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1、挤出(j ch)模具设计第一页，共124页。8-1概述 塑料挤出成型是用加热的方法使塑料成为流动状态，然后(rnhu)在一定压力的作用下使它通过塑模，经定型后制得连续的型材。第二页，共124页。第三页，共124页。挤出法加工的塑料制品种类很多，如管材、薄膜、棒材、板材、电缆敷层、单丝以及(yj)异形截面型材等。第四页，共124页。挤出机还可以对塑料进行混合、塑化、脱水、造粒和喂料等准备工序或半成品加工。因此(ync)，挤出成型已成为最普通的塑料成型加工方法之一。第五页，共124页。用挤出法生产的塑料(slio)制品大多使用热塑性塑料(slio)，也有使用热固性塑料(slio)的。如聚氯乙烯、聚
2、乙烯、聚丙烯、尼龙、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、氯化聚醚等热塑性塑料(slio)以及酚醛、脲醛等热固性塑料(slio)。挤出成型具有效率高、投资少、制造简便，可以连续化生产(shngchn)，占地面积少，环境清洁等优点。通过挤出成型生产(shngchn)的塑料制品得到了广泛的应用，其产量占塑料制品总量的二分之一以上。因此，挤出成型在塑料加工工业中占有很重要的地位。第六页，共124页。8-1.1挤出成型机头典型结构分析 机头是挤出成型模具(mj)的主要部件，它有下述四种作用。(1)物料物料(w lio)由螺旋运动变为直线运动；由螺旋运动变为直线运动；(2)产生必要的成型压力，保证制品密实；产
3、生必要的成型压力，保证制品密实；(3)使物料使物料(w lio)通过机头得到进一步塑化；通过机头得到进一步塑化；(4)通过机头成型所需要的断面形状的制品。通过机头成型所需要的断面形状的制品。第七页，共124页。1-模具体(jt)2-分流锥 3-分流锥支架 4-中套 5-压盖 6-口模 7-芯轴 8-定径套 9-气堵 10-进气管 现以管材挤出机头为例，分析(fnx)一下机头的组成与结构，见图所示。第八页，共124页。1口模和芯棒 口模成型制品的外表面，芯棒成型制品的内表面，故口模和芯棒的定型部分决定制品横截面形状(xngzhun)和尺寸。第九页，共124页。第十页，共124页。2多孔板（过滤板
4、、栅板）如图所示，多孔板的作用是 将物料由螺螺旋运动变为直线运动，同时还能阻止未塑化的塑料和机械杂质进入机头口此外，多孔板还能形成一定的机头压力，使制品更加(gnji)密实。第十一页，共124页。3分流器和分流器支架分流器又叫鱼雷头。塑料通过分流器变成薄环状，便于(biny)进一步加热和塑化。大型挤出机的分流器内部还装有加热装置。分流器支架(zhji)主要用来支撑分流器和芯棒，同时也使料流分束以加强搅拌作用。小型机头的分流器支架(zhji)可与分流器设计成整体。第十二页，共124页。4调节螺钉(ludng)用来调节口模与芯棒之问的间隙，保证制品壁厚均匀。第十三页，共124页。5机头体用来(yn
5、 li)组装机头各零件及挤出机连接。第十四页，共124页。6定径套使制品(zhpn)通过定径套获得良好的表面粗糙度，正确的尺寸和几何形状。7堵塞防止压缩空气泄漏，保证管内一定的压力第十五页，共124页。8.1.2挤出成型机头分类及其设计原则 1分类 由于挤出制品的形状和要求不同，因此要有相应的机头满足制品的要求，机头种类很多，大致可按以下(yxi)三种特征来进行分类：(l)按机头用途分类 可分为挤管机头、吹管机头、挤板机头等；第十六页，共124页。挤管机头吹管(chugun)机头第十七页，共124页。挤板机头第十八页，共124页。(2)按制品出品(chpn)方向分类 可分为直向机头和横向机头，
6、前者机头内料流方向一与挤出机螺杆轴向一致，如硬管机头；后者机头内料流方向与挤出螺杆轴向成某一角度，如电缆机头。直向机头第十九页，共124页。1芯线 2导向棒 3机头体 4电热器 5调节螺钉6口模 7包覆(bo f)塑件 8过滤板 9挤出机螺杆横向机头横向机头 挤出挤出(j ch)电缆电缆第二十页，共124页。(3)按机头内压力大小(dxio)分类 可分为:低压机头（料流压力100公斤厘米2）。第二十一页，共124页。2设计原则 (l)流道呈流线型 为使物料能沿着机头的流道充满并均匀地被挤出，同时避免物料发生过热分解，机头内流道应呈流线型，不能急剧地扩大或缩小，更不能有死角和停滞区，流道应加工得
