塑料管材擠出模具設(shè)計(jì)

擠出模具設(shè)計(jì)當(dāng)前第1頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)8-1概述塑料擠出成型是用加熱的方法使塑料成為流動(dòng)狀態(tài)，然后在一定壓力的作用下．使它通過塑模，經(jīng)定型后制得連續(xù)的型材。當(dāng)前第2頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第3頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)擠出法加工的塑料制品種類很多，如管材、薄膜、棒材、板材、電纜敷層、單絲以及異形截面型材等。當(dāng)前第4頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)擠出機(jī)還可以對(duì)塑料進(jìn)行混合、塑化、脫水、造粒和喂料等準(zhǔn)備工序或半成品加工。因此，擠出成型已成為最普通的塑料成型加工方法之一。當(dāng)前第5頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)用擠出法生產(chǎn)的塑料制品大多使用熱塑性塑料，也有使用熱固性塑料的。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、氯化聚醚等熱塑性塑料以及酚醛、脲醛等熱固性塑料。擠出成型具有效率高、投資少、制造簡便，可以連續(xù)化生產(chǎn)，占地面積少，環(huán)境清潔等優(yōu)點(diǎn)。通過擠出成型生產(chǎn)的塑料制品得到了廣泛的應(yīng)用，其產(chǎn)量占塑料制品總量的二分之一以上。因此，擠出成型在塑料加工工業(yè)中占有很重要的地位。當(dāng)前第6頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)8-1.1擠出成型機(jī)頭典型結(jié)構(gòu)分析機(jī)頭是擠出成型模具的主要部件，它有下述四種作用。(1)物料由螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；(2)產(chǎn)生必要的成型壓力，保證制品密實(shí)；(3)使物料通過機(jī)頭得到進(jìn)一步塑化；(4)通過機(jī)頭成型所需要的斷面形狀的制品。當(dāng)前第7頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1-模具體2-分流錐3-分流錐支架4-中套5-壓蓋6-口模7-芯軸8-定徑套9-氣堵10-進(jìn)氣管現(xiàn)以管材擠出機(jī)頭為例，分析一下機(jī)頭的組成與結(jié)構(gòu)，見圖所示。當(dāng)前第8頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1．口模和芯棒口模成型制品的外表面，芯棒成型制品的內(nèi)表面，故口模和芯棒的定型部分決定制品橫截面形狀和尺寸。當(dāng)前第9頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第10頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)2．多孔板（過濾板、柵板）如圖所示，多孔板的作用是將物料由螺螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還能阻止未塑化的塑料和機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)頭口此外，多孔板還能形成一定的機(jī)頭壓力，使制品更加密實(shí)。當(dāng)前第11頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)3．分流器和分流器支架分流器又叫魚雷頭。塑料通過分流器變成薄環(huán)狀，便于進(jìn)一步加熱和塑化。大型擠出機(jī)的分流器內(nèi)部還裝有加熱裝置。

分流器支架主要用來支撐分流器和芯棒，同時(shí)也使料流分束以加強(qiáng)攪拌作用。小型機(jī)頭的分流器支架可與分流器設(shè)計(jì)成整體。當(dāng)前第12頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)4．調(diào)節(jié)螺釘用來調(diào)節(jié)口模與芯棒之問的間隙，保證制品壁厚均勻。當(dāng)前第13頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)5．機(jī)頭體用來組裝機(jī)頭各零件及擠出機(jī)連接。當(dāng)前第14頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)6．定徑套使制品通過定徑套獲得良好的表面粗糙度，正確的尺寸和幾何形狀。7．堵塞防止壓縮空氣泄漏，保證管內(nèi)一定的壓力當(dāng)前第15頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)8.1.2擠出成型機(jī)頭分類及其設(shè)計(jì)原則1．分類由于擠出制品的形狀和要求不同，因此要有相應(yīng)的機(jī)頭滿足制品的要求，機(jī)頭種類很多，大致可按以下三種特征來進(jìn)行分類：(l)按機(jī)頭用途分類可分為擠管機(jī)頭、吹管機(jī)頭、擠板機(jī)頭等；當(dāng)前第16頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)擠管機(jī)頭吹管機(jī)頭當(dāng)前第17頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)擠板機(jī)頭當(dāng)前第18頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(2)按制品出品方向分類可分為直向機(jī)頭和橫向機(jī)頭，前者機(jī)頭內(nèi)料流方向一與擠出機(jī)螺桿軸向一致，如硬管機(jī)頭；后者機(jī)頭內(nèi)料流方向與擠出螺桿軸向成某一角度，如電纜機(jī)頭。直向機(jī)頭當(dāng)前第19頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1—芯線2—導(dǎo)向棒3—機(jī)頭體4—電熱器5—調(diào)節(jié)螺釘6—口模7—包覆塑件8—過濾板9—擠出機(jī)螺桿橫向機(jī)頭擠出電纜當(dāng)前第20頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(3)按機(jī)頭內(nèi)壓力大小分類可分為:低壓機(jī)頭（料流壓力<40公斤／厘米2）、中壓機(jī)頭（料流壓力為40-100公斤／厘米2

