典型的挤出模具设计

3典型的挤出模具设计教学目的1.掌握挤出模（机头）的概念和总体结构。2.掌握各种组成挤出机头零件名称和结构。3.了解各种挤出机头的各组成机构及其功能。4.了解各种挤出机头的工作原理。挤出成型模具挤出成型模具一、挤出成型模具的典型结构挤出成型模具作用：1、使物料由螺旋运动变为直线运动；2、产生必要的压力，保证制品密实；3、使物料通过模具（机头）得到进一步的塑化；4、通过模具成型所需的断面形状。挤出成型模具二、设计原则1、内腔成流线型；2、足够的压缩比。消除分流器的结合缝，压实物料。不同制品，物料的压缩比不同；3、正确的断面形状；4、结构紧凑，选材合理（耐磨、耐腐蚀等）设计的核心问题：流动平衡（FlowingBalance）流动过程胀大效应冷却效应拉伸效应速度场压力场温度场停留时间挤出成型模具三、挤出模具（机头）的分类管材机头棒材机头薄膜机头电线电缆机头板材（片材）机头异型材机头挤出成型模具四、管机头的设计1、结构型式直通式观看管材挤出录像挤出成型模具2、零件设计（1）口模口模成型制品的外表面。口模的平直部分为定型长度。物料通过时，料流阻力增加，使制品密实。同时也使料流稳定均匀。1.定型长度L1：L1=(0.5~3)DD:制品管材外径的公称尺寸。管径大时取小值。软管取大值，硬管取小值。（1）口模定型长度L1=ntt:制品管材壁厚，n:系数。塑料品种硬聚氯乙烯(HPVC)软聚氯乙烯(SPVC)聚酰胺（PA)聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)n18~3315~2513~2314~2214~22（1）口模2.口模内径Dm：kdDmd:制品管外径，k：补偿系数。塑料品种定型套定管材内径定型套定管材外径聚氯乙烯0.95~1.05聚酰胺1.05~1.10聚烯烃1.20~1.300.90~1.05挤出成型模具（2）芯棒主要尺寸为：芯棒外径、压缩段长度、压缩角。1°芯棒外径：2mDdd:芯棒外径，Dm:口模内径，δ：口模与芯棒的单边间隙，δ=(0.83~0.94)t,t:制品管材的壁厚。（2）芯棒2.定型长度L2：定型段长度L2与口模长度L1相等或稍长。3.压缩段长度：压缩段长度与口模中相应的锥面部分构成塑料熔体的压缩区，使进入定型区之前的塑料熔体的分流痕迹被熔合消除。4.压缩角β：低粘度塑料：β=45°~60°；高粘度塑料：β=30°~50°。L=(0.83~0.94)D0D0:机头与过滤板连接处的流道直径。L2挤出成型模具（3）分流器（3）分流器塑料通过分流器,使料层变薄,这样便于均匀加热，以利于塑料的进一步塑化。大型挤出机的分流器中还有加热装置。1.分流器的角度α低粘度塑料α=30°~80°高粘度塑料α=30°~60°扩张角大于收缩角扩张角α过大时料流阻力大，熔体容易分解；过小不利于机头对其内的塑料熔体均匀加热机头体积也会增大。（3）分流器2.分流器长度L3：L3=（1~1.5）D0D0：机头与过滤板连接处的流道直径。3.分流器尖角处圆弧半径R:R=0.5~2R不宜过大，否则熔体容易在此发生滞留。4.多孔板与分流器之间的间隔L5：L5=10~20mm；或L50.1DD：螺杆直径。L5过小料流不均，过大则停料时间长。（3）分流器5.分流器支架分流器支架用于支承分流器与芯棒。分流筋应加工成流线形。数量：小型机头3根，中型机头4根，大型机头6~8根。挤出成型模具（4）定径装置外径定径和内径定径。