7、十分(shfn)光滑，表面粗糙度应在Ra 0.4um以下。第二十二页，共124页。(2)足够的压缩比 为使制品密实和消除因分流器支架造成的结合缝，根据制品和塑料种类不同(b tn)，应设计足够的压缩比。压缩比：是指模具体内熔料流道空腔中，进料端最大截面积与口模处环形空腔截面积之比。压缩比一般取4 10，如果(rgu)熔料粘度较高，取压缩比在2.56第二十三页，共124页。(3)正确的断面形状 机头的成型部分的设计应保证物料挤出后具有规定(gudng)的断面形状，由于塑料的物理性能和压力、温度等因素的影响，机头的成型部分的断面形状并非就是制品的相应的断面形状，二者有相当的差异，设计时应考虑此因素
8、，使成型部分有合理的断面形状。由于制品断面形状的变化与成型时间有关，因此控制必要的成型长度是一个有效的方法。离模膨胀离模膨胀(png zhng)拉伸比拉伸比第二十四页，共124页。(4)结构紧凑 在满足强度条件下，机头结构应紧凑，其形状应尽量做得规则而对称，使传热(chun r)均匀，装卸方便和不漏料。(5)选材要合理选材要合理 由于机头磨损较大，有的塑料又有较强的腐蚀由于机头磨损较大，有的塑料又有较强的腐蚀性，所以机头材料性，所以机头材料(cilio)应选择耐磨、硬度较应选择耐磨、硬度较高的碳钢或合金钢，有的甚至要镀铬，以提高机高的碳钢或合金钢，有的甚至要镀铬，以提高机头耐腐蚀性。头耐腐蚀性
9、。此外，机头的结构尺寸还和制品的形状、加热方法、螺杆形状、挤出速度等因素有关。设计者应根据具体情况灵活(ln hu)应用上述原则。第二十五页，共124页。8.2典型挤出机头及设计(shj)常见的挤出机头有：管材挤出机头、电线电缆包覆机头 异型材挤出机头第二十六页，共124页。常见的管材挤出机头结构形式有以下三种(sn zhn)：(1)直管式机头 图示为直管式机头。其结构简单，具有分流器支架，芯模加热困难，定型长度较长：适用于PVC、PA、PC、PE、PP等塑料的薄壁小口径的管材挤出。是挤出成型塑料管材应用最广泛的一种模具结构1管材管材(un ci)挤出机头的结构形式挤出机头的结构形式第二十七页
10、，共124页。第二十八页，共124页。(2)弯管式机头 右图为弯管式机头，其结构特点是内部不设分流器支架(zhji)，熔体在机头中包围芯棒流动成型，因此只产生一条分流痕迹。这种机头最突出的优点是：挤出机机筒容易接近芯棒上端，芯棒容易被加热；与它配合(pih)的冷却装置可以同时对管材的内外径进行冷却定型，所以定型精度较高：流动阻力较小，料流稳定，出料均匀，生产率高，产品质量好。但结构复杂，制造困难，生产占地面积较大。PP PE第二十九页，共124页。应用应用：医用管材内径定型：医用管材内径定型PVC管成型模具管成型模具 内径定型管材挤出成型模具结构内径定型管材挤出成型模具结构(jigu)，多在成
11、型医用管材中应用。此种塑料管多是透明，多在成型医用管材中应用。此种塑料管多是透明，内、外壁光滑的小直径管。模具结构内、外壁光滑的小直径管。模具结构(jigu)不不同于通用塑料成型模具之处，是设有内径冷却定同于通用塑料成型模具之处，是设有内径冷却定型装置。生产时、内径冷却定型装置在管坯内通型装置。生产时、内径冷却定型装置在管坯内通过，为挤出模具的管坯冷却降温定型；内径冷却过，为挤出模具的管坯冷却降温定型；内径冷却定型装置的外圆直径与管的内孔直径尺寸相符定型装置的外圆直径与管的内孔直径尺寸相符（或略大些），内有冷却水通过。（或略大些），内有冷却水通过。第三十页，共124页。(3)旁侧式机头 图示为
12、旁侧式机头。综合(zngh)了直向式和横向式的优点。物料经改变方向消除了横向机头一次变向所造成的不均匀现象。占地面积小。结构复杂，没有分流器支架，芯模可以加热，定型长度也不长。大小口径管材均适用。挤出(j ch)阻力大第三十一页，共124页。1芯线 2导向棒 3机头体 4电热器 5调节(tioji)螺钉6口模 7包覆塑件 8过滤板 9挤出机螺杆 电线电缆包覆(bo f)机头第三十二页，共124页。异型材挤出机头异型材挤出机头第三十三页，共124页。第三十四页，共124页。第三十五页，共124页。这种结构中的模具零件安装，拆卸都比较方便；分流锥支架的外圆与模具体内表面采用H7/h6级精度配合定位
