擠出管材的模具設(shè)計及加工工藝

擠出管材的模具設(shè)計

及加工工藝2010.12管機頭分類

按結(jié)構(gòu)分：直通式、側(cè)式、籃式、螺旋芯棒式等

按用途分：硬管、軟管、波紋管、復(fù)合管等

管材

——燃氣管、壓力管、上下水管、排水管、排灌管、穿線管、硅芯管、軟管、醫(yī)用軟管、發(fā)泡管、單壁、雙壁波紋管、多層復(fù)合管材等

原料

——UPVC、PE、PP、PPR、ABS、PU、PA等、

擠管成型設(shè)備塑料擠出成型設(shè)備管材生產(chǎn)線管材生產(chǎn)工藝流程圖一般管材生產(chǎn)線工藝過程原料→真空上料→原料干燥→單螺桿擠出機→機頭模具→定徑套→噴淋真空定型箱→噴淋冷卻水箱→噴碼機→履帶牽引機→成品檢測包裝帶有標(biāo)記管材生產(chǎn)線工藝過程原料+色母料→混合→真空上料→原料干燥→單螺桿擠出機→色線擠出機→機頭模具→定徑套→噴淋真空定型箱→噴淋冷卻水箱→噴碼機→履帶牽引機→成品檢測包裝

1.擠出機

2.機頭（熔體輸出與定徑裝置）

3.輔機(冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置)4.控制系統(tǒng)（二）特點

1.連續(xù)化生產(chǎn)

