擠出管材模具設(shè)計

1、目的與要求：重點和難點：掌握擠出模的結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計要點掌握擠出模的結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計要點 。管材擠出模設(shè)計要點管材擠出模設(shè)計要點擠出成型：擠出成型： 將塑料在擠出機旋轉(zhuǎn)的螺桿與料筒之間進行輸送、將塑料在擠出機旋轉(zhuǎn)的螺桿與料筒之間進行輸送、壓縮、熔融、塑化，然后定量地通過安裝在料筒頭部的壓縮、熔融、塑化，然后定量地通過安裝在料筒頭部的擠出成型模具和定型模具，從而生產(chǎn)出棒材、管材、板擠出成型模具和定型模具，從而生產(chǎn)出棒材、管材、板材、片材、薄膜、單絲、電線電纜、各種異型材及中空材、片材、薄膜、單絲、電線電纜、各種異型材及中空件等具有一定幾何截面和尺寸的連續(xù)型材塑件的加工工件等具有一定幾何截

2、面和尺寸的連續(xù)型材塑件的加工工藝過程，是應(yīng)用非常廣泛的重要的塑料成型加工方法之藝過程，是應(yīng)用非常廣泛的重要的塑料成型加工方法之一。一。 擠出成型制件：擠出成型制件： 擠出模擠出模是用于塑料擠出成型的模具，由是用于塑料擠出成型的模具，由成型模具成型模具和和定定型模具型模具組成。組成。 擠出成型模具擠出成型模具也稱擠出成型也稱擠出成型機頭機頭或或模頭模頭，擠出定型模具，擠出定型模具又分為又分為定徑套和定徑芯模定徑套和定徑芯模。 擠出模的分類擠出模的分類各式各樣的擠出機頭，為便于識別和表現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特點，通各式各樣的擠出機頭，為便于識別和表現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特點，通常有以下分類方式常有以下分類方式 ：擠出模的結(jié)構(gòu)

3、組成擠出模的結(jié)構(gòu)組成以直通式管材擠出機頭及定徑套為例，擠出模主要由以下以直通式管材擠出機頭及定徑套為例，擠出模主要由以下一些零部件組成：一些零部件組成：1-堵塞 2-定徑套 3-口模 4-芯棒 5-調(diào)節(jié)螺釘 6-分流器7-分流器支架 8-機頭體 9-過濾板（柵板） 10-連接法蘭 11-擠出機料筒 12-通氣嘴 13-連結(jié)套 14-壓環(huán) 1.1.口模和芯棒口模和芯棒口模口模用來成型用來成型塑件的外表面塑件的外表面，芯棒芯棒用來成型用來成型塑件的內(nèi)表面塑件的內(nèi)表面。塑料熔體從口模與芯棒的塑料熔體從口模與芯棒的環(huán)狀縫隙環(huán)狀縫隙擠出，因此塑件截面形擠出，因此塑件截面形狀是由口模和芯棒決定的。通過對調(diào)

4、節(jié)螺釘狀是由口模和芯棒決定的。通過對調(diào)節(jié)螺釘5 5進行調(diào)節(jié)，進行調(diào)節(jié)，保證塑件壁厚均勻。保證塑件壁厚均勻。2. 2. 機頭體機頭體其作用相當(dāng)于模架，使機頭各零部件組裝連接成一個整體，其作用相當(dāng)于模架，使機頭各零部件組裝連接成一個整體，并可安裝固定在擠出機料筒并可安裝固定在擠出機料筒1111的頭部。的頭部。3. 3. 過濾板和過濾網(wǎng)過濾板和過濾網(wǎng)過濾板和過濾網(wǎng)安裝在擠出機料筒與機頭交界處，兩者組過濾板和過濾網(wǎng)安裝在擠出機料筒與機頭交界處，兩者組合作用，使擠出機中被螺桿擠出的熔融塑料料流由螺旋運合作用，使擠出機中被螺桿擠出的熔融塑料料流由螺旋運動改變?yōu)橹本€運動；并沿螺桿方向形成擠出壓力，增加塑動改

