1、任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系概述概述一、挤出成型模具种类及特点一、挤出成型模具种类及特点二、挤塑模设计基础二、挤塑模设计基础三、挤塑模设计要点三、挤塑模设计要点圆棒材挤出机头设计圆棒材挤出机头设计一、圆棒材挤出机头结构一、圆棒材挤出机头结构二、水冷定径套结构设计二、水冷定径套结构设计管材挤出机头设计管材挤出机头设计一、管材挤出机头结构设计一、管材挤出机头结构设计二、管材挤出机头定径套设计二、管材挤出机头定径套设计任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系吹塑薄膜挤出机头设计吹塑薄膜挤出机头设计一、吹膜机头的分类及特点
2、一、吹膜机头的分类及特点二、吹膜机头的结构设计二、吹膜机头的结构设计三、吹塑薄膜的冷却定径装置三、吹塑薄膜的冷却定径装置板片材挤出机头设计板片材挤出机头设计一、板片材挤出机头类型一、板片材挤出机头类型二、平缝式机头的设计要点二、平缝式机头的设计要点线缆包覆挤出机头设计线缆包覆挤出机头设计一、挤压式包覆机头一、挤压式包覆机头二、导管式包覆机头二、导管式包覆机头任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系一、挤出成型模具种类及特点一、挤出成型模具种类及特点概述概述1 1、挤塑模（机头）的种类挤塑模（机头）的种类挤塑成型挤塑成型：塑料熔体经挤塑模成型为具有一定断面形状塑
3、料熔体经挤塑模成型为具有一定断面形状的粘流态的连续体，再经定型模（定径套）调整断面形状的粘流态的连续体，再经定型模（定径套）调整断面形状和尺寸，最后由冷却装置冷却定型为连续的型材。和尺寸，最后由冷却装置冷却定型为连续的型材。挤出成型制品种类：挤出成型制品种类：管、板、棒、膜、单丝、电线、电缆、管、板、棒、膜、单丝、电线、电缆、异形材、复合型材，以及塑料网、中空型坯和造粒等。异形材、复合型材，以及塑料网、中空型坯和造粒等。机头种类：机头种类：按用途分：挤管机头、挤板机头、异型材机头按用途分：挤管机头、挤板机头、异型材机头；按机头内压分：低压（按机头内压分：低压（4MPa4MPa）、中压（）、中压
4、（410 4MPa4MPa）和高压（和高压（10 4MPa4MPa）机头；机头；按制品出口方向与螺杆轴向关系分：直向机头和横向机头。按制品出口方向与螺杆轴向关系分：直向机头和横向机头。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系2 2、挤出机头特点、挤出机头特点任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系2 2、挤出机头特点、挤出机头特点模腔为熔体流经的通道模腔为熔体流经的通道，要求满足物料流动和成型的双重，要求满足物料流动和成型的双重要求；要求；挤出机头与挤出机、定径装置等是密切相关的，设计不挤出机头与挤出机、定径装置等是密切相关的
5、，设计不当则当则产品质量和生产效率产品质量和生产效率将受到严重的影响。将受到严重的影响。挤出机头是挤出机头是连续工作连续工作的，工作稳定性要高、故障率要少；的，工作稳定性要高、故障率要少；挤出产品质量和生产效率不仅仅取决于机头，还取决于挤出产品质量和生产效率不仅仅取决于机头，还取决于定型装置、冷却装置和牵引装置等辅助设备，整个系统需定型装置、冷却装置和牵引装置等辅助设备，整个系统需要协调工作。要协调工作。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系机头设计：机头设计：包括机头内流道设计、刚强度和结构设计以及加包括机头内流道设计、刚强度和结构设计以及加热控温方式设计
6、等；流道结构尺寸设计是关键。热控温方式设计等；流道结构尺寸设计是关键。（一）机头流道结构（一）机头流道结构塑料熔体在管道内流动的塑料熔体在管道内流动的流速分布形式：流速分布形式：v一维流动：一维流动：熔体在流道截面上各点流速分布仅沿一个方向熔体在流道截面上各点流速分布仅沿一个方向变动，只需用一个垂直于流向的坐标表示。变动，只需用一个垂直于流向的坐标表示。忽略两忽略两端端二、挤塑模设计基础二、挤塑模设计基础任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系v二维流动：二维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示。流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示。塑料熔体在矩形、椭圆