2.生產(chǎn)率高

3.應(yīng)用范圍廣

4.結(jié)構(gòu)簡單、收效快

（一）管材生產(chǎn)線組成

管材生產(chǎn)是擠出成型最重要的方法之一。擠出模具是管材成型的關(guān)鍵部件！擠管機頭大型機機頭管材機機頭設(shè)設(shè)計擠出管管材動動畫擠出管管材成成型機機頭示示意圖圖組成四個功功能部部分：：1.入流部部分功能——使來自自擠塑塑機的的塑料料熔體體，由由螺旋運運動逐逐漸變變?yōu)橹敝本€運運動2.分流部部分功能——將熔體體按所所需制制品形形狀進進行分分流，，由柱柱狀分分流成成為環(huán)環(huán)狀。。3.導(dǎo)流部部分功能——通過模模腔內(nèi)內(nèi)流道道幾何何形狀狀與尺尺寸的的變化化，產(chǎn)產(chǎn)生必必要的的成型型壓力力．將分流流部分分流出出物料料進行行導(dǎo)流流并壓壓實4.定型部部分功能——通過機機頭成成型段段及模模唇的的調(diào)節(jié)節(jié)作用用，獲獲得所所需斷斷面形形狀的的連續(xù)續(xù)制品品熔體坯坯。四個功功能部部分：：作用1.使熔融融物料料的螺旋運動直線運動。2.將物料料壓實。3.使物料料進一步步塑化化均勻勻。4.成型制品。1．正確確選擇擇結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式（1）成型型制品品種類類（2）原材材料種種類和和要求求（3）成型型工藝藝特點點2．流道道結(jié)構(gòu)構(gòu)（1）流道道呈流流線型型（2）無突突變（3）各連連接處處應(yīng)保保證密密封（4）表面面粗糙糙度（5）應(yīng)具具有一一定壓壓縮比比（6）保證證口模模出口口處各各點料料流速速度一一致管材機機頭設(shè)設(shè)計原原則3．機頭頭選材材（1）合理理選材材（2）耐磨磨、耐耐腐蝕蝕（3）足夠夠的強強度和和剛度度，進進行熱熱處理理（4）容易易電鍍鍍（5）在高高溫下下不變變形4．機頭頭結(jié)構(gòu)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊湊，易易于加加工制制造和和裝拆拆維修修（2）形狀狀盡可可能規(guī)規(guī)則和和對稱稱（3）成型型部分分應(yīng)能能保證證熔體體擠出出后具具有所所要求求的截截面形狀和和尺寸寸擠出機機與擠擠出模模具的的連接接螺紋紋連連接接1、柵柵板板2、機機頭頭法法蘭蘭3、鉸鉸鏈鏈螺螺釘釘4、機機筒筒法法蘭蘭5、機機筒筒螺釘釘連連接接1、機機頭頭法法蘭蘭2、鉸鉸鏈鏈螺螺釘釘3、機機筒筒法法蘭蘭4、柵柵板板5、螺螺桿桿6、機機筒筒7、內(nèi)內(nèi)六六角角螺螺釘釘8、定定位位銷銷卡箍箍式式連連接接?xùn)虐灏宓牡男涡问绞皆O(shè)設(shè)計計柵扳扳的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)如如圖圖所所示示，，除除具具有有分分流流、、混混合合、、促促進進熔熔體體塑塑化化均均勻勻外外，，還還承承擔(dān)擔(dān)著著支支承承濾濾網(wǎng)網(wǎng)的的作作用用。。柵柵板板上上流流道道孔孔眼眼直直徑徑，，通通常常為為3——6mm．入入口口端端應(yīng)應(yīng)有有30o一45o的錐錐角角。。流流道道孔孔總總面面積積須須占占柵柵板板有有效效面面積積的的40％一一70％為為宜宜，，孔孔的的排排列列應(yīng)應(yīng)緊緊湊湊合合理理；；柵柵板板應(yīng)應(yīng)有有足足夠夠機機械械強強度度和和剛剛度度，，但但其其厚厚度度也也不不宜宜過過厚厚，，以以免免造造成成過過大大阻阻力力或或滯滯料料分分解解。。(1)非等等徑徑孔孔同同心心圓圓排排列列(2)等徑徑孔孔同同心心圓圓排排列列(3)等孔孔徑徑弧弧形形面面柵柵板板(4)等孔孔徑徑六六邊邊形形排排列列閘板板型型過過濾濾器器1、平平板板2、濾濾網(wǎng)網(wǎng)3、4、濾濾網(wǎng)網(wǎng)座座5、螺螺栓栓6、殼殼體體7、氟氟塑塑料料環(huán)環(huán)8、魚魚雷雷體體9、分分流流支支架架套套10、熱熱電電偶偶11、螺螺栓栓12、限限位位板板13、加加熱熱器器14、多多孔孔板板15、支支承承環(huán)環(huán)16、推推力力桿桿直通通式式管管機機頭頭一、、基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和工工作作原原理理口模模、、芯芯棒棒、、分分流流器器、、分分流流器器支支架架、、機機頭頭體體、、調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)螺螺釘釘、、連連接接螺螺釘釘?shù)鹊?.基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)2.