擠出管材模具設(shè)計(jì)

1、目的與要求：重點(diǎn)和難點(diǎn)：掌握擠出模的結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)掌握擠出模的結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn) 。管材擠出模設(shè)計(jì)要點(diǎn)管材擠出模設(shè)計(jì)要點(diǎn)擠出成型：擠出成型： 將塑料在擠出機(jī)旋轉(zhuǎn)的螺桿與料筒之間進(jìn)行輸送、將塑料在擠出機(jī)旋轉(zhuǎn)的螺桿與料筒之間進(jìn)行輸送、壓縮、熔融、塑化，然后定量地通過(guò)安裝在料筒頭部的壓縮、熔融、塑化，然后定量地通過(guò)安裝在料筒頭部的擠出成型模具和定型模具，從而生產(chǎn)出棒材、管材、板擠出成型模具和定型模具，從而生產(chǎn)出棒材、管材、板材、片材、薄膜、單絲、電線電纜、各種異型材及中空材、片材、薄膜、單絲、電線電纜、各種異型材及中空件等具有一定幾何截面和尺寸的連續(xù)型材塑件的加工工件等具有一定幾何截

2、面和尺寸的連續(xù)型材塑件的加工工藝過(guò)程，是應(yīng)用非常廣泛的重要的塑料成型加工方法之藝過(guò)程，是應(yīng)用非常廣泛的重要的塑料成型加工方法之一。一。 擠出成型制件：擠出成型制件： 擠出模擠出模是用于塑料擠出成型的模具，由是用于塑料擠出成型的模具，由成型模具成型模具和和定定型模具型模具組成。組成。 擠出成型模具擠出成型模具也稱擠出成型也稱擠出成型機(jī)頭機(jī)頭或或模頭模頭，擠出定型模具，擠出定型模具又分為又分為定徑套和定徑芯模定徑套和定徑芯模。 擠出模的分類(lèi)擠出模的分類(lèi)各式各樣的擠出機(jī)頭，為便于識(shí)別和表現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通各式各樣的擠出機(jī)頭，為便于識(shí)別和表現(xiàn)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常有以下分類(lèi)方式常有以下分類(lèi)方式 ：擠出模的結(jié)構(gòu)

3、組成擠出模的結(jié)構(gòu)組成以直通式管材擠出機(jī)頭及定徑套為例，擠出模主要由以下以直通式管材擠出機(jī)頭及定徑套為例，擠出模主要由以下一些零部件組成：一些零部件組成：1-堵塞 2-定徑套 3-口模 4-芯棒 5-調(diào)節(jié)螺釘 6-分流器7-分流器支架 8-機(jī)頭體 9-過(guò)濾板（柵板） 10-連接法蘭 11-擠出機(jī)料筒 12-通氣嘴 13-連結(jié)套 14-壓環(huán) 1.1.口模和芯棒口模和芯棒口?？谀Ｓ脕?lái)成型用來(lái)成型塑件的外表面塑件的外表面，芯棒芯棒用來(lái)成型用來(lái)成型塑件的內(nèi)表面塑件的內(nèi)表面。塑料熔體從口模與芯棒的塑料熔體從口模與芯棒的環(huán)狀縫隙環(huán)狀縫隙擠出，因此塑件截面形擠出，因此塑件截面形狀是由口模和芯棒決定的。通過(guò)對(duì)調(diào)

4、節(jié)螺釘狀是由口模和芯棒決定的。通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)螺釘5 5進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證塑件壁厚均勻。保證塑件壁厚均勻。2. 2. 機(jī)頭體機(jī)頭體其作用相當(dāng)于模架，使機(jī)頭各零部件組裝連接成一個(gè)整體，其作用相當(dāng)于模架，使機(jī)頭各零部件組裝連接成一個(gè)整體，并可安裝固定在擠出機(jī)料筒并可安裝固定在擠出機(jī)料筒1111的頭部。的頭部。3. 3. 過(guò)濾板和過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾板和過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾板和過(guò)濾網(wǎng)安裝在擠出機(jī)料筒與機(jī)頭交界處，兩者組過(guò)濾板和過(guò)濾網(wǎng)安裝在擠出機(jī)料筒與機(jī)頭交界處，兩者組合作用，使擠出機(jī)中被螺桿擠出的熔融塑料料流由螺旋運(yùn)合作用，使擠出機(jī)中被螺桿擠出的熔融塑料料流由螺旋運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；并沿螺桿方向形成擠出壓力，增加塑動(dòng)改