13、，保证(bozhng)了分流锥、分流锥支架和芯轴间用螺纹连接后，三者与模具体在同一条中心线上的配合精度。小型（直径(zhjng)50mm）硬管挤出模具第三十六页，共124页。第三十七页，共124页。右图所示图中的芯轴上设有R形凸台，这对熔料经过分流锥支架(zhji)肋时产生的熔料接合线消除有利，可使 管材(un ci)更密实，内表面光洁。这种模具结构既可成型硬质PVC管，也可成型软质PVC管。定径套与口模连接，成型的管坯挤出定径套后即进入水槽冷却定型第三十八页，共124页。下图所示是成型管材直径小于80mm用成型模具结构。采用内压法定径，定径套外腔是带有能通冷却循环水的环形套，冷却管坯；生产时
14、，通过分流锥支架肋上的小孔，把压缩空气输入管坯内，管坯前端装有气堵，防止管内压缩空气逸出。分流锥、支架和芯轴也是用螺纹连接成一体，依靠分流锥支架外圆与模具体内圆紧密配合定位。保证(bozhng)分流锥、支架和芯轴与模具体装配后的同心精度。（直径80mm）硬管挤出(j ch)模具第三十九页，共124页。第四十页，共124页。50管管与与25管管对对比比(dub)第四十一页，共124页。（直径90120mm）硬管挤出(j ch)模具第四十二页，共124页。图示模具成型的管材直径较大些（一般管直径在90125 mm范围）。模具结构与前两种结构不同处，是分流锥、分流锥支架(zhji)和芯轴，三件由螺纹
15、连接组合成一体后，是从模具体的左端（图示方向）装入模具体内，口模是从模具体右端（图示方向）装入模具体内；定径套外腔可采用能通冷却循环水的环形套，也可用带有抽真空腔段的冷却定径环形套。第四十三页，共124页。这种真空定径套与口模的出料口端2050mm距离(jl)，挤出口模的管坯先经空气冷却，表面形成光滑冷层面后再进入真空定径套。生产厚壁管时，既可借助管内的压缩空气把管坯吹胀，又可用真空吸附着外表面紧贴在定径套内圆表面，保证了厚壁管冷却定型质量。第四十四页，共124页。为了模具零件机械加工和组装的方便，把模具体分成两段，机械加工后，组装时用螺钉连接固定。连接模具体的、与分流锥外圆为配合基准的结合圆
16、要采用H7/h6精度配合，以保证模具体内表面装配后的同心度和接触面过渡处不出现凸凹台现象(xinxing)。图中芯轴上设有弧形凸台、这对熔料经过分流锥支架肋后、产生的熔料结合线消除有利，改进了熔料塑化质量、使产品质量得到进一步提高。（直径150200mm）硬管挤出(j ch)模具第四十五页，共124页。第四十六页，共124页。图示是较大直径（250 315 mm）塑料管成型模具结构。为了机械加工和组装的方便，把有较大重量的模具体分成三段，由螺钉连接成一体；连接接触面设计成锥形，这使组合的三个零件连接牢固(log)可靠，同心度精度高，不会出现位移、保证了装配精度。较大直径的芯轴为中空型、这既可减
17、轻芯轴重量、又可在空腔内安装电阻加热器，这既可加速模具芯轴的加热升温，又提高了熔料的塑化质量。组装后的模具体较重，应配置装运用吊环。第四十七页，共124页。第四十八页，共124页。塑料管材(un ci)挤出模具设计口模芯棒分流(fn li)锥模具体定径套第四十九页，共124页。1)口模 口模是成型管材外表面的零件，其结构如图所示。口模内径不等于塑料管材外径，因为从口模挤出的管坯由于压力突然降低，塑料因弹性恢复而发生(fshng)管径膨胀，同时，管坯在冷却和牵引作用下，管径会发生(fshng)缩小。这些膨胀和收缩的大小与塑料性质、挤出温度和压力等成型条件以及定径套结构有关，目前尚无成熟的理论计算
18、方法计算膨胀和收缩值，一般是根据要求的管材截面几寸，按拉伸比确定口模截面尺寸。所谓拉伸比是指口模成型段环隙横截面积与管材横截面积比。第五十页，共124页。式中I为拉伸比 常用塑料允许的拉伸比如下：r口模内径(ni jn)；rl芯棒外径；R 管材外径：R1管材内径(ni jn)。PVC1.01.01.4PAPA1.41.43.0ABSABS1.01.01.1PPPP1.0.1.0.1.2HDPEHDPE1.11.11.2LDPE1.21.21.5第五十一页，共124页。口模定型段长度L1，与塑料性质、管材的形状、壁厚、直径大小及牵引速度(sd)有关。其值可按管材外径或管材壁厚来确定：口模结构尺寸
19、从图中可以看到，主要是平直段长度、内径和压缩(y su)角。平直段（也叫定型段）长度L1=(0.53)D 内径 d1=D/k式中D 管材外径(mm)k系数，k=1.011.06。压缩(y su)角取14 50 之间。第五十二页，共124页。(2)芯模芯模是成型(chngxng)管材内表面的零件，如图所示。直管机头与分流器以螺纹联接。第五十三页，共124页。芯轴结构中的主要尺寸是平直段直径、长度及收缩角。一般(ybn)规律是芯轴平直段长度与口模平直段长度相等或略长些，可在L1=(12.5)D范围内选择；也可按表所示经验数据选择。第五十四页，共124页。芯模的结构应有利于熔体流动，有利于消除熔体经
