塑料成型工艺与模具设计第18章

2.定径套尺寸
（1）定径套长度
要求：应能使管坯表面形成足够的硬化层，以 达到定型的目的。
影响定径套长度的因素：管材尺寸、塑料性能、 管坯温度、挤出速度、冷却效率及热传导性能。
尺寸：对于RPVC管材，当直径小于300mm时， 定径套长度为管径的3～6倍，倍数随管径减小而增 加，直径小于35mm时，可达10倍；
内定径时： 芯模长度一般取80～300mm。 芯模的外径比管材内径大2%～4%。
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18.3 棒材挤出成型机头设计
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18.3.1 棒材机头
棒材机头流道不需要分流，只要做成无滞料 区的光滑过渡即可满足流动要求。
图18-10圆形棒料挤出机头典型结构 1－接套2－口模3－加热圈4－机头体 5－栅板6、7－法兰盘8－螺杆9－机筒
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18.2.1管材成型机头
（1）直通式机头 特点： a.机头结构简单，容易制造； b.熔体经过分流器支架时形成的分流痕迹 不易消除； c.机头长度较大、整体结构笨重。 用途： 适用于聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯等塑料 管材的挤出成型。
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18.2.1管材成型机头
（2）直角式机头 特征： 塑料熔体在机头内 的流向与螺杆轴向成直 角。
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18.1.2挤出成型工艺参数
表18-1 部分热塑性塑料挤出成型时的温度参数
塑料名称
加料段
挤出温度/℃ 压缩段 均化段
机头
原料水分 控制/%
丙烯酸类聚合物 室温
100~170
~200
175~210 ≦0.025
醋酸纤维素
室温
110~130
~150
175~190 ＜0.5
聚酰胺（PA） 20~90 140~180
定型段与口模的相应段构成管材的成型区。
压缩段与口模相应的锥面部分构成塑料熔体的压
缩区，主要作用是使进入定型区之前的塑料熔体 的分流痕迹熔合消除。
L2=(1.5~2.5)D0
（18-5）
式中，L2—芯模的压缩长度；
D0—塑料熔体在多孔板出口的流道直径。
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（2）芯模 3）压缩角α 压缩区的锥角称为压缩角。 对于低粘度塑料取45°~60°， 高粘度塑料取30°~50°
扩张角β： 低粘度不易分解塑料通常取
45°~ 80°； 高粘度易分解塑料取30°~ 60°。
有效长度L3： L3=（0.6~1.5）D0 （18-6）
式中：D0—机头与过滤板相连处的流 道直径。
圆角R：一般取0.5~2mm。 表面粗糙度Ra：应小于0.4~0.2μm。
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18.2.1管材成型机头
3.设计要点
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（2）芯模 1）芯模外径d
指定型段的直径，它决定管材的内径。
d=D-2δ
(18-4)
式中： d—芯模外径；
D—口模内径；
δ —口模与芯模的单边间隙，
通常取0.83~0.94倍的管材壁厚。
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（2）芯模 2）芯模长度L2 芯模的长度由定型段和压缩段两部分构成，
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（3）分流器和分流器支架 分流器作用：迫使流过
的熔融料分散成薄层而加强 传热效果，借以提高塑化能 力。
分流器支架作用：支撑 分流器及芯模，另外还起着 图18-6 分流器和分流器支架的结构 搅拌物料的作用。
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（3）分流器和分流器支架
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18.1.2挤出成型工艺参数
4.牵引速度
牵引速度的影响： 产品壁厚，尺寸公差，性能及外观，因而必须
稳定，并且要与管材挤出速度相适应。 牵引比：
牵引速度与挤出速度的比值。 要求：
牵引比必须等于或大于1，即牵引速度应略大 于挤出速度。
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18.2 管材挤出模具设计
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塑
管材成型机头
料
管
材
挤
出
定型模
~270
180~270
<0.3
聚乙烯（PE） 室温
90~140
~180 160~200
<0.3
硬聚氯乙烯 （HPVC）
20~60 120~170
~180 170~190
<0.2
软聚氯乙烯及氯 乙烯共聚物
室温
80~120
~140 140~190

<0.2
聚苯乙烯（PS） 20~100 130~170
~220
普通高等教育“十二五”规划教材
塑料成型工艺与模具设计
杨永顺 主编
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第18章 挤出成型工艺与模具设计
18.1 挤出成型工艺 18.2 管材挤出模具设计 18.3 棒材挤出成型机头设计 18.4 吹塑薄膜机头 18.5 板片材挤出成型机头设计 18.6 异型材挤出成型机头 18.7 电线电缆挤出成型机头
模