7、形、三角形、梯形、多边形等截面塑料熔体在矩形、椭圆形、三角形、梯形、多边形等截面内平行流动都属于二维流动。内平行流动都属于二维流动。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系v三维流动：三维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示，同流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示，同时流道尺寸沿流动方向也有变化，即流速分布要用三个坐标时流道尺寸沿流动方向也有变化，即流速分布要用三个坐标表示。表示。对于多数挤塑制品对成型起决定作用的是口模的平直部分，对于多数挤塑制品对成型起决定作用的是口模的平直部分，可视为一维流动进行求解。可视为一维流动进行求解。1 1、塑料熔体在圆管内
8、流动、塑料熔体在圆管内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在圆管中的总体取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在圆管中的总体积流率为：积流率为：)3()2(3mLpRkqmmmv)914(任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系式中式中 k真实流动常数；真实流动常数；m非牛顿指数，牛顿流体非牛顿指数，牛顿流体m=1，非牛顿流全，非牛顿流全m1。对于一般的塑料熔体都是非对于一般的塑料熔体都是非牛顿流体，真实流动常数牛顿流体，真实流动常数k和和m是用毛细管流变仪做出的流动是用毛细管流变仪做出的流动曲线来求解的（见图曲线来求解的（见图4-1-104-1-10）对于
9、圆管流道，利用实验曲线对于圆管流道，利用实验曲线可以求得可以求得k k（表观流动常数）（表观流动常数）和和m，相应的可求出，相应的可求出q qv v、pp以及以及流道几何尺寸流道几何尺寸R R、L L之间的关系：之间的关系：任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系若要按真实剪切速率的公式（若要按真实剪切速率的公式（4-1-94-1-9）计算，认为两式的）计算，认为两式的m近似相同，须将近似相同，须将k转换成真实流动常数转换成真实流动常数k，比较式，比较式（4-1-4-1-1313）和（）和（4-1-94-1-9）可得可得mmmmvLRpkq232)1314(将
10、算出的将算出的真实流动常数真实流动常数k代入式（代入式（4-1-94-1-9）即可进行计算。）即可进行计算。4)3(kmk)1414(任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系2 2、塑料熔体在宽扁孔内流动、塑料熔体在宽扁孔内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在宽扁孔中的总取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在宽扁孔中的总体积流率为：体积流率为：)2(212mLHpWkqmmmmv)1814(利用实验曲线可先求得利用实验曲线可先求得k k，再，再求求k，由，由k和和m可求出可求出q qv v、pp和流和流道几何尺寸道几何尺寸W W、H H、L L之间的关系
11、。之间的关系。实际宽扁孔类型实际宽扁孔类型：宽度有限，：宽度有限，W/HW/H较较大的扁孔和圆形或非圆形环隙孔。大的扁孔和圆形或非圆形环隙孔。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系宽度有限的宽扁孔按上述方法计算，宽度有限的宽扁孔按上述方法计算，忽略了扁孔两端壁面忽略了扁孔两端壁面的影的影响，存在一定的误差；当响，存在一定的误差；当W/H10W/H10时，误差可以控制在时，误差可以控制在7%7%以下。以下。对于环形间隙，虽不存在对于环形间隙，虽不存在两端有侧壁的问题，但两端有侧壁的问题，但上上下两侧壁长度相差较大下两侧壁长度相差较大时，时，也存在一定的误差。也
12、存在一定的误差。图图4-1-124-1-12断面都可作为宽断面都可作为宽扁孔处理。扁孔处理。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系3 3、塑料熔体在圆锥形管或楔形扁槽内流动、塑料熔体在圆锥形管或楔形扁槽内流动圆锥形流道内的熔体流动属二圆锥形流道内的熔体流动属二维流动，处理方法是维流动，处理方法是将流道分成将流道分成若干段等直径的微元若干段等直径的微元，通过积分，通过积分计算其压力降。计算其压力降。对于楔形扁槽也可对于楔形扁槽也可分成若干段等高的扁孔分成若干段等高的扁孔加以计算。加以计算。锥形流道通常作为机头的过渡流道，其侧壁与机头轴线夹锥形流道通常作为机头的