高壓機(jī)頭（料流壓力>100公斤／厘米2）。當(dāng)前第21頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)2．設(shè)計(jì)原則(l)流道呈流線型為使物料能沿著機(jī)頭的流道充滿并均勻地被擠出，同時(shí)避免物料發(fā)生過熱分解，機(jī)頭內(nèi)流道應(yīng)呈流線型，不能急劇地?cái)U(kuò)大或縮小，更不能有死角和停滯區(qū)，流道應(yīng)加工得十分光滑，表面粗糙度應(yīng)在Ra0.4um以下。當(dāng)前第22頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(2)足夠的壓縮比為使制品密實(shí)和消除因分流器支架造成的結(jié)合縫，根據(jù)制品和塑料種類不同，應(yīng)設(shè)計(jì)足夠的壓縮比。壓縮比：是指模具體內(nèi)熔料流道空腔中，進(jìn)料端最大截面積與口模處環(huán)形空腔截面積之比。壓縮比一般取4~10，如果熔料粘度較高，取壓縮比在2.5~6當(dāng)前第23頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(3)正確的斷面形狀機(jī)頭的成型部分的設(shè)計(jì)應(yīng)保證物料擠出后具有規(guī)定的斷面形狀，由于塑料的物理性能和壓力、溫度等因素的影響，機(jī)頭的成型部分的斷面形狀并非就是制品的相應(yīng)的斷面形狀，二者有相當(dāng)?shù)牟町?，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮此因素，使成型部分有合理的斷面形狀。由于制品斷面形狀的變化與成型時(shí)間有關(guān)，因此控制必要的成型長度是一個(gè)有效的方法。離模膨脹拉伸比當(dāng)前第24頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(4)結(jié)構(gòu)緊湊在滿足強(qiáng)度條件下，機(jī)頭結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，其形狀應(yīng)盡量做得規(guī)則而對(duì)稱，使傳熱均勻，裝卸方便和不漏料。(5)選材要合理由于機(jī)頭磨損較大，有的塑料又有較強(qiáng)的腐蝕性，所以機(jī)頭材料應(yīng)選擇耐磨、硬度較高的碳鋼或合金鋼，有的甚至要鍍鉻，以提高機(jī)頭耐腐蝕性。此外，機(jī)頭的結(jié)構(gòu)尺寸還和制品的形狀、加熱方法、螺桿形狀、擠出速度等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體情況靈活應(yīng)用上述原則。當(dāng)前第25頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)8.2典型擠出機(jī)頭及設(shè)計(jì)常見的擠出機(jī)頭有：

管材擠出機(jī)頭、

電線電纜包覆機(jī)頭

異型材擠出機(jī)頭當(dāng)前第26頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)常見的管材擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)形式有以下三種：(1)直管式機(jī)頭圖示為直管式機(jī)頭。其結(jié)構(gòu)簡單，具有分流器支架，芯模加熱困難，定型長度較長：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)用最廣泛的一種模具結(jié)構(gòu)1．管材擠出機(jī)頭的結(jié)構(gòu)形式當(dāng)前第27頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第28頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(2)彎管式機(jī)頭

右圖為彎管式機(jī)頭，其結(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。PPPE當(dāng)前第29頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)應(yīng)用：醫(yī)用管材內(nèi)徑定型PVC管成型模具

內(nèi)徑定型管材擠出成型模具結(jié)構(gòu)，多在成型醫(yī)用管材中應(yīng)用。此種塑料管多是透明，內(nèi)、外壁光滑的小直徑管。模具結(jié)構(gòu)不同于通用塑料成型模具之處，是設(shè)有內(nèi)徑冷卻定型裝置。生產(chǎn)時(shí)、內(nèi)徑冷卻定型裝置在管坯內(nèi)通過，為擠出模具的管坯冷卻降溫定型；內(nèi)徑冷卻定型裝置的外圓直徑與管的內(nèi)孔直徑尺寸相符（或略大些），內(nèi)有冷卻水通過。當(dāng)前第30頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(3)旁側(cè)式機(jī)頭圖示為旁側(cè)式機(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，沒有分流器支架，芯?？梢约訜幔ㄐ烷L度也不長。大小口徑管材均適用。擠出阻力大當(dāng)前第31頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1—芯線2—導(dǎo)向棒3—機(jī)頭體4—電熱器5—調(diào)節(jié)螺釘6—口模7—包覆塑件8—過濾板9—擠出機(jī)螺桿

