第四章塑料挤塑成型模具

福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》第四章塑料挤塑成型模具

第四章塑料挤塑成型模具

第六节线缆包覆挤出机头设计

一、挤压式包覆机头

二、导管式包覆机头

第七节异型材挤出机头设计

一、概述

二、异型材挤出机头结构设计

三、定型模设计



第六节线缆包覆挤出机头设计

包覆机头分类：挤压式：在金属导线外包覆一层软质塑料绝缘层——电线；套管式：在多股塑料电线束外面再包覆一软质塑料绝缘导管——电缆。

包覆机头一般采用直角式机头、 45° 机头或其它斜角机头。

导线包覆层厚度可通过更换口模尺寸、改变挤出速度、芯线牵引速度及导向锥轴向位置来调节。



口模定型段长度： L= （ 1~1.5 ） D；导向棒前端面到口模定型段距离：M= （ 1~1.5 ） D；导向棒导向孔与导线间约有 0.05mm 间隙，除保证良好的同心度外，还可防止塑料熔体反向渗入。

电线包覆速度：通常为 800~1200m/min （很高），最高可达 2400m/min ，对导向孔的磨性要求高，常用硬质合金制造。

口模对中性调节：可用调节螺钉 3 加以调节。



口模预对中机头：机头不需要进行对中调节，且导线进入内导向环之前已被一薄层熔体所包围，有润滑作用，降低了导向孔的磨损。



导管式包覆机头结构：设计成直角式机头，它是将塑料挤成管，在口模外立即收缩包覆在芯线上，与挤压式不同。收缩方法：提高芯线牵引速度或抽真空。

线与塑料未直接接触；芯线与导入孔单边间隙可为 0.2~0.3mm



包覆层厚度：随口模尺寸、导向棒头部尺寸、挤出速度、芯线牵引速度等不同而变化。

口模定型段长度 L 为口模出口直径的 0.5 倍以下，否则螺杆背压大、产量低，且电缆表面出现流痕，影响表面质量。


第七节异型材挤出机头设计

一、概述

异型材：除圆棒、圆管、片材、薄膜、线、丝之外的挤出制品统称之；产量最大的是建材、汽车家电行业用异型材。

1 、异型材分类按材料分：单一塑料、多种材料复合异型材；按截面结构特征分：封闭式、开放式、半封闭式、实心、复合异型材等。


一、概述

2 、异型材设计原则

异型材截面：应尽可能简单；空心型材腹筋应尽可能少，厚度应比外壁厚薄 20~30% ，以免缩痕明显。

异型材壁厚：应尽可能均匀，减小内应力和翘曲变形。硬聚氯乙烯（ RPVC）异型材壁厚常用 1.2~1.4mm 。

异型材过渡圆角：断面转角处最好呈圆角过渡； R≤（ 0.25~0.5 ） mm×壁厚，外圆角至少为 R0.4mm 。


一、概述

2 、异型材设计原则

截面对称或轴向对称：容易避免歪扭翘曲，内应力易取得平衡。

表面缩痕装饰：加装饰线（凸或凹）。

挤出机选择：已知异型材尺寸规格后就可选择设备（表 4-8-1 ）。


二、各类异型材挤出机头设计

异型材挤出机头结构：分板孔式、多级式、流线型等形式。板孔式：结构最简单，但流道断面变化急，易滞料，只适用于SPVC、橡胶类密封型材及少量聚烯烃型材的挤出。多级式：流道采用逐级变动的形式，大大减少的滞料死角，但仍不适用于热敏性塑料。流线型：流道完全呈流线型逐渐变化，无滞料死角，适用于RPVC及各种热塑性塑料异型材的挤出。


1 、板孔式异型材挤出机头

特点：流道全部加工在一块口模板上，由机颈到异形流道是突然变化的，存在较多流动死角，只能用于不易分解的 SPVC、聚烯烃等料挤出，连续生产时间不宜过长，需定期清理。