13、过渡流道，其侧壁与机头轴线夹角应在角应在3030以下。以下。大锥角会使物料滞留时间过长而分解；大锥角会使物料滞留时间过长而分解；大锥角还使物料受拉伸应力过大而出现熔体破裂；大锥角还使物料受拉伸应力过大而出现熔体破裂；大锥角流动阻力大，锥角越大，流速分布越不均匀，使挤出制品变形，大锥角流动阻力大，锥角越大，流速分布越不均匀，使挤出制品变形，应增设一段无锥角的过渡段使流速变均匀。应增设一段无锥角的过渡段使流速变均匀。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系4 4、塑料熔体在异形横截面直管内流动、塑料熔体在异形横截面直管内流动对于三角形、半圆形、矩形、正方形、椭圆等
14、二维流动的截面，非牛对于三角形、半圆形、矩形、正方形、椭圆等二维流动的截面，非牛顿流体流过时的压差与体积流率关系只能求得近似解；可通过图表查出顿流体流过时的压差与体积流率关系只能求得近似解；可通过图表查出断面形状系数后代入公式求解。断面形状系数后代入公式求解。对于非牛顿流体，对于非牛顿流体，应换成该剪切速率和应换成该剪切速率和挤出温度下的表观粘度挤出温度下的表观粘度a a，a a随剪切速率随剪切速率的增加而降低，其值可查塑料流变性能测试的增加而降低，其值可查塑料流变性能测试曲线，也可按下式计算：曲线，也可按下式计算：fLHWpqv1213)3114(式中式中 f形状系数形状系数；牛顿粘度。牛顿
15、粘度。mmmak11任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系通常挤出机头的流道由依次连接的各类基本几何形状流道通常挤出机头的流道由依次连接的各类基本几何形状流道组成，组成，压力损失可分段计算，再相加得总压力损失压力损失可分段计算，再相加得总压力损失。例：挤出例：挤出6.4mm6.4mm的的LDPELDPE棒，为便于冷却和定型，口模处采棒，为便于冷却和定型，口模处采用较低的挤出温度（用较低的挤出温度（121121），要求产量为），要求产量为23.6kg/h23.6kg/h，塑料棒，塑料棒牵引速度为流出口模的平均速度，机头压力为牵引速度为流出口模的平均速度，机头压
16、力为8.4MPa8.4MPa，此时，此时物料密度为物料密度为0.795g/cm0.795g/cm3 3。熔体流动曲线（图熔体流动曲线（图4-1-164-1-16）中剪应力）中剪应力与管壁处牛顿剪切与管壁处牛顿剪切速率速率a a之间的关系满足下式：之间的关系满足下式：mak 在在121121曲线上做一相近的直线，在直线上取曲线上做一相近的直线，在直线上取1 1、2 2两点，两点，坐标代入上式可得：坐标代入上式可得：任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系两式相除，可求得两式相除，可求得m=3.203.20；利用；利用m m求求k k，在点，在点1 1，k k=6
17、2036203；在点；在点2 2，k k=59845984，取平均值，取平均值k k=60936093。MPa07.011125.1saMPa71.02122000samk)71.0(2000mk)07.0(25.12.36093a即即2.33)2(60934LRpRqv在规定产量下的体积流率为在规定产量下的体积流率为scmqv/25.83600795.010006.233口模长度口模长度cmL36.3)25.8244.832.0603914.3(2.312.32.32.6任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系（二）机头与挤出机的关系（二）机头与挤出机的关系
18、1 1、螺杆与机头的匹配：挤出机螺杆可以衡量挤出机的生产、螺杆与机头的匹配：挤出机螺杆可以衡量挤出机的生产能力，但如果能力，但如果螺杆与机头不相配螺杆与机头不相配，生产率也难以提高。，生产率也难以提高。假设：假设：熔体为牛顿型流体，则螺杆特性曲线表达式熔体为牛顿型流体，则螺杆特性曲线表达式（挤出量）为（挤出量）为pnqv)(21式中式中 qv v体积流量（挤出量），体积流量（挤出量），cmcm3 3/s/s；、与螺杆几何尺寸有关的常数；与螺杆几何尺寸有关的常数；n螺杆转数，螺杆转数，r/sr/s；p机头压力，机头压力，MPaMPa；1 1、2 2螺槽中和螺棱与料筒间隙的熔体粘度。螺槽中和螺棱与