電線電纜包覆機(jī)頭當(dāng)前第32頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)異型材擠出機(jī)頭當(dāng)前第33頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第34頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第35頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)這種結(jié)構(gòu)中的模具零件安裝，拆卸都比較方便；分流錐支架的外圓與模具體內(nèi)表面采用H7/h6級(jí)精度配合定位，保證了分流錐、分流錐支架和芯軸間用螺紋連接后，三者與模具體在同一條中心線上的配合精度。小型（直徑<50mm）硬管擠出模具當(dāng)前第36頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第37頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)右圖所示圖中的芯軸上設(shè)有R形凸臺(tái)，這對(duì)熔料經(jīng)過分流錐支架肋時(shí)產(chǎn)生的熔料接合線消除有利，可使管材更密實(shí)，內(nèi)表面光潔。這種模具結(jié)構(gòu)既可成型硬質(zhì)PVC管，也可成型軟質(zhì)PVC管。定徑套與口模連接，成型的管坯擠出定徑套后即進(jìn)入水槽冷卻定型當(dāng)前第38頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)下圖所示是成型管材直徑小于80mm用成型模具結(jié)構(gòu)。采用內(nèi)壓法定徑，定徑套外腔是帶有能通冷卻循環(huán)水的環(huán)形套，冷卻管坯；生產(chǎn)時(shí)，通過分流錐支架肋上的小孔，把壓縮空氣輸入管坯內(nèi)，管坯前端裝有氣堵，防止管內(nèi)壓縮空氣逸出。分流錐、支架和芯軸也是用螺紋連接成一體，依靠分流錐支架外圓與模具體內(nèi)圓緊密配合定位。保證分流錐、支架和芯軸與模具體裝配后的同心精度。（直徑<80mm）硬管擠出模具當(dāng)前第39頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第40頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)50管與25管對(duì)比當(dāng)前第41頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)（直徑90～120mm）硬管擠出模具當(dāng)前第42頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)圖示模具成型的管材直徑較大些（一般管直徑在90~125mm范圍）。模具結(jié)構(gòu)與前兩種結(jié)構(gòu)不同處，是分流錐、分流錐支架和芯軸，三件由螺紋連接組合成一體后，是從模具體的左端（圖示方向）裝入模具體內(nèi)，口模是從模具體右端（圖示方向）裝入模具體內(nèi)；定徑套外腔可采用能通冷卻循環(huán)水的環(huán)形套，也可用帶有抽真空腔段的冷卻定徑環(huán)形套。當(dāng)前第43頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)這種真空定徑套與口模的出料口端20~50mm距離，擠出口模的管坯先經(jīng)空氣冷卻，表面形成光滑冷層面后再進(jìn)入真空定徑套。生產(chǎn)厚壁管時(shí)，既可借助管內(nèi)的壓縮空氣把管坯吹脹，又可用真空吸附著外表面緊貼在定徑套內(nèi)圓表面，保證了厚壁管冷卻定型質(zhì)量。當(dāng)前第44頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)為了模具零件機(jī)械加工和組裝的方便，把模具體分成兩段，機(jī)械加工后，組裝時(shí)用螺釘連接固定。連接模具體的、與分流錐外圓為配合基準(zhǔn)的結(jié)合圓要采用H7/h6精度配合，以保證模具體內(nèi)表面裝配后的同心度和接觸面過渡處不出現(xiàn)凸凹臺(tái)現(xiàn)象。圖中芯軸上設(shè)有弧形凸臺(tái)、這對(duì)熔料經(jīng)過分流錐支架肋后、產(chǎn)生的熔料結(jié)合線消除有利，改進(jìn)了熔料塑化質(zhì)量、使產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。（直徑150～200mm）硬管擠出模具當(dāng)前第45頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第46頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)圖示是較大直徑（Φ250~Φ315mm）塑料管成型模具結(jié)構(gòu)。為了機(jī)械加工和組裝的方便，把有較大重量的模具體分成三段，由螺釘連接成一體；連接接觸面設(shè)計(jì)成錐形，這使組合的三個(gè)零件連接牢固可靠，同心度精度高，不會(huì)出現(xiàn)位移、保證了裝配精度。較大直徑的芯軸為中空型、這既可減輕芯軸重量、又可在空腔內(nèi)安裝電阻加熱器，這既可加速模具芯軸的加熱升溫，又提高了熔料的塑化質(zhì)量。組裝后的模具體較重，應(yīng)配置裝運(yùn)用吊環(huán)。當(dāng)前第47頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第48頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)塑料管材擠出模具設(shè)計(jì)口模芯棒分流錐模具體定徑套當(dāng)前第49頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1)口?？谀Ｊ浅尚凸懿耐獗砻娴牧慵浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。口模內(nèi)徑不等于塑料管材外徑，因?yàn)閺目谀D出的管坯由于壓力突然降低，塑料因彈性恢復(fù)而發(fā)生管徑膨脹，同時(shí)，管坯在冷卻和牽引作用下，管徑會(huì)發(fā)生縮小。這些膨脹和收縮的大小與塑料性質(zhì)、擠出溫度和壓力等成型條件以及定徑套結(jié)構(gòu)有關(guān)，目前尚無成熟的理論計(jì)算方法計(jì)算膨脹和收縮值，一般是根據(jù)要求的管材截面幾寸，按拉伸比確定口模截面尺寸。所謂拉伸比是指口模成型段環(huán)隙橫截面積與管材橫截面積比。當(dāng)前第50頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)式中I為拉伸比常用塑料允許的拉伸比如下：

