【大學(xué)課件】塑料擠出成型工藝及模具設(shè)計(jì)

塑料擠出成型工藝及模具設(shè)計(jì)歡迎學(xué)習(xí)塑料擠出成型工藝及模具設(shè)計(jì)課程。本課程將深入探討塑料擠出成型的工藝流程、設(shè)備原理和模具設(shè)計(jì)技巧。塑料擠出成型工藝概述定義塑料擠出成型是一種連續(xù)生產(chǎn)塑料制品的工藝，通過(guò)熔融、擠壓和冷卻塑料來(lái)制造各種形狀的產(chǎn)品。特點(diǎn)高效率、低成本，適用于生產(chǎn)長(zhǎng)條形、管狀等連續(xù)截面的塑料制品。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于管材、型材、薄膜、電線電纜等領(lǐng)域。塑料擠出成型的主要工藝參數(shù)溫度控制塑料的熔融狀態(tài)，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。壓力影響塑料的流動(dòng)性和成型速度，決定產(chǎn)品的密實(shí)度。速度包括螺桿轉(zhuǎn)速和牽引速度，影響產(chǎn)品尺寸和表面質(zhì)量。塑料擠出機(jī)的基本組成和工作原理料斗儲(chǔ)存和輸送塑料原料。機(jī)筒加熱和傳送塑料熔體。螺桿攪拌、壓縮和輸送塑料。機(jī)頭連接模具，塑造最終產(chǎn)品形狀。單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要由一根螺桿、機(jī)筒、加熱系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)組成。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便適用范圍廣產(chǎn)量較高混煉性能一般雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)由兩根相互嚙合的螺桿組成，可并轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。優(yōu)點(diǎn)混煉性能好，適用于加工熱敏性材料。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維護(hù)難度大。應(yīng)用適用于特種工程塑料、改性塑料等高性能材料的加工。模具的基本組成及其功能1模芯決定產(chǎn)品的內(nèi)部形狀。2模腔決定產(chǎn)品的外部形狀。3流道系統(tǒng)引導(dǎo)塑料熔體流動(dòng)。4冷卻系統(tǒng)控制產(chǎn)品冷卻速度和均勻性。模具設(shè)計(jì)的基本原則1功能性滿足產(chǎn)品的形狀和尺寸要求。2生產(chǎn)效率優(yōu)化流道設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率。3經(jīng)濟(jì)性合理選材，降低制造和維護(hù)成本。4可靠性確保模具使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)水冷使用冷卻水通道，適用于大多數(shù)模具。氣冷利用空氣流動(dòng)散熱，適用于小型模具。油冷使用導(dǎo)熱油，適用于高溫模具。模具的加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)電加熱常用方式，通過(guò)電熱管或電熱圈加熱模具?？刂凭_，響應(yīng)快速。油加熱適用于大型模具或需要均勻加熱的場(chǎng)合。熱慣性大，溫度分布均勻。模具的噴嘴設(shè)計(jì)1確定噴嘴類型根據(jù)產(chǎn)品特性選擇直流道、側(cè)流道等噴嘴類型。2計(jì)算噴嘴尺寸根據(jù)產(chǎn)品截面積和生產(chǎn)速度確定噴嘴直徑。3優(yōu)化噴嘴形狀設(shè)計(jì)流線型內(nèi)腔，減少壓力損失和材料滯留。4考慮熱平衡設(shè)計(jì)加熱裝置，保持噴嘴溫度穩(wěn)定。模具的型腔設(shè)計(jì)1分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)明確產(chǎn)品的幾何特征和尺寸要求。2確定分型面選擇合適的分型面位置，便于脫模。3設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)對(duì)于有內(nèi)腔或凹槽的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)抽芯結(jié)構(gòu)。4考慮收縮率根據(jù)材料特性，預(yù)留適當(dāng)?shù)氖湛s余量。模具的流道設(shè)計(jì)主流道連接噴嘴和分流道，通常采用圓錐形。分流道將熔體均勻分配到各個(gè)型腔。澆口連接分流道和型腔，控制熔體流入速度。模具的澆口設(shè)計(jì)點(diǎn)澆口適用于小型產(chǎn)品，澆口痕跡小。邊澆口適用于薄壁產(chǎn)品，填充均勻。扇形澆口適用于大型平面產(chǎn)品，減少翹曲。膜澆口適用于精密產(chǎn)品，填充壓力低。