20、过分流(fn li)器后形成的结合缝。熔体流过分流(fn li)器支架后，先经过一定的压缩，使熔体很好地汇合。为此芯模应有收缩角，芯模的长度L l 与口模L1相等。芯轴收缩角应小于分流(fn li)锥的扩张角，以利于分流(fn li)锥支架肋造成的熔料结合线在此处能尽快消除。这个收缩角的选择要注意熔料粘度的大小，粘度大时应取较小的收缩角，如PVC 料取=10 30 ，粘度(zhn d)较小的PE料取=2540 第五十五页，共124页。第五十六页，共124页。芯模直径d1可按下式计算(j sun)：d1=d-2 式中 芯模与口模之间间隙；d口模内径第五十七页，共124页。由于如上所述塑料熔体挤出
21、口模后的膨胀与收缩(shu su)，使不等于制品壁厚，可按下式计算：式中k经验系数，t 制品壁厚，k=1.16 1.20;为了使管材壁厚均匀，必须设置调节螺钉以便安装(nzhung)与调整口模与芯模之间间隙。调节螺钉数目一般为48个。第五十八页，共124页。(3)分流锥 分流锥的作用是使熔体料层变簿，以便(ybin)均匀加热，使之进一步塑化。其结构如图所示。第五十九页，共124页。第六十页，共124页。分流器与栅板之间的距离一般取1020mm，或稍小于0.lD(D1为挤出机螺杆直径)。保持分流器与栅板之间的一定距离的作用是使通过栅板的熔体汇集。因此，该距离不宜过小，否则熔体流速不稳定，不均匀；
22、距离过大，熔体在此空间停留时问较长，高分子容易产生分解。分流器的扩张角值取决于塑料粘度(zhn d)，低粘度(zhn d)塑料取=300800，高粘度(zhn d)塑料取=300-600，太大，熔体流动阻力大：过小，势必增大分流锥部分的长度。第六十一页，共124页。分流(fn li)锥的长度一般按下式确定：L3=(11.5)Do 式中 Do栅板出口处直径。分流(fn li)器头部圆角r一般取0.52mm。第六十二页，共124页。(4)分流器支架(zhji)分流器支架(zhji)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。通入压缩空气的作用是为了管材的定径（内压法外径定型）和冷
23、却。分流器支架(zhji)与分流器可以制成整体式的，也可制成组合式的。前者一般用于中小型机头，后者一般用于大型机头。分流器支架(zhji)上的分流筋的数目在满足支持强度的条件下，以少为宜，一般为38根。分流筋应制成流线型的，在满足强度前提下，其宽度和长度应尽量小些，而且出料端的角度应小于进料端的角度。第六十三页，共124页。(5)定径套 对于外径定型法，直径小于30mm的硬聚氯乙烯管材，定径套长度取管径的3 6倍，其倍数随管径减小而增加，当管径小于35mm时，其倍数可增至1 0倍。对于聚烯烃管材，定径套长度为管径的25倍，其倍数随直径减小而增大。定径套直径通常比机头口模直径大2%4%，且出口直
24、径比进口直径略小。对于内径定型法，定径芯模长度取80 300mm，其外径比管材内径大2%4%，以利于管材内径公差(gngch)的控制。定径芯模锥度为1:1.6 1:10，始端大，终端小。第六十四页，共124页。举例举例(j l):20 x2 RPVC(j l):20 x2 RPVC 管材模具设管材模具设计计第六十五页，共124页。模具模具(mj)口模间隙：口模间隙：=2/1.16=1.72 取经验值取经验值1.75定型定型(dng xng)段（即平直段）长度段（即平直段）长度 L=50t=100塑件中性层尺寸塑件中性层尺寸(ch cun)：20-2=18 18/1.01=17.8 17.8+1
25、.75=19.6 取口模外径经验值取口模外径经验值19.7第六十六页，共124页。扩张扩张(kuzhng)角角约约5060收缩角收缩角 约约2530压缩比压缩比第六十七页，共124页。(1)分流锥、分流锥支架和芯轴管成型模具中的分流锥、分流锥支架和芯轴管成型模具中的分流锥、分流锥支架和芯轴，在大规格管成型用模分流锥、分流锥支架和芯轴，在大规格管成型用模具中是三个分别独立具中是三个分别独立(dl)的零件，装配时用螺纹的零件，装配时用螺纹连接把三个零件组成如图所示的结构。也可把分流连接把三个零件组成如图所示的结构。也可把分流锥和支架制成一体，芯轴为一个独立锥和支架制成一体，芯轴为一个独立(dl)的