5、變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；并沿螺桿方向形成擠出壓力，增加塑料的密實(shí)度及塑化均勻度；將未熔融塑化的塑料顆粒以及料的密實(shí)度及塑化均勻度；將未熔融塑化的塑料顆粒以及各種雜質(zhì)過(guò)濾，阻止其進(jìn)入機(jī)頭。各種雜質(zhì)過(guò)濾，阻止其進(jìn)入機(jī)頭。4.4.分流器與分流器支架分流器與分流器支架分流器使通過(guò)它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀而平穩(wěn)地進(jìn)入分流器使通過(guò)它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀而平穩(wěn)地進(jìn)入成型區(qū)，并被均勻加熱，同時(shí)進(jìn)一步塑化。分流器支架主成型區(qū)，并被均勻加熱，同時(shí)進(jìn)一步塑化。分流器支架主要用來(lái)支承分流器及芯棒，使料流分束，加強(qiáng)混合作用。要用來(lái)支承分流器及芯棒，使料流分束，加強(qiáng)混合作用。5.5.定徑套定徑套定徑套通過(guò)冷卻定型，使從機(jī)頭口

6、模擠出的高溫塑件已形定徑套通過(guò)冷卻定型，使從機(jī)頭口模擠出的高溫塑件已形成的截面形狀穩(wěn)定下來(lái)，并進(jìn)行精整，從而獲得精度更高成的截面形狀穩(wěn)定下來(lái)，并進(jìn)行精整，從而獲得精度更高的截面形狀和尺寸，以及更好的表面質(zhì)量。的截面形狀和尺寸，以及更好的表面質(zhì)量。一、擠出成型機(jī)頭的作用 1.1.使來(lái)自擠出機(jī)的塑料熔體的料流形式由螺旋帶狀流動(dòng)改使來(lái)自擠出機(jī)的塑料熔體的料流形式由螺旋帶狀流動(dòng)改變?yōu)橹本€流動(dòng)。變?yōu)橹本€流動(dòng)。2. 2. 通過(guò)模腔內(nèi)流道截面幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必通過(guò)模腔內(nèi)流道截面幾何形狀與尺寸的變化，產(chǎn)生必要的成型壓力，以保證塑件外形完整，內(nèi)部密實(shí)。要的成型壓力，以保證塑件外形完整，內(nèi)部密實(shí)。3.

7、3. 通過(guò)模腔內(nèi)的剪切流動(dòng)及加熱控溫，使塑料熔體進(jìn)一通過(guò)模腔內(nèi)的剪切流動(dòng)及加熱控溫，使塑料熔體進(jìn)一步均勻塑化。步均勻塑化。4. 4. 成型具有一定斷面形狀、尺寸和外觀質(zhì)量的連續(xù)的塑成型具有一定斷面形狀、尺寸和外觀質(zhì)量的連續(xù)的塑料制品。料制品。擠出模設(shè)計(jì)要點(diǎn)擠出模設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.2.應(yīng)有合適的壓縮比。應(yīng)有合適的壓縮比。 通常低黏度塑料壓縮比通常低黏度塑料壓縮比值取值取4 40 0，高黏度塑料，高黏度塑料壓縮比值取壓縮比值取2.52.56.06.0為宜。為宜。3.3.機(jī)頭成型區(qū)應(yīng)有正確的截面形狀及尺寸。機(jī)頭成型區(qū)應(yīng)有正確的截面形狀及尺寸。 影響成型區(qū)的截面形狀及尺寸的因素比較復(fù)雜，影響成型區(qū)的截面形狀

8、及尺寸的因素比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)往往采取按經(jīng)驗(yàn)或資料預(yù)留修模余量的方法，在設(shè)計(jì)時(shí)往往采取按經(jīng)驗(yàn)或資料預(yù)留修模余量的方法，在試模過(guò)程中根據(jù)具體情況修整確定。試模過(guò)程中根據(jù)具體情況修整確定。二、擠出成型機(jī)頭設(shè)計(jì)原則二、擠出成型機(jī)頭設(shè)計(jì)原則 1.1.機(jī)頭內(nèi)腔應(yīng)設(shè)計(jì)成光滑流線型。機(jī)頭內(nèi)腔應(yīng)設(shè)計(jì)成光滑流線型。5.5.機(jī)頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單緊湊，方機(jī)頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單緊湊，方便加工和裝配。便加工和裝配。6.6.選用合適的模具材料。選用合適的模具材料。 選擇耐磨、硬度較高、耐腐蝕的鋼材和合金鋼。選擇耐磨、硬度較高、耐腐蝕的鋼材和合金鋼?？谀５戎饕尚土慵捕炔坏玫陀诳谀５戎?/p>