模具的通氣孔設(shè)計(jì)位置設(shè)置在型腔最后填充處和易產(chǎn)生氣穴的位置。尺寸寬度通常為0.02-0.05mm，深度為3-5mm。形狀可采用直槽、鋸齒狀或多級(jí)臺(tái)階式。模具的收縮率和收縮量的計(jì)算收縮率計(jì)算收縮率=(模具尺寸-產(chǎn)品尺寸)/模具尺寸×100%收縮量計(jì)算收縮量=產(chǎn)品尺寸×收縮率模具材料的選擇模具鋼常用H13、P20等，具有高強(qiáng)度、高硬度和良好的耐磨性。鋁合金適用于小批量生產(chǎn)，導(dǎo)熱性好，加工方便。銅合金用于高導(dǎo)熱要求的部件，如冷卻水管。特種合金如鈦合金，用于特殊工藝要求的模具。模具的制造工藝1粗加工鋸切、銑削等初步成型。2精加工精銑、磨削等提高精度。3熱處理淬火、回火等提高硬度。4表面處理鍍鎳、氮化等提高耐磨性。模具表面處理工藝電鍍鍍鉻、鍍鎳等，提高耐蝕性和硬度。氮化提高表面硬度和耐磨性。涂層如PVD、CVD涂層，提高耐磨性和脫模性。模具的維護(hù)和保養(yǎng)日常清潔每次使用后清潔模具表面，防止殘留物積累。定期檢查檢查模具各部件是否磨損、變形或損壞。潤(rùn)滑保養(yǎng)定期對(duì)活動(dòng)部件進(jìn)行潤(rùn)滑，減少摩擦磨損。防銹處理使用防銹油或防銹劑保護(hù)模具表面。擠出模具的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案問(wèn)題產(chǎn)品尺寸不穩(wěn)定表面缺陷熔體流動(dòng)不均勻解決方案調(diào)整溫度和壓力優(yōu)化冷卻系統(tǒng)改進(jìn)流道設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)實(shí)例分析（1）需求分析確定產(chǎn)品規(guī)格和性能要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)模具整體結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵部件。仿真分析進(jìn)行流動(dòng)、冷卻等仿真分析。優(yōu)化改進(jìn)根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。模具設(shè)計(jì)實(shí)例分析（2）3D模型展示模具的整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部構(gòu)造。流動(dòng)分析模擬塑料熔體在模具內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)。溫度分布分析模具各部位的溫度變化情況。模具設(shè)計(jì)實(shí)例分析（3）1設(shè)計(jì)初稿根據(jù)產(chǎn)品要求完成模具初步設(shè)計(jì)。2仿真優(yōu)化通過(guò)CAE軟件進(jìn)行流動(dòng)、冷卻仿真，優(yōu)化設(shè)計(jì)。3制造裝配根據(jù)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)圖紙制造和裝配模具。4試模調(diào)試進(jìn)行試模生產(chǎn)，根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整和完善。擠出成型工藝的質(zhì)量控制溫度控制精確控制各區(qū)域溫度，確保材料充分熔融。壓力監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擠出壓力，保證產(chǎn)品穩(wěn)定性。尺寸檢測(cè)在線測(cè)量產(chǎn)品尺寸，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。擠出成型工藝的自動(dòng)化與數(shù)字化智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和優(yōu)化。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)產(chǎn)品表面缺陷和尺寸偏差。數(shù)據(jù)采集與分析收集和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提高工藝穩(wěn)定性。遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷。擠出成型工藝的新發(fā)展趨勢(shì)1綠色環(huán)保開(kāi)發(fā)可降解材料和回收技術(shù)。2智能制造應(yīng)用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)。3復(fù)合材料開(kāi)發(fā)新型復(fù)合材料擠出工藝。4微納米擠出研究微納米級(jí)產(chǎn)品的擠出成型。擠出成型技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嶋H案例分享和交流汽車行業(yè)汽車密封條和裝飾條的擠出成型工藝優(yōu)化。建筑行業(yè)大口徑PVC管