26、零件，的零件，这主要由管的规格大小来决定。这主要由管的规格大小来决定。第六十八页，共124页。装配图装配图第六十九页，共124页。2Cr13第七十页，共124页。第七十一页，共124页。第七十二页，共124页。第七十三页，共124页。第七十四页，共124页。挤出成型的设备是挤出机，每副挤出成型模挤出成型的设备是挤出机，每副挤出成型模具都只能安装在与其相适应的挤出机上。设计具都只能安装在与其相适应的挤出机上。设计机头的结构时，首先要了解挤出机的技术参数机头的结构时，首先要了解挤出机的技术参数以及机头与挤出机的连接形式，所设计的机头以及机头与挤出机的连接形式，所设计的机头应当适应挤出机的要求，由于
27、应当适应挤出机的要求，由于(yuy)挤出机的挤出机的型号不同，则连接形式亦不同，国产挤出机的型号不同，则连接形式亦不同，国产挤出机的技术参数和连接形式及尺寸，分别见图技术参数和连接形式及尺寸，分别见图7-2和图和图7-30第七十五页，共124页。第七十六页，共124页。图图7-2中机头以螺纹中机头以螺纹(luwn)连接在机头的法兰上，而连接在机头的法兰上，而机头法兰是以铰链螺钉与机筒法兰连接固定的，图机头法兰是以铰链螺钉与机筒法兰连接固定的，图7-2中为中为4个铰链螺钉，有的为个铰链螺钉，有的为6个铰链螺钉。一般的安装个铰链螺钉。一般的安装次序是先松动铰链螺钉，打开机头法兰，清理干净后，次序是
28、先松动铰链螺钉，打开机头法兰，清理干净后，将栅板装入机筒部分（或装在机头上），再将机头安将栅板装入机筒部分（或装在机头上），再将机头安装在机头法兰上，最后闭和机头法兰，紧固铰链螺钉装在机头法兰上，最后闭和机头法兰，紧固铰链螺钉即可。即可。机头与挤出机的同心度是靠机头的内径和栅板的机头与挤出机的同心度是靠机头的内径和栅板的外径外径(wi jn)配合，因为栅板的外径配合，因为栅板的外径(wi jn)与机与机筒有配合，因此保证了机头与机筒的同心度要求。安筒有配合，因此保证了机头与机筒的同心度要求。安装时栅板的端部必须压紧否则会漏料。装时栅板的端部必须压紧否则会漏料。第七十七页，共124页。第七十八页
29、，共124页。图图7-3所示为机头与挤出机连接的又一种形式。所示为机头与挤出机连接的又一种形式。机头以机头以12个内六角螺钉与机头法兰连接固定，因为个内六角螺钉与机头法兰连接固定，因为机头法兰与机筒法兰有定位机头法兰与机筒法兰有定位(dngwi)销销8定位定位(dngwi)，机头的外圆与机头法兰内孔配合，因此，机头的外圆与机头法兰内孔配合，因此可以保证机头与挤出机的同心度，其连接尺寸见表可以保证机头与挤出机的同心度，其连接尺寸见表7-2第七十九页，共124页。第八十页，共124页。管材管材(un ci)定径定径内径内径(ni jn)定径定径外径定径外径定径第八十一页，共124页。管材的定径和冷
30、却管材的定径和冷却 管材被挤出口模时，还具有相当高的管材被挤出口模时，还具有相当高的温度，没有足够的强度和刚度来承受自重温度，没有足够的强度和刚度来承受自重和变形，为了使管子获得较细的表面粗糙和变形，为了使管子获得较细的表面粗糙度、准确的尺寸度、准确的尺寸(ch cun)和几何形状，和几何形状，管子离开口模时，必须立即定径和冷却，管子离开口模时，必须立即定径和冷却，由定径套来完成。经过定径套定径和初步由定径套来完成。经过定径套定径和初步冷却后的管子进入水槽继续冷却，管子离冷却后的管子进入水槽继续冷却，管子离开水槽时已经完全定型。一般用外径定径开水槽时已经完全定型。一般用外径定径和内径定径两种方
31、法。和内径定径两种方法。第八十二页，共124页。如果管材外径尺寸精度如果管材外径尺寸精度(jn d)要求高，使用外要求高，使用外径定径。外径定径是使管子和定径套内壁相接触，径定径。外径定径是使管子和定径套内壁相接触，为此，常用内部加压或在管子外壁抽真空的方法来为此，常用内部加压或在管子外壁抽真空的方法来实现，因而外径定径又分为内压法和真空法。实现，因而外径定径又分为内压法和真空法。1内压法外定径内压法外定径图图7-9所示为在管子内部通人压缩空气所示为在管子内部通人压缩空气(预热，约预热，约0.020.lMPa)，为保持压力，可用浮塞堵住防止漏，为保持压力，可用浮塞堵住防止漏气，浮塞用绳索系于芯
