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[模具教程] UG塑胶模具设计结构分析是如何挤压成型的

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发表于 2022-5-6 09:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
塑料挤出成型是用加热的方法使塑料成为流动状态,然后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。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、单丝以及异形截面型材等。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,挤出成型已成为最普通的塑料成型加工方法之一。
. M/ I2 g2 l+ c. I! g4 o, _1 M5 R- q7 P
用挤出法生产的塑料制品大多使用热塑性塑料,也有使用热固性塑料的。如聚氯乙烯、聚乙烯、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以及酚醛、脲醛等热固性塑料。
/ g: b4 s4 ^7 g
. i# T' M: X6 E0 q
挤出成型具有效率高、投资少、制造简便,可以连续化生产,占地面积少,环境清洁等优点。通过挤出成型生产的塑料制品得到了广泛的应用,其产量占塑料制品总量的三分之一以上。因此,挤出成型在塑料加工工业中占有很重要的地位。
1 k$ F8 y. i% B( t/ e3 L+ n

& K( ~6 `) J0 n; Q$ ~. l挤出成型机头典型结构分析
  h4 l! x7 J/ O& E( h
; N0 U% l1 `. H% l( D5 ~1 q机头是挤出成型模具的主要部件,它有下述四种作用。# x* B, {# ]( D( K3 F
  [2 P6 @$ T; ^
(1)使物料由螺旋运动变为直线运动。5 l4 _" E% T) b7 A/ i

" Q0 l7 @. r$ D; t" L/ X4 B(2)产生必要的成型压力,保证制品密实。7 k  ^' Q4 H  Z" k) V# ]* R

  i: W7 @2 u6 V+ H9 _9 Q- F(3)使物料通过机头得到进一步塑化。& O! k+ C2 i4 \* q4 [2 ~

3 T, p3 K( A( W1 k! u1 \" v$ Y(4)通过机头成型所需要的断面形状的制品。
. O6 n6 i  J6 _8 O

; y0 O' Y  D7 h; A/ D# S现以管材挤出机头为例,分析一下机头的组成与 结构,见图所示
: ]" Y8 f- {/ V* O5 _; ~

( T; |' q/ I! M& E) ? 1.png : e: W- \# l, e, W8 a* N# e6 i. q

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 楼主| 发表于 2022-5-6 09:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 1zv98zv1 于 2022-5-6 09:30 编辑 . F. }% o1 o2 q* N) T+ V0 g( ?) Q
. O$ o; m9 M/ V% r8 ~+ ~* U& s
1.口模和芯棒
5 V* d% {' @7 G" N% {
' s. u; h* F, H3 R* l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的横截面形状和尺寸。
. L9 s' i7 J& S5 J) ?
" A- c0 @2 c7 }0 b
2.多孔板(过滤板、栅板)1 Y8 W0 L: l: e! G) X
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如图8-2所示,多孔板的作用是将物料由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。此外,多孔板还能形成一定的机头压力,使制品更加密实。' j; f6 [5 r: [4 r( ~! [# U

& I6 A- f6 ], C+ j3 q9 P4 M3.分流器和分流器支架
! B8 Q, r( O3 K3 J
* ?5 O8 p, |: f% [% |7 h5 w/ Z
分流器又叫鱼雷头。塑料通过分流器变成薄环状,便于进一步加热和塑化。大型挤出机的分流器内部还装有加热装置。- W- @% v0 r! ~, ~% Q% K

( F* E' V& X( X& }. u3 `分流器支架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可与分流器设计成整体。
( P( o- W1 x! x# S: P9 Z" r2 v6 o5 x
' ^/ X/ w' d5 ~3 T( e! n7 K
4.调节螺钉
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用来调节口模与芯棒之间的间隙,保证制品壁厚均匀。
! T, d/ H- g; p9 G# P
- o7 G* h' Q5 r, A8 h
5.机头体9 @0 a3 E  T& q
1 m8 l: B' G* n0 q) u9 e
用来组装机头各零件及挤出机连接。5 h$ X" P+ D/ F3 ?1 P9 I! \2 Y
2 E  W# t$ d5 ~+ x* O: E
6.定径套9 ~' ]. ?$ A4 d/ M
' e* W5 D) E. x! ?' n* ~
使制品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。+ w4 m  S: }4 D4 U3 K

$ p" _, i0 W( [9 J7.堵塞$ ^' o1 e7 b& a# X# _0 M
" b1 Y; V/ r: w
防止压缩空气泄漏,保证管内一定的压力。7 f$ v; u& R; K9 o! m# `

+ N+ y: k  `! _; _( s0 |0 ^# M挤出成型机头分类及其设计原则* S) j0 U- ]+ V- W1 F

- N; X0 d. {1 g3 J$ q1.分类
, P0 f' a9 |  h% n
/ j# h- g9 u# C' H; C; k0 K# k
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,大致可按以下三种特征来进行分类:
0 `/ B: [4 P, C7 ^+ h