r—口模內(nèi)徑；rl—芯棒外徑；R—管材外徑：R1——管材內(nèi)徑。PVC1.0～1.4PA1.4～3.0ABS1.0～1.1PP1.0.～1.2HDPE1.1～1.2LDPE1.2～1.5當(dāng)前第51頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)口模定型段長度L1，與塑料性質(zhì)、管材的形狀、壁厚、直徑大小及牽引速度有關(guān)。其值可按管材外徑或管材壁厚來確定：口模結(jié)構(gòu)尺寸從圖中可以看到，主要是平直段長度、內(nèi)徑和壓縮角。平直段（也叫定型段）長度L1=(0.5~3)D內(nèi)徑d1=D/k式中D—管材外徑(mm)k—系數(shù)，k=1.01~1.06。壓縮角α取14°~50°之間。當(dāng)前第52頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(2)芯模芯模是成型管材內(nèi)表面的零件，如圖所示。直管機(jī)頭與分流器以螺紋聯(lián)接。當(dāng)前第53頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)芯軸結(jié)構(gòu)中的主要尺寸是平直段直徑、長度及收縮角。一般規(guī)律是芯軸平直段長度與口模平直段長度相等或略長些，可在L1=(1～2.5)D范圍內(nèi)選擇；也可按表所示經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇。當(dāng)前第54頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)芯模的結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于熔體流動(dòng)，有利于消除熔體經(jīng)過分流器后形成的結(jié)合縫。熔體流過分流器支架后，先經(jīng)過一定的壓縮，使熔體很好地匯合。為此芯模應(yīng)有收縮角β，芯模的長度Ll與口模L1相等。芯軸收縮角α應(yīng)小于分流錐的擴(kuò)張角，以利于分流錐支架肋造成的熔料結(jié)合線在此處能盡快消除。這個(gè)收縮角的選擇要注意熔料粘度的大小，粘度大時(shí)應(yīng)取較小的收縮角，如PVC

料取α=10°～30°，粘度較小的PE料取α=25°～40°當(dāng)前第55頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第56頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)芯模直徑d1可按下式計(jì)算：d1=d-2δ式中δ—芯模與口模之間間隙；d—口模內(nèi)徑當(dāng)前第57頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)由于如上所述塑料熔體擠出口模后的膨脹與收縮，使δ不等于制品壁厚，δ可按下式計(jì)算：

式中k—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，t—制品壁厚，k=1.16～1.20;為了使管材壁厚均勻，必須設(shè)置調(diào)節(jié)螺釘以便安裝與調(diào)整口模與芯模之間間隙。調(diào)節(jié)螺釘數(shù)目一般為4～8個(gè)。當(dāng)前第58頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(3)分流錐分流錐的作用是使熔體料層變簿，以便均勻加熱，使之進(jìn)一步塑化。其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)前第59頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第60頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)分流器與柵板之間的距離一般取10～20mm，或稍小于0.lD(D1為擠出機(jī)螺桿直徑)。保持分流器與柵板之間的一定距離的作用是使通過柵板的熔體匯集。因此，該距離不宜過小，否則熔體流速不穩(wěn)定，不均勻；