1.内压法外径定径管子通入压缩空气，压力0.02~0.10Mpa。1）定径套长度L：大约为其内径的3倍。2）定径套的内径：100mm以下的管子，定径套内径比口模内径大0.5~0.8mm；（4）定径装置直径100mm~300mm的管子，定径套内径比口模内径大1mm。2.真空法外径定径定径套内的真空度一般要求在53~66kPa。真空孔径在0.6~1.2mm。（4）定径装置3.内径定径1）定径套沿其长度方向有一定的锥度，一般在0.6~1.0：100挤出成型模具（5）拉伸比和压缩比拉伸比和压缩比是与口模和芯棒尺寸相关的工艺参数。根据管材的断面尺寸，确定口模环隙截面的尺寸。1）拉伸比I：口模与芯棒环隙截面积与管材截面积之比。2222ssdDdDID：口模的内径，d：芯棒的外径；Ds、ds:管材的外、内径。（5）拉伸比和压缩比塑料品种硬聚氯乙烯（HPVC)软聚氯乙烯(SPVC)ABS高压聚乙烯(HDPE)低压聚乙烯(LDPE)聚酰胺(PA)聚碳酸酯(PC)拉伸比1.00~1.081.10~1.351.00~1.101.20~1.501.10~1.201.40~3.000.90~1.05拉伸比（5）拉伸比和压缩比2）压缩比ε：机头与多孔板相接处最大进料截面积与口模和芯棒的环隙截面积之比。低粘度塑料ε=4~10高粘度塑料ε=2.5~6.0（5）管机头的其它型式直角式旁侧式挤出成型模具五、棒材挤出机头1、带分流锥的棒材结构参数的确定：进口处的扩张角为30°~60°；收缩部分的长度为50~100mm。？五、棒材挤出机头2、无分流锥棒材结构参数的确定：机头的收敛角α一般30°~60°；长度视棒材的粗细和塑料的粘度而定；出口扩散角β，通常45°以下。五、棒材挤出机头3、定径套（1）定径套尺寸棒材外径500mm时，定径套长度200~300mm；当外径50~100mm时，定径套长度300~500mm。定径套的内径要大于所需棒材的直径。五、棒材挤出机头常见的工程塑料棒材挤出成形收缩率（%）工程塑料PA-1010PA-66ABSPCPOMPSU氯化聚醚收缩率2.5~53~61~2.51~2.52.5~41~21.5~3.5尼龙-1010棒材定径套尺寸棒材公称直径定径套长度定径套直径棒材实际直径棒材公称直径定径套长度定径套直径棒材实际直径4039044.043.09022597.094.05035053.552.5100220105.0100.06030067.065.0110210113.0110.07027075.572.3120200130.0124.08023088.083.5五、棒材挤出机头（2）壁面表面粗糙度及斜度定径套内壁表面粗糙度值越低越好。最高应在Ra=0.8μm以下。定径套内壁的斜度为70：1（出口直径入口直径）。（3）绝热垫圈选用热导率小、耐高温、与塑料熔体接触无粘附作用的材料。可采用石棉水泥板、聚四氟乙烯板材。聚四氟乙烯为佳。挤出成型模具六、吹塑薄膜挤出机头塑料薄膜可以用压延、流延、拉伸、吹塑以及狭缝机头直接挤出等方法成型。其中吹塑法最经济，而且物理机械性能良好。从加工的原料讲，吹塑法可以加工软质和硬质聚氯乙烯；高、低密度聚乙烯；聚丙烯；聚苯乙烯；尼龙等多种塑料。一、机头结构类型及参数的确定根据牵引方法的不同，吹塑薄膜生产可以分为平挤上吹法、平挤下吹法、平挤平吹法。六、吹塑薄膜挤出机头（一）芯棒式机头熔料自挤出机多孔板挤出，通过机颈到芯棒轴，通过芯棒轴熔料被分成两股沿芯棒分料线流动，在芯棒尖处重新汇合。