19、料筒间隙的熔体粘度。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系假设：假设：熔体为牛顿型流体，则熔体通过机头的流动方程为熔体为牛顿型流体，则熔体通过机头的流动方程为pRqv式中式中 qv v通过机头的体积流量，即单位时间挤出量，通过机头的体积流量，即单位时间挤出量，cmcm3 3/s/s；R口模常数，由口模形状和尺寸决定；口模常数，由口模形状和尺寸决定；机头内物料粘度。机头内物料粘度。联立上两式，令联立上两式，令1 1=2 2=则则RRnqv上式表明：上式表明：通过机头的物料体积流量与螺杆转数、机头和通过机头的物料体积流量与螺杆转数、机头和螺杆的结构尺寸有关，与物
20、料的粘度关系很小。螺杆的结构尺寸有关，与物料的粘度关系很小。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系机头和螺杆特性曲线可得挤出机和机头的联合工作点机头和螺杆特性曲线可得挤出机和机头的联合工作点深螺槽螺杆深螺槽螺杆的特性线斜率较大，特性越软，的特性线斜率较大，特性越软，不能采用阻力不能采用阻力大的机头大的机头，否则产率，否则产率qv v会迅速降低；浅螺槽螺杆特性硬，可会迅速降低；浅螺槽螺杆特性硬，可配以阻力大的机头，不会影响其产率，可得到高质量产品。配以阻力大的机头，不会影响其产率，可得到高质量产品。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校
21、 机械工程系2 2、机头和挤出机的联接、机头和挤出机的联接任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系圆棒材挤出机头设计圆棒材挤出机头设计设计要点设计要点机头机头内腔应呈流线形内腔应呈流线形，不能急剧扩大或缩小，更不能有死角和停滞区；，不能急剧扩大或缩小，更不能有死角和停滞区；流道应光滑，粗糙度流道应光滑，粗糙度Ra0.4 m，最好镀硬铬（镀层厚，最好镀硬铬（镀层厚0.020.03mm）以防腐蚀以防腐蚀。机头应有机头应有足够的压缩比足够的压缩比，以使制品密实和有效消除分流器支架造成的，以使制品密实和有效消除分流器支架造成的结合缝；结合缝；必须考虑塑料特性和成型条件
22、，正确设计机头的截面形状；必须考虑塑料特性和成型条件，正确设计机头的截面形状；在满足成型要求和强度前提下，机头结构应紧凑，与料筒连接严密并在满足成型要求和强度前提下，机头结构应紧凑，与料筒连接严密并易于拆装；易于拆装；机头材料要硬而耐磨，必要时表面镀铬防腐；机头材料要硬而耐磨，必要时表面镀铬防腐；口模和机头体的温度应能独立控制。口模和机头体的温度应能独立控制。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系圆棒材规格：圆棒材规格：几毫米几毫米几百毫米不等，它可比挤出螺杆直径几百毫米不等，它可比挤出螺杆直径还大；还大；挤出速度：挤出速度：为使中心的塑料熔体全部冻结，挤出
23、速度有时为使中心的塑料熔体全部冻结，挤出速度有时控制得很慢（如控制得很慢（如45mm45mm挤出机挤挤出机挤60mm60mm尼龙棒时，速度为尼龙棒时，速度为2.5m/h2.5m/h，挤，挤200mm200mm棒材时，挤出速度为棒材时，挤出速度为0.5m/h0.5m/h）。）。一、棒材挤塑成型机头结构设计一、棒材挤塑成型机头结构设计棒材机头种类：棒材机头种类：带分流梭的机头带分流梭的机头不带分流梭的机头不带分流梭的机头过滤板和过滤板和过滤网过滤网聚四氟乙聚四氟乙烯绝热垫烯绝热垫任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系定径套：定径套：直径很小（直径很小（5mm5m
24、m以内）以内）的棒材挤出可以不设的棒材挤出可以不设定径套；当棒材直径较大时，必须使用定径套。定径套；当棒材直径较大时，必须使用定径套。无分流梭的棒材机头口模与定径套之间无分流梭的棒材机头口模与定径套之间需用绝热垫圈隔热需用绝热垫圈隔热。为保证棒材密实度，往往需为保证棒材密实度，往往需增加棒材的挤出阻力增加棒材的挤出阻力，采用增，采用增加定径套长度的办法实现。加定径套长度的办法实现。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系为保证棒材为保证棒材密实度密实度，往往需，往往需增加棒材的挤出阻力增加棒材的挤出阻力，采用增，采用增加定径套长度的办法实现（一般约为直径的加定
25、径套长度的办法实现（一般约为直径的10倍或更长）。倍或更长）。棒材挤出属一维流动，当机头定型部分越短，压力建立时棒材挤出属一维流动，当机头定型部分越短，压力建立时间越短，熔体离开口模时膨胀越大（可达间越短，熔体离开口模时膨胀越大（可达38120%）；为补）；为补偿膨胀可采用偿膨胀可采用减少口模直径减少口模直径或或提高棒材牵引速度提高棒材牵引速度的办法加以的办法加以调节。调节。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系水冷定径套结构：分水冷定径套结构：分普通夹套冷却水套普通夹套冷却水套和和螺旋式冷却定型螺旋式冷却定型套套两种。两种。定径套前段平直，棒材移动阻力大，
