擠出管材的模具設(shè)計及加工工藝ppt課件

1、擠出管材的模具設(shè)計及加工工藝,2010.12,1,管機(jī)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?xì)夤堋毫?、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 、,2,擠管成型設(shè)備,塑料擠出成型設(shè)備,3,管材生產(chǎn)線,4,管材生產(chǎn)工藝流程圖,5,一般管材生產(chǎn)線工藝過程,原料真空上料原料干燥 單螺桿擠出機(jī)機(jī)頭模具定徑套噴淋真空定型箱噴淋冷卻水箱噴碼機(jī)履帶牽引機(jī)成品檢測包裝,6,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

2、料原料干燥 單螺桿擠出機(jī)色線擠出機(jī)機(jī)頭模具定徑套噴淋真空定型箱噴淋冷卻水箱噴碼機(jī)履帶牽引機(jī)成品檢測包裝,7,1. 擠出機(jī) 2. 機(jī)頭（熔體輸出與定徑裝置） 3. 輔機(jī)(冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置) 4. 控制系統(tǒng) （二）特點(diǎn) 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,8,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！,9,擠管機(jī)頭,10,大型機(jī)頭,11,管材機(jī)頭設(shè)計,12,擠出管材動畫,13,擠出管材成型機(jī)頭示意圖,組成,四個功能部分：,14,1.入流部分 功能使來自擠塑機(jī)的塑料熔體，由螺旋運(yùn)動逐漸變?yōu)橹本€運(yùn)動

3、2.分流部分 功能將熔體按所需制品形狀進(jìn)行分流，由柱狀分流成為環(huán)狀。 3.導(dǎo)流部分 功能通過模腔內(nèi)流道幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必要的成型壓力將分流部分流出物料進(jìn)行導(dǎo)流并壓實(shí) 4.定型部分 功能通過機(jī)頭成型段及模唇的調(diào)節(jié)作用，獲得所需斷面形狀的連續(xù)制品熔體坯。,四個功能部分：,15,作用,1. 使熔融物料的螺旋運(yùn)動 直線運(yùn)動。,2. 將物料壓實(shí)。 3. 使物料進(jìn)一步塑化均勻。 4. 成型制品。,16,1正確選擇結(jié)構(gòu)形式 （1）成型制品種類 （2）原材料種類和要求 （3）成型工藝特點(diǎn) 2流道結(jié)構(gòu) （1）流道呈流線型 （2）無突變 （3）各連接處應(yīng)保證密封 （4）表面粗糙度 （5）應(yīng)具有一定壓縮比

4、 （6）保證口模出口處各點(diǎn)料流速度一致,管材機(jī)頭設(shè)計原則,17,3機(jī)頭選材,（1）合理選材 （2）耐磨、耐腐蝕 （3）足夠的強(qiáng)度和剛度，進(jìn)行熱處理 （4）容易電鍍 （5）在高溫下不變形 4機(jī)頭結(jié)構(gòu) （1）結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工制造和裝拆維修 （2）形狀盡可能規(guī)則和對稱 （3）成型部分應(yīng)能保證熔體擠出后具有所要求的截面 形狀和尺寸,18,擠出機(jī)與擠出模具的連接,19,螺紋連接,1、柵板 2、機(jī)頭法蘭 3、鉸鏈螺釘 4、機(jī)筒法蘭 5、機(jī)筒,20,螺釘連接,1、機(jī)頭法蘭 2、鉸鏈螺釘 3、機(jī)筒法蘭 4、柵板 5、螺桿 6、機(jī)筒 7、內(nèi)六角螺釘 8、定位銷,21,卡箍式連接,22,柵板的形式設(shè)計,柵扳的結(jié)

5、構(gòu)如圖所示，除具有分流、混合、促進(jìn)熔體塑化均勻外，還承擔(dān)著支承濾網(wǎng)的作用。柵板上流道孔眼直徑，通常為36mm入口端應(yīng)有30一45的錐角。流道孔總面積須占柵板有效面積的40一70為宜，孔的排列應(yīng)緊湊合理；柵板應(yīng)有足夠機(jī)械強(qiáng)度和剛度，但其厚度也不宜過厚，以免造成過大阻力或滯料分解。,(1)非等徑孔同心圓排列 (2)等徑孔同心圓排列 (3)等孔徑弧形面柵板 (4)等孔徑六邊形排列,23,閘板型過濾器,1、平板 2、濾網(wǎng) 3、4、濾網(wǎng)座 5、螺栓 6、殼體 7、氟塑料環(huán) 8、魚雷體 9、分流支架套 10、熱電偶 11、螺栓 12、限位板 13、加熱器 14、多孔板 15、支承環(huán) 16、推力桿,24,直