汇合后的料流沿机头环隙缝挤出成管坯，芯棒中通入压缩空气将管坯吹涨。（一）芯棒式机头设计要点：（1）调节装置调节螺钉不少于6个。（2）环缝尺寸环缝尺寸δ一般在0.4~1.2mm。δ太小，机头内压力太大，影响产量；δ太大，要得到一定厚度的薄膜，必定要加大吹胀比和牵引比。吹胀比：1.5~3.0；牵引比：4~6。（一）芯棒式机头（3）定型区高度L1L1应比环缝尺寸大15倍以上。芯棒定型区上应开设一个或几个缓冲槽，以消除芯棒尖处的接缝痕迹。缓冲槽宽10mm，深1~2mm。（4）分料线分料线的形状由经验确定。原则是使物料到达机头出口处，物料流动通畅、无死角，且均匀挤出。芯棒扩张角一般在80°~90°。（一）芯棒式机头（5）压缩比压缩比大于等于2。芯棒机头的特点：1、机头内部通道空隙小，存料少，物料不宜过热分解，适宜于加工聚氯乙烯。2、只有一条薄膜结合线。3、芯棒受轴向压力，会产生偏中现象。六、吹塑薄膜挤出机头（二）中心进料式（十字形机头）十字形机头与挤管机头相似。在保证承受物料推力作用而不变形的前提下，十字形分流支架筋的数量可少些（3~4根）。为了消除结合线，芯模上可开设缓冲槽。特点：出料均匀，薄膜厚度容易控制；芯模不会出现偏中现象。薄膜结合线多。六、吹塑薄膜挤出机头（三)多层薄膜机头六、吹塑薄膜挤出机头(四)旋转机头优点：1.采用旋转机头生产的薄膜厚薄十分均匀，外观非常平整。2.不存在料流会合线六、吹塑薄膜挤出机头二、吹塑薄膜的风冷环保证薄膜在牵引辊的压力下，不会相互粘接。挤出成型模具七、电线电缆挤出成型机头（一）挤压式包覆机头设计参数：L=(1~1.5）DM=(1~1.5)D观看电线电缆模具录像Inside七、电线电缆挤出成型机头(二）套管式包覆机头Outside挤出成型模具八、板材、片材挤出成型机头机头结构分为以下四类1、鱼尾机头2、支管机头3、衣架机头4、螺杆机头挤出成型模具（一）鱼尾机头如果没有，流场如何？机头零件名称特点1.形状扁平，靠突出的阻流埂分流熔体；2.机头内容积小，料流停留时间较短；3.扩张角90º-100º为宜，否则壁厚不均；4.幅宽不能调整，一般为500mm，厚度为1-3mm的板（片）。（二）支管机头1机头零件名称特点1.支管式直型板（片）材机头；2.结构简单，能生产1000-2000mm的宽幅产品；3.支管各横截面完全相同；4.可以设计成调整幅宽的机头，即在机头两端增设调节块。（二）支管机头2机头零件名称特点1.支管式弯型板（片）材机头；2.结构简单，能生产1000-2000mm的宽幅产品；3.支管各横截面大致相同，起稳压和分配作用；4.设有阻力调节和口模调节装置；5.口模宜选用微量弹性变形调节装置。（三）衣架机头机头零件名称特点1.支管形似衣架，支管为圆筒形；2.能生产1000-2000mm的宽幅产品，最宽5000mm；3.支管各横截面大致相同，起稳压和分配作用；4.设有阻力调节，凸出0.5mm即可；5.口模宜选用微量弹性变形调节装置。（四）供料螺杆机头机头零件名称特点1.分配螺杆有单独驱动装置传动，具有强力输送料流功能；2.可生产4000mm、厚度达40mm的宽厚板材；3.均匀挤出、各点压力一致、壁厚均匀；4.转速稳定，无物料积存；5.能发泡成型。挤出成型模具九、异型材挤出成型机头（一）板式机头九、异型材挤出成型机头（二）流线型机头书上这样的模具结构，实际模具很少用！（二）流线型机头