塑料成型工艺与模具结构(第二版)- 第三章【挤出成型工艺与模具结构】.ppt

1、第3章：挤出成型技术及模具结构，3.1:挤出成型原理及工艺。挤出成型通常用于生产热塑性管材、棒材、板材、薄膜、线材和其他连续型材，并且所获得的塑料部件具有稳定的横截面形状。挤出成型是热塑性塑料成型中应用广泛、比重较大的一种价格方法。首先，将颗粒状或粉末状塑料放入料斗中，在旋转的挤出机螺杆的作用下，加热后的塑料沿着螺杆通过螺旋槽向前输送。在这个过程中，塑料不断地接受来自机筒的外部热量和螺杆与塑料之间的剪切摩擦热量，并逐渐熔化成粘性状态。然后，在挤压系统的作用下，塑料熔体通过具有一定形状的挤压模具，从而获得具有一定横截面形状的塑料型材，如图31所示。3.1.1挤出成型的原理和特点，1挤出成型的原理

2、，2挤出成型的特点，(1)连续成型，生产能力大，生产率高，成本低。(2)塑料零件具有恒定的横截面和简单的形状。(3)塑件内部组织平衡严密，尺寸稳定准确。(4)适用性强，除氟塑料外，几乎所有热塑性塑料和一些热固性塑料都可以加工。干燥后的塑料原料从挤出机的料斗加入机筒后，在机筒温度和螺杆旋转、压实和混合的作用下，由固体颗粒状或粉末状变为具有一定流动性的均匀熔体。这个过程叫做塑化。3.1.2挤出成型过程，1塑化阶段，2挤出成型阶段，随着螺杆的旋转，塑化均匀的塑料熔体移动到料筒的前端，在螺杆的旋转挤出作用下，通过一定形状的模具获得与模具形状相同的型材。在成形和冷却阶段，在离开模具之后，塑料部件通过成形

3、装置和冷却装置冷却和硬化。大多数情况下，凝固和冷却是同时进行的，只有在挤压各种管材和棒材时，才会有独立的凝固过程。冷却一般采用空气冷却或水冷却，冷却速度对塑料零件的性能有很大影响。4、当塑料零件被拉伸、切割和卷绕时，在塑料零件从模具中挤出后，它们通常会由于压力的释放而膨胀，并在冷却后收缩，这将改变塑料零件的形状和尺寸。如果不引导，塑料零件将停滞，塑料零件将不能顺利挤出。因此，在冷却的同时，塑料部件应该被连续均匀地导出，这就是牵引力。可在切割设备(如棒材、管材、板材、板材等)上切割拉伸塑料零件。)或卷绕成卷(如薄膜、单丝、电线和电缆等)上的卷绕装置按使用要求进行。温度是挤出成型的重要参数之一。严

4、格来说，挤出成型温度应该是指料筒中塑料熔体的温度，但这个温度在很大程度上取决于料筒和螺杆的温度。因此，在实际生产中，为了测试方便，经常使用料筒温度来近似成型温度。挤压过程中的温差和温度波动会影响塑件的质量，导致残余应力、各点强度不均匀和表面变钝。3.1.3挤出成型工艺参数，1温度，2压力，在挤出过程中，由于塑料流动阻力，螺旋槽深度变化，滤板，滤网和模具块等原因，在塑料中形成一定的压力，而这种压力是塑料经历物理状态变化并实现均匀压实的重要条件。压力随时间的变化也会产生周期性的波动，这将对塑料件的质量产生不利影响，如局部松动、表面不平整、弯曲等。为了减小压力波动，应合理控制螺杆转速，以保证加热和冷

5、却装置的温度控制精度。3挤出速度，挤出速度是指单位时间内从挤出机头的模具中挤出的塑化材料的量或塑料部件的长度。它反映了挤出生产能力。影响挤出速度的因素很多，如机筒结构、螺杆速度、加热和冷却结构等4、牵引速度，从模具中挤出的塑料件在牵引作用下会有拉伸取向。拉伸取向度越高，塑料件沿取向方向的拉伸强度越大，但冷却后长度收缩越大。通常，拉伸速度可以等于挤出速度，两者之比称为拉伸比，应略大于1。3.2挤出成型模具概述，挤出成型塑料件的截面形状取决于挤出模具，因此挤出模具设计的合理性是保证良好挤出成型工艺和挤出成型质量的决定性因素。模具是挤出塑料成型的主要部分，它的作用是将来自挤出机的熔融塑料从螺旋运动转