5、變?yōu)橹本€運動；并沿螺桿方向形成擠出壓力，增加塑料的密實度及塑化均勻度；將未熔融塑化的塑料顆粒以及料的密實度及塑化均勻度；將未熔融塑化的塑料顆粒以及各種雜質(zhì)過濾，阻止其進入機頭。各種雜質(zhì)過濾，阻止其進入機頭。4.4.分流器與分流器支架分流器與分流器支架分流器使通過它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀而平穩(wěn)地進入分流器使通過它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀而平穩(wěn)地進入成型區(qū)，并被均勻加熱，同時進一步塑化。分流器支架主成型區(qū)，并被均勻加熱，同時進一步塑化。分流器支架主要用來支承分流器及芯棒，使料流分束，加強混合作用。要用來支承分流器及芯棒，使料流分束，加強混合作用。5.5.定徑套定徑套定徑套通過冷卻定型，使從機頭口

6、模擠出的高溫塑件已形定徑套通過冷卻定型，使從機頭口模擠出的高溫塑件已形成的截面形狀穩(wěn)定下來，并進行精整，從而獲得精度更高成的截面形狀穩(wěn)定下來，并進行精整，從而獲得精度更高的截面形狀和尺寸，以及更好的表面質(zhì)量。的截面形狀和尺寸，以及更好的表面質(zhì)量。一、擠出成型機頭的作用 1.1.使來自擠出機的塑料熔體的料流形式由螺旋帶狀流動改使來自擠出機的塑料熔體的料流形式由螺旋帶狀流動改變?yōu)橹本€流動。變?yōu)橹本€流動。2. 2. 通過模腔內(nèi)流道截面幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必通過模腔內(nèi)流道截面幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必要的成型壓力，以保證塑件外形完整，內(nèi)部密實。要的成型壓力，以保證塑件外形完整，內(nèi)部密實。3.

7、3. 通過模腔內(nèi)的剪切流動及加熱控溫，使塑料熔體進一通過模腔內(nèi)的剪切流動及加熱控溫，使塑料熔體進一步均勻塑化。步均勻塑化。4. 4. 成型具有一定斷面形狀、尺寸和外觀質(zhì)量的連續(xù)的塑成型具有一定斷面形狀、尺寸和外觀質(zhì)量的連續(xù)的塑料制品。料制品。擠出模設(shè)計要點擠出模設(shè)計要點2.2.應(yīng)有合適的壓縮比。應(yīng)有合適的壓縮比。 通常低黏度塑料壓縮比通常低黏度塑料壓縮比值取值取4 40 0，高黏度塑料，高黏度塑料壓縮比值取壓縮比值取2.52.56.06.0為宜。為宜。3.3.機頭成型區(qū)應(yīng)有正確的截面形狀及尺寸。機頭成型區(qū)應(yīng)有正確的截面形狀及尺寸。 影響成型區(qū)的截面形狀及尺寸的因素比較復(fù)雜，影響成型區(qū)的截面形狀

8、及尺寸的因素比較復(fù)雜，設(shè)計時往往采取按經(jīng)驗或資料預(yù)留修模余量的方法，在設(shè)計時往往采取按經(jīng)驗或資料預(yù)留修模余量的方法，在試模過程中根據(jù)具體情況修整確定。試模過程中根據(jù)具體情況修整確定。二、擠出成型機頭設(shè)計原則二、擠出成型機頭設(shè)計原則 1.1.機頭內(nèi)腔應(yīng)設(shè)計成光滑流線型。機頭內(nèi)腔應(yīng)設(shè)計成光滑流線型。5.5.機頭應(yīng)有足夠的強度和剛度，而且結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單緊湊，方機頭應(yīng)有足夠的強度和剛度，而且結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單緊湊，方便加工和裝配。便加工和裝配。6.6.選用合適的模具材料。選用合適的模具材料。 選擇耐磨、硬度較高、耐腐蝕的鋼材和合金鋼。選擇耐磨、硬度較高、耐腐蝕的鋼材和合金鋼?？谀５戎饕尚土慵捕炔坏玫陀诳谀５戎?/p>