工作作原原理理直通通式式管管機機頭頭直通通機機頭頭大口口徑徑管管材材擠擠出出機機頭頭示示意意圖圖1-機頭頭體體上上部部;2-機頭頭體體下下部部;3-機頸頸;4-分流流錐錐;5-分流流梭梭;6-過渡渡芯芯模模分流流梭梭斷斷面面圖圖擠出出成成型型模模具具管材材擠擠塑塑成成型型機機頭頭1、橡橡皮皮片片堵堵頭頭2、定定徑徑套套3、口口模模4、芯芯棒棒5、調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)螺螺栓栓6、分分流流錐錐7、芯芯棒棒支支架架8、模體體9、過濾濾板板二、、設(shè)設(shè)計計要要點點1.壓縮縮比比ε壓縮縮比比———分流流器器支支架架出出口口處處截截面面積積與與芯芯棒棒口口模模間間的的截面面積積之之比比ε=3～10低粘粘度度物物料料：4～10高粘粘度度物物料料：3～6另一一種種方方法法：：取取分分流流器器支支架架直直徑徑與與口口模模直直徑徑之之比比UPVC：D/d=1.4～1.6PE：D/d=1.4～2大管管取取小小值值；；小小管管取取大大值值分流流錐錐長長度度L4L4=（1～1.5）DD——分流流錐錐最最大大直直徑徑錐尖尖半半徑徑rr=0.5～2mm熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性好好的的物物料料：αmax＜90°°熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性差差的的物物料料：α≤≤60°°2.分流流錐錐擴張張角角α作用用———使熔熔料料逐逐漸漸變變成成環(huán)環(huán)形形3.分流流器器支支架架分流流筋筋形形狀狀要求求———流線線型型、、不不得得有有大大的的拐拐角角、、有有利利于于熔熔接接線線的的消消除除———支撐撐分分流流器器及及芯芯棒棒作用用———收縮縮角角＜＜擴擴張張角角分流流筋筋寬寬度度bb≤≤9～12mm分流流筋筋長長度度ll≤≤30～80mm分流流筋筋高高度度ss≤≤10～25mm分流流筋筋數(shù)數(shù)量量nn=4～8擴張張角角：：β≤≤60°°收縮縮角角：：θ＜30°°UPVC：θ≈≈10°°4.口模模作用用———成型型管管材材外外表表面面定型型長長度度L1經(jīng)驗驗公公式式：：L1≈3DD————管材材外外徑徑國外外資資料料：L1=（10～30）hh————管材材壁壁厚厚國內(nèi)內(nèi)資資料料：L1=（30～40）hUPVC：（（18～33）hPPVC：（（15～25）hPE：（（14～22）hPP：（（14～22）hPA：（（13～23）h口模模直直徑徑D影響響口口模模直直徑徑的的因因素素：：①擠出出脹脹大大②牽引引拉拉伸伸③冷卻卻收收縮縮④定徑徑方方式式→管材材截截面面變大大→管材材截截面面變小小→管材材截截面面變小小→外定定徑徑時時的真真空空度度、、定定徑徑套套內(nèi)內(nèi)徑徑與與口口模模直徑徑有有關(guān)關(guān)考慮慮脹脹大大和和定定徑徑收收縮縮口模模直直徑徑：：式中中：：C——系數(shù)數(shù)PVC：0.95～1.05；PO：0.90～1.05拉伸伸比比———環(huán)形形截截面面積積與與管管材材截截面面積積之之比比式中：D—口模直徑d—芯棒直徑D管外—管材外徑D管內(nèi)—管材內(nèi)徑I—拉伸比UPVC：1.00～1.08；SPVC：1.10～1.35LDPE：1.20～1.25；HDPE：1.10～1.20ABS：1.00～1.10；PA：1.40～3.005.芯棒作用——導(dǎo)流、成型管管材內(nèi)表面收縮角ββ=20°～30°定型長度與口模定型長度相等β應(yīng)小于分流錐錐的擴張角αUPVC：β≤24°；PO可稍大壁厚調(diào)節(jié)目的：管材壁壁厚均勻調(diào)節(jié)螺釘數(shù)量量：S=4～8經(jīng)驗公式：芯棒直徑d三、特點1.優(yōu)點⑴結(jié)構(gòu)簡單，成成本低；⑵中心進料，易易于物料均勻勻分配；⑶應(yīng)用廣泛。2.缺點⑴體積大，重量量大；⑵分流筋多，熔熔接線多。模具零件的連連接討論調(diào)節(jié)管材壁厚厚的方式機頭進料結(jié)構(gòu)構(gòu)形式中心供料篩孔式機頭側(cè)向供料機頭頭螺旋式機頭1、芯模2、芯模支架3、柵板4、螺旋式芯模模5、支架支柱2.措施⑴安裝繞機頭軸軸線旋轉(zhuǎn)的部件⑵分流筋表面噴涂不粘材料⑶將流道加長⑷加熱分流筋⑸使流過分流筋筋的物料迅速速得到壓縮⑹芯棒上帶多頭頭螺旋溝槽⑺采用阻尼筋或多孔孔板熔接線的影響響——只能減小，不不可能消除1.形成原因四、減小熔接接線影響的措措施多孔板(篩板)式分流板的實實物圖和擠出出物流痕的照照片。藍式管機頭1.結(jié)構(gòu)2.工作原理簡單藍式機頭頭藍式機頭⑴直通式機頭的的特殊形式；；⑵總壓力損失小??；⑶產(chǎn)量高，，能耗低；⑷機頭中熱熱耗散少；⑸重量輕；；⑹便于操作。3.特點⑴篩孔套①要求足夠強度、小孔利于物料料流動②孔徑d⑵口模直徑DD/DT≤1.4DT—篩孔套直徑4.設(shè)計要點d=1～2.5mm5.應(yīng)用聚烯烴類耐壓壓管材螺旋芯棒式管管機頭2.工作原理1.