32、模上。定径套的内径和长度气，浮塞用绳索系于芯模上。定径套的内径和长度一般根据经验和管材直径来确定，见表一般根据经验和管材直径来确定，见表7-70第八十三页，共124页。内内压压法法外外定定径径第八十四页，共124页。2真空法外定径真空法外定径 如图如图7-10所示。在离开挤出机头与口模的软性所示。在离开挤出机头与口模的软性管材外壁和定型套内壁之间抽取真空，以此产生一管材外壁和定型套内壁之间抽取真空，以此产生一种很大的真空吸附力将管材外壁紧贴于定径套内壁种很大的真空吸附力将管材外壁紧贴于定径套内壁冷却冷却(lngqu)定型。这种方法称也为真空吸附定定型。这种方法称也为真空吸附定型法。真型法。真空
33、法的定径装置比较简单，管口不必堵塞，但需要空法的定径装置比较简单，管口不必堵塞，但需要一套抽真空设备。常用于生产小管。一套抽真空设备。常用于生产小管。第八十五页，共124页。第八十六页，共124页。真空定径套生产时与机头口模应有真空定径套生产时与机头口模应有20l00mm的距离，的距离，使口模中流出的管材先行离模膨胀和一定程度的空冷使口模中流出的管材先行离模膨胀和一定程度的空冷收缩后，再进入定径套中冷却定型。收缩后，再进入定径套中冷却定型。1)定径套内的真空度一般要求在定径套内的真空度一般要求在53-66kPa真空孔径真空孔径在由在由0.6由由1.2mni范围内选取，与塑料粘度和管壁厚范围内选
34、取，与塑料粘度和管壁厚度有关，如塑料粘度大或管壁厚度大，孔径取大值，度有关，如塑料粘度大或管壁厚度大，孔径取大值，反之取小值。反之取小值。2)真空定径套的长度一般应大于其它类型真空定径套的长度一般应大于其它类型(lixng)定径套的长度。例如，对于直径大于定径套的长度。例如，对于直径大于100mn的管材，的管材，真空定径套的长度可取真空定径套的长度可取46倍的管材外径。这样有助倍的管材外径。这样有助于更好地改善或控制离模膨胀（巴鲁斯效应）和冷却于更好地改善或控制离模膨胀（巴鲁斯效应）和冷却收缩对管材尺寸的影响。收缩对管材尺寸的影响。第八十七页，共124页。3)真空真空(zhnkng)定径套的内
35、径见表定径套的内径见表7-8第八十八页，共124页。内径定径是固定管材内径尺寸的一种定径方法。此内径定径是固定管材内径尺寸的一种定径方法。此种方法适用于侧向供料或直角挤管机头。该定径装置如种方法适用于侧向供料或直角挤管机头。该定径装置如图图7-11所示，定径芯模与挤管芯模相连，在定径芯模内所示，定径芯模与挤管芯模相连，在定径芯模内通入冷却水。当管坯通过定径芯模后，便获得内径尺寸通入冷却水。当管坯通过定径芯模后，便获得内径尺寸准确、圆柱度较好的塑料管材。这种方法使用较少，因准确、圆柱度较好的塑料管材。这种方法使用较少，因为管材的标准化系列多以外径为准。为管材的标准化系列多以外径为准。内径公差要求
36、严格，用于压力输送的管道，是这种内径公差要求严格，用于压力输送的管道，是这种定径方法的唯一应用定径方法的唯一应用(yngyng)，同时内径定径管壁的，同时内径定径管壁的内应力分布较合理。内应力分布较合理。第八十九页，共124页。第九十页，共124页。图59 内径定径法1管材(un ci)2定径芯模3芯棒 4回水流道 5进水管 6排水嘴 7进水嘴第九十一页，共124页。1)内径定径的定径套应沿其长度方向带有一定的内径定径的定径套应沿其长度方向带有一定的锥度：在锥度：在0.6:1001.0:100之间选取。之间选取。2)定径套外径一般取定径套外径一般取1+(2%4%)ds（ds为为管材内径），定径
37、套外径稍大于管材内径，使管材内径），定径套外径稍大于管材内径，使管材内壁紧贴在定径套上，则管内壁获得较低管材内壁紧贴在定径套上，则管内壁获得较低的表面粗糙镀。另外，通过的表面粗糙镀。另外，通过(tnggu)一段时间一段时间的磨损也能保证管材内径的磨损也能保证管材内径ds的尺寸公差，提高定的尺寸公差，提高定径套的寿命。径套的寿命。3)定径套的长度一般取定径套的长度一般取80300mm。牵引速度。牵引速度较大或管材壁厚较大时取大值；反之，取小值。较大或管材壁厚较大时取大值；反之，取小值。第九十二页，共124页。联接联接(lin ji)头头 2Cr13 马氏体型不锈钢，其主要性能类似于马氏体型不锈钢