截面突变处



机颈座内流道是挤出机出口到口模板成型孔之间的过渡，形状可为圆形、矩形过渡状。

成型段长度：薄壁件 L/t≥10 ；当壁不均时成型段长度应制成不等的长度，使各处流速趋于平衡。



异型芯模的固定：封闭式或半封闭式中空异型材芯模最常用桥式支撑结构，其横断面应制成流线型，以减少滞料。

中空异型材封闭部分应导入空气或低压空气，以便定型。


2 、异型材多级式挤出机头

结构特点：由多块模板组成，断面形状分级变化；滞料状况比板孔式有明显改善；不适用于RPVC类制品长时间稳定生产，仅适用于简单型材和不易分解塑料挤出。


3 、流线型异型材挤出机头

结构特点：流道内无滞料死点，断面尺寸连续变化，适用于各种材料的挤出成型。



注意点：机头流道结构应简单，便于加工、清理和修正。

组合结构便于线切割加工流道

图 4-8-11 ：压缩比小（ 2~2.5 ），流道短，适于双螺杆挤出机；压缩比小，芯棒支撑筋要薄（ 2~3 mm ），以便消除熔接痕。



机头特点：流道先扩大再压缩，有较大压缩比（达 5~7），使挤出机料筒压力增大，提高密实度，且熔接痕熔合好。

组合结构便于加工


图 4-8-13 ：封闭式中空异型材挤出型芯结构，内部隔腔通有空气，防止制品收缩变形。



异型材壁厚不均时，口模定型段长度应有不同，厚壁处长些，薄壁处短些；若厚薄两部位紧紧相连时，口模定型段应增设一隔板，避免薄壁处熔体横向流入厚壁处，隔板应在离口模出口 3~5mm处终止，以便熔体重新熔合。


挤出断面畸变补偿：二维流动的异型材因断面各点速度差和粘弹性影响，目前多采用预变形补偿（凭经验）；补偿量与树脂种类、口模定型段长度、挤出速度等有关。


异型材的最终形状和尺寸公差主要由定型模决定；其尺寸精度主要取决于定型手段和定型模的完美程度；壁厚精度可达±3~6% ；全尺寸（宽、高）±1~2% 。

三、定型模设计

定型方法：有多板定型、滑移定型、压缩空气外定型、内定型、辊筒定型、真空定型等。

1 、多板式定型模

图 4-8-16：将数块定型板排列在冷却水中，尺寸逐渐变小，最后一块板尺寸应比制品大 2~3%（冷至室温还会收缩）；此法可用于定型厚壁或实心异型材；定型板可用黄铜、青铜或铝板制造。


定型板定型长度：随型材而异，一般中空异型材取 3mm ，实心异型材取 2.5mm ，入口处均应有 R0.5mm圆角。

1 、多板式定型模

2 、滑移式定型模主要用于开放式异型材定型，制品多为薄壁型材。制品挤出口模形状可与制品一致，也可先挤成板或管坯，进入定型模后折弯成要求的形状。


2 、滑移式定型模

异型材移动速度：视定型模长度和异型材壁厚而定，对于 1mm 壁厚的异型材通过速度可达 3~4.5m/min，厚 4mm 异型材通过速度为 0.5~0.7m/min。

先挤成管坯，剖切展平后进入定型模成型

异型管材定型模：结构与管材定型模类似，仅断面形状不同而已，不再重述。


3 、真空定型模

形状复杂的封闭式中空异型材，一般采用 1~4段真空定型模来定型，如图 4-8-21 所示。

真空室冷却水道



真空定型模设计要点：容易引入型坯、易于拆卸和清理；通常制成可开启的组合结构；真空室易于清理，真空通道保持畅通；采用导热性好的材料制造，如铝合金，以加快冷却速度，同时耐磨性要好；

定型模一般由相互分开的 1~4段组成，壁越厚所需段数越多，每段长 400~600mm ，通道尺寸应按收缩情况逐段缩小。



口模尺寸：受出模膨胀和牵引拉薄缩小两因素的影响，但总的是会缩小，故尺寸比定型模入口尺寸大；长流道机头约大 2~5% ，短流道机头大 0.4~1.5% 。壁厚尺寸：膨胀量大于收缩量，口模间隙要比型材壁厚小，如RPVC口模间隙取型材壁厚的 90% 。

定型模冷却：有并错流和逆错流两种方式，水道直径取 10~16mm ，水温10~18℃为宜。



1 mm 的真空缝

真空缝排列前密后疏


思考题

异型材挤出机头设计关键是什么？流道结构对异型材挤出有何影响？如何选用？

当异型材截面上存在壁厚差别大的区域，在挤出机头设计时应注意什么问题？

封闭式和开放式异型材挤出机头结构有何区别？其定型模设计要求为何？

作业三：生产聚丙烯塑料薄膜，已知薄膜厚度为 0.15mm ，折径为 300mm ，试设计其吹膜机头结构，完成相关计算，并画出机头结构图。

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第四章 塑料挤塑成型模具

第四章塑料挤塑成型模具