第15章挤出成型工艺与挤出模设计

高等教育出版社高等教育电子音像出版社第15章挤出成型工艺与挤出模设计塑料成型工艺与模具设计电子教案挤出成型工艺挤出模的结构组成及分类挤出模与挤出机15.115.215.3第15章挤出成型工艺与挤出模设计管材挤出机头15.4异型材挤出机头电线电缆挤出机头15.515.6片材挤出机头15.315.1挤出成型工艺15.1.1挤出成型原理及特点15.1挤出成型工艺15.1.2挤出成型工艺过程热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为三个阶段。第一阶段是塑料原料的塑化。第二阶段是成型。第三阶段是定型。1.原料的准备2.挤出成型3.塑件的定型与冷却4.塑件的牵引、卷取和切割15.1挤出成型工艺15.1.3挤出成型工艺参数1.温度15.1挤出成型工艺15.1.3挤出成型工艺参数1.温度2.压力3.挤出速度挤出速度是指单位时间内由挤出机头和口模中挤出的塑化好的物料量或塑件长度，它表征着挤出机生产能力的高低。4.牵引速度15.2挤出模的结构组成及分类15.2.1挤出模的结构组成15.2挤出模的结构组成及分类1.机头以管材挤出成型机头为例，介绍机头组成：①口模②芯棒③过滤网和过滤板④分流器和分流支架⑤机头体⑥温度调节系统⑦调节螺钉2.定型装置15.2挤出模的结构组成及分类15.2.2挤出机头的分类按塑料制件形状分类按塑件出口方向分类按熔体所受压力不同分类管机头（管材）棒机头（棒材）直通机头角式机头低压机头，熔体受压小于4MPa高压机头，熔体受压大于10MPa15.2挤出模的结构组成及分类15.2.3挤出机头的设计原则（1）塑件的结构工艺性分析（2）过滤板和过滤网的设置（3）机头内的流道应呈光滑的流线型（4）机头内应设置一定的压缩区（5）正确设计口模的形状和尺寸（6）机头内要有调节装置15.2挤出模的结构组成及分类15.2.4机头材料的选择机头的结构可分为两部分：成型零部件和结构零部件。（１）成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的内外表面。常使用镍铬钢、不锈钢、工具钢对于非不锈钢材料，还要进行淬火及表面抛光处理后的镀铬处理，硬度可达60～64ＨＲＣ，表面镀层厚度为0.01～0.02mm。（２）结构零部件结构零部件起支承作用，选用一般钢材即可。15.3挤出模与挤出机15.3.1挤出机的分类按螺杆数目可分为单头螺杆挤出机和双头螺杆挤出机15.3挤出模与挤出机15.3.1挤出机的分类按挤出机中是否有螺杆存在可分为螺杆式挤出机和柱塞式挤出机按螺杆的转动速度可分为普通型挤出机（转速在100r／min以下）、高速挤出机（转速为100～300r／min）和超高速挤出机（转速为300～1500r／min）按挤出机中螺杆所处的空间位置可分为卧式挤出机和立式挤出机按在加工过程中是否排气可分为排气式挤出机和非排气式挤出机15.3挤出模与挤出机15.3.2挤出机的结构组成挤出机组由主机、辅机及控制系统三部分组成。1.主机（１）挤出系统（２）传动系统（３）加热冷却系统2.辅机（１）冷却装置（２）牵引装置（３）切割装置（４）卷取装置3.控制系统挤出机组的控制系统是由各种电器、仪表和执行机构组成。15.3挤出模与挤出机15.3.3单螺杆挤出机的主要技术参数根据国家标准ＧＢ／Ｔ１２７８３—１９９１规定:塑料机械类的代号为S，挤出机的组别代号为J，SJ329为塑料挤出机型别代号Z为造粒机，W为喂料机；数字为螺杆的直径，Ａ、Ｂ、…表示机器结构或参数改进后的标记。例如：SJ—120挤出机，表示螺杆直径为120ｍｍ的塑料挤出机；SJ—65／20Ａ表示螺杆直径为65ｍｍ，螺杆的长径比为20，Ａ为一次结构改造。15.3挤出模与挤出机15.3.4挤出机工艺参数的校核（１）校核机头与挤出机的连接形式15.3挤出模与挤出机15.3.4挤出机工艺参数的校核（２）校核过滤板和过滤网的安装配合尺寸为了安装过滤板和过滤网，必须校核过滤板和过滤网的安装配合尺寸。安装时，过滤板的端部必须压紧，否则会漏料。15.4管材挤出机头15.4.1管材机头的分类机头的常用结构主要有直通式挤管机头、直角式挤管机头、旁侧式挤管机头和微孔流道挤管机头等形式。（1）直通式挤管机头15.4管材挤出机头15.4.1管材机头的分类（2）直角式挤管机头15.4管材挤出机头15.4.1管材机头的分类（３）旁侧式挤管机头15.4管材挤出机头（4）微孔流道挤管机头15.4管材挤出机头16.3.2管材机头的结构设计1.口模的设计口模的主要尺寸分为口模的内径尺寸和定型段长度尺寸两部分。（1）口模的内径DD=kdsds-塑料管材外径；k-补偿系数，取值参考数据表。