距離過大，熔體在此空間停留時(shí)問較長，高分子容易產(chǎn)生分解。分流器的擴(kuò)張角α值取決于塑料粘度，低粘度塑料取α=300～800，高粘度塑料取α=300-600，α太大，熔體流動(dòng)阻力大：α過小，勢(shì)必增大分流錐部分的長度。當(dāng)前第61頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)分流錐的長度一般按下式確定：L3=(1～1.5)Do式中Do——柵板出口處直徑。分流器頭部圓角r一般取0.5～2mm。當(dāng)前第62頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(4)分流器支架分流器支架設(shè)有進(jìn)氣孔和導(dǎo)線孔，用以通入壓縮空氣和內(nèi)裝置電熱器時(shí)導(dǎo)入導(dǎo)線。通入壓縮空氣的作用是為了管材的定徑（內(nèi)壓法外徑定型）和冷卻。

分流器支架與分流器可以制成整體式的，也可制成組合式的。前者一般用于中小型機(jī)頭，后者一般用于大型機(jī)頭。分流器支架上的分流筋的數(shù)目在滿足支持強(qiáng)度的條件下，以少為宜，一般為3～8根。分流筋應(yīng)制成流線型的，在滿足強(qiáng)度前提下，其寬度和長度應(yīng)盡量小些，而且出料端的角度應(yīng)小于進(jìn)料端的角度。當(dāng)前第63頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(5)定徑套對(duì)于外徑定型法，直徑小于30mm的硬聚氯乙烯管材，定徑套長度取管徑的3～

6倍，其倍數(shù)隨管徑減小而增加，當(dāng)管徑小于35mm時(shí)，其倍數(shù)可增至10倍。對(duì)于聚烯烴管材，定徑套長度為管徑的2～5倍，其倍數(shù)隨直徑減小而增大。定徑套直徑通常比機(jī)頭口模直徑大2%～4%，且出口直徑比進(jìn)口直徑略小。對(duì)于內(nèi)徑定型法，定徑芯模長度取80～

300mm，其外徑比管材內(nèi)徑大2%～4%，以利于管材內(nèi)徑公差的控制。定徑芯模錐度為1:1.6～

1:10，始端大，終端小。當(dāng)前第64頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)舉例:Φ20x2RPVC管材模具設(shè)計(jì)當(dāng)前第65頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)模具口模間隙：δ=2/1.16=1.72取經(jīng)驗(yàn)值1.75定型段（即平直段）長度L=50×t=100塑件中性層尺寸：20-2=1818/1.01=17.817.8+1.75=19.6取口模外徑經(jīng)驗(yàn)值19.7當(dāng)前第66頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)擴(kuò)張角α約50°～60°收縮角β約25°～30°壓縮比當(dāng)前第67頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(1)分流錐、分流錐支架和芯軸管成型模具中的分流錐、分流錐支架和芯軸，在大規(guī)格管成型用模具中是三個(gè)分別獨(dú)立的零件，裝配時(shí)用螺紋連接把三個(gè)零件組成如圖所示的結(jié)構(gòu)。也可把分流錐和支架制成一體，芯軸為一個(gè)獨(dú)立的零件，這主要由管的規(guī)格大小來決定。當(dāng)前第68頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)裝配圖當(dāng)前第69頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)2Cr13當(dāng)前第70頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第71頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第72頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第73頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第74頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)擠出成型的設(shè)備是擠出機(jī)，每副擠出成型模具都只能安裝在與其相適應(yīng)的擠出機(jī)上。設(shè)計(jì)機(jī)頭的結(jié)構(gòu)時(shí)，首先要了解擠出機(jī)的技術(shù)參數(shù)以及機(jī)頭與擠出機(jī)的連接形式，所設(shè)計(jì)的機(jī)頭應(yīng)當(dāng)適應(yīng)擠出機(jī)的要求，由于擠出機(jī)的型號(hào)不同，則連接形式亦不同，國產(chǎn)擠出機(jī)的技術(shù)參數(shù)和連接形式及尺寸，分別見圖7-2和圖7-30當(dāng)前第75頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第76頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)圖7-2中機(jī)頭以螺紋連接在機(jī)頭的法蘭上，而機(jī)頭法蘭是以鉸鏈螺釘與機(jī)筒法蘭連接固定的，圖7-2中為4個(gè)鉸鏈螺釘，有的為6個(gè)鉸鏈螺釘。一般的安裝次序是先松動(dòng)鉸鏈螺釘，打開機(jī)頭法蘭，清理干凈后，將柵板裝入機(jī)筒部分（或裝在機(jī)頭上），再將機(jī)頭安裝在機(jī)頭法蘭上，最后閉和機(jī)頭法蘭，緊固鉸鏈螺釘即可。機(jī)頭與擠出機(jī)的同心度是靠機(jī)頭的內(nèi)徑和柵板的外徑配合，因?yàn)闁虐宓耐鈴脚c機(jī)筒有配合，因此保證了機(jī)頭與機(jī)筒的同心度要求。安裝時(shí)柵板的端部必須壓緊否則會(huì)漏料。當(dāng)前第77頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第78頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)圖7-3所示為機(jī)頭與擠出機(jī)連接的又一種形式。機(jī)頭以12個(gè)內(nèi)六角螺釘與機(jī)頭法蘭連接固定，因?yàn)闄C(jī)頭法蘭與機(jī)筒法蘭有定位銷8定位，機(jī)頭的外圓與機(jī)頭法蘭內(nèi)孔配合，因此可以保證機(jī)頭與擠出機(jī)的同心度，其連接尺寸見表7-2當(dāng)前第79頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第80頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)管材定徑內(nèi)徑定徑外徑定徑當(dāng)前第81頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)管材的定徑和冷卻管材被擠出口模時(shí)，還具有相當(dāng)高的溫度，沒有足夠的強(qiáng)度和剛度來承受自重和變形，為了使管子獲得較細(xì)的表面粗糙度、準(zhǔn)確的尺寸和幾何形狀，管子離開口模時(shí)，必須立即定徑和冷卻，由定徑套來完成。經(jīng)過定徑套定徑和初步冷卻后的管子進(jìn)入水槽繼續(xù)冷卻，管子離開水槽時(shí)已經(jīng)完全定型。一般用外徑定徑和內(nèi)徑定徑兩種方法。