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18.2.1管材成型机头
1.结构类型
➢直通式机头 ➢直角式机头 ➢旁侧式机头 ➢微孔流道挤管机头
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18.2.1管材成型机头
（1）直通式机头
特征： 塑料熔体在机
头内的流向与螺杆 轴向一致。
图18-2管材挤出成型机头 1－管材 2－定径套 3－口模 4－芯模 5－调节螺钉 6－分流器 7－分流器支架 8－机头体 9－过滤板 10－过滤网 11、12－电加热圈
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18.2.1管材成型机头
（4）微孔流道机头
特征： 出管方向与螺杆轴向
一致; 机头内没有分流器及
分流支架; 熔体通过芯模的微孔
进入口模成型。
图18-5微孔流道挤管机头 1－芯模2－口模
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18.2.1管材成型机头
（4）微孔流道机头 特点： 1）挤出的管材没有分流痕迹，管材强度高； 2）机头重量轻、体积小、结构紧凑； 3）料流稳定且流速可以控制； 4）由于管材直径大，容易因自重引起壁厚 不均。 用途： 适用于生产口径较大（外径可达600mm以上） 的聚烯烃类塑料管材。
L1=（0.5~3）ds
(18-2)
当管材直径较大时定径段长度取小值，
反之取大值。
或者按照管材厚度计算
L1=（8~15）t 式中：t—管材厚度(mm)。
(18-3)
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（2）芯模 芯模是成型管材内
表面轮廓的机头零件， 结 构 如 图 18-2 的 件 4 所 示。
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18.1.1挤出成型原理
挤出成型工艺过程
➢ 原材料的准备 ➢ 塑化 ➢ 挤出成型 ➢ 定型冷却
图18-1管材挤出成型 1－切割装置 2－塑料管 3－牵引装置 4－浮塞 5－冷却装置 6－定型套 7－机头 8－挤出机料筒
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18.1.2挤出成型工艺参数
挤出成型工艺参数包括： 温度 压力 挤出速度 牵引速度
概念： 挤出速度是单位时间内从挤出机口模挤出
的 塑 化 好 的 塑 料 质 量 （ 单 位 为 kg/h ）或 长 度 （m/min），是挤出机生产能力高低的标志。 影响因素： ✓ 挤出口模阻力 ✓ 螺杆与机筒的结构 ✓ 螺杆转速 ✓ 加热系统 ✓ 塑料特性
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18.1.2挤出成型工艺参数
3.挤出速度
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（1）口模 1）口模内径D
D=kds 式中：D—口模内径（mm）；
(18-1)
ds—塑料管材的外径（mm）； k —补偿系数，
内径定径时取1.10~1.30；
外径定径时取0.95~1.05。
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18.2.1管材成型机头
2.结构设计
（1）口模
2）定型段长度L1
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简介
概念：
挤出成型是将塑料在旋转螺杆和机筒之间进 行输送、压缩、熔融塑化，定量地通过挤出机头 部的口模和定型装置，生产出连续型材的一种工 艺方法。
用途：
在挤出机头部配以不同类型的机头及其相应 的定型装置和辅机，即可生产出管材、棒材、异 型截面型材、板材、片材、薄膜、单丝、电线电 缆覆层及中空制品毛坯等，大部分热塑性塑料都 能以挤出成型方法成型。
挤出机的出管方向 与供料方向平行。
图18-4 旁侧式挤管机头 1、12－温度计插孔 2－口模 3－芯模 4、7－电加热圈 5－调节螺钉 6－机头体 8、10－熔料测温孔 9－连接体 11－芯模加热器
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18.2.1管材成型机头
（3）旁侧式机头 特点： 1）旁侧式机头与直角式机头结构相似 但更复杂; 2）没有分流器支架，芯模容易加热， 定型长度不长。 3）大小管材均适用。
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18.1 挤出成型工艺
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18.1.1挤出成型原理
挤出成型原理
塑料从料斗加入挤出机机筒后，在旋转螺杆的 摩擦力和推动力作用下向前运动，在此过程中，塑 料受到机筒的外部加热、螺杆的剪切和压缩以及塑 料之间的相互摩擦等作用，逐渐塑化（即变成粘性 流体），并通过具有一定形状的挤出模具的口模及 定型、冷却、牵引、切断等一系列辅助装置，从而 获得截面形状一定的连续型材。
对于聚烯烃管材，定径套长度为管径的2～5倍， 管径小时取大值。
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18.2.2管材定径模
2.定径套尺寸
（2）定径套直径 外 定 径 套 的 内 径 可 比 口 模 内 径 大 0.8% ～ 1.2% 。
（3）定径套锥度 定径套的出口直径应略小于进口直径，以满足
管坯冷却收缩的需要。其锥度随冷却水温度、管坯 材料不同而异。
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18.3.1 棒材机头
要求：
1）由于棒材横截面积大，故流道的阻力小， 要想使实心型材密实，应当从结构上保证机头有 足够的压力。