26、便于保持机头内压，定径套前段平直，棒材移动阻力大，便于保持机头内压，使尚未凝固的芯部能够获得补料，后段带有一定斜度，摩擦使尚未凝固的芯部能够获得补料，后段带有一定斜度，摩擦力小，防止棒材堵塞出口。力小，防止棒材堵塞出口。二、水冷定径套结构设计二、水冷定径套结构设计任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系水冷定径套关键尺寸：内径和长度。水冷定径套关键尺寸：内径和长度。内径：由棒材直径决定，需考虑成型收缩率的影响；内径：由棒材直径决定，需考虑成型收缩率的影响；长度：应保证棒材离开定径套后不因自重作用而变形，并能保持一定的长度：应保证棒材离开定径套后不因自重作用而变
27、形，并能保持一定的表面质量。表面质量。棒材挤出成型收缩率棒材挤出成型收缩率材料材料PA1010PA1010PA66PA66ABSABSPCPCPOMPOM氯化聚醚氯化聚醚聚砜聚砜收缩率收缩率/%/%2.52.55 53 36 61 12.52.51 12.52.52.52.54 41.51.53.53.51 12 2棒材的表面质量棒材的表面质量主要取决于定型套，机头与定型套之间的主要取决于定型套，机头与定型套之间的绝热板也会影响棒材表面光洁度，宜选用耐高温、导热系数绝热板也会影响棒材表面光洁度，宜选用耐高温、导热系数小，具有自润滑性和弹性的材料，常用聚四氟乙烯材料。小，具有自润滑性和弹性的材料
28、，常用聚四氟乙烯材料。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系水冷定径套长度可按经验取值，一般棒材直径水冷定径套长度可按经验取值，一般棒材直径50mm50mm以以下，定径套长度取下，定径套长度取200200350mm350mm；当直径大于；当直径大于50mm50mm 100mm100mm，定径套长取，定径套长取300300500mm500mm。PA1010PA1010经验值见下表：经验值见下表：任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系一、管材挤出机头结构设计一、管材挤出机头结构设计管材挤塑成型机头管材挤塑成型机头1、管材挤出机
29、头结构组成、管材挤出机头结构组成适用于挤适用于挤RPVC小管小管任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系2、管材挤出机头分类、管材挤出机头分类按管材挤出方向与挤出机轴线之间的关系分：按管材挤出方向与挤出机轴线之间的关系分：直管式机头、弯管式机头、旁侧式机头等直管式机头、弯管式机头、旁侧式机头等（1）直管式机头）直管式机头扩张分配段扩张分配段压缩段：提高密实度压缩段：提高密实度成型段：决定成型段：决定管坯管坯的最的最终尺寸。终尺寸。适用于适用于PVC、PA、PC、PE、PP等薄壁小口径管等薄壁小口径管材挤出。材挤出。适用于挤大管适用于挤大管口模间隙调节螺钉口模间
30、隙调节螺钉任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系（2）直角式挤管机头）直角式挤管机头特点：特点：挤出管材轴线与挤出机挤出管材轴线与挤出机螺杆轴线成直角，便于进气、螺杆轴线成直角，便于进气、芯模的加热，以及芯线、复合芯模的加热，以及芯线、复合管的导入包覆。管的导入包覆。图图4-3-3：适用于内定径的适用于内定径的PE、PP、PA等塑料管成型。等塑料管成型。熔接痕在进料口对面，设计时熔接痕在进料口对面，设计时要尽量减少管材沿圆周各点流要尽量减少管材沿圆周各点流动距离不等和压力不平衡。动距离不等和压力不平衡。挤出大小口径管材均适用。挤出大小口径管材均适用。任务四任
31、务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系（3）筛孔板式挤管机头）筛孔板式挤管机头特点：特点：可生产大口径（可生产大口径（600mm以上）的管材，并能有效以上）的管材，并能有效地减小机头体积和重量，熔体经过千百个小孔（地减小机头体积和重量，熔体经过千百个小孔（0.51mm）可获得充分的塑化混合，可消除熔接痕。可获得充分的塑化混合，可消除熔接痕。适用于流动性好的适用于流动性好的聚烯烃类塑料管材成型。聚烯烃类塑料管材成型。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系（4）旁侧式挤管机头）旁侧式挤管机头特点：特点：结构复杂，没有结构复杂，没有分流
