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1、SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 第第 八八 章章挤塑模具设计 第第一一节节挤塑成型模具的结构组成挤塑成型模具的结构组成 应用范围： 05年塑料管材产量： 200万吨 复合管 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 05年塑料型材产量： 250万吨 应用范围： SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 塑料管材、型材销量 每年增幅13%15% 应用范围： SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 1.1 挤出成型原理 将熔融的塑料自模具内以挤压的方式往外推出，而得到与 模口相同几何形
2、状的流体，冷却固化后，得到所要的零件 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 1.2 机头结构 挤塑模具包括：挤出机头和定型模 1.2.1 机头的作用 （1）使塑料由螺旋运动变为直线运动 （2）产生必要的成型压力，保证塑件密实 （3）使塑料通过机头得到进一步塑化 （4）通过机头成型所需断面形状的塑料 1.2.2 机头的组成 （1）口模和芯棒 分别成型内表面和外表面 （2）过滤网和过滤板 过滤网将熔体螺旋运动变为直线， 过滤板支撑过滤网 （3）分流器和分流器支架 使塑料熔体变成薄环状进一步 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 塑化，平稳进入成型区，分流器支架支撑分
3、流器及芯棒 （4）机头体组装并支撑机头的零部件 （5）温度调节系统保证熔体在机头中的流动 （6）调节螺钉 调节口模与芯棒间的环形间隙及同轴度 （7）顶径套 冷却定型 1.2.3 机头的分类 按挤出成型的塑件分类： 管机头、棒机头等 按制品出口方向分类： 直向机头、横向机头 按机头内压力大小分类： 低压机头、中压机头、高压机头 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 第第 八八 章章挤塑模具设计 第第二二节节典型挤塑挤头典型挤塑挤头 2.1 挤管机头 （1）直通式机头其结构简单，具有分流器支架，芯模加热 困难，定型长度较长。适用于薄壁小口径的管材挤出。 图8.1 直通式挤管机头 S
4、HANGHAI DIANJI UNIVERSITY （2）直角式机头 挤出的管材和挤塑机螺杆轴线成直角， 机头结构较复杂，制造难度大，适用于对管材精度要求较 高的场合，特别适合定内径的PE、PP、PA等塑料管材 图8.2 直角式挤管机头 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY （3）旁侧式机头结构复杂，没有分流支架，芯模可以加 热，定型长度也不要很长。大小口径管材均适用。 图8.3 旁侧式挤管机头 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 2.2 棒材挤出机头 棒材：截面为圆形、矩形、正多边形、三角形和椭圆形等 实心塑料型材 2.3 挤板机头 2.4 吹模机头 （1）
5、芯棒式机头 （2）十字形机头 图8.4 螺杆式机头 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 图8.5 芯棒式吹模机头 1-芯棒 2-口模 3-压缩圈 4-上模体 5-机径 6-螺母 7-芯棒轴 8-下模 图8.6 十字形机头 1-口模 2-分流器 3-调节螺钉 4-进气管 5-分流器支架 6-机体 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 第第 八八 章章挤塑模具设计 第第三三节节挤出机头的设计要点挤出机头的设计要点 3.1 挤出机头设计原则 （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。粗糙度Ra值在0.4m以下，以 便熔体沿流道充满并
6、均匀的流出，防止塑料过热分解。 （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缩区 域。压缩比在2.510范围。 （3）正确的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和产生一定的偏差。 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 所以在设计时要对口模的形状和尺寸作出补偿。 （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）结构紧凑便于加工和拆卸 （6）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
7、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。 （7）流道设置阻流区和缓冲区使机头出口处各点的料 流速度一致。 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 3.2 挤出机头设计要点 以挤管机头为例，确定口模、芯棒、分流器和分流器支架 的形状和尺寸 3.2.1 口模成型管材外表面轮廓 （1）口模内径 D = k d件（8-1） 式中 d件管材外径 k 系数 (定内径为1.11.3， 定外径为0.951.05) （2）定型段长度 图8.7 口模 A-压缩段 L-定型段 C-与水套配
8、合段 -压缩角 D-口模内经 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 口模的平直部分和芯棒的平直部分组成的管材的成型部分 按管材外径：L=（0.53)d件(8-2) 按管材壁厚：L=（8 15)t(8-3) t-管材壁厚mm 3.2.2 芯棒成型管材内表面形状 （1）芯棒外径 d=D-2 （8-4） 口模与芯棒 的单边间隙， =（083094）t 。 定型长度段L1与口模定型长度 L 相当。 图8.7 口模 L2-压缩段长度 d-芯棒外径 -压缩角 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY （2）压缩段长度 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。
9、 L2=(1.52.5) D0（8-5） D0塑料熔体在过滤板出口处的流道直径 （3）压缩角 一般取 =30 50，粘度较高时取小值，粘度较小时取 大值。 3.2.3 分流器和分流器支架 （1）扩张角 ：对于低粘度不易分解的塑料通常取45 80，高粘 度易分解的塑料取30 60。 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 过小，塑料熔体均匀加热。过大时，流动阻力增大，熔 体易过热分解。 （2）有效长度 L3=(1-1.5) D0 （8-6） （3）头部圆角 R 取0.52mm （4）分流器支架的作用 支承分流器及芯棒， 另外起搅拌物料的作用。 小型机头分流器和分流 器支架可以做成一
10、个整体。图8.8 分流器、支架和芯棒的组合结构 1-芯棒 2-分流器支架 3-分流器 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 为了消除塑料通过分流器后形成的接合线，分流器支架 上的分流筋应做成流线型（图8.16放大图），一般38根。 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，通入压缩空气的作用是为了管 材的定径和冷却。 3.2.4 定径套设计 （1）外径定径 内定径法：管内通入压缩空气（最后经过预热，表压 0.020.28MPa） 真空吸附法：定径套内抽真空度55 66kPa，真空孔径为 0.6 1.2mm。 SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY 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。 （）内径定径 通过定径套内的循环冷却水冷却定型 优点：保证管材内孔圆度，操作方便；只适用直角式机头 适用：内径公差要求比较严格的聚乙烯和聚丙烯管材 图8.10 内冷却定径套 图8.9 外径定径的内压法定径套 1-进水口 2-定径套 3-塑料管 4-定位部分 5-口模6-芯棒7-出水口