塑料管材挤出模具设计PPT课件

1、挤出模具的设计2、8-1概述塑料挤出成型是用加热的方法使塑料处于流动状态，然后在一定压力的作用下，使其通过塑料模具，成型后制成连续的型材。通过挤压加工的塑料产品有很多种，如管材、薄膜、棒材、板材、电缆涂层、单丝和型材。5，因此，挤出成型已经成为最常见的塑料成型加工方法之一。6，例如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、氯化聚醚和其它热塑性塑料以及热固性塑料，例如酚醛和脲醛。挤出成型具有效率高、投资少、制造简便、可连续生产、占地面积小、环境清洁等优点。挤出成型生产的塑料产品已被广泛使用，其产量占塑料产品总量的一半以上。因此，挤出成型在塑料加工行业中占有非常重要的地位。挤压成型机机头典型结构分析机头是挤压成型模具的主要部件，具有以下四种功能。(1)材料从螺旋运动变为直线运动；(2)产生必要的成型压力以保证产品的致密性；(3)通过机头进一步塑化物料；(4)要求截面形状的产品由机头成型。8，1-模体2-分流锥3-分流锥支架4-中间套筒5-压盖6-模7-心轴8-尺寸套筒9-空气塞10-进气管。现在以管材挤出机机头为例，分析机头的组成和结构，如图所示。口模和芯棒口模成型产品的外表面和芯棒成型产品的内表面，因此口模和芯棒的成型部分决定了产品的横截面形状和尺寸。如图所示，多孔板(过滤板、栅板)用于将物料的螺旋运动转变为直线运动，同时可以防止未增塑的塑料和机械杂质进入鼻口。此外，多孔板还可以形成一定的鼻压，使产品更加紧凑。分流器和分流器支撑分流器也称为鱼雷头部。塑料通过分流器变成薄环形，便于进一步加热塑化。大型挤出机的分流器中还设置有加热装置。分流支架主要用于支撑分流板和芯棒，也用于分流物料流以增强搅拌效果。小头的分流器支架可以与分流器集成在一起。调整螺钉用于调整模具和心轴之间的间隙，以确保产品壁厚均匀。头体用于组装头的所有部件并连接挤出机。该定径套筒使产品通过定径套筒获得良好的表面粗糙度、正确的尺寸和几何形状。7.堵塞是为了防止压缩空气泄漏，并确保管道中有一定的压力。16岁。8.1.2挤压成型机头的分类及其设计原则1。分类由于挤压产品的形状和要求不同，需要相应的头部来满足产品的要求。头的类型有很多种，大致可以根据以下三个特点进行分类：(1)按头的用途分类可分为挤管头、吹管头、挤出机头等。17，管材挤出头、吹管头、18、板挤压头，19，(2)按产品生产方向分类，可分为直头和横头，前者的头在物料流动方向和挤出机螺杆轴向一致，如硬管头；后一个头部中的材料流动方向与挤出螺杆的轴向成一角度，例如电缆头部。直头，20，1芯线2-导杆3-头体4-电加热器5-调节螺钉6-模具7-涂覆塑料零件8-过滤板9-挤出机螺杆，横向头挤出电缆，21，根据压头的大小，在压头分类中可分为：低压压头(物料流动压力100 kg/cm2)。设计原则(1)流道是流线型的，这样材料可以沿着流道均匀地填充和挤出，同时避免材料过热和分解。鼻子里的赛跑者，23，(2)足够的压缩比，使产品紧凑，消除分流支架造成的接缝。根据不同类型的产品和塑料，应设计足够的压缩比。压缩比：指的是进料端的最大横截面积与模具本体中熔体通道空腔中模具处环形空腔的横截面积之比。压缩比一般为410。如果熔体粘度较高，压缩比为2.5 6.24，(3)具有正确横截面形状的模具成形部分的设计应确保材料在挤压后具有规定的横截面形状。由于塑料的物理性能、压力、温度等因素的影响，模具成型部分的横截面形状与产品的横截面形状不对应。这两者有很大的不同。设计中应考虑该因素，以使成型零件具有合理的横截面形状。由于产品横截面形状的变化与成型时间有关，因此控制必要的成型长度是一种有效的方法。