32、器支架，芯模可以加分流器支架，芯模可以加热，定型长度也不要很长，热，定型长度也不要很长，大小口径管材均适用。大小口径管材均适用。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系3、管材挤出机头结构参数的计算与确定、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定）口模长度的确定口模是机头压力损失最口模是机头压力损失最大的地方，对于大的地方，对于R0/Ri1.3的薄壁管，口模的环隙可的薄壁管，口模的环隙可按窄缝处理，此时成型段按窄缝处理，此时成型段长度为长度为mvqmHWkHpL121)2(2(2或或mvqHWkHpL121)6(2 任务四任务四 挤出成型模具挤出成
33、型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系3、管材挤出机头结构参数的计算与确定、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定）口模长度的确定iRRH0式中式中)(0iRRW口模越长物料流动阻力越大，流动更稳定，制品也更密实，口模越长物料流动阻力越大，流动更稳定，制品也更密实，可消除物料的螺旋运动，并提高熔接强度；但口模过长会降可消除物料的螺旋运动，并提高熔接强度；但口模过长会降低产品。低产品。口模长度也可凭经验确定：口模长度也可凭经验确定：任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系（2）分流锥及支架设计）分流锥及支架设计分流锥尖端与过滤板的距离分流锥尖端
34、与过滤板的距离L0：不宜过小，以免出现料流：不宜过小，以免出现料流的不稳定；但也不宜过大，否则物料停留时间过长易分解；的不稳定；但也不宜过大，否则物料停留时间过长易分解；L0一般取一般取1020mm，或等于螺杆直径的，或等于螺杆直径的1/51/10。分流锥扩张角分流锥扩张角：低粘度耐热料取低粘度耐热料取4580为宜；为宜；高粘度热敏料取高粘度热敏料取3060。分流锥体长分流锥体长L3：一般取一般取（11.5D），），D为螺杆直径。为螺杆直径。分流锥头部圆角分流锥头部圆角R：取取0.52mm，R越大越易停料。越大越易停料。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系
35、分流锥结构：分流锥结构：通常与支架做成一体，再与芯棒联接。分流筋通常与支架做成一体，再与芯棒联接。分流筋断面为菱形，入口端尖角应大于出口端尖角，数量断面为菱形，入口端尖角应大于出口端尖角，数量38根。根。（3）芯棒设计）芯棒设计芯棒由收缩段和平直段组成，与分芯棒由收缩段和平直段组成，与分流锥之间用螺纹连接；平直段长度等流锥之间用螺纹连接；平直段长度等于口模长度。于口模长度。收缩段收缩段：应具有足够的：应具有足够的压缩比压缩比（面积之比），低粘度料压（面积之比），低粘度料压缩比取缩比取10，高粘度料取，高粘度料取36。收缩段收缩段收缩角收缩角：应小于扩张角应小于扩张角，其值取决于物料流动特，其值
36、取决于物料流动特性决定，一般取性决定，一般取30 45；低粘度料（如聚烯烃）取大值，；低粘度料（如聚烯烃）取大值，高粘度料（如高粘度料（如RPVC）取小值。）取小值。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系（4）管材壁厚均匀度调节）管材壁厚均匀度调节管材挤出口缝隙调节：管材挤出口缝隙调节：芯棒固定，用芯棒固定，用4个以上的螺钉调节个以上的螺钉调节口模与芯模的同心度。口模与芯模的同心度。二、定径套设计二、定径套设计1、内径定径法、内径定径法：挤出管坯挤出管坯内壁与带微小锥度的定径芯棒内壁与带微小锥度的定径芯棒接触，芯棒内通水冷却，由于接触，芯棒内通水冷却，由于管
37、的收缩而贴在芯棒上，使管管的收缩而贴在芯棒上，使管材内径定径。材内径定径。特点特点：管内径尺寸准确稳定，内表面质量好，特别适用于管内径尺寸准确稳定，内表面质量好，特别适用于PE、PP管管挤出。为便于冷却，挤出。为便于冷却，多用于直角机头或偏心机头多用于直角机头或偏心机头；因流道偏长，不太适；因流道偏长，不太适合热敏性塑料挤出。合热敏性塑料挤出。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系2、外径定径法、外径定径法：分压缩空气定径法（内压定径）和真：分压缩空气定径法（内压定径）和真空定径法两种。空定径法两种。压缩空气外径定径压缩空气外径定径：压缩空气（：压缩空气（0
