沖壓模具設(shè)計(jì)制造第七章

沖壓模具設(shè)計(jì)制造第七章2023/4/261第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

擠出成型是熱塑性塑料重要的加工方法之一，主要用于生產(chǎn)管材、棒材、板材、片材、線材和薄膜等連續(xù)塑料型材。還可用于塑料的著色造粒、共混、中空塑件型坯的生產(chǎn)。除熱塑性塑料外，部分熱固性塑料也可用于擠出成型。7.1擠出成型工藝2023/4/262第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

塑料水管電線被覆

配線導(dǎo)管

塑料膜

百葉窗扇葉塑料板

7.1擠出成型工藝2023/4/263第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.1.1擠出成型原理及特點(diǎn)擠出成型又稱擠出模塑。圖6-15擠出成型原理圖

1—擠出料筒2—機(jī)頭3—定徑裝置4—冷卻裝置5—牽引裝置6—塑料管7—切割裝置7.1擠出成型工藝2023/4/264第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.1.2擠出成型工藝過程

熱塑性塑料的擠出成型工藝過程可分為三個(gè)階段：即塑化、成型與定徑階段。（1）塑化階段：經(jīng)過干法塑化或濕法塑化的熔體加入到擠出機(jī)料筒中。（2）成型階段：塑料熔體在擠出機(jī)螺桿推動下，通過具有一定形狀的口模而得到斷面與口模形狀一致的連續(xù)型材。（3）定徑階段：指通過如定徑、冷卻處理等方法，使已擠出的塑料連續(xù)型材固化成為塑料制品（如管材等）。7.1擠出成型工藝2023/4/265第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.1.3擠出成型工藝參數(shù)

擠出成型工藝條件即選擇擠出過程的合適參數(shù)，如溫度、壓力和流率（或擠出速率、產(chǎn)量）等。（1）溫度：溫度是擠出成型過程得以順利進(jìn)行的重要條件之一。摩擦生熱；加熱圈供熱，整個(gè)過程的溫度調(diào)節(jié)是靠擠出機(jī)的加熱、冷卻系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。（2）壓力：在擠出過程中，由于料流的阻力，螺桿槽深度的變化，且過濾板、過濾網(wǎng)和機(jī)頭口模等處的阻礙，因而沿料筒軸線方向，對塑料內(nèi)部建立起一定的壓力。，盡可能減小壓力的波動。7.1擠出成型工藝2023/4/266第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日（3）擠出速率：擠出速率是單位時(shí)間內(nèi)由擠出機(jī)口模擠出的塑料重量，也稱流率（單位為kg/h或m/min）。影響因素：機(jī)頭阻力、螺桿、料筒的設(shè)計(jì)，螺桿轉(zhuǎn)速，加熱冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和塑料的性能等。（4）牽引速度：從機(jī)頭和口模中擠出的塑料，在牽引力作用下將會發(fā)生拉伸取向。牽引速度與擠出速率應(yīng)相當(dāng)。牽引比：牽引速度與擠出速率的比值，其值必須等于或大于1。7.1擠出成型工藝2023/4/267第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

用于擠出成型的模具稱為擠出成型機(jī)頭，通常簡稱為機(jī)頭。7.2.1擠出機(jī)頭的作用及分類7.2.1.1機(jī)頭的作用（1）使來自擠出機(jī)的熔融塑料由螺旋運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動；（2）產(chǎn)生必要的成型壓力，以保證塑料制品外形完整，內(nèi)部密實(shí)；（3）使塑料通過機(jī)頭時(shí)進(jìn)一步塑化；（4）通過機(jī)頭口模以獲得斷面形狀相同的連續(xù)的塑料制品。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/268第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.2.1.2機(jī)頭的分類1按機(jī)頭的幾何形狀分類（1）圓環(huán)機(jī)頭：這種機(jī)頭的機(jī)頭體的幾何形狀呈圓環(huán)形狀。如管膜機(jī)頭、管材機(jī)頭、棒材機(jī)頭、單絲及造粒機(jī)頭、擠網(wǎng)機(jī)頭，以及吹塑管坯機(jī)頭等。（2）平板狀機(jī)頭：這種機(jī)頭的形狀呈平板狀。如平膜機(jī)頭、板材機(jī)頭、異型材機(jī)頭、組合式多坯擠出機(jī)頭等。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/269第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