(4)结构紧凑在满足强度的条件下，头部结构应紧凑，其形状应尽可能规则对称，以保证传热均匀，装卸方便，不漏料。(5)选材要合理。由于头部磨损大，某些塑料腐蚀性强，头部材料应是高耐磨性和高硬度的碳钢或合金钢，有些甚至需要镀铬以提高头部的耐腐蚀性。此外，机头的结构尺寸还与产品的形状、加热方式、螺杆形状、挤压速度等因素有关。设计师应根据具体情况灵活运用上述原则。26，8.2典型的挤压头和通常设计的挤压头包括：管道挤压头、电线和电缆包覆头轮廓挤压头，27，其结构简单，有分流支架，芯模不易加热，成型长度长，适用于挤出聚氯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄壁小口径管材。它是塑料管材挤出成型最广泛使用的模具结构。1.管材挤出机头28的结构形式。29，(2)肘形头的右边图形是肘形头。它的结构特点是内部没有分流支架，熔体绕着模头中的芯模流动，因此只产生一条分流道。这种机头最突出的优点是：挤出机的机筒容积易于接近芯棒的上端，芯棒易于加热；与之配套的冷却装置可同时对管材的内径和外径进行冷却和整形，整形精度高：流阻小，料流稳定，出料均匀，生产率高，产品质量好。然而，结构复杂，制造困难，生产面积大。30岁的PPPE，用途：医用管材内径成型用聚氯乙烯管材成型模具医用管材内径成型挤出成型模具结构主要用于医用管材成型。这些塑料管大多是小直径管，透明的内壁和外壁光滑。该模具的结构与普通塑料成型模具的不同之处在于设有内径冷却定型装置。生产时，内径冷却定型装置穿过管坯，对挤压模具的管坯进行冷却定型；内径冷却定型装置的外圆直径与管道内孔的直径一致(或稍大)，冷却水通过内径冷却定型装置。31，(3)侧机头显示为侧机头。它结合了直接型和横向型的优点。物料改变方向，消除横向机头一次性更换造成的不均匀现象。占地面积小。结构复杂，没有分流支架，芯模可以加热，成型长度不长。适用于大直径和小直径管道。大挤压阻力，32，1芯线2-导杆3-头体4-电加热器5-调节螺钉6-模具7-覆盖塑料零件8-过滤板9-挤出机螺钉，电线和电缆覆盖头，33，分流锥乳罩的外圆该模具结构可用于成型硬聚氯乙烯管和软聚氯乙烯管。定型套与模具连接，成型后的管坯从定型套中挤出后进入水箱冷却定型。39岁。定径采用内压法；定径套的外腔是带有冷却循环水的环形套，用于冷却管坯；生产过程中，压缩空气通过分流锥支架肋上的小孔送入管坯，管坯前端安装一个空气塞，防止管内压缩空气逸出。分流锥、支架和芯轴也通过螺纹连接成一体，分流锥支架的外圆和模体的内圆紧密配合定位。保证组装后分流锥、支架、芯轴和模体的同心精度。(直径80毫米)硬管挤压模具，40。41，50根管子与25根管子相比，42。(直径90 120 mm)硬管挤压模，43，由图中所示的模具形成的管直径较大(通常，管直径在90 125毫米的范围内)。该模具的结构与前两种结构的不同之处在于三个部分是拼合锥、拼合锥支架和心轴。三部分通过螺纹连接结合为一体后，三部分从模体左端装入模体(图中所示方向)，口模从模体右端装入模体(图中所示方向)；定径套筒的外腔可采用可冷却循环水的环形套筒或具有抽真空腔段的冷却定径环形套筒。44，生产厚壁管时，管坯可以在管内充入压缩空气，外表面可以通过真空吸附与定径套的内圆表面紧密贴合，从而保证厚壁管的冷却和定径质量。45岁，为了便于模具零件的加工和装配，模具本体分为两部分。加工后，在装配过程中用螺钉固定模体。连接模的特定组合圆应采用H7/h6精密配合，以分流锥的外圆为配合基准，以保证装配后模具内表面的同心度和接触面过渡处的凸凹台现象。