6、化为直线运动，并进一步塑化，从而产生必要的成型压力，保证塑料零件的致密性，从而获得截面和模具形状相似的型材。以一个典型的管材挤出成型机头为例，下面介绍一下机头的结构，如图32所示。3.2.1挤出成型模具的结构，1个机头，机头主要由以下几个部分组成：(1)模具和芯轴的作用是塑造塑料件的外表面，而芯轴的作用是塑造塑料件的内表面，而模具和芯轴的塑造部分决定了塑料件的截面形状。(2)过滤板和过滤网过滤板，也称为多孔板，与过滤网一起，可将塑料熔体从螺旋运动转化为直线运动，并过滤杂质。滤板还起到支撑过滤网的作用，增加塑料流动阻力，使塑料零件更加致密。(3)分流器和分流器支架分流器也称为鱼雷头。塑料熔体可以

7、通过分流器分流成一个薄环，并平稳地进入成型区域，以便进一步加热和塑化。分流支架主要用于支撑分流板和芯棒，也可以增强塑料熔体在分流后的剪切混合。(4)机头体机头体相当于一个模架，与挤出机机筒相连，用于组装和支撑机头的各个部件。(5)温度调节系统为了保证塑料熔体在模具中的正常流动和挤出质量，模具通常配有可加热的温度调节系统，如图32中的10和11个电加热线圈。(6)调整螺钉调整螺钉用于调整和控制成型区域内模具与芯轴之间的环形间隙和同轴度，以保证挤出的塑料件壁厚均匀。2、定径装置(定径套筒)，虽然塑料熔体在离开成形区后具有给定的横截面形状，但由于其自身的重量和高温，它不能抵抗变形，因此有必要使用定径

8、套筒来冷却和成形零件，以获得良好的表面质量、精确的尺寸和几何形状。根据塑件的形状分类，挤出的塑件主要包括管材、棒材、板材、片材、网状材料、单丝、粒料、各种型材、吹塑薄膜、带塑料涂层的电线电缆等。所用的模具称为管模和杆模等。2.根据塑件出口方向分类：分为直鼻和角鼻。3.根据塑料熔体的压力，可分为低压头(压力小于4兆帕)和高压头(压力大于10兆帕)。3.2.2挤出成型模具的分类，挤出机主要由主机和辅机组成。(1)主机主机包括挤压系统、传动系统和加热系统。(2)辅机包括机头、定径装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和卷取装置。3.2.3挤出成型设备、1台挤出机组成、2种挤出机、多种挤出机和不同的分类方

9、法。(1)按螺杆数量分类：可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。(2)根据挤出机能否排气进行分类：分为排气挤出机和非排气挤出机。(3)按螺杆在空间中的位置分类：可分为卧式挤出机和立式挤出机。最常用的挤出机是卧式单螺杆非通风挤出机。3、模具与挤出机的连接，以及国内挤出机与模具常用的连接形式如图所示机头通过8个六角螺钉与机头法兰连接固定，机头法兰和机筒法兰通过定位销定位，机头的外圆与机头法兰的内孔配合，保证机头与挤出机的同心度。3.3管材挤出成型模具，管材挤出成型机头是挤出机头的主要类型之一，用途广泛，主要用于成型聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙、软硬聚氯乙烯等塑料的圆形管件。适用于管头的挤压螺杆的长径

10、比(螺杆长径比)为1525，螺杆转速为1035转/分。直通式挤管头如图35所示。本发明结构简单，易于制造，但塑料熔体通过分流器和分流器支架时形成的焊接痕迹不易消除。此外，鼻子的长度很大，整个鼻子很重。直通挤出模具主要用于聚乙烯、聚碳酸酯、尼龙、软硬聚氯乙烯等塑料管材的挤出成型。3.3.1管材挤出机头、1个直通管材挤出机头、2个直角管材挤出机头和直角管材挤出机头的结构类型如图36所示。塑料熔体围绕芯棒，在流动成型过程中只产生一条分流道，具有熔体流动阻力小、物料流动稳定均匀、生产率高、成型质量好的优点。然而，鼻部结构复杂且难以制造。直角挤管头主要用于挤出聚乙烯、聚丙烯等塑料管。3、侧式管材挤出头，