38、.030.25MPa）由分流器支架筋条导）由分流器支架筋条导入，用与管内壁间隙配合的橡皮塞堵在管内防止漏气。入，用与管内壁间隙配合的橡皮塞堵在管内防止漏气。二、定径套设计二、定径套设计任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系v内压定径套内径：内压定径套内径：管坯挤出口模后会膨胀，故定径套直径管坯挤出口模后会膨胀，故定径套直径应稍大于口模内径；直径应稍大于口模内径；直径100mm以下的管材定径套内径比以下的管材定径套内径比口模大口模大0.50.8mm；直径；直径100300mm的管材定径套内径比口的管材定径套内径比口模约大模约大1mm；管材进一步冷却后直径又会收
39、缩减小。；管材进一步冷却后直径又会收缩减小。真空外径定径套：真空外径定径套：定径套内壁开有许多抽真空小孔或窄缝定径套内壁开有许多抽真空小孔或窄缝（孔径或缝宽（孔径或缝宽0.8mm，孔间距约，孔间距约10mm），使管材紧贴于定径），使管材紧贴于定径内壁，同时冷却定型。内壁，同时冷却定型。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系真空外径定径套：真空外径定径套：图图4-3-10为单独的真空定径套，分抽真空为单独的真空定径套，分抽真空区和水冷夹套冷却区，二者相互隔开；真空泵应选水环泵，区和水冷夹套冷却区，二者相互隔开；真空泵应选水环泵，既使水吸入也不影响工作。既使水吸
40、入也不影响工作。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系v真空外径定径套内径：真空外径定径套内径：定径套内径一般小于口模内径，拉定径套内径一般小于口模内径，拉伸比越大则小得越多；拉伸比过大，管壁粗糙；拉伸比过小伸比越大则小得越多；拉伸比过大，管壁粗糙；拉伸比过小则操作困难，生产率降低。则操作困难，生产率降低。v真空外径定径套位置：真空外径定径套位置：应离开口模一小段距离，以防粘模。应离开口模一小段距离，以防粘模。v最终管材外径将小于定径套内径最终管材外径将小于定径套内径。如如HDPE管径管径40mm，真空定，真空定径套内径径套内径40.2mm，口模内径，口模内
41、径45mm；PA1010管径管径31.3mm，真空定径套内，真空定径套内径径31.7mm，口模内径为，口模内径为44.8mm；挤出；挤出ABS、RPVC管时定径套内径仅稍管时定径套内径仅稍小于口模内径。小于口模内径。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系定径套长度：定径套长度：要保证管坯获得足够的冻结层厚度，温度降到热变形温度以下；要保证管坯获得足够的冻结层厚度，温度降到热变形温度以下；长度取决于挤出速度、管材尺寸、起始温度和塑料的热性能；长度取决于挤出速度、管材尺寸、起始温度和塑料的热性能；当管径小于当管径小于300mm的的RPVC管定径长度为内径的管定径
42、长度为内径的36倍，小管取大倍，小管取大值；当管径小于值；当管径小于35mm时，长度可取管径的时，长度可取管径的10倍；聚烯烃管取内径倍；聚烯烃管取内径的的35倍，小直径可大于倍，小直径可大于5倍。倍。3、各种定径方式比较、各种定径方式比较结构上：结构上：外径定径双内径定径简单，外径定径双内径定径简单，操作方便。操作方便。管壁质量：管壁质量：外径定径管外壁质量好，外径定径管外壁质量好，尺寸准确；内径定径则管内壁质量好，尺寸准确；内径定径则管内壁质量好，尺寸准确，对流体流动有利。尺寸准确，对流体流动有利。管壁应力分布：见图管壁应力分布：见图4-3-11。外定径应力叠加外定径应力叠加效果，不均匀效
43、果，不均匀内定径应力叠加内定径应力叠加效果，较均匀效果，较均匀任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系一、吹膜机头的分类及特点一、吹膜机头的分类及特点吹塑薄膜挤出机头设计吹塑薄膜挤出机头设计吹膜机头分类吹膜机头分类：根据吹膜牵引方向不同分为上吹、下吹和平吹三种；可依产品规格、根据吹膜牵引方向不同分为上吹、下吹和平吹三种；可依产品规格、使用原料、生产条件、质量要求和经济核算等来选择。使用原料、生产条件、质量要求和经济核算等来选择。按机头结构分：侧边进料的芯棒式机头、中心进料的十字机头、螺旋按机头结构分：侧边进料的芯棒式机头、中心进料的十字机头、螺旋式机头、径向流