9、要成型零件硬度不得低于40HRC40HRC，必要時可以，必要時可以鍍硬鉻，硬鉻鍍層厚為鍍硬鉻，硬鉻鍍層厚為0.020.020.03mm0.03mm。4.4.機頭應(yīng)考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制裝置。機頭應(yīng)考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制裝置。 機頭設(shè)計時應(yīng)考慮設(shè)置用于熔體流量調(diào)節(jié)、口模機頭設(shè)計時應(yīng)考慮設(shè)置用于熔體流量調(diào)節(jié)、口模和芯棒間隙調(diào)節(jié)、擠出成型溫度調(diào)節(jié)等的機構(gòu)和裝置。和芯棒間隙調(diào)節(jié)、擠出成型溫度調(diào)節(jié)等的機構(gòu)和裝置。其中對于成型溫度調(diào)節(jié)，一般要求能對口模及機頭體的其中對于成型溫度調(diào)節(jié)，一般要求能對口模及機頭體的溫度分別獨立控制。溫度分別獨立控制。 擠出機頭安裝在擠出機的頭部，當(dāng)擠出機型號不同擠出機頭安裝在擠

10、出機的頭部，當(dāng)擠出機型號不同時，機頭與擠出機的連接形式和尺寸也可能不同。在進時，機頭與擠出機的連接形式和尺寸也可能不同。在進行擠出機頭設(shè)計時，要了解清楚所用擠出機的型號技術(shù)行擠出機頭設(shè)計時，要了解清楚所用擠出機的型號技術(shù)參數(shù)及對連接形式和尺寸的具體要求，以使得設(shè)計制造參數(shù)及對連接形式和尺寸的具體要求，以使得設(shè)計制造的擠出模能夠正常方便地使用。的擠出模能夠正常方便地使用。三、擠出成型機頭與擠出機的關(guān)系三、擠出成型機頭與擠出機的關(guān)系機頭與擠出機的連接裝置常采用鉸鏈、法蘭結(jié)構(gòu)，常用的機頭與擠出機的連接裝置常采用鉸鏈、法蘭結(jié)構(gòu)，常用的主要有以下幾種形式：主要有以下幾種形式：1.1.螺紋連接式。螺紋連接

11、式。2.2.螺釘連接式。螺釘連接式。3.3.快速更換式?？焖俑鼡Q式。管材擠出成型：一、管材擠出成型機頭的結(jié)構(gòu)一、管材擠出成型機頭的結(jié)構(gòu) 常用的管材擠出機頭結(jié)構(gòu)有直通式、 直角式與旁側(cè)式三種形式。1.直通式擠管機頭 圖示為直管式機頭。其結(jié)構(gòu)簡單，具有分流器支架，芯模加熱困難，定型長度較長：適用于PVC、PA、PC、PE、PP等塑料的薄壁小口徑的管材擠出。 是擠出成型塑料管材應(yīng)用最廣泛的一是擠出成型塑料管材應(yīng)用最廣泛的一種模具結(jié)構(gòu)種模具結(jié)構(gòu)2.2.直角式擠管機頭直角式擠管機頭 結(jié)構(gòu)特點是內(nèi)部不設(shè)分流器支架，熔體在機頭中包圍芯棒流動成型，因此只產(chǎn)生一條分流痕跡。這種機頭最突出的優(yōu)點是：擠出機機筒容易

12、接近芯棒上端，芯棒容易被加熱；與它配合的冷卻裝置可以同時對管材的內(nèi)外徑進行冷卻定型，所以定型精度較高：流動阻力較小，料流穩(wěn)定，出料均勻，生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，生產(chǎn)占地面積較大。 PP PE3.旁側(cè)式擠管機頭 綜合了直向式和橫向式的優(yōu)點。物料經(jīng)改變方向消除了橫向機頭一次變向所造成的不均勻現(xiàn)象。占地面積小。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒有分流器支架，芯?？梢约訜?，定型長度也不長。大小口徑管材均適用。擠出阻力大二、管材擠出機頭的零件設(shè)計二、管材擠出機頭的零件設(shè)計口模用來成型管材外表面的零件，其結(jié)構(gòu)如圖所示。設(shè)計時需確定的主要尺寸是口模的內(nèi)徑d和成型區(qū)的長度L1。1.口模按經(jīng)驗公式確定：（1）口