+ f5 L2 P5 t0 m2 E(1)按机头用途分类: O0 ^4 o4 g5 b* a' i9 x: O6 ^
! i7 F1 D; V, U: ~
可分为挤管机头、吹管机头、挤板机头等;! L& ~+ {! }$ |  ~0 \  z9 ]3 N
9 T3 ?* I4 a8 G) g
(2)按制品出口方向分类3 k% M$ K$ ~, A( S* X% j

' _$ [: d2 t& B9 G可分为直向机头和横向机头,前者机头内料流方向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机螺杆轴向成某一角度,如电缆机头;4 t- m6 @, f0 n0 i. N/ |  b+ z

) U& t3 J2 h2 |6 o(3)按机头内压力大小分类* R8 {0 [% U) H8 r! D  q! H

$ t! B0 [* \" D可分为低压机头(料流压力为MPa)、中压机头(料流压力为4-10MPa)和高压机头(料流压力在10MPa以上)。
3 d3 P4 e4 d% g( r8 f1 ]( Q9 t
: F8 a* Y/ v: I
2.设计原则
) i9 ^) r* ^1 q/ ?% R, S
9 `& n+ ^' W% L) g7 P- ?(1)流道呈流线型! g, b! N( j6 C2 I
; k6 V* k6 G- ]8 C  \4 j2 k' ?
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,流道应加工得十分光滑,表面粗糙度应在Ra 0.4um以下。" t) q# |2 R$ n' }& w

0 q7 L- }' O) m* a' K0 H(2)足够的压缩比
/ r, R3 K* _: p2 d

" ~* g0 {* |( H! V. q" K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,应设计足够的压缩比。
: S; [! j( B( Z
2 f- }) v8 u8 G/ f: c 2.png
, j9 R3 o, e% c, m6 V8 E1 i' Z- Z! e

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 楼主| 发表于 2022-5-6 09:31 | 显示全部楼层
(3)正确的断面形状
- h+ ^, ]/ p5 {

# G0 |. n7 F  c# V. a+ [机头的成型部分的设计应保证物料挤出后具有规定的断面形状,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,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。1 p4 J' g+ ^% \/ j( r0 h# h
2 g, I" B, b# ~" h
(4)结构紧凑) S' |+ g, z5 f% ?7 q  K

4 \( F5 `* ^, R* C6 C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,使传热均匀,装卸方便和不漏料。
7 \4 Z9 r( w2 R( c" @& @& J! p$ {

9 Z3 M; M2 h. T8 y, K+ S' O( _(5)选材要合理9 X* @( L$ C& l

5 o$ d( [6 U/ z* B0 K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,以提高机头耐腐蚀性。) G/ L* A, Q8 F9 U

$ l) O. p7 v, x& R  E5 l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应用上述原则。
. q4 H( ]' A6 O! |: ]4 `5 ~

! Y6 C8 j% c* P$ [典型挤出机头及设4 e% B9 V2 x. s: v( a' M

* o" g( q( y6 Z: [: `0 q5 ?常见的挤出机头有管材挤出机头、吹管膜机头、电线电缆包覆机头、异形材料挤出机头等。  ~8 J% E- |% g- d4 B$ i
管材挤出机头及设计9 [4 f+ _; z; ~0 i

4 @0 D! R+ O8 R6 J1.管材挤出机头的结构形式
! h3 e7 A* G0 }. S9 h* g- t1 z' G5 X0 p2 Y5 u. @7 _! h& F( d
常见的管材挤出机头结构形式有以下几" H6 c) |: W4 c
3 {; C1 T! t  D- \0 x
(1)直管式机头 图8-3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。
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! Q- u2 A5 r% H) f(2)弯管式机头 图8-4为弯管式机头。其结构复杂,没有分流器支架,芯模容易加热,定型长度不长。大小口径管材均适用,特别适用于定内径的PE、PP、PA等塑料管材成型。
& a, i* s( T# q0 f$ H/ r- l, n
9 P$ l# L! f, d4 U+ p/ S9 `" a) R2 d
(3)旁侧式机头 图8-5为旁侧式机头,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。
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2.管材挤出机头零件的设计
+ P  X6 Y  o/ H. M' R3 Y; ^* ^* H" E
(1) 口模( _$ _3 [, p3 @# s+ Z: a' ?" }
: W: j- m0 D- l# |
口模是成型管材外表面的零件,其结构如图8-6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管径膨胀,同时,管坯在冷却和牵引作用下,管径会发生缩小。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方法计算膨胀和收缩值,一般是根据要求的管材截面尺寸,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之比。1 A( X) _2 j! a2 O1 m
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