挤塑模具设计

SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY第第八八章章挤塑模具设计第第一一节节挤塑成型模具的结构组成挤塑成型模具的结构组成应用范围：05年塑料管材产量：200万吨复合管SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY05年塑料型材产量：250万吨应用范围：SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY塑料管材、型材销量每年增幅13%~15%应用范围：SHANGHAIDIANJIUNIVERSITYSHANGHAIDIANJIUNIVERSITY1.1挤出成型原理将熔融的塑料自模具内以挤压的方式往外推出，而得到与模口相同几何形状的流体，冷却固化后，得到所要的零件SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY1.2机头结构挤塑模具包括：挤出机头和定型模1.2.1机头的作用（1）使塑料由螺旋运动变为直线运动（2）产生必要的成型压力，保证塑件密实（3）使塑料通过机头得到进一步塑化（4）通过机头成型所需断面形状的塑料1.2.2机头的组成（1）口模和芯棒分别成型内表面和外表面（2）过滤网和过滤板过滤网将熔体螺旋运动变为直线，过滤板支撑过滤网（3）分流器和分流器支架使塑料熔体变成薄环状进一步SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY塑化，平稳进入成型区，分流器支架支撑分流器及芯棒（4）机头体组装并支撑机头的零部件（5）温度调节系统保证熔体在机头中的流动（6）调节螺钉调节口模与芯棒间的环形间隙及同轴度（7）顶径套冷却定型1.2.3机头的分类按挤出成型的塑件分类：管机头、棒机头等按制品出口方向分类：直向机头、横向机头按机头内压力大小分类：低压机头、中压机头、高压机头SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY第第八八章章挤塑模具设计第第二二节节典型挤塑挤头典型挤塑挤头2.1挤管机头（1）直通式机头其结构简单，具有分流器支架，芯模加热困难，定型长度较长。适用于薄壁小口径的管材挤出。图8.1直通式挤管机头SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY（2）直角式机头挤出的管材和挤塑机螺杆轴线成直角，机头结构较复杂，制造难度大，适用于对管材精度要求较高的场合，特别适合定内径的PE、PP、PA等塑料管材图8.2直角式挤管机头SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY（3）旁侧式机头结构复杂，没有分流支架，芯模可以加热，定型长度也不要很长。大小口径管材均适用。图8.3旁侧式挤管机头SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY2.2棒材挤出机头棒材：截面为圆形、矩形、正多边形、三角形和椭圆形等实心塑料型材2.3挤板机头2.4吹模机头（1）芯棒式机头（2）十字形机头图8.4螺杆式机头SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY图8.5芯棒式吹模机头1-芯棒2-口模3-压缩圈4-上模体5-机径6-螺母7-芯棒轴8-下模图8.6十字形机头1-口模2-分流器3-调节螺钉4-进气管5-分流器支架6-机体SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY第第八八章章挤塑模具设计第第三三节节挤出机头的设计要点挤出机头的设计要点3.1挤出机头设计原则（1）内腔呈流线型—各连接处不应该有使熔料滞留的死角，避免熔料过热而分解。粗糙度Ra值在0.4μm以下，以便熔体沿流道充满并均匀的流出，防止塑料过热分解。（2）足够的压缩比—为了使塑件结构密实和消除分流器支架造成的熔料接合缝，机头应该有一定的压缩比的缩区域。压缩比在2.5～10范围。（3）正确的截面形状及尺寸—口模的形状及尺寸和塑件的形状及尺寸并不是一致的。熔体膨胀和牵引力引起的收缩变形，会使塑件的尺寸与口模尺寸和产生一定的偏差。SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY所以在设计时要对口模的形状和尺寸作出补偿。（4）机头内设有调节装置——调节熔体流量、口模和芯棒侧隙、挤出压力、成型温度、挤出速度等。（5）结构紧凑——便于加工和拆卸（6）合理选择材料——机头的零件要承受熔体的压力作用，所以要有足够强度。必要时对连接零件进行强度校核。与熔体接触的零件要有足够的耐磨性和耐腐蚀性，必要时表面要镀铬处理。主要零件进行调质处理，硬度45～50HRC。（7）流道设置阻流区和缓冲区——使机头出口处各点的料流速度一致。SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY3.2挤出机头设计要点以挤管机头为例，确定口模、芯棒、分流器和分流器支架的形状和尺寸3.2.1口模——成型管材外表面轮廓（1）口模内径D=kd件（8-1）式中d件——管材外径k——系数(定内径为1.1～1.3，定外径为0.95～1.05)（2）定型段长度图8.7口模A-压缩段L-定型段C-与水套配合段α-压缩角D-口模内经SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY口模的平直部分和芯棒的平直部分组成的管材的成型部分按管材外径：L=（0.5～3)d件(8-2)按管材壁厚：L=（8～15)t(8-3)t-管材壁厚mm3.2.2芯棒——成型管材内表面形状（1）芯棒外径d=D-2δ（8-4）δ－口模与芯棒的单边间隙，δ=（0·83～0·94）t。定型长度段L1与口模定型长度L相当。图8.7口模L2-压缩段长度d-芯棒外径α-压缩角SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY（2）压缩段长度主要作用是使进入定型区之前的塑料熔体的分流痕迹被熔合消除。L2=(1.5～2.5)D0（8-5）D0－塑料熔体在过滤板出口处的流道直径（3）压缩角一般取α=30～～～～50°，粘度较高时取小值，粘度较小时取大值。3.2.3分流器和分流器支架（1）扩张角α：对于低粘度不易分解的塑料通常取45°～80°，高粘度易分解的塑料取30°～60°。SHANGHAIDIANJIUNIVERSITYα过小，塑料熔体均匀加热。过大时，流动阻力增大，熔体易过热分解。（2）有效长度L3=(1-1.5)D0（8-6）（3）头部圆角R取0.5～2mm（4）分流器支架的作用①支承分流器及芯棒，另外起搅拌物料的作用。②小型机头分流器和分流器支架可以做成一个整体。图8.8分流器、支架和芯棒的组合结构1-芯棒2-分流器支架3-分流器SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY③为了消除塑料通过分流器后形成的接合线，分流器支架上的分流筋应做成流线型（图8.16放大图），一般3~8根。④分流器支架设有进气孔和导线孔，用以通入压缩空气和内装置电热器时导入导线，通入压缩空气的作用是为了管材的定径和冷却。3.2.4定径套设计（1）外径定径内定径法：管内通入压缩空气（最后经过预热，表压0.02~0.28MPa）真空吸附法：定径套内抽真空度55~66kPa，真空孔径为φ0.6~φ1.2mm。SHANGHAIDIANJIUNIVERSITY我国塑料管材标准大多规定外径为基本尺寸，故国内较常用外径定型法。（２）内径定径通过定径套内的循环冷却水冷却定型优点：保证管材内孔圆度，操作方便；只适用直角式机头适用：内径公差要求比较严格的聚乙烯和聚丙烯管材图8.10内冷却定径套图8.9外径定径的内压法定径套1-进水口2-定径套3-塑料管4-定位部分5-口模6-芯棒7-出水口