當(dāng)前第82頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)如果管材外徑尺寸精度要求高，使用外徑定徑。外徑定徑是使管子和定徑套內(nèi)壁相接觸，為此，常用內(nèi)部加壓或在管子外壁抽真空的方法來實(shí)現(xiàn)，因而外徑定徑又分為內(nèi)壓法和真空法。

1．內(nèi)壓法外定徑圖7-9所示為在管子內(nèi)部通人壓縮空氣(預(yù)熱，約0.02～0.lMPa)，為保持壓力，可用浮塞堵住防止漏氣，浮塞用繩索系于芯模上。定徑套的內(nèi)徑和長度一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和管材直徑來確定，見表7-70當(dāng)前第83頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)內(nèi)壓法外定徑當(dāng)前第84頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)

2．真空法外定徑

如圖7-10所示。在離開擠出機(jī)頭與口模的軟性管材外壁和定型套內(nèi)壁之間抽取真空，以此產(chǎn)生一種很大的真空吸附力將管材外壁緊貼于定徑套內(nèi)壁冷卻定型。這種方法稱也為真空吸附定型法。真空法的定徑裝置比較簡單，管口不必堵塞，但需要一套抽真空設(shè)備。常用于生產(chǎn)小管。

當(dāng)前第85頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第86頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)真空定徑套生產(chǎn)時(shí)與機(jī)頭口模應(yīng)有20~l00mm的距離，使口模中流出的管材先行離模膨脹和一定程度的空冷收縮后，再進(jìn)入定徑套中冷卻定型。1)定徑套內(nèi)的真空度一般要求在53-66kPa真空孔徑在由0.6～由1.2mni范圍內(nèi)選取，與塑料粘度和管壁厚度有關(guān)，如塑料粘度大或管壁厚度大，孔徑取大值，反之取小值。2)真空定徑套的長度一般應(yīng)大于其它類型定徑套的長度。例如，對(duì)于直徑大于100mn的管材，真空定徑套的長度可取4～6倍的管材外徑。這樣有助于更好地改善或控制離模膨脹（巴魯斯效應(yīng)）和冷卻收縮對(duì)管材尺寸的影響。當(dāng)前第87頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)3)真空定徑套的內(nèi)徑見表7-8當(dāng)前第88頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)