6、通式管機(jī)頭,25,一、基本結(jié)構(gòu)和工作原理,口模、芯棒、分流器、分流器支架、機(jī)頭體、調(diào)節(jié)螺釘、連接螺釘?shù)?1.基本結(jié)構(gòu),2.工作原理,直通式管機(jī)頭,26,直通機(jī)頭,27,大口徑管材擠出機(jī)頭示意圖,1- 機(jī)頭體上部; 2- 機(jī)頭體下部; 3- 機(jī)頸; 4- 分流錐; 5- 分流梭; 6- 過渡芯模,28,分流梭斷面圖,29,擠出成型模具,管材擠塑成型機(jī)頭,1、橡皮片堵頭,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,30,二、設(shè)計要點(diǎn),1. 壓縮比,壓縮比分流器支架出口處截面積與芯棒口模間的 截面積之比,=310,低粘度物料：410 高粘度物料：36

7、,另一種方法：取分流器支架直徑與口模直徑之比,UPVC：D/d=1.41.6,PE：D/d=1.42,大管取小值；小管取大值,31,分流錐長度L4,L4=（11.5）D D分流錐最大直徑,錐尖半徑r,r = 0.52 mm,熱穩(wěn)定性好的物料： max90,熱穩(wěn)定性差的物料： 60,2.分流錐,擴(kuò)張角,作用,使熔料逐漸變成環(huán)形,32,3.分流器支架,分流筋形狀,要求,流線型、不得有大的拐角、有利于熔接線的消除,支撐分流器及芯棒,作用,收縮角擴(kuò)張角,33,分流筋寬度b,b912 mm,分流筋長度l,l3080 mm,分流筋高度s,s1025 mm,分流筋數(shù)量n,n=48,擴(kuò)張角：60,收縮角：30

8、,UPVC：10,34,4.口模,作用,成型管材外表面,定型長度L1,經(jīng)驗(yàn)公式：,L13D D 管材外徑,國外資料： L1=（1030）h h 管材壁厚,國內(nèi)資料： L1=（3040）h,UPVC：（1833）h PPVC：（1525）h PE： （1422）h PP： （1422）h PA： （1323）h,35,口模直徑D,影響口模直徑的因素：, 擠出脹大, 牽引拉伸, 冷卻收縮, 定徑方式,管材截面變大,管材截面變小,管材截面變小,外定徑時的真空度、定徑套內(nèi)徑與口模 直徑有關(guān),36,考慮脹大和定徑收縮,口模直徑：,式中： C系數(shù) PVC： 0.951.05； PO： 0.901.05,拉

9、伸比環(huán)形截面積與管材截面積之比,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：1.001.08； SPVC： 1.101.35 LDPE： 1.201.25； HDPE：1.101.20 ABS： 1.001.10； PA： 1.403.00,37,5.芯棒,作用,導(dǎo)流、成型管材內(nèi)表面,收縮角,=2030,定型長度,與口模定型長度相等,應(yīng)小于分流錐的擴(kuò)張角,UPVC： 24； PO可稍大,38,壁厚調(diào)節(jié),目的：管材壁厚均勻,調(diào)節(jié)螺釘數(shù)量：,S=48,經(jīng)驗(yàn)公式：,芯棒直徑d,39,三、特點(diǎn),1.優(yōu)點(diǎn), 結(jié)構(gòu)簡單，成本低；, 中心進(jìn)料，易于物料均勻分配；, 應(yīng)用

