第7章_塑料挤出成型工艺及模具

第七章塑料挤出成型工艺及模具设计7.1挤出成型工艺主要用于生产具有恒定截面形状的管材、棒材、板材、片材、线材和薄膜等。此外，也可用于塑料的着色造粒、共混、中空塑件型坯的生产。7.1.1挤出成型原理及特点挤出成型优点：连续成型、生产量大、生产效率高、设备简单成本低、操作方便7.1.2挤出成型工艺过程•原材料的准备阶段•塑化阶段•成型阶段•定径阶段•塑件的牵引、卷曲和切割阶段•温度•压力•挤出速度•牵引速度7.1.3挤出成型工艺参数7.2挤出成型机头概述挤出成型的模具成为挤出成型机头7.2.1挤出机头的作用及分类•是塑料熔体由螺旋运动变成直线运动•产生必要的成型压力，保证制品密实•使物料通过机头得到进一步塑化•通过机头成型所需要的断面形状1挤出机头作用7.2.1挤出机头的作用及分类2挤出机头的分类•圆环机头•平板状机头•水平直通式•直角式按机头几何形状分按机头进料与出料方向分按机头用途分;吹膜机头、管材机头、板材机头、棒材机头、异型机头。7.2.2挤出机头的结构组成１、口模口模用以成型制品的外表面7.2.2挤出机头的结构组成2、芯棒芯模用以成型制品的内表面3、过滤部分过滤板和过滤网组成。作用是使物料由螺旋运动变为直线运动，且沿螺杆方向建立起一定压力，增加塑料塑化程度，党组杂质或未塑化好的物料4、机头体相当于模架，用来组装并支撑机头的各零件7.2.2挤出机头的结构组成5、连接部分机头与挤出机用螺钉及法兰连接6、分流器使塑料熔体分流变成薄环状以平稳地进入成型区，同时进一步塑化．7、分流器支架支撑分流器及芯棒8、定径套通过冷却，使从机头口模挤出的塑件横截面稳定下来，并进行精整，从而获得精度更高的横截面形状和尺寸１、机头流道呈光滑流线型，以减少流动阻力，使物料沿着机头流道充满并均匀地挤出，同时避免物料发生过热分解．２、为使制品密实和消除因分流器支架造成的分流痕迹，物料应有足够的压缩比．３、要考虑塑料各物理性能和生产工艺性能对制品断面形状和尺寸的影响，设计正确合理的机头断面形状和尺寸．7.2.3挤出机头的设计原则4、设置适当的调节控制装置，例如熔体流量调节、成型温度调节、口模与型棒间的间隙调节5、在在满足强度条件下，机头结构应紧凑并便于装配和拆卸，连接处应严密，防止漏料，其形状尽量对称，使传热均匀．6、由于机头磨损大，应合理选用材料，常选用硬度教高，耐磨，耐腐蚀，高温不变形的钢材及合金钢，有的甚至需要镀铬来提高其耐磨性和抗腐蚀能力．7.2.3挤出机头的设计原则7.3管材挤出机头的设计7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定•口模•型棒•分流器•分流器支架•挤出机型号•制品内径•制品外径•制品所用材料机头工艺参数需要的数据7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定1口模确定口模内径和定型段长度7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定1口模（1）口模的内径D巴鲁斯效应和冷却收缩等原因使塑件外径不等于口模内径确定口模的内径D方法1：D=d/K确定口模的内径D方法2：2222ssddDID7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定1口模（2）定型段长度L1口模与型棒的平直部分的长度成为定型段定型段长度过长会使料流阻力过大，过短起不到定型作用A按管材外径确定L1L1=(0.5～３）ＤＢ按管材外径确定L1L1=ｎｔ7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定２芯棒确定芯棒外径、型棒成型段长度、压缩段长度，压缩角7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定２芯棒（１）芯棒的外径d2(0.83~0.94)Dt（２）芯棒成型段长度Ｌ１‘Ｌ１‘≥Ｌ１（３）芯棒压缩段段长度Ｌ２Ｌ２＝（１.５～２.５）Ｄ０（４）压缩角β低粘度塑料，β＝４５～６０°高粘度塑料，β＝３０～５０°7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定３分流器和分流器支架确定分流器上的角度α，分流锥长度、分流器头部圆角半径、分流器表面粗糙度、过滤版与分流器顶间隔7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定３分流器和分流器支架（１）分流器角度α低粘度塑料，β＝３０～８０°高粘度塑料，β＝３０～６０°（２）分流锥的长度Ｌ３Ｌ３＝（１～１.５）Ｄ０（３）分流器头部圆角半径ＲＲ＝０.５～２ｍｍ（４）分流器表面粗糙度Ｒａ＜０.４μｍ（５）过滤板与分流器顶间隔Ｌ５Ｌ５＝１０～２０ｍｍＬ５＜０．１Ｄ１7.3.1直通式挤出机头工艺参数的确定４拉伸比与压缩比压缩比：机头和多孔板相接处最大进料截面积与口模和芯棒的环隙横截面积之比，反映塑料熔体的压实程度ε＝４～１０ε＝２.５～６低粘度塑料高粘度塑料7.3.２管材的定径和冷却管材的定型方法主要有两种：内径定型法和外径定型法。内径定型：即定型套控制管材的内径尺寸及圆度，使仍呈半熔体的塑料管坯包紧定型套控制管材的内冷却硬化。外径定型：即定型套控制管材的外径尺寸及圆度，借助压缩空气作用使半熔体的管坯紧贴于定型套的内径冷却硬化。7.3.２管材的定径和冷却１外径定径外径定径适用于对管材外径尺寸精度要求高、外表面粗糙度低的情况。按照压力产生方式不同，外径定径又分为内压法和真空法。7.3.２管材的定径和冷却１外径定径（１）内压法外定径１）当管材直径Ｄｓ＞４０ｍｍ，定径套长度Ｌ＜１０ｓ，定径套内径ｄ＞（０.８％～１.２％）Ｄｓ定型套内径径向尺寸应考虑管材定型后收缩因素、膨胀效应及牵引等对管材尺寸的影响。定型长度仍应依据管材壁厚、牵引速度而定。2）当管材直径Ｄｓ＞10０ｍｍ，定径套长度Ｌ=(3～5)Ds，定径套内径尺寸不小于口模内径挤出材料定型套内径定型套长度聚烯烃(1.02-0.04)DS10DS聚氯乙烯(1.00-1.02)DS10DS7.3.２管材的定径和冷却１外径定径（2）真空法外定径真空定型套与机头口模不能联接在一起，应有20～100距离。１）定径套内的真空度一般要求53～66kPa,真空孔径在0.6～１.２mm范围内,与塑料熔体粘度和管壁厚有关,粘度大或管壁厚度大时,孔径取大值,反之取小值2）真空定径套内径见表7-73）真空定径套的长度一般应大于其他类型定径套长度7.3.２管材的定径和冷却2内径定径内径定径适用于管材内径要求准确、圆度要求高的情况内径定径设计要点：•定径套沿长度方向有一定锥角•定径套外径一般取（1.02~1.04）ds•定径套长度一般取80~300mm