44、道莲花瓣（或多流道）机头、旋转式机头等。式机头、径向流道莲花瓣（或多流道）机头、旋转式机头等。芯棒式机头芯棒式机头十字机头十字机头螺旋式机头螺旋式机头莲花瓣式机头莲花瓣式机头PVC PVC 膜膜适用可用（平吹）不可用不可用PE PE 膜膜适用适用适用适用PP PP 膜膜适用适用适用适用PS PS 膜膜适用可用可用可用PA PA 膜膜适用可用可用可用PC PC 膜膜适用可用可用可用任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系机头特点：机头特点：上吹法：上吹法：泡管形状稳定，占地面积小，易生产折径大、厚度大的薄膜；泡管形状稳定，占地面积小，易生产折径大、厚度大的薄膜；
45、但要求厂房较高，不适用于粘度小的原料，不利于薄膜冷却。但要求厂房较高，不适用于粘度小的原料，不利于薄膜冷却。下吹法：下吹法：生产线速度较高，有利于薄膜的冷却，适用于粘度小的原料，生产线速度较高，有利于薄膜的冷却，适用于粘度小的原料，但不适于生产较薄的薄膜，设备安装位置高，不便维修。但不适于生产较薄的薄膜，设备安装位置高，不便维修。平吹法：平吹法：引膜容易、操作方便、辅机结构简单；但占地面积大，膜管引膜容易、操作方便、辅机结构简单；但占地面积大，膜管自重下垂，薄膜厚度不均，不适用于生产折径大的薄膜。自重下垂，薄膜厚度不均，不适用于生产折径大的薄膜。机头设计关键参数：机头设计关键参数：吹胀比、牵引
46、比、口模环隙尺寸；吹胀比、牵引比、口模环隙尺寸；吹胀比：吹胀比：薄膜泡管直径与口模直径之比，是吹膜生产工艺的控制要点，薄膜泡管直径与口模直径之比，是吹膜生产工艺的控制要点，吹胀比在，薄膜的横向强度高；吹胀比控制不当，膜管稳定性差；一般吹胀比在，薄膜的横向强度高；吹胀比控制不当，膜管稳定性差；一般吹胀比为吹胀比为1.51.53 3。牵引比：牵引比：薄膜牵引速度与管坯挤出速度之比；牵引比大，薄膜拉伸大，薄膜牵引速度与管坯挤出速度之比；牵引比大，薄膜拉伸大，纵向强度随之提高；牵引比过大，膜厚难以控制，甚至可能破裂；一般纵向强度随之提高；牵引比过大，膜厚难以控制，甚至可能破裂；一般牵引比为牵引比为4
47、46 6。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系1 1、芯棒式挤出机头、芯棒式挤出机头机头工作过程：机头工作过程：物料由机颈物料由机颈到达芯棒后分割为两股，绕芯棒轴到达芯棒后分割为两股，绕芯棒轴斜面流动至芯棒尖处重新融合，之斜面流动至芯棒尖处重新融合，之后经分流锥扩展成管坯从口模均匀后经分流锥扩展成管坯从口模均匀挤出，再由压缩空气吹胀成薄。挤出，再由压缩空气吹胀成薄。膜坯厚度均匀性可由膜坯厚度均匀性可由6 68 8个个调节螺钉调节螺钉7 7调节。调节。口模环缝尺寸口模环缝尺寸S S：通常取：通常取0.50.51.3mm1.3mm，最常用最常用0.80.81m
48、m1mm；经验值经验值S S=（18183030）t t，t t为泡管膜厚。为泡管膜厚。二、吹膜机头的结构设计二、吹膜机头的结构设计任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系芯棒式机头特点：芯棒式机头特点：机头内存料少，不易过热分解，适机头内存料少，不易过热分解，适于热敏料（如于热敏料（如PVCPVC）；）；结构简单、装拆方便；结构简单、装拆方便；有一条料流熔合线，熔合处易产生有一条料流熔合线，熔合处易产生偏厚或偏薄现象；偏厚或偏薄现象；料流经直角拐弯时各处流速不等，料流经直角拐弯时各处流速不等，造成薄膜厚度不均匀；造成薄膜厚度不均匀；芯棒易产生芯棒易产生“偏中
49、偏中”现象，引起模现象，引起模口间隙不均。口间隙不均。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系芯棒式机头设计要点：芯棒式机头设计要点：（1 1）物料均匀分配问题）物料均匀分配问题方法一：方法一：在芯棒上设置平衡流道（图在芯棒上设置平衡流道（图4-4-24-4-2），槽宽），槽宽a a等于机头进料口直径，等于机头进料口直径，深度为芯棒侧原有间隙的深度为芯棒侧原有间隙的1 11.51.5倍。倍。方法二：方法二：加阻尼块（图加阻尼块（图4-4-34-4-3），抑制流），抑制流速快的一侧，平衡流动阻力；阻尼块高度为速快的一侧，平衡流动阻力；阻尼块高度为原缝隙的原缝隙的
50、1/31/32/32/3，包覆角为，包覆角为200200240240。任务四任务四 挤出成型模具挤出成型模具西安航空技术高等专科学校 机械工程系（2 2）芯棒稳定性问题：芯棒两侧压力不等造成偏中现象，应）芯棒稳定性问题：芯棒两侧压力不等造成偏中现象，应适当适当增大芯棒直径增大芯棒直径，提高芯棒装配的，提高芯棒装配的接触刚度接触刚度。（3 3）消除熔接痕问题：熔接痕必不可少，熔接不良严重影）消除熔接痕问题：熔接痕必不可少，熔接不良严重影响薄膜质量。响薄膜质量。方法：方法：提高熔接区的压力，机头提高熔接区的压力，机头压缩比压缩比（机头进（机头进口与出口环隙截面积之比）口与出口环隙截面积之比）至少等