內(nèi)徑定徑是固定管材內(nèi)徑尺寸的一種定徑方法。此種方法適用于側(cè)向供料或直角擠管機(jī)頭。該定徑裝置如圖7-11所示，定徑芯模與擠管芯模相連，在定徑芯模內(nèi)通入冷卻水。當(dāng)管坯通過定徑芯模后，便獲得內(nèi)徑尺寸準(zhǔn)確、圓柱度較好的塑料管材。這種方法使用較少，因?yàn)楣懿牡臉?biāo)準(zhǔn)化系列多以外徑為準(zhǔn)。內(nèi)徑公差要求嚴(yán)格，用于壓力輸送的管道，是這種定徑方法的唯一應(yīng)用，同時(shí)內(nèi)徑定徑管壁的內(nèi)應(yīng)力分布較合理。當(dāng)前第89頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)當(dāng)前第90頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)圖5－9內(nèi)徑定徑法1－管材2－定徑芯模3－芯棒4－回水流道5－進(jìn)水管6－排水嘴7－進(jìn)水嘴當(dāng)前第91頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1)內(nèi)徑定徑的定徑套應(yīng)沿其長度方向帶有一定的錐度：在0.6:100～1.0:100之間選取。2)定徑套外徑一般取[1+(2%～4%)]ds（ds為管材內(nèi)徑），定徑套外徑稍大于管材內(nèi)徑，使管材內(nèi)壁緊貼在定徑套上，則管內(nèi)壁獲得較低的表面粗糙鍍。另外，通過一段時(shí)間的磨損也能保證管材內(nèi)徑ds的尺寸公差，提高定徑套的壽命。3)定徑套的長度一般取80～300mm。牽引速度較大或管材壁厚較大時(shí)取大值；反之，取小值。當(dāng)前第92頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)聯(lián)接頭2Cr13馬氏體型不銹鋼，其主要性能類似于12Cr13(lCr13)。由于碳含量較高，其強(qiáng)度、硬度高于12Cr13(lCr13)，而韌性和耐蝕性略低。主要用于制造承受高應(yīng)力負(fù)荷的零件。淬火狀態(tài)下硬度高，耐蝕性良好備料：2Cr13圓鋼棒Φ60計(jì)算長度：L=520加工工藝當(dāng)前第93頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1模鍛成當(dāng)前第94頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)②粗車各部，留出2~3mm的加工余量。③調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)40～45HRC。④半精車、精車各部位至圖紙尺寸。