10、廣泛。,2.缺點(diǎn), 體積大，重量大；,分流筋多，熔接線多。,40,模具零件的連接討論,41,調(diào)節(jié)管材壁厚的方式,42,機(jī)頭進(jìn)料結(jié)構(gòu)形式,中心供料,篩孔式機(jī)頭,側(cè)向供料機(jī)頭,螺旋式機(jī)頭,1、芯模2、芯模支架3、柵板4、螺旋式芯模5、支架支柱,43,2.措施, 安裝繞機(jī)頭軸線旋轉(zhuǎn)的部件, 分流筋表面噴涂不粘材料, 將流道加長, 加熱分流筋, 使流過分流筋的物料迅速得到壓縮, 芯棒上帶多頭螺旋溝槽, 采用阻尼筋或多孔板,熔接線的影響只能減小，不可能消除,1.形成原因,四、減小熔接線影響的措施,44,45,46,多孔板(篩板)式分流板的實(shí)物圖和擠出物流痕的照片。,47,藍(lán)式管機(jī)頭,1.結(jié)構(gòu),2.工作原

11、理,48,簡單藍(lán)式機(jī)頭,49,藍(lán)式機(jī)頭,50, 直通式機(jī)頭的特殊形式； 總壓力損失??； 產(chǎn)量高，能耗低； 機(jī)頭中熱耗散少； 重量輕； 便于操作。,3.特點(diǎn),51, 篩孔套,要求,足夠強(qiáng)度、小孔利于物料流動,孔徑d, 口模直徑D,D/DT1.4 DT篩孔套直徑,4.設(shè)計要點(diǎn),d=12.5mm,5.應(yīng)用,聚烯烴類耐壓管材,52,螺旋芯棒式管機(jī)頭,2.工作原理,1.結(jié)構(gòu),53,螺旋管材機(jī)頭結(jié)構(gòu)圖,1.進(jìn)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,54,直通機(jī)頭與螺旋機(jī)頭比較

12、,55, 出料均勻； 總壓力損失小； 產(chǎn)量高，能耗低； 機(jī)頭中熱耗散少； 無熔接線。,3.特點(diǎn),4.應(yīng)用,直徑400mm的聚烯烴類管材,56,藍(lán)式、螺旋式機(jī)頭,57,藍(lán)式、螺旋式模具。,模具特點(diǎn)：1、熔體流動速度達(dá)到預(yù)期的力學(xué)均勻性、熱均勻性。2、無須芯模支架，使生產(chǎn)中常發(fā)生的流紋消失。3、壓力消耗少，產(chǎn)量高，產(chǎn)量可達(dá)到擠出量的80%。4、機(jī)構(gòu)緊湊，連接合理，更換方便。5、采用優(yōu)質(zhì)模具鋼制造。6、采用不銹鋼或銅的水環(huán)定徑套。,58,管機(jī)頭,59,螺旋機(jī)頭,60,大機(jī)頭,61,大機(jī)頭,62,多口模管機(jī)頭,1.結(jié)構(gòu),2.工作原理,63,一模多機(jī)頭,64,一模多機(jī)頭,65, 充分發(fā)揮擠出機(jī)的生產(chǎn)能力

13、； 節(jié)省占地面積； 熔體流速慢； 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。,3.特點(diǎn),5.應(yīng)用,小直徑薄壁管材,4.設(shè)計要點(diǎn),帶流量調(diào)節(jié)的分配流道設(shè)計,66,波紋管機(jī)頭,1.結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)形式與一般機(jī)頭基本相同，只是口模部分很長。,用吹脹法成型波紋,2.成型原理,67,用真空吸附法成型波紋,68,多層共擠出機(jī)頭,69,帶有色標(biāo)的藍(lán)式機(jī)頭,70,多空管形狀,71,帶標(biāo)志線的多孔管直式模機(jī)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,72,三層共擠出管材示意圖,多層擠出模具用于成型多種塑料或多種顏色的復(fù)合管材或復(fù)合膜，通常用多臺擠出機(jī)擠出成型。