9、要成型零件硬度不得低于40HRC40HRC，必要時(shí)可以，必要時(shí)可以鍍硬鉻，硬鉻鍍層厚為鍍硬鉻，硬鉻鍍層厚為0.020.020.03mm0.03mm。4.4.機(jī)頭應(yīng)考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制裝置。機(jī)頭應(yīng)考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制裝置。 機(jī)頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置用于熔體流量調(diào)節(jié)、口模機(jī)頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置用于熔體流量調(diào)節(jié)、口模和芯棒間隙調(diào)節(jié)、擠出成型溫度調(diào)節(jié)等的機(jī)構(gòu)和裝置。和芯棒間隙調(diào)節(jié)、擠出成型溫度調(diào)節(jié)等的機(jī)構(gòu)和裝置。其中對(duì)于成型溫度調(diào)節(jié)，一般要求能對(duì)口模及機(jī)頭體的其中對(duì)于成型溫度調(diào)節(jié)，一般要求能對(duì)口模及機(jī)頭體的溫度分別獨(dú)立控制。溫度分別獨(dú)立控制。 擠出機(jī)頭安裝在擠出機(jī)的頭部，當(dāng)擠出機(jī)型號(hào)不同擠出機(jī)頭安裝在擠

10、出機(jī)的頭部，當(dāng)擠出機(jī)型號(hào)不同時(shí)，機(jī)頭與擠出機(jī)的連接形式和尺寸也可能不同。在進(jìn)時(shí)，機(jī)頭與擠出機(jī)的連接形式和尺寸也可能不同。在進(jìn)行擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)時(shí)，要了解清楚所用擠出機(jī)的型號(hào)技術(shù)行擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)時(shí)，要了解清楚所用擠出機(jī)的型號(hào)技術(shù)參數(shù)及對(duì)連接形式和尺寸的具體要求，以使得設(shè)計(jì)制造參數(shù)及對(duì)連接形式和尺寸的具體要求，以使得設(shè)計(jì)制造的擠出模能夠正常方便地使用。的擠出模能夠正常方便地使用。三、擠出成型機(jī)頭與擠出機(jī)的關(guān)系三、擠出成型機(jī)頭與擠出機(jī)的關(guān)系機(jī)頭與擠出機(jī)的連接裝置常采用鉸鏈、法蘭結(jié)構(gòu)，常用的機(jī)頭與擠出機(jī)的連接裝置常采用鉸鏈、法蘭結(jié)構(gòu)，常用的主要有以下幾種形式：主要有以下幾種形式：1.1.螺紋連接式。螺紋連接

11、式。2.2.螺釘連接式。螺釘連接式。3.3.快速更換式?？焖俑鼡Q式。管材擠出成型：一、管材擠出成型機(jī)頭的結(jié)構(gòu)一、管材擠出成型機(jī)頭的結(jié)構(gòu) 常用的管材擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)有直通式、 直角式與旁側(cè)式三種形式。1.直通式擠管機(jī)頭 圖示為直管式機(jī)頭。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有分流器支架，芯模加熱困難，定型長(zhǎng)度較長(zhǎng)：適用于PVC、PA、PC、PE、PP等塑料的薄壁小口徑的管材擠出。 是擠出成型塑料管材應(yīng)用最廣泛的一是擠出成型塑料管材應(yīng)用最廣泛的一種模具結(jié)構(gòu)種模具結(jié)構(gòu)2.2.直角式擠管機(jī)頭直角式擠管機(jī)頭 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是內(nèi)部不設(shè)分流器支架，熔體在機(jī)頭中包圍芯棒流動(dòng)成型，因此只產(chǎn)生一條分流痕跡。這種機(jī)頭最突出的優(yōu)點(diǎn)是：擠出機(jī)機(jī)筒容易

12、接近芯棒上端，芯棒容易被加熱；與它配合的冷卻裝置可以同時(shí)對(duì)管材的內(nèi)外徑進(jìn)行冷卻定型，所以定型精度較高：流動(dòng)阻力較小，料流穩(wěn)定，出料均勻，生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，生產(chǎn)占地面積較大。 PP PE3.旁側(cè)式擠管機(jī)頭 綜合了直向式和橫向式的優(yōu)點(diǎn)。物料經(jīng)改變方向消除了橫向機(jī)頭一次變向所造成的不均勻現(xiàn)象。占地面積小。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒(méi)有分流器支架，芯?？梢约訜?，定型長(zhǎng)度也不長(zhǎng)。大小口徑管材均適用。擠出阻力大二、管材擠出機(jī)頭的零件設(shè)計(jì)二、管材擠出機(jī)頭的零件設(shè)計(jì)口模用來(lái)成型管材外表面的零件，其結(jié)構(gòu)如圖所示。設(shè)計(jì)時(shí)需確定的主要尺寸是口模的內(nèi)徑d和成型區(qū)的長(zhǎng)度L1。1.口模按經(jīng)驗(yàn)公式確定：（1）口

