾式機頭、支管式機頭、螺桿式機頭和衣架式機頭等四種類型。桿式機頭和衣架式機頭等四種類型。15.7.1 15.7.1