14、,73,雙層共擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)示意圖,1.柵板；2.機(jī)頭體1；3.分流錐；4.分流套； 5.機(jī)頭體2； 6.平直口模； 7.口模壓環(huán)； 8.帶內(nèi)螺紋芯棒； 9.分流支架； 10.機(jī)頸,74,三層共擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)示意圖,1.口模；2.分流套；3.隔層分流套；4.阻尼分流器支架；5.6.外、內(nèi)層流道；7.人字流道連接器；8.芯棒；9.分流錐；10.連接器；11.中層流道,75,管材的定型,76,管材定徑的方法,內(nèi)徑定徑 外徑定徑 內(nèi)壓定徑 真空定徑,77,內(nèi)徑定徑,78,管材內(nèi)定徑方法,內(nèi)徑定徑法的定徑套直接與機(jī)頭模芯連接，定徑套內(nèi)通入循環(huán)冷卻水，熔體出口模后直接在定徑套上冷卻。 管材內(nèi)徑尺寸與定徑棒尺

15、寸一致 管材外徑自由冷卻，外徑尺寸難以控制。,79,內(nèi)芯定徑,80,內(nèi)徑定徑機(jī)頭結(jié)構(gòu)示意圖,81,管材的內(nèi)徑定型,1.管材；2.定徑芯棒；3芯棒；4.回水流道；5.進(jìn)水管；6.排水嘴；7.進(jìn)水嘴,82,內(nèi)壓外定徑方法,83,管材的內(nèi)壓定徑示意圖,1.芯棒；2.壓縮空氣入口；3.機(jī)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,84,管材氣壓外定徑方法,管材擠塑成型機(jī)頭,1、橡皮片堵頭,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,85,外徑壓力定徑,86,真空外定徑方法,87,真空定徑套,88,真空

16、定徑圖,1.管材；2.水浴槽；3.冷卻水；4.真空；5.芯棒；6.模套,89,真空定徑箱,90,直徑收縮率,真空定徑的管材外徑可以根據(jù)管材原料的尺寸收縮率來得到精確控制， 聚乙烯 24 % 雙峰聚乙烯 44.6 % PP-R 36 %,91,真空定徑有如下優(yōu)點(diǎn),( 1) 引管簡單快速, 廢料少; ( 2) 內(nèi)壓定徑方法中, 壓縮空氣存留在管內(nèi), 隨著生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行, 氣體溫度不斷升高, 而真空定徑空氣在管材內(nèi)部自由流動, 管材內(nèi)壁冷卻效果好; ( 3) 能較好控制尺寸公差; ( 4) 管坯在機(jī)頭出口處于塑化狀態(tài)幾乎沒有變形;,92,真空定徑有如下優(yōu)點(diǎn),( 5) 管材的內(nèi)應(yīng)力小; ( 6) 沒有

17、被螺塞撕裂的危險; ( 7) 不會因螺塞磨損而停產(chǎn); ( 8) 機(jī)頭口模與真空定徑裝置二者分離,因而溫度能單獨(dú)控制。,93,高速擠出管材,最常見的方法是在定徑入口處設(shè)置冷卻水入口，通過特殊的噴嘴或在定徑套上開縫，讓水直接包覆在管坯外圓。,94,帶水環(huán)的定徑套,95,帶冷卻裝置的定徑套,96,定徑環(huán)組外定徑組裝圖,1.冷卻水入口；2.至真空泵；3.真空區(qū)；4冷卻水出口,97,帶預(yù)冷裝置的定徑套組裝圖,1.可調(diào)預(yù)冷卻裝置；2.定徑套；3.定徑環(huán),98,小定徑套,99,大定徑套,100,大定徑套,101,透明定徑,102,自動改變管材尺寸裝置,可以對直徑32到1200mm范圍內(nèi)不同直徑和壓力等級的PO管子自動并連續(xù)的變徑 現(xiàn)有的擠出生產(chǎn)線可以逐步完善實(shí)現(xiàn)完全自動化變徑。傳統(tǒng)擠出模頭、真空箱、下游設(shè)備設(shè)備和新的優(yōu)化設(shè)備結(jié)合。就可以達(dá)到更高的靈活性和更大的經(jīng)濟(jì)利益。 用于連續(xù)改變管徑和壁厚的一種簡單的機(jī)械裝置。 由以下4部分組成： 柔性定徑套 柔性密封圈 柔性管支撐裝置 控制設(shè)備,103,自動改變管材尺寸裝置,同步改變生產(chǎn)量和牽引機(jī)的參數(shù)并結(jié)合定徑套的性能，可以達(dá)到必需的產(chǎn)品直徑和