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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。
' h) w$ ?8 C4 F6 A
/ E# ]2 Y0 O& }0 A8 Y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。
9 P: {" m# {* W7 R0 C
9 n$ r( Z$ T% o1 V/ N+ w
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。( c2 y2 [0 l* Y/ U* T6 [. }. J) M; ~

' \0 }( B, X: X6 ?: j: w/ H  J挤出成型机头典型结构分析. o$ L5 l3 q/ D" j/ i. v, W! M

+ N  s! i( o. K机头是挤出成型模具的主要部件,它有下述四种作用。
, y5 M9 b8 z9 ^/ B/ ~4 c7 @' M! q% o4 c" m
(1)使物料由螺旋运动变为直线运动。' D; p, w8 v/ k
& ^1 W& m, ^3 O# h
(2)产生必要的成型压力,保证制品密实。
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2 w( J9 o* @; ^4 r(3)使物料通过机头得到进一步塑化。
" V$ ?! x' B) L4 E" }

& M# d7 R+ y  {/ f4 _(4)通过机头成型所需要的断面形状的制品。8 B" ?% L# E  d3 `

# v7 O( ?  y& L( j2 L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4 O8 _9 O: Y& b5 }6 V1 R  M2 C
+ G0 ?. ]1 |7 x, S, x
1.png
/ G# Y4 E) b; W
  l+ L+ p+ ]0 L- U, I) g: C- s' j) X( G1 b8 ~+ H3 I
 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
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8 E. }6 m1 u: J. _" s, C  G% c1.口模和芯棒" [% s* g4 U& F& M

, w; m4 R  W& ]4 P* C/ R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。
) [6 I( o6 S' u. O2 Z. V
3 G' [2 \! q' A6 |/ r( G9 q
2.多孔板(过滤板、栅板)$ H. X7 @: K1 b8 H
2 \0 R8 s# b# y# X8 V
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。
# e2 F3 S7 Q8 f7 L( e) ?9 b
. r) H9 J7 S/ x1 Y1 S
3.分流器和分流器支架
" w  {# P/ y8 c; W
0 B' i; r3 U; e3 g8 [6 Q1 u
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。9 y' b$ U, q* q" P# c
/ B7 J8 w. O; ]2 _0 e
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。# T! L- G0 p- k; N

* K( O3 H/ j3 U, M4.调节螺钉
; }5 ~( k% u1 f
3 F/ v% D- {' g7 }! M8 ]7 h用来调节口模与芯棒之间的间隙,保证制品壁厚均匀。& h! D+ v+ [( q% j" p7 ]: d6 {* V
0 _1 z: y& `6 Y& v. @, F
5.机头体
( `0 {9 p2 b2 B: T0 k/ a
. [; ~) i, E- E( V, M: p$ T
用来组装机头各零件及挤出机连接。; _1 u3 U( X4 D$ T

8 U; T- |+ M4 T) Y! K8 J6.定径套
  Y0 F: Z# y, R
+ h; m$ M2 c% o; P) y, O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。/ l  d; ?8 `# ]  Y
* s* U+ v& c  c# q1 U  t8 c  N
7.堵塞
0 Y" \9 R6 B% d! ~1 Y. f4 \1 M1 m" m3 B4 r- P  X/ S& F- x
防止压缩空气泄漏,保证管内一定的压力。
1 W' n+ b0 f* k4 }# U% t9 }

6 m( |8 M* p& u5 b/ X挤出成型机头分类及其设计原则: f" F5 Y, Z6 A' G' u/ i0 Z* D
4 X$ A: o$ s1 U* @) X0 _2 r' n
1.分类
$ ?* O, A/ c, _& E
, u# y7 L: q* B5 Z; U. E
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:
) R3 i3 ^/ i2 B# L. y
% ^0 `: B. t, ^7 X7 Y  s9 q
(1)按机头用途分类
5 L4 x# Y% o" W  W; L
: s* l0 M. I7 l; v
可分为挤管机头、吹管机头、挤板机头等;4 m. e2 ?, W$ ]& h+ }: V8 X: A

: y, Q( F  F6 f$ Z( B% v: }(2)按制品出口方向分类$ c6 T1 P- ]" O: J4 q+ [6 P% s% M
3 M4 Q/ G2 ~* b( N$ E
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;1 P$ t) ?: i* P. H( g  C8 U! F
) l" `- l9 Y. c' ?! \
(3)按机头内压力大小分类# \3 |0 O9 c# n9 l8 W+ ?
* @% n7 V3 y- p% a2 ~
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)。9 u9 a# g3 ~. v! b9 d7 c7 k
6 g1 d0 f2 r% j( h; V4 {! n
2.设计原则
* M$ e" n; {& ?5 E/ `4 @4 l" }' {! r+ e: A0 N' c
(1)流道呈流线型8 x* o' r+ e. R% H- r8 q

! O- _, H8 o3 m+ V  l2 J+ x7 ?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。# o  A( u( {  e6 Z9 a7 U+ e+ L

+ t  _. D4 q# L5 N3 J(2)足够的压缩比* \1 V! l" p( P) Q, W" x8 W! X' }

. U" v3 c6 `# n- d( 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。
  x3 K9 N* s' d  [
$ Y6 a5 W, J2 b6 p 2.png
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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
, z9 D* ^0 }  h* r$ @; i

8 `' I+ k& d8 t* A! L9 w: j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。8 A0 g6 Y8 `( M

- C$ R) o& ?+ N5 d& _: m/ t) p(4)结构紧凑
1 Z4 e2 B( F+ ^3 P$ ]4 @# h( ]0 Z% G% i
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。! a+ z# T! Z, H0 f

% y  P" _; }  h. w# ](5)选材要合理
- Q& F3 {# p! {" }9 F% m8 X: d  Q
4 Z8 `, _6 l) H" I! B" t( D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。/ [& S  w3 c8 b  a3 [
# |5 r* \/ N( K
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。! L" F) H2 x. T0 M9 S% _& U
2 Z: T. z' M% I$ D8 G
典型挤出机头及设
& Y* k! q1 W+ Y9 P6 x0 N  `3 e) [0 v
: Z( z5 T$ f5 }6 \  @# o  [
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。
' Y" E9 l8 f! E* g
管材挤出机头及设计; y/ M9 ?1 A! \  i, ]

' y2 i8 i7 O' y1 [6 k( t" Y! [1.管材挤出机头的结构形式" y3 Z/ E0 h8 ~1 ]% I8 @
5 }$ R: ^: ]( h4 T( T
常见的管材挤出机头结构形式有以下几; {$ A/ C# S3 X: u3 ^

; {* X; N* V0 Q7 f- B, {; U; P1 Y(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。6 y  K- {4 U% D/ r; l# f/ L, P/ L4 z

- @# m$ _! o  w0 Y! Z+ {) }(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。
8 n7 Z( Q6 a( |2 l3 h& {

1 [0 T! f& L# Z7 b! f2 \(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。% ]8 X# b' S! g, _/ U. A: X) M: Y6 l

4 u9 q+ ^" X6 f2.管材挤出机头零件的设计; V* e( K, X" B2 Z) a, w% `# n
) q0 L+ J6 t5 b: k
(1) 口模
9 X% [$ r+ w4 T1 h: H
; M1 P7 c. D+ d4 g5 e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 Q( M1 k: D) d

  R. p  F/ |" U: I) }3 I: [ 3.png : x, O! {9 I1 N; g- Y3 |+ q1 c( o

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