當(dāng)前第95頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)中套、口模制造及應(yīng)用技術(shù)要求如下：1)中套和口模應(yīng)采用50鋼鍛造成型毛坯。2)粗車兩零件各部留出2~3mm的加工余量。3)粗車后的零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)40~45HRC4)半精車、精車零件各部至圖樣尺寸。當(dāng)前第96頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)模具體①模具體用45鋼制作，毛坯經(jīng)鍛造型。②粗車各部，留出2~3mm的加工余量。③調(diào)質(zhì)處理，硬度為45～50HRC。④半精車、精車各部至圖樣尺寸。當(dāng)前第97頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)注意：a.D1和D3圓在同一次裝夾中精車至要求尺寸，以保證兩個(gè)圓周直徑的同心度；b．D7和D3圓直徑按H7精度加工，表面粗糙度Ra不大于1.25μm;c．端面A應(yīng)與D3圓中心線垂直；d．D1錐孔表面粗糙度Ra應(yīng)不大0.25μm;e．L3位置孔應(yīng)與分流錐支架筋孔配鉆。當(dāng)前第98頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)注意：①中套外圓與模具體內(nèi)孔應(yīng)采用H7/h6配合加工精度；②兩零件結(jié)合端面應(yīng)保證與軸心線垂直，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于1.25μm；③熔料流經(jīng)的模具平面應(yīng)光滑平整，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于0.25μm;④除了錐圓與端面交界處不倒角，其他各部位應(yīng)倒角C2當(dāng)前第99頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)模具體模具體的功能主要是把組成模具的分流錐、分流錐支架、芯軸、中套和口模等各零件包容、固定在模具體內(nèi)，形成熔料流道空腔，使進(jìn)入模具腔內(nèi)的熔料從模具的口模擠出后，形成制品。另外，成型模具還需通過模具體與機(jī)筒連接固定。當(dāng)前第100頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)芯棒式機(jī)頭內(nèi)部通道空腔小，存料少，塑料不容易分解，適用于加工聚氯乙烯塑料，但熔體經(jīng)直角拐彎，各處流速不等，同時(shí)由于熔體長時(shí)間單向作用于芯棒，使芯棒中心線偏移，即產(chǎn)生“偏中”現(xiàn)象，因而容易導(dǎo)致薄膜厚度小當(dāng)前第101頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(2)十字形機(jī)頭圖8-10為十字形機(jī)頭，其結(jié)構(gòu)類似管材擠出機(jī)機(jī)頭。這種機(jī)頭的優(yōu)點(diǎn)是出料均勻，薄膜厚度容易控制：芯模不受側(cè)壓力，不會(huì)產(chǎn)生如芯棒式機(jī)頭那種“偏中”現(xiàn)象。但機(jī)頭內(nèi)腔大，存料多，塑料易分解，適用于加工熱穩(wěn)定性好的塑料，而不適于加工聚氯乙烯當(dāng)前第102頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(3)螺旋式機(jī)頭圖8—11為螺旋式機(jī)頭，塑料熔體從中央進(jìn)口擠入，通過帶有多個(gè)溝槽由深變淺直至消失的螺旋槽（也有單螺旋）的芯棒7，然后在定型區(qū)前緩沖槽匯合，達(dá)到均勻狀態(tài)后從口模擠出。這種機(jī)頭的優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)頭內(nèi)熔體壓力大，出料均勻，薄膜厚度容易控制，薄膜性能好。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拐角多，適用于力加工聚內(nèi)烯、聚乙烯等粘度小且不易分解的塑料。當(dāng)前第103頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)(4)旋轉(zhuǎn)式機(jī)頭圖8-12為旋轉(zhuǎn)式機(jī)頭。其特點(diǎn)是芯模2和口模l都能單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。芯模和口模分別由直流電機(jī)帶動(dòng)，能以同速或不同速、同向或異向旋轉(zhuǎn)。采用這種機(jī)頭可克服由于機(jī)頭制造、安裝不準(zhǔn)確及溫度不均勻造成的塑料薄膜厚度不均勻，其厚度公差可達(dá)0.01mm。它的應(yīng)用范圍較廣，對(duì)熱穩(wěn)定性塑料和熱敏性塑料均可成型。當(dāng)前第104頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)2．機(jī)頭幾何參數(shù)的確定如圖8-9的芯棒式機(jī)頭，環(huán)形縫隙寬度t一般在0.4～12mm范圍內(nèi)，如果t太小，則機(jī)頭內(nèi)反壓力很大，影響產(chǎn)量；如果t太大，則要得到一定厚度的薄膜，必須加大吹脹比和拉伸比。機(jī)頭定型區(qū)高度h應(yīng)比t大15倍以上，以便控制薄膜的厚度，H應(yīng)大于2倍d1.當(dāng)前第105頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)為了避免制品產(chǎn)生接合縫，芯棒尖處到?？谔幍木嚯x應(yīng)不小于芯棒軸直徑d1的兩倍（圖8—9），并在芯棒頭部設(shè)1～2個(gè)緩沖區(qū)，以利于熔體很好匯合.應(yīng)盡量使塑料熔體自分流到達(dá)機(jī)頭出U處流動(dòng)的距離相等，流道暢通，無死角。芯棒擴(kuò)張角α一般取800～900，也可達(dá)到1000。，但α過大，會(huì)增大熔體流動(dòng)阻力。芯棒斜流道尖處應(yīng)認(rèn)真設(shè)計(jì)與加工，不能太尖，也不能太鈍，必要時(shí)應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)確定，以免影響產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)頭進(jìn)口部分的橫截面積與出口部分的橫截面積之比(壓縮比）至少為2。但壓縮比過大，熔體流動(dòng)阻力大。對(duì)十聚氯乙烯等塑料，這種壓縮比不宜過大。當(dāng)前第106頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)8.2.3電線電纜包覆機(jī)頭裸金屬單絲或多股金屬芯線上包覆塑料絕緣層的稱為電線，一束彼此絕緣的導(dǎo)線上或不規(guī)則芯線上包覆塑料絕緣層的稱為電纜。通常用擠壓式包覆機(jī)頭生產(chǎn)電線；用套管式包覆機(jī)頭生產(chǎn)電纜。當(dāng)前第107頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)1．?dāng)D壓式包覆機(jī)頭圖8-13為擠壓式包覆機(jī)頭。熔體進(jìn)入機(jī)頭體，繞過芯線導(dǎo)向棒，匯集成環(huán)狀后經(jīng)口模成型段，最后包覆在芯線上。山于芯線連續(xù)不斷地通過導(dǎo)向棒，因而電線生產(chǎn)過程連續(xù)地進(jìn)行。改變（或更換）口模尺寸、擠出速度、芯線移動(dòng)速度及移動(dòng)導(dǎo)向棒軸向位置，都可以改變塑料絕緣層厚度。圖8-13b為口模局部放大圖。其成型段長度L=(l.0～1.5)D，M=(1.0～1.5)D。這種機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，但芯線與塑料絕緣層同心度不夠好。當(dāng)前第108頁\共有124頁\編于星期二\5點(diǎn)2．套管式包覆機(jī)頭圖8-14為