11、如图37所示，类似于直角管材挤出头，结构更复杂，制造难度更大，熔体流动阻力更大，但尺寸更小。4、微孔流道管挤出头，如图38所示。模具中没有芯轴，塑料熔体的流动方向与挤出机螺杆的轴向一致，塑料熔体通过微孔管上的微孔进入模具成型。挤出管材无分流痕迹，强度高，特别适合成型大直径、流动性差的聚烯烃塑料管。(1)模具内径：Dkds (2)定型段长度：1)根据管材外径计算：L1(0.53)ds 2)根据管材壁厚计算：L1nt，3.2.3管材挤出机头主要部件的结构尺寸和工艺参数，1个模具，2个芯棒，(1)芯棒外径：dD 2 (2)管材压缩定型方法：1。外径设定法：(1)内压法(2)真空吸附法。2.内径设定方

12、法，3.3.3定径套管的结构类型和尺寸，3.4棒材挤压成型模具。棒材是指具有圆形横截面的实心塑料型材。塑料棒材的原材料一般为工程塑料，如尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、ABS、聚砜、玻璃钢等。棒头中螺钉的长度与直径之比为2。除了生产玻璃纤维增强塑料，还可以设置5080目过滤网。棒材挤压成型机头的典型结构如图312所示。棒材挤压成型机头结构简单，与管材挤压机头基本相似。不同的是，在棒材挤压成型机头中没有心轴，只有一个分流器。使用分流器可以减少模腔内的体积，增加塑料的加热面积。如果模腔是流线型的，没有停滞区域，则可能不提供分流装置。3.4.1棒材挤压成型机头的典型结构如图312所示。机头内的流道具有节流阀

13、的功能，以增加机头内的压力，并且流道不得有滞止区。钢筋设置区的长度是钢筋直径的415倍，比管道设置区长。机头入口处的扩张角为3060，收缩部分的长度为5010毫米。模具出口应做成喇叭形，便于在棒材中心的熔化区快速进料。喇叭口的扩张角小于45，否则会出现死角。3.4.2棒料挤出机头的结构类型，1个带分流锥的棒料模具和2个不带分流锥的棒料模具，如图313所示。强冷却定型套通过法兰与挤压模具连接，绝缘垫为由于冷却收缩，有可能在棒材的某些部分形成空隙，因此要求挤出机必须具有足够的压力。3、棒材定径套管和棒材定径装置的结构简单，与管材定径装置相似，如图314所示。定径套的作用是防止塑料件因自重而变形，保

14、证一定的表面质量。为了减小棒材通过校准套筒时的流动阻力，校准套筒的内孔应具有一定的锥度，锥度为1: 35。定径套管的材料一般为青铜，具有良好的传热效果。定径套筒的内径略大于棒材的直径。3.5板材挤出成型机头。板材挤出成型机头的进料口为圆形，内部逐渐过渡为狭缝状，最终形成一个宽而细的出料口。在挤出成型过程中，随着流道的变化，塑料熔体沿宽度方向均匀分布，流量相等，从而可以挤出厚度均匀、表面平整的板材和片材。板材挤出成型机头的结构类型：1。鱼尾式管头2、支管头(1)一端进料的直支管头(2)中间进料的直支管头(3)中间进料的弯支管头(4)带节流杆的双支管头3、螺旋式管头、3.6吹塑薄膜挤出成型机头。薄膜是目前广泛使用的塑料挤出产品，其厚度一般为0。薄膜的常用生产方法是吹塑，即从挤出机头挤出塑料管坯，从机头中心引入压缩空气，将管坯吹塑成所需直径的薄膜。吹塑可加工软、硬聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等塑料薄膜。如图322所示，当通过常用的平挤压吹胀法生产薄膜时，它是从侧面进给的心轴头。芯棒式模具结构简单，模具内部通道间隙小，储料量少，只有一条薄膜熔接线，适用于加工热稳定性差的塑料，如聚氯