第十七章 擠出成型工藝及模具設(shè)計(jì)

第十七章擠出成型工藝及模具設(shè)計(jì)6/13/2024117.1.1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(dòng)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。6/13/202426/13/202436/13/202446/13/202456/13/2024617.2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6/13/202476/13/202486/13/202496/13/2024106/13/2024116/13/2024122.機(jī)頭的作用6/13/2024136/13/20241417.2.2機(jī)頭的基本組成6/13/202415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）6/13/202416口模和芯?？谀?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(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)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(shí)還起支承過濾網(wǎng)的作用。6/13/202417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(shí)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(gè)整體。6/13/202418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(dòng)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。6/13/202419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(duì)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。6/13/20242017.2.2機(jī)頭的設(shè)計(jì)原則6/13/2024216/13/2024226/13/2024236/13/2024246/13/20242517.3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）6/13/20242617.3.1管機(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)管機(jī)頭時(shí)，需有已知的數(shù)據(jù)，包括擠出機(jī)型號(hào)、制品的內(nèi)徑、外徑及制品所用的材料等.6/13/2024276/13/2024281.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(shí)，口模的主要尺寸為口模的內(nèi)徑和定型段的長(zhǎng)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6/13/202429補(bǔ)償系數(shù)k值6/13/202430（2）定型段長(zhǎng)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(zhǎng)度對(duì)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(shí)消除分流痕跡及殘余的螺旋運(yùn)動(dòng),其長(zhǎng)度L1過長(zhǎng)則會(huì)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(dòng)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。6/13/2024316/13/202432①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(shí)定型長(zhǎng)度取小值，因?yàn)榇藭r(shí)管子的被定型面積較大，阻力較大，反之就取大值。同時(shí)考慮到塑料的性質(zhì)，一般擠軟管取大值，擠硬管取小值。6/13/2024332.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)。6/13/2024342.定型段、壓縮段和收縮角

芯棒的長(zhǎng)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(zhǎng)度可與L1相等或稍長(zhǎng)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(huì)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。6/13/2024351)芯棒定型段的長(zhǎng)度與L1相等或稍長(zhǎng)。2)L2可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

L2=（1.5~2.5