結(jié)構(gòu)螺旋管材機頭頭結(jié)構(gòu)圖1.進料口2.固定螺釘3.模體4.熱電偶5.調(diào)節(jié)螺釘6.壓環(huán)7.口模8.固定螺釘9.芯模10.螺旋槽11.徑向孔12.模底座13.通氣桿14.連接體直通機頭與螺螺旋機頭比較較⑴出料均勻；⑵總壓力損失小??；⑶產(chǎn)量高，，能耗低；⑷機頭中熱熱耗散少；⑸無熔接線線。3.特點4.應(yīng)用直徑＞400mm的聚烯烴類管管材藍式、螺旋式式機頭藍式、螺旋式式模具。模具特點：1、熔體流動速速度達到預(yù)期期的力學(xué)均勻勻性、熱均勻勻性。2、無須芯模支支架，使生產(chǎn)產(chǎn)中常發(fā)生的的流紋消失。。3、壓力消耗少少，產(chǎn)量高，，產(chǎn)量可達到到擠出量的80%。4、機構(gòu)緊湊，，連接合理，，更換方便。。5、采用優(yōu)質(zhì)模模具鋼制造。。6、采用不銹鋼鋼或銅的水環(huán)環(huán)定徑套。管機頭螺旋機頭大機頭大機頭多口模管機頭頭1.結(jié)構(gòu)2.工作原理一模多機頭一模多機頭⑴充分發(fā)揮擠出出機的生產(chǎn)能能力；⑵節(jié)省占地面積積；⑶熔體流速速慢；⑷結(jié)構(gòu)較復(fù)復(fù)雜。3.特點5.應(yīng)用小直徑薄壁管管材4.設(shè)計要點帶流量調(diào)節(jié)的的分配流道設(shè)設(shè)計波紋管機頭1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式與一一般機頭基本本相同，只是是口模部分很很長。用吹脹法成型波紋2.成型原理用真空吸附法成型波紋多層共擠出機機頭帶有色標(biāo)的藍藍式機頭多空管形狀帶標(biāo)志線的多多孔管直式模模機頭1.主體連接；2.分流體；3.分流體板；4.過渡板；5.外模腔；6.芯模；7.冷卻水管；8.中模芯；9.副連接板；10.口模板三層共擠出管管材示意圖多層擠出模具具用于成型多多種塑料或多多種顏色的復(fù)復(fù)合管材或復(fù)復(fù)合膜，通常常用多臺擠出出機擠出成型型。雙層共擠出機機頭結(jié)構(gòu)示意意圖1.柵板；2.機頭體1；3.分流錐；4.分流套；5.機頭體2；6.平直口模；7.口模壓環(huán)；8.帶內(nèi)螺紋芯棒棒；9.分流支架；10.機頸三層共擠出機機頭結(jié)構(gòu)示意意圖1.口模；2.分流套；3.隔層分流套；；4.阻尼分流器支支架；5.6.外、內(nèi)層流道道；7.人字流道連接接器；8.芯棒；9.分流錐；10.連接器；11.中層流道管材的定型管材定徑的方方法內(nèi)徑定徑外徑定徑內(nèi)壓定徑真空定徑內(nèi)徑定徑管材內(nèi)定徑方方法內(nèi)徑定徑法的的定徑套直接接與機頭模芯芯連接，定徑徑套內(nèi)通入循循環(huán)冷卻水，，熔體出口模模后直接在定定徑套上冷卻卻。管材內(nèi)徑尺寸寸與定徑棒尺尺寸一致管材外徑自由由冷卻，外徑徑尺寸難以控控制。內(nèi)芯定徑內(nèi)徑定徑機頭頭結(jié)構(gòu)示意圖圖管材的內(nèi)徑定定型1.管材；2.定徑芯棒；3芯棒；4.回水流道；5.進水管；6.排水嘴；7.進水嘴內(nèi)壓外定徑方方法管材的內(nèi)壓定定徑示意圖1.芯棒；2.壓縮空氣入口口；3.機頭體；4.絕熱墊；5.定型模；6.冷卻水；7.管材；8.鏈條；9.浮塞；10出水口；11入水口管材氣壓外定定徑方法管材擠塑成型型機頭1、橡皮片堵頭頭2、定徑套3、口模4、芯棒5、調(diào)節(jié)螺栓6、分流錐7、芯棒支架8、模體9、過濾板外徑壓力定徑徑真空外定徑方方法真空定徑套真空定徑圖1.管材；2.水浴槽；3.冷卻水；4.真空；5.芯棒；6.模套真空定徑箱直徑收縮率真空定徑的管管材外徑可以以根據(jù)管材原原料的尺寸收收縮率來得到到精確控制，，聚乙烯2～4%雙峰聚乙烯4～4.6%PP-R3～6%真空定徑有如如下優(yōu)點(1)引管簡單快速速,廢料少;(2)內(nèi)壓定徑方法法中,壓縮空氣存留留在管內(nèi),隨著生產(chǎn)的連連續(xù)進行,氣體溫度不斷斷升高,而真空定徑空空氣在管材內(nèi)內(nèi)部自由流動動,管材內(nèi)壁冷卻卻效果好;(3)能較好控制尺尺寸公差;(4)管坯在機頭出出口處于塑化化狀態(tài)幾乎沒沒有變形;真空定徑有如如下優(yōu)點(5)管材的內(nèi)應(yīng)力力小;(6)沒有被螺塞撕撕裂的危險;(7)不會因螺塞磨磨損而停產(chǎn);(8)機頭口模與真真空定徑裝置置二者分離,因而溫度能單單獨控制。高速擠出管材材最常見的方法法是在定徑入入口處設(shè)置冷冷卻水入口，，通過特殊的的噴嘴或在定定徑套上開縫縫，讓水直接接包覆在管坯坯外圓。帶水環(huán)的定徑徑套帶冷卻裝置的的定徑套定徑環(huán)組外定定徑組裝圖1.冷卻水入口；；2.至真空泵；3.真空區(qū)；4冷卻水出口帶預(yù)冷裝置的的定徑套組裝裝圖1.可調(diào)預(yù)