2按機(jī)頭進(jìn)料與出料的方向分類（1）水平直通式機(jī)頭：7-2直通式管材擠出機(jī)頭

7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2610第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

（2）直角式機(jī)頭：這種機(jī)頭的進(jìn)料方向與出料方向垂直相交，有的機(jī)頭口模出料口垂直朝上，如圖7-3的吹膜機(jī)頭；也有朝下的，如圖7-4所示的吹塑空心坯料機(jī)頭。

圖7-3吹膜直角式機(jī)頭圖7-4吹塑型坯機(jī)頭7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2611第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.2.2擠出機(jī)頭的結(jié)構(gòu)組成7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)連接部分過濾部分機(jī)頭體口模和芯棒：機(jī)頭體定徑套分流器分流器支架2023/4/2612第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.2.3擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì)原則（1）內(nèi)腔呈流線型：內(nèi)腔表面粗糙度Ra1.6~3.2μm。（2）足夠的壓縮比：分流器支架出口處流道的截面積/機(jī)頭口模和芯棒之間形成的環(huán)隙面積之比。（3）正確的截面形狀及尺寸。（4）結(jié)構(gòu)緊湊、對稱。（5）選材合理：主要成型零件硬度不得低于HRC40。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2613第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.2.4機(jī)頭與擠出機(jī)的關(guān)系（1）機(jī)頭與擠出機(jī)的連接方式一：以螺紋連接在機(jī)頭的法蘭上，而機(jī)頭法蘭是以鉸鏈螺栓與擠出機(jī)筒法蘭連接固定的。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

圖7-6機(jī)頭連接形式之一1—擠出機(jī)法蘭2—機(jī)頭法蘭3—柵板4—機(jī)筒5—螺桿

2023/4/2614第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

機(jī)頭與擠出機(jī)的連接方式二：

機(jī)頭以12個(gè)內(nèi)六角螺釘與機(jī)頭法蘭連接固定，然后機(jī)頭法蘭又與擠出機(jī)法蘭以鉸鏈螺栓連接，而且在兩者間有定位銷1定位，保證同心度

圖7-7機(jī)頭連接形式之二1—定位銷2—機(jī)筒3—螺桿4—柵板5—擠出機(jī)法蘭6—鉸鏈7—機(jī)頭法蘭8—螺釘7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2615第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.2.5擠管機(jī)頭設(shè)計(jì)要點(diǎn)7.2.5.1典型結(jié)構(gòu)常用的擠管機(jī)頭有直通式、直角式與旁側(cè)式三種。7.2.5.2直通式擠管機(jī)頭工藝參數(shù)的確定工藝參數(shù)主要包括口模、芯棒、分流器及分流器支架的形狀和尺寸。在設(shè)計(jì)時(shí)首先需有已知的數(shù)據(jù)，包括擠出機(jī)型號、制品的內(nèi)徑、外徑及制品所用的材料。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2616第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

1口模（1）口模的內(nèi)徑D：口模內(nèi)徑尺寸不等于管件外徑尺寸，因?yàn)閿D出的管件在脫離口模后，由于壓力突然釋放，體積膨脹會使管徑增大，此種現(xiàn)象稱為巴魯斯效應(yīng)。也可能由于牽引和冷卻收縮而使管徑變小。

經(jīng)驗(yàn)公式：

D=d/K

（7-1）D——口模的內(nèi)徑（mm）；d——管件的外徑（mm）；K——補(bǔ)償系數(shù)，見表7-5。

7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2617第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

（2）定型段長度L1：口模和芯棒的平直部分的長度稱為定型段塑料通過定型段，隨著料流阻力增加使制品致密定型段的長度過長：時(shí)會使料流阻力增加很大；定型段的長度過短：起不到定型作用。①按管材外徑計(jì)算：②按管材壁厚計(jì)算：