（2）定型段长度L1L1=（0.5~3.0）dsL1=ntt——管材的壁厚；n——系数，一般对于ds较大取小值，反之取大值。15.4管材挤出机头2.芯棒的设计芯棒的主要尺寸有芯棒外径、压缩段长度和压缩角。（1）芯棒的外径d采用外定径时：d=D-2δδ——口模与芯棒的单边间隙采用内定径时：d=D0d0——管材的内径（2）压缩段长度L2L2=（1.5~2.5）D0D0——过滤板出口处直径（3）压缩角β一般在30°~50°范围内选取15.4管材挤出机头3.分流器及分流器支架的设计分流器的尺寸由扩张角α、分流锥面长度L3及分流器顶部圆角R三部分组成。（1）分流锥的长度L3按下式计算：L3=（0.6~1.5）D0（2）分流器扩张角α的选取与塑料黏度有关（30°～90°）；（3）分流器顶部圆角R分流器顶部圆角R一般取0.5～2.0ｍｍ。4.拉伸比和压缩比（１）拉伸比I（２）压缩比压缩比是指机头和多孔板相接处最大料流截面积与口模和芯模间的环形间隙面积之比。压缩比随物料的特性而异，低粘度4~10，高黏度2.5~6.0。2222ssIDDdD15.4管材挤出机头15.4.3定径套的设计定径套的作用是保证管材冷却后其外径或内径应达到规定的尺寸公差范围及获得良好的表面粗糙度。定径法有内径定径和外径定径两种，我国塑料管材标准常采用外径定径法。1.外径定径法外径定径法适用于直通式机头和微孔流道式机头，它可分为内压法外径定径及真空吸附法（１）内压法外径定径（２）真空吸附法外径定径15.4管材挤出机头2.内径定径法适用于直角式机头和旁侧式机头。3.定径套的结构尺寸包括内径和长度两部分。定径套内径比管材外径大0.8%~1.2%，或比机头口模内径大2%~4%。定径套的长度取决于塑料的品种、管材尺寸、挤出速度、冷却效果和热传导性能。15.4管材挤出机头15．4．4挤管机头结构的应用实例1．直通式内压外径定径的挤管机头应用实例15.4管材挤出机头15．4．4挤管机头结构的应用实例2．直角式直空定径的挤管机头应用实例15.4管材挤出机头15．4．4挤管机头结构的应用实例3．波纹挤管机头应用实例15.5异型材挤出机头15.5.1异型材的结构形式塑料异型材是指除圆管、圆棒、片材、薄膜等挤出制品外具有其他截面形状的塑料挤出制件。异型材按形状不同大致可分为五类。（1）异性管材（2）中空异型材（3）空腔异型材（4）开放式异型材（5）实心异型材15.5异型材挤出机头15.5.2异型材挤出成型机头的形式异型材挤出成型机头结构可分为板状机头和流线型机头两种形式。1.板状异型材机头15.5异型材挤出机头15.5.2异型材挤出成型机头的形式2.流线型机头15.5异型材挤出机头15.5.3异型材结构设计（1）尺寸精度应选择（7、8级）低精度等级。（2）表面粗糙度异型材表面粗糙度一般取Ra≥0.8μm。（3）加强筋的设计筋板厚度应取较小值，即筋板厚度应为制品厚度的80%。（4）异型材的厚度壁厚要均匀，一般壁厚为1.2～4.0mm，最大壁厚不应大于20mm，最小可取0.5mm。（5）圆角设计在形状变化的地方采用圆角过渡，一般外圆角半径应大于0.5mm，内侧圆角半径应大于0.25mm。15.5异型材挤出机头15.5.4异型材挤出模具结构设计1.异型材机头结构设计（1）机头口模成型区的形状修正（2）机头口模尺寸的确定2.机头结构参数（１）扩张角α机头内分流器的扩张角一般小于７０°，对硬聚氯乙烯等成型条件要求严格的塑料控制在６０°左右。（２）压缩比ε机头压缩比与管机头相似。（３）压缩角β为了保证熔体流经分流器后能很好地融合，消除熔接痕迹，一般压缩角取２５°～５０°。（４）定型装置设计15.6电线电缆挤出机头15.6.1挤压式包覆机头15.6电线电缆挤出机头15.6.2套管挤压式包覆机头15.7片材挤出机头片材的尺寸厚度范围是0.25～1mm，板材的尺寸厚度在1mm以上，最厚达20mm。用于挤出板材和片材的挤出成型机头有鱼尾式机头、支管式机头、螺杆式机头和衣架式机头等四种类型。15.7.1鱼尾式机头15.7片材挤出机头15.7.2支管式机头根据支管式机头的结构形式及进料位置的不同，有以下几种常见的结构形式。1.直支管型机头15.7片材挤出机头15.7.2支管式机头2.中间进料弯支管型机头15.7片材挤出机头15.7.2支管式机头3.带有阻流棒的双支管型机头15.7片材挤出机头15.7.3螺杆式机头螺杆式机头又称为螺杆分配式机头，与支管型机头相似，二者的主要区别是螺杆式机头内插入了一根分配螺杆。分配螺杆之间比挤出机螺杆直径小一些，以保证主螺杆的挤出量大于分配螺杆的挤出量，这样才能使板材连续挤出、不断料。分配螺杆一般为多头螺纹，螺纹头数为4～6.分配螺杆与挤出机主螺杆连接方式有两种，一种是一端供料式螺杆机头，另一种是中央供料式螺杆机头。螺杆机头的温度控制比鱼尾形机头容易。高等教育出版社高等教育电子音像出版社