7-挤出成型工艺及模具设计

第7章塑料挤出成型工艺及模具设计一、挤出成型工艺挤出成型是热塑性塑料重要的加工方法之一，主要用于生产管材、棒材、板材、片材、线材和薄膜等连续塑料型材。1、挤出成型原理将颗粒状或粉状塑料加入挤出机料筒内，在旋转的挤出机螺杆的作用下，塑料沿螺杆的螺槽向前方输送。在此过程中，不断地接受外加热和摩擦热，逐渐熔融成粘流态，然后在挤压系统的作用下，塑料熔体经过滤板后通过具有一定形状的挤出模具（机头）口模以及一系列的辅助装置，从而获得等横截面的各种型材。控制系统挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取装置辅机：挤出机：2.挤出成型工艺过程挤出成型冷却定型塑化塑件的牵引、卷曲、切割原材料准备挤塑生产线①温度口模的温度比机头温度可稍低一些，但要保证塑料有良好的流动性。机头的温度控制在塑料热分解温度以下加料段的温度不宜过高，压缩段和均化段的温度可高一些3.挤出成型工艺参数②压力合理控制螺杆转速，保证温控系统的精度，以减小压力波动。③挤出速度单位时间内由挤出机口模中挤出的塑化好的物料量(kg/h)或塑件长度(m/min)。它表示挤出能力的高低。④牵引速度牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。即牵引比(牵引速度与挤出速度的比值)等于或大于1。二、挤出成型机头概述1.挤出机头的作用使熔融塑料由螺旋运动变为直线运动；产生必要的成型压力，保证制品密实；使塑料通过机头得到进一步塑化；通过机头口模以获得截面形状相同、连续的塑料制品。按机头的几何形状分类圆环机头：管材机头、棒材机头、造粒机头等平板状机头：平模机头、板材机头、异型材机头等按机头进出料方向分类水平直通式机头直角式机头按机头的用途分类吹膜机头、管材机头、板材机头、棒材机头、异型材机头等。2.机头的分类口模芯棒分流器和分流器支架机头体过滤网和过滤板连接部分定径套3.挤出机头的组成（以直通式管材机头为例）①口模和芯棒挤出模的主要成型零件，口模用来成型塑件的外表面，芯棒用来成型塑件的内表面。通过调节螺钉5，可调节口模和芯棒之间的间隙，从而控制塑件的壁厚。口模实物图片返回芯棒实物图片返回②过滤网和过滤板使从挤出机出来的塑料熔体由旋转流动变为平直流动，且沿螺杆方向形成挤出压力，增加塑料的塑化均匀度。③机头体机头的主体，相当于模架，用来组装并支撑机头的各零件。④连接部分：机头与挤出机用螺钉及法兰连接⑤分流器和分流器支架熔料通过分流器分流形成管状制品的胚形，并进一步加热塑化。分流器支架用于支撑分流器和芯棒，同时对分流后的塑料熔体加强剪切混合作用。⑥定径套通过冷却定型，使从机头口模挤出的高温塑件已形成的横截面形状稳定下来，并进行修正。定径套实物图片返回正在挤出塑料管材塑料管坯进入定径装置拆出的口模状况拆开口模后露出芯棒的状况图8.1挤出机头结构1-管材2-定型模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-过滤网10-电加热圈①内腔呈流线型各连接处不应该有使熔料滞留的死角，避免熔料过热而分解。②足够的压缩比为了使塑件结构密实和消除分流器支架造成的熔料接合缝，机头应该有一定的压缩比的压缩区域。低粘度塑料压缩比取4~10，高粘度塑料在2.5～6为宜。③正确的成型区截面形状及尺寸口模的形状及尺寸和塑件的形状及尺寸并不是一致的。熔体膨胀和牵引力引起的收缩变形，会使塑件的尺寸与口模尺寸产生一定的偏差。所以在设计时要考虑这一因素。3.挤出机头的设计原则④机头内设有调节装置调节熔体流量、口模和芯棒侧隙、挤出压力、成型温度、挤出速度等。⑤合理选择材料机头的零件要承受熔体的压力作用，所以要有足够的强度。必要时对连接零件进行强度校核。与熔体接触的零件要有足够的耐磨性和耐腐蚀性，必要时表面要镀铬处理。主要零件进行调质处理，硬度45～50HRC。挤出成型设备——挤出机4.机头与挤出机的关系机头安装在挤出机的头部直通式挤管机头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-机头体三、管材挤出机机头的设计常用的挤管机头有：直通式、直角式和旁侧式挤出机头结构1-管材2-定型模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-过滤网10-电加热圈①口模内径D经验公式：D=d/Kd——管材外径K——补偿系数按拉伸比确定②定型段长度Ｌ按管材外径：L=（0.5～3)d按管材壁厚：L=nt1.直通式挤管机头工艺参数的确定(1)口模芯棒与分流器之间通过螺纹连接，其中心孔用来通入压缩空气，以便对管材产生内压，实现外径定径。(2)芯捧（芯模）①芯棒外径dd=D-2δδ－口模与芯棒的单边间隙，δ=（0.83～0.94）t。②定型长度段L1与口模定型长度L相当或稍长。③压缩段长度L2压缩段(也称锥面段)主要作用是使进入定型区之前的塑料熔体的分流痕迹被熔合消除。L2=(1.5～2.5)D0D0－塑料熔体在过滤板出口处的流道直径④压缩角低粘度塑料45～60°，高粘度塑料30～50°。分流器的角度α低粘度塑料30°～80°，高粘度塑料取30°～60°。(3)分流器和分流器支架分流锥长度L3L3=(1~1.5)D0分流器头部圆角半径r取0.5～2mm①分流器设计需确定的尺寸①支承分流器及芯棒，另外起搅拌物料的作用。②小型机头，分流器和分流器支架可以做成一个整体。③为了消除塑料通过分流器后形成的接合线，分流器支架上的分流肋应做成流线型，一般3~8根。④分流器支架设有进气孔和导线孔，用以通入压缩空气和内装置电热器时导入导线。②分流器支架有两种方法：外径定型内径定型我国塑料管材标准大多规定外径为基本尺寸，故国内较常用外径定型法。2.管材的定径和冷却为了使管材获得较低的表面粗糙值、准确的尺寸和几何形状，管材离开口模时，必须立即进行定径和冷却，由定径套来完成。适用于管材外径尺寸精度要求高、外表面粗糙度要求低的情况。按压力生产方式不同有内压法定径和真空法定径。（1）外径定型1－芯棒，2－口模，3－定径套①内压法定径在管材内部通入压缩空气②真空法定径在定径套内壁加工很多小孔，抽真空定径套直径：比机头出口直径大2%～4%，出口直径比进口直径略小。定径套长度：一般比其他类型定径套大。定径套与口模不能联接在一起，应有20~100mm的距离。（2）内径定型通过定径套内的循环水冷却定型特点：保证管材内孔圆度，操作方便；宜用于直角式挤管机头和旁侧式挤管机头。适用：内径尺寸要求准确、圆度要求高的情况。1-管材2-定径芯模3-芯棒4-回水流道5-进水管6-排水管7-进水嘴定径芯长度：与管材壁厚及牵引速度有关，一般取80～300mm，牵引速度和壁厚大时，取大值。反之，取小值。定径芯直径：一般比管材内径直径大2%～4%，始端比终端直径大，锥度为0.6:100～1.0:100。