13、模的內(nèi)徑d按拉伸比確定：按管材外徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：（2）成型區(qū)長(zhǎng)度L1一般情況下，當(dāng)管材直徑較大時(shí)，長(zhǎng)度應(yīng)取小值，因此時(shí)管材的被定型面積較大，料流阻力較大，反之就取大值；擠軟管時(shí)取大值，擠硬管時(shí)取小值。 按管材壁厚計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：芯棒又稱芯模，是用來(lái)成型管材內(nèi)表面的零件，其結(jié)構(gòu)如圖所示。在設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的主要尺寸有芯棒外徑d1、成型區(qū)（定型段）長(zhǎng)度L1、壓縮區(qū)(段)長(zhǎng)度L2及壓縮角。2.芯棒（1）芯棒的外徑d1（2）定型段長(zhǎng)度L1（3）壓縮段長(zhǎng)度L2（4）壓縮角對(duì)低黏度塑料：4560；對(duì)高黏度塑料：3050。 （1）分流器3.分流器和分流器支架分流器的作用是使塑料熔體通過(guò)時(shí)料層變薄，便于均勻加

14、熱，并產(chǎn)生剪切摩擦，使之進(jìn)一步均勻塑化。如圖所示：分流器擴(kuò)張角低黏度塑料3080，高粘度塑料3060。擴(kuò)張角應(yīng)小于芯棒壓縮角。分流錐長(zhǎng)度L分流器頭部圓角R不宜過(guò)大，以避免塑料熔體易在此處發(fā)生滯留而過(guò)熱分解。一般取R0.52mm分流器表面粗糙度分流器塑料熔體要流經(jīng)的表面需拋光，表面粗糙度Ra0.4m。分流器頭部與過(guò)濾板端面距離L一般取L1020mm或稍小于0.1D1（D1為擠出機(jī)螺桿2的直徑）。（2）分流器支架主要用于支承分流器及芯棒。小型機(jī)頭可做成下圖右的整體式，中大型機(jī)頭則一般做成下圖左的組合式。支架上的分流肋應(yīng)設(shè)計(jì)成流線型，分流肋的數(shù)量也應(yīng)盡可能少些，以免產(chǎn)生過(guò)多的熔接痕，一般為38根。分

15、流器支架上通常還設(shè)有壓縮空氣進(jìn)氣孔和內(nèi)部加熱裝置導(dǎo)線孔。三、管材的定徑和冷卻三、管材的定徑和冷卻 為了能獲得準(zhǔn)確的尺寸、幾何形狀及較低的表面粗糙度值，必須立即采取定徑和冷卻措施。管材的定徑和初步冷卻通常由定型模來(lái)完成，之后再進(jìn)入水槽繼續(xù)冷卻。一般采用外徑定徑和內(nèi)徑定徑兩種方法。1.外徑定徑外徑定徑適用于管材外徑尺寸精度要求高、外表面粗糙度值要求低的情況。通過(guò)使管坯外表面在壓力作用下與定徑套內(nèi)壁緊密貼合的方法來(lái)達(dá)到定徑的目的。按照壓力產(chǎn)生方式的不同，外徑定徑又分為內(nèi)壓法和真空法兩種。(1)內(nèi)壓法 (2)真空法2.內(nèi)徑定徑內(nèi)徑定徑適用于管材內(nèi)徑尺寸要求準(zhǔn)確、圓度要求高的情況。其工作原理如圖所示，定

16、徑芯模2直接與機(jī)頭芯棒4相聯(lián)接，通過(guò)將冷卻水通入其內(nèi)的冷卻水道，使從口模中擠出的管坯被冷卻定型。內(nèi)徑定徑常用于內(nèi)徑公差要求高的PE、PP及PA等的管材定型。其結(jié)構(gòu)如圖所示：舉例舉例:20 x2 RPVC 20 x2 RPVC 管材模具設(shè)計(jì)管材模具設(shè)計(jì)模具口模間隙：模具口模間隙：=2/1.16=1.72 取經(jīng)驗(yàn)值取經(jīng)驗(yàn)值1.75定型段（即平直段）長(zhǎng)度定型段（即平直段）長(zhǎng)度 L=50t=100塑件中性層尺寸：塑件中性層尺寸：20-2=18 18/1.01=17.8 17.8+1.75=19.6 取口模外徑經(jīng)驗(yàn)值取口模外徑經(jīng)驗(yàn)值19.7擴(kuò)張角擴(kuò)張角約約5060收縮角收縮角 約約2530壓縮比壓縮比10.38.1-9.8530-