图中芯轴上设有弧形凸台，有利于消除熔料通过分流锥支架筋后产生的熔接痕，从而提高熔料的塑化质量，进而提高产品质量。(150-200毫米直径)硬管挤压模具，46。47岁。该图显示了较大直径( 250- 315 mm)的塑料管成型模具的结构。为了便于加工和装配，将重量较大的模体分成三段，用螺钉连接成一个整体。连接接触面设计成锥形，使组合三部分连接牢固可靠，同心度精度高，无位移，保证装配精度。较大直径的芯棒是空心的，不仅可以减轻芯棒的重量，而且可以在型腔内安装电阻加热器，不仅可以加速芯棒的加热和升温，还可以提高熔融材料的塑化质量。组装好的模具很重，应配有吊环。48岁。49岁。模具的内径不等于塑料管的外径，因为从模具中挤出的管坯压力突然降低，塑料由于弹性回复而直径膨胀，管坯在冷却和牵引的作用下直径收缩。膨胀和收缩与塑料性能、挤出温度、压力和其他成型条件以及定径套筒结构有关。目前，还没有成熟的理论计算方法来计算膨胀和收缩值。通常，模具横截面尺寸根据所需的几英寸的管道横截面和拉伸比来确定。所谓的拉伸比是指环形间隙的横截面积和模具成形部分中的管的横截面积之间的比率。51，式中，I为普通塑料的允许拉伸比，如下列：r型模内径；R1心轴外径；r-管道外径：R1内径(2)芯模芯模是用于形成管道内表面的部件，如图所示。直管的头部通过螺纹与分流器连接。心轴结构的主要尺寸是直段的直径、长度和收缩角。一般原则是芯棒直段的长度等于或略大于模具直段的长度，可在L1=(1 2.5) d范围内选择；您也可以根据表中显示的经验数据进行选择。芯模的结构应有利于熔体流动，并消除熔体通过分流器后形成的接缝。熔体流过分流支架后，被压缩以使熔体很好地融合。为此，芯模应该具有收缩角，并且芯模的长度L1等于口模L1的长度。心轴的收缩角应小于分流锥的扩张角，以便尽快消除分流锥支撑肋引起的熔体粘合线。收缩角的选择应注意熔体的粘度。当粘度较大时，应取较小的收缩角，如聚氯乙烯，=10 30为熔体，=25 40，56，57岁，对于粘度较小的聚乙烯，芯棒直径d1可按以下公式计算：d1=d-2，-芯棒与模具之间的间隙；D模具内径，58，由于如上所述挤出模具后塑料熔体的膨胀和收缩，不等于产品壁厚。可按下式计算：其中k经验系数，t产品壁厚，k=1.16 1.20为了使管子的壁厚均匀，必须设置调节螺钉来安装和调节模具和心轴之间的间隙。调节螺钉的数量一般为4 8个。59岁。(3)分流锥的作用是使熔体层变薄，以便均匀加热并进一步塑化它。结构如图所示。60岁。61岁，分离器和栅板之间的距离一般为10 20毫米，或略小于0.1微米(D1是挤出机螺杆的直径)。分流器和栅板之间保持一定距离的功能是收集通过栅板的熔体。因此，距离不应过小，否则熔体流动速率不稳定且不均匀。如果距离太大，熔体将在该空间停留很长时间，聚合物将容易分解。分流器的膨胀角的值取决于塑料的粘度。对于低粘度塑料，=300-800，对于高粘度塑料，=300-600。如果太大，熔体流动阻力很大：如果太小，分流锥的长度将不可避免地增加。62岁，分流锥的长度一般由以下公式确定：L3=(1 1.5)DO公式中Do栅格板出口处的直径。分流器头圆角r一般为0.5 2mm。63，(4)分流器支架分流器支架配有一个进气口和一个电线孔，用于在电加热器安装在内部时引入压缩空气和电线。引入压缩空气的目的是确定尺寸(用内压法确定外径的形状)和冷却管道。分离器支架和分离器可以制成一体式或组合式。前者通常用于中小型机头，而后者通常用于大型机头。在满足支撑强度的条件下，分流支架上分流筋的数量应较少，一般为3-8根。分流条应为流线型，在满足强度的前提下，其宽度和长度应尽可能小，出料端的角度应小于进料端的角度。64，(5)定径套对于直径小于30毫米的硬聚氯乙烯管道，