38、，其主要性能类似于12Cr13(lCr13)。由于。由于(yuy)碳含量较高，其强度、硬度碳含量较高，其强度、硬度高于高于12Cr13(lCr13)，而韧性和耐蚀性略低。主要用于，而韧性和耐蚀性略低。主要用于制造承受高应力负荷的零件。制造承受高应力负荷的零件。淬火状态下硬度高，耐蚀性良好淬火状态下硬度高，耐蚀性良好 备料备料(bi lio)：2Cr13 圆钢棒圆钢棒60 计算长度：计算长度：L=520加工工艺加工工艺第九十三页，共124页。1 模锻成模锻成第九十四页，共124页。粗车各部，留出粗车各部，留出23mm的加工余量。的加工余量。调质处理，硬度调质处理，硬度(yngd)达达4045HR
39、C。半精车、精车各部位至图纸尺寸。半精车、精车各部位至图纸尺寸。第九十五页，共124页。中套、口模制造及应用技术要求如下：中套、口模制造及应用技术要求如下：1)中套和口模应采用中套和口模应采用50钢锻造成型钢锻造成型(chngxng)毛坯。毛坯。2)粗车两零件各部留出粗车两零件各部留出23mm的加工余量。的加工余量。3)粗车后的零件进行调质处理，硬度达粗车后的零件进行调质处理，硬度达 4045HRC 4)半精车、精车零件各部至图样尺寸。半精车、精车零件各部至图样尺寸。第九十六页，共124页。模具体模具体模具体用模具体用45钢制作，毛坯经锻造型。钢制作，毛坯经锻造型。粗车各部，留出粗车各部，留出
40、23mm的加工余量。的加工余量。调质处理，硬度为调质处理，硬度为4550HRC。半精车、精车各部至图样半精车、精车各部至图样(tyng)尺寸。尺寸。第九十七页，共124页。注意：注意：a.D1和和D3圆在同一次装圆在同一次装夹中精车至要求夹中精车至要求尺寸，以保证两尺寸，以保证两个圆周直径的同个圆周直径的同心度；心度；bD7和和D3圆直圆直径按径按H7精度加工，精度加工，表面粗糙度表面粗糙度Ra不不大于大于1.25 m;c端面端面A应与应与D3圆中心线垂直；圆中心线垂直；dD1锥孔表面粗糙度锥孔表面粗糙度Ra应不大应不大0.25 m;eL3位置位置(wi zhi)孔应与分流锥支架筋孔配钻。孔应
41、与分流锥支架筋孔配钻。第九十八页，共124页。注意：注意：中套外圆与模具体内孔应采用中套外圆与模具体内孔应采用H7/h6配合加工配合加工精度；精度；两零件结合端面两零件结合端面(dunmin)应保证与轴心线垂应保证与轴心线垂直，表面粗糙度直，表面粗糙度Ra应不大于应不大于1.25 m；熔料流经的模具平面应光滑平整，表面粗糙度熔料流经的模具平面应光滑平整，表面粗糙度Ra应不大于应不大于0.25 m;除了锥圆与端面除了锥圆与端面(dunmin)交界处不倒角，其交界处不倒角，其他各部位应倒角他各部位应倒角C2第九十九页，共124页。模具体模具体的功能主要模具体模具体的功能主要(zhyo)是把组成是把
42、组成模具的分流锥、分流锥支架、芯轴、中套和口模模具的分流锥、分流锥支架、芯轴、中套和口模等各零件包容、固定在模具体内，形成熔料流道等各零件包容、固定在模具体内，形成熔料流道空腔，使进入模具腔内的熔料从模具的口模挤出空腔，使进入模具腔内的熔料从模具的口模挤出后，形成制品。另外，成型模具还需通过模具体后，形成制品。另外，成型模具还需通过模具体与机筒连接固定。与机筒连接固定。第一百页，共124页。芯棒式机头内部通道空腔小，存料少，塑料(slio)不容易分解，适用于加工聚氯乙烯塑料(slio)，但熔体经直角拐弯，各处流速不等，同时由于熔体长时间单向作用于芯棒，使芯棒中心线偏移，即产生“偏中”现象，因而
43、容易导致薄膜厚度小第一百零一页，共124页。(2)十字形机头 图8-10为十字形机头，其结构类似管材挤出机机头。这种机头的优点是出料均匀，薄膜厚度容易控制：芯模不受侧压力，不会产生如芯棒式机头那种“偏中”现象。但机头内腔大，存料多，塑料易分解，适用于加工(ji gng)热稳定性好的塑料，而不适于加工(ji gng)聚氯乙烯第一百零二页，共124页。(3)螺旋式机头 图811为螺旋式机头，塑料熔体从中央进口挤入，通过带有多个沟槽由深变浅直至消失的螺旋槽（也有单螺旋）的芯棒7，然后在定型区前缓冲槽汇合，达到均匀状态后从口模挤出。这种机头的优点是，机头内熔体压力大，出料均匀，薄膜厚度容易控制(kng
44、zh)，薄膜性能好。但结构复杂，拐角多，适用于力加工聚内烯、聚乙烯等粘度小且不易分解的塑料。第一百零三页，共124页。(4)旋转式机头 图8-12为旋转式机头。其特点是芯模2和口模l都能单独旋转。芯模和口模分别由直流电机带动，能以同速或不同速、同向或异向旋转。采用这种机头可克服由于机头制造、安装(nzhung)不准确及温度不均匀造成的塑料薄膜厚度不均匀，其厚度公差可达0.01mm。它的应用范围较广，对热稳定性塑料和热敏性塑料均可成型。第一百零四页，共124页。2 机头几何参数的确定如图8-9的芯棒式机头，环形缝隙宽度(kund)t一般在0.4 12mm范围内，如果t太小，则机头内反压力很大，影