L1=（0.5~3）D

（7-2）L1=nt

（7-3）D——管材外徑的公稱尺寸（mm）。t——管材壁厚（mm）；n——系數(shù)，見表7-6。

通常情況下，當(dāng)管材直徑較大時(shí)，長度應(yīng)取小值，因這時(shí)管材的被定型面積較大，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。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2618第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

2芯棒（芯模）芯棒是用于成型管材內(nèi)表面的零件。一般芯棒與分流器之間用螺紋連接，芯棒的結(jié)構(gòu)應(yīng)利于塑料的流動，利于消除接合線，容易制造。其主要尺寸為芯棒外徑、壓縮段長度及壓縮角。（1）芯棒的外徑：芯棒外徑尺寸并非等于管材的內(nèi)徑尺寸。經(jīng)驗(yàn)公式：d=D-2δ

（7-4）d——芯棒的外徑（mm）；D——口模的內(nèi)徑（mm）；δ——口模與芯棒的單邊間隙δ=（0.83～0.94）t；t——管件壁厚（mm）。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2619第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

（2）定型段、壓縮段和收縮角：壓縮區(qū)，使進(jìn)入定型區(qū)之前的塑料熔體的分流痕跡被熔合消除。①芯棒定型段的長度≥L1②用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算L2：L2=（1.5~2.5）D0

（7-5）L2——芯棒壓縮段長度（mm）；D0——塑料熔體在過濾板出口處的流道直徑（mm），見圖7-9所示。③芯模收縮角β：對低黏度塑料，β=45°~60°，對高黏度塑料，β=30°~50°。

7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2620第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日3分流器和分流器支架塑料通過分流器使料層變薄，便于被均勻加熱，以利于塑料進(jìn)一步塑化。分流肋應(yīng)盡可能少些，小型機(jī)頭3根，中型機(jī)頭4根，大型機(jī)頭6~8根。

圖7-8分流器和分流器支架的結(jié)構(gòu)圖

7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2621第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

（1）分流器的角度α：低黏度塑料α=30°~80°，高黏度塑料α=30°~60°。α過大：料流的流動阻力大，熔體易過熱分解；α過?。翰焕跈C(jī)頭對其內(nèi)的塑料熔體均勻加熱，機(jī)頭體積也會增大。（2）分流器長度L3由經(jīng)驗(yàn)確定：L3=（1~1.5）D0（mm）（7-6）（3）分流器尖角處圓弧半徑R=（0.5~2mm，R不宜過大，否則熔體容易在此處發(fā)生滯留。（4）分流器表面粗糙度Ra＜0.4~0.2μm。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2622第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日（5）過濾板與分流器頂間隔L5L5=10~20mm或L5＜0.1D1D1——螺桿2的直徑（mm）；L5過小料流不均，過大則停料時(shí)間長。

圖7-9分流器與過濾板的相對位置

7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2623第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

4拉伸比與壓縮比（1）拉伸比I：口模和芯棒的環(huán)隙截面積與管材成型后的截面積之比，其計(jì)算公式如下：I=（D2-d2)/(Ds2-ds2)

（7-7）I——拉伸比，常用塑料的擠管拉伸比見表7-1；Ds、ds——塑料管材外、內(nèi)徑（mm）；D、d——分別為口模內(nèi)徑、芯棒外徑（mm）。（2）壓縮比ε：機(jī)頭和多孔板相接處最大進(jìn)料截面積與口模和芯棒的環(huán)隙截面積之比。低粘度塑料ε=4~10，高黏度塑料ε=2.5~6.0。7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2023/4/2624第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

7.2.5.3管材的定徑和冷卻1外徑定徑（分為內(nèi)壓法和真空法）7.2擠出成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）內(nèi)壓法外定徑：在管材內(nèi)部通入壓縮空氣（預(yù)熱，壓力約0.02~0.10MPa），為保持壓力。

圖7-10內(nèi)壓法外定徑

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