13、模的內(nèi)徑d按拉伸比確定：按管材外徑計算的經(jīng)驗公式：（2）成型區(qū)長度L1一般情況下，當(dāng)管材直徑較大時，長度應(yīng)取小值，因此時管材的被定型面積較大，料流阻力較大，反之就取大值；擠軟管時取大值，擠硬管時取小值。 按管材壁厚計算的經(jīng)驗公式：芯棒又稱芯模，是用來成型管材內(nèi)表面的零件，其結(jié)構(gòu)如圖所示。在設(shè)計時需要確定的主要尺寸有芯棒外徑d1、成型區(qū)（定型段）長度L1、壓縮區(qū)(段)長度L2及壓縮角。2.芯棒（1）芯棒的外徑d1（2）定型段長度L1（3）壓縮段長度L2（4）壓縮角對低黏度塑料：4560；對高黏度塑料：3050。 （1）分流器3.分流器和分流器支架分流器的作用是使塑料熔體通過時料層變薄，便于均勻加

14、熱，并產(chǎn)生剪切摩擦，使之進一步均勻塑化。如圖所示：分流器擴張角低黏度塑料3080，高粘度塑料3060。擴張角應(yīng)小于芯棒壓縮角。分流錐長度L分流器頭部圓角R不宜過大，以避免塑料熔體易在此處發(fā)生滯留而過熱分解。一般取R0.52mm分流器表面粗糙度分流器塑料熔體要流經(jīng)的表面需拋光，表面粗糙度Ra0.4m。分流器頭部與過濾板端面距離L一般取L1020mm或稍小于0.1D1（D1為擠出機螺桿2的直徑）。（2）分流器支架主要用于支承分流器及芯棒。小型機頭可做成下圖右的整體式，中大型機頭則一般做成下圖左的組合式。支架上的分流肋應(yīng)設(shè)計成流線型，分流肋的數(shù)量也應(yīng)盡可能少些，以免產(chǎn)生過多的熔接痕，一般為38根。分

15、流器支架上通常還設(shè)有壓縮空氣進氣孔和內(nèi)部加熱裝置導(dǎo)線孔。三、管材的定徑和冷卻三、管材的定徑和冷卻 為了能獲得準(zhǔn)確的尺寸、幾何形狀及較低的表面粗糙度值，必須立即采取定徑和冷卻措施。管材的定徑和初步冷卻通常由定型模來完成，之后再進入水槽繼續(xù)冷卻。一般采用外徑定徑和內(nèi)徑定徑兩種方法。1.外徑定徑外徑定徑適用于管材外徑尺寸精度要求高、外表面粗糙度值要求低的情況。通過使管坯外表面在壓力作用下與定徑套內(nèi)壁緊密貼合的方法來達(dá)到定徑的目的。按照壓力產(chǎn)生方式的不同，外徑定徑又分為內(nèi)壓法和真空法兩種。(1)內(nèi)壓法 (2)真空法2.內(nèi)徑定徑內(nèi)徑定徑適用于管材內(nèi)徑尺寸要求準(zhǔn)確、圓度要求高的情況。其工作原理如圖所示，定

16、徑芯模2直接與機頭芯棒4相聯(lián)接，通過將冷卻水通入其內(nèi)的冷卻水道，使從口模中擠出的管坯被冷卻定型。內(nèi)徑定徑常用于內(nèi)徑公差要求高的PE、PP及PA等的管材定型。其結(jié)構(gòu)如圖所示：舉例舉例:20 x2 RPVC 20 x2 RPVC 管材模具設(shè)計管材模具設(shè)計模具口模間隙：模具口模間隙：=2/1.16=1.72 取經(jīng)驗值取經(jīng)驗值1.75定型段（即平直段）長度定型段（即平直段）長度 L=50t=100塑件中性層尺寸：塑件中性層尺寸：20-2=18 18/1.01=17.8 17.8+1.75=19.6 取口模外徑經(jīng)驗值取口模外徑經(jīng)驗值19.7擴張角擴張角約約5060收縮角收縮角 約約2530壓縮比壓縮比10.38.1-9.8530-