45、响产量；如果t太大，则要得到一定厚度的薄膜，必须加大吹胀比和拉伸比。机头定型区高度h应比 t大1 5倍以上，以便控制薄膜的厚度，H应大于2倍d1.第一百零五页，共124页。为了避免制品产生接合缝，芯棒尖处到模口处的距离应不小于芯棒轴直径d1的两倍（图89），并在芯棒头部设12个缓冲区，以利于熔体很好汇合.应尽量使塑料熔体自分流到达机头出U处流动的距离相等，流道畅通，无死角。芯棒扩张角 一般取800900，也可达到1000。，但过大，会增大熔体流动阻力。芯棒斜流道尖处应认真设计与加工，不能太尖，也不能太钝，必要时应经过试验确定，以免影响产品质量。机头进口部分(b fen)的横截面积与出口部分(b
46、 fen)的横截面积之比(压缩比）至少为2。但压缩比过大，熔体流动阻力大。对十聚氯乙烯等塑料，这种压缩比不宜过大。第一百零六页，共124页。8.2.3电线电缆包覆机头 裸金属单丝或多股金属芯线上包覆塑料(slio)绝缘层的称为电线，一束彼此绝缘的导线上或不规则芯线上包覆塑料(slio)绝缘层的称为电缆。通常用挤压式包覆机头生产电线；用套管式包覆机头生产电缆。第一百零七页，共124页。1挤压式包覆机头 图8-13为挤压式包覆机头。熔体进入机头体，绕过芯线导向棒，汇集成环状后经口模成型段，最后包覆在芯线上。山于芯线连续不断地通过导向棒，因而电线生产过程连续地进行(jnxng)。改变（或更换）口模尺
47、寸、挤出速度、芯线移动速度及移动导向棒轴向位置，都可以改变塑料绝缘层厚度。图8-13b为口模局部放大图。其成型段长度L=(l.01.5)D，M=(1.01.5)D。这种机头结构简单，调整方便，但芯线与塑料绝缘层同心度不够好。第一百零八页，共124页。2套管式包覆机头 图8-14为套管式包覆机头。它与与挤压式包覆机头不同之处是，挤压式包覆机头是在口模内将塑料包覆在芯线上，而套管式包覆机头则是将塑料挤成管，在口模外靠塑料管收缩包覆在芯线上，有时借助真空使塑料管更紧密地包覆在芯线，包覆层厚度随口模与导向棒（芯模）问隙值、挤出速度、芯线移动速度等的变化而变化口模定型段长度不宜太长(L0.5D)，否则(
48、fuz)，机头背压过大，影响生产率和制品表面质量。第一百零九页，共124页。塑料异型材具有(jyu)优良的使用性能，用途广泛.按异形材截面特征分为五大类（图8-15所示）：1)封闭中空异型材（图8-15a）2）半封闭异型材（1刘8.15b）3)开式异型材（图8-15c）4）复合式异型材（图8-15d），复合异型材有两种，一种是不同塑料或同一种塑料不同颜色共挤合；：另一种是塑料与木材、金属、纤维织物共挤镶嵌复合。5)实芯异型材（图8-l5e）为使挤出工艺顺利进行和保证制品质量，必须认真设计异型材的结构形状及尺寸。第一百一十页，共124页。1流线形挤出(j ch)机头 如图8-16所示，这种机头截
49、面变化特征是，从圆形逐渐变为所需要异形截面。当异型材截面高度小于机筒内径而宽度大于机筒内径时，机头体内腔扩张角700，收缩角=250500。这种挤出(j ch)机头挤出(j ch)的制品质量好，但机头加工难度大，成本高。为了改善加工性，口模和芯模可采用拼合结构，或将机头沿轴线分段后组合而成。第一百一十一页，共124页。2板式机头 如图8-17所示，图a为板式机头结构图，图b为制品(zhpn)断面图，从机头圆形截面入口过渡到口模成型段，截面形状呈急剧变化，熔体容易形成局部滞流，引起塑料分解，故这种机头不适于挤出热敏性塑料（如RPVC），而适用于挤出聚烯烃等塑料。但这种机头结构简单，制造较容易，成
50、本较低。第一百一十二页，共124页。第一百一十三页，共124页。第一百一十四页，共124页。第一百一十五页，共124页。第一百一十六页，共124页。第一百一十七页，共124页。第一百一十八页，共124页。第一百一十九页，共124页。第一百二十页，共124页。第一百二十一页，共124页。第一百二十二页，共124页。8-2.2吹塑薄膜机头的结构及设计1吹塑薄膜机头结构形式 常见的吹塑薄膜机头结构形式有：芯棒式机头、中心进料的“十字形机头”、螺旋式机头、旋转式机头以及双层或多层吹塑薄膜机头等。(1)芯棒式机头 图示芯棒式吹塑薄膜机头口塑料熔体自挤出机栅板挤出，通过机颈5到达(dod)芯棒轴7时被分成