《塑料成型工艺与模具设计》课件-第九章 挤出模设计

第九章挤出模设计机械工业出版社CHINAMACHINEPRESS塑料成型工艺与模具设计（第3版）第九章挤出模设计第一节概述第二节管材挤出成型机头第三节吹塑薄膜机头第四节异型材挤出成型机头第五节电线电缆挤出成型机头第一节概述挤出成型即是固态塑料在一定温度和一定压力条件下熔融、塑化，利用挤出机的螺杆旋转（或柱塞）加压，使其通过特定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续型材。

一、挤出模分类及作用一般塑料型材挤出成型模具包括两部分：机头（口模）和定型模（套）。

（一）机头的作用机头是挤出塑料制件成型的主要部件，它使来自挤出机的熔融塑料由螺旋运动变为直线运动，并进一步塑化，产生必要的成型压力，保证塑件密实，从而获得截面形状相似的连续型材。（二）定型模的作用

通常采用冷却、加压或抽真空的方法，将从口模中挤出的塑料的既定形状稳定下来，并对其进行精整，从而得到截面尺寸更为精确、表面更为光亮的塑料制件。

第一节概述一、挤出模分类及作用（三）机头的分类（1）按挤出成型的塑料制件分类（2）按挤出塑件的出口方向分类（3）按塑料熔体在机头内所受压力分类

第一节概述二、挤出模的结构组成

图9-1管材挤出成型机头1-管材2-定径套3-口模4-芯棒5-调节螺钉6-分流器7-分流器支架8-机头体9-过滤板(多孔板)10、11-电加热圈(加热器)第一节概述三、挤出成型机头的设计原则四、挤出模与挤出机(一)机头与挤出机的关系(二)国产挤出机的主要参数 表9-1列出了我国生产的适用于加工管、板、膜、型材及型坯等多种塑料制件以及塑料包覆电线电缆的单螺杆挤出机的主要参数。(三)机头与挤出机的联接第一节概述表9-1部分国产挤出机主要参数第二节管材挤出成型机头一、常用结构 直通式挤管机头如图9-1和图9-2所示，其结构简单，容易制造，但熔体经过分流器及分流器支架时形成的分流痕迹(熔接痕)不易消除，另外还有长度较大、整体结构笨重的特点。图9-2直通式挤管机头1-芯棒2-口模3-调节螺钉4-分流器支架5-分流器6-加热器7-机头体第二节管材挤出成型机头图9-3直角式挤管机头1-口模2-调节螺钉3-芯棒4-机头体5-连接管第二节管材挤出成型机头图9-4旁侧式挤管机头1-温度计插孔2-口模3-芯棒4、7-电热器5-调节螺钉6-机头体8、10-熔料测温孔9-机头11-芯棒加热器12-温度计插孔第二节管材挤出成型机头图9-5微孔流道挤管机头第二节管材挤出成型机头表9-2机头特征比较第二节管材挤出成型机头二、机头内主要零件尺寸及其工艺参数(一)口模 (1)口模的内径 k--系数，可以参考表9-3选取。表9-3系数k值选取表第二节管材挤出成型机头(2)定型段长度 c--系数，与塑料品种有关，具体数值见表9-4。表9-4定型段长度L1的计算系数c第二节管材挤出成型机头(二)芯棒(三)拉伸比和压缩比 (1)拉伸比 拉伸比是指口模和芯棒在定型区的环隙截面积与挤出管材截面积之比值，它反映了在牵引力或牵引速度作用下，管材从高温型坯到冷却定型后的截面变形状况，以及纵向取向程度和拉伸强度，它的影响因素很多，一般通过实验确定。其值见表9-5。 (2)压缩比表9-5常用塑料挤出所允许的拉伸比第二节管材挤出成型机头(四)分流器和分流器支架图9-6分流器和分流器支架整体结构示例第二节管材挤出成型机头 分流器表面粗糙度Ra应小于0.4～0.2μm。安装分流器时，应保证它与机头体的同轴度在0.02mm之内，并且与过滤板之间应有一定长度的空腔(如图9-7所示L5)。图9-7分流器与过滤板的相对位置1-分流器2-螺杆3-过滤板第二节管材挤出成型机头三、定径套的设计(一)外径定型 外径定型有两种定径方法，如图9-8所示，图9-8a为内压法定径，图9-8b为真空吸附法定径。图9-8外径定型原理图1-芯棒2-口模3-定径套第二节管材挤出成型机头 图9-8a中，在管子内部通入压缩空气(最好经过预热，表压0.02～0.28MPa)，为保持压力，可用堵塞防止漏气。定径套内径和长度目前一般根据经验和管材壁厚来确定，见表9-6。

Cz--计算系数，参考表9-7选取。表9-6内压定径套尺寸(mm)表9-7计算系数Cz第二节管材挤出成型机头(二)内径定型 管材的内径定型如图9-9所示，通过定径套内的循环水冷却定型挤出管材，其主要优点在于能保证管材内孔的圆度且操作方便。图9-9内径定型原理图1-管材2-定径套3-机头4-芯棒第三节吹塑薄膜机头图9-10芯棒式机头1-芯棒2-缓冲槽3-口模4-压环5-调节螺钉6-上机头体7-机颈8-紧固螺母9-芯棒轴10-下机头体第三节吹塑薄膜机头 (1)口模与芯棒的单边间隙 (2)口模定型段长度 口模定型段长度L1值一般凭经验参考表9-8选取，通常L1≥15δ，以控制薄膜厚度。表9-8定型段长度L1与间隙δ的关系塑料聚氯乙烯聚乙烯聚酰胺聚丙烯L1（16～30）δ（25～40）δ（15～20）δ（25～40）δ第三节吹塑薄膜机头 (3)缓冲槽尺寸 (4)芯棒扩张角与分流线斜角 吹塑薄膜机头除了芯棒式机头外，根据结构形式的不同，还有十字形机头(中心进料式机头)、螺旋芯棒式机头、旋转式机头和多层复合薄膜吹塑机头。吹塑薄膜机头选用的挤出机螺杆长径比i≥20，应有过滤板和过滤网，机头直径的选取不应超出挤出机的许用范围，见表9-9。表9-9挤出机与口模直径关系(mm)挤出机螺杆直径Φ45Φ65Φ90Φ120Φ150吹塑薄膜机头的口模内径<12075～220150～300>220>250第四节异型材挤出成型机头 一、板式机头 这种机头如图9-11所示，机头结构简单，易制造，安装调整也方便，但机头内流道截面会在口模模腔入口处出现急剧变化图9-11板式机头1-芯棒2-口模3-支承板4-机头体第四节异型材挤出成型机头二、流线型机头 这种机头如图9-12所示，要求机头内流道从进料口开始至口模的出口，其截面必须由圆形光滑地过渡为异型材所要求的截面形状和尺寸。图9-12流线型机头第四节异型材挤出成型机头三、异型材挤出成型机头的设计要点 (1)必须对口模成型区的截面形状进行一定的修正

图9-13口模形状与塑件形状的关系a)口模截面形状b)塑件截面形状第四节异型材挤出成型机头 (2)机头结构参数 (3)机头口模的尺寸 机头口模的定型段长度L1和口模流道缝隙的间隙尺寸δ在设计上可参考表9-10选取。生产尺寸精度较高的中空异型材是机头口模设计中的难题，设计时可参考表9-11选取。表9-10不同塑料口模的L1、δ、t的关系表9-11口模流道外围尺寸与塑件外围尺寸的关系第五节电线电缆挤出成型机头一、挤压式包覆机头

图9-14挤压式包覆机头1-芯