挤出管材的模具设计及加工工艺讲解

扩张角：β≤60° 收缩角：θ＜30° UPVC：θ≈10°
分流筋宽度b
b≤9～12 mm
分流筋长度l
l≤30～80 mm
分流筋高度s
s≤10～25 mm
分流筋数量n
n=4～8
4.口模
作用 ——成型管材外表面
定型长度L1
经验公式： L1≈3D
国外资料： L1=（10～30）h 国内资料： L1=（30～40）h
4．机头结构
（1）结构紧凑，易于加工制造和装拆维修 （2）形状尽可能规则和对称 （3）成型部分应能保证熔体挤出后具有所要求的截面
形状和尺寸
挤出机与挤出模具的连接
螺纹连接
1、栅板 2、机头法兰 3、铰链螺钉 4、机筒法兰 5、机 筒
螺钉连接
1、机头法兰 2、铰链螺钉 3、机筒法兰 4、栅板
5、螺杆
功能——通过模腔内流道几何形状与尺寸的变化，产生 必要的成型压力．将分流部分流出物料进行导流并压实
4.定型部分
功能——通过机头成型段及模唇的调节作用，获得所需 断面形状的连续制品熔体坯。
作用
1. 使熔融物料的螺旋运动 直线运动。 2. 将物料压实。 3. 使物料进一步塑化均匀。 4. 成型制品。
定型部分
直径有关
拉伸比——环形截面积与管材截面积之比
I

D2 D管2 外
d2 D管2 内
式中：D—口模直径 D管内—管材内径
d—芯棒直径 I—拉伸比
D管外—管材外径
UPVC：1.00～1.08； LDPE： 1.20～1.25； ABS： 1.00～1.10；
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SPVC： 1.10～1.35 HDPE：1.10～1.20 PA： 1.40～3.00
直通式管机头
直通式管机头
一、基本结构和工作原理 1.基本结构 2.工作原理
口模、芯棒、分流器、分流器支架、 机头体、调节螺钉、连接螺钉等
直通机头
大口径管材挤出机头示意图
1- 机头体上部; 2- 机头体下部; 3- 机颈; 4- 分流锥; 5- 分流梭; 6- 过渡芯模
分流梭断面图
挤出成型模具
管材机头设计
挤出管材动画
挤出管材成型机头示意图
组成
四个功能部分：
定型部分
导流部分
分流部分 入流部分
四个功能部分：
1.入流部分
定型部分
导流部分
分流部分 入流部分
功能——使来自挤塑机的塑料熔体，由螺旋运动逐渐变 为直线运动
2.分流部分
功能——将熔体按所需制品形状进行分流，由柱状分流 成为环状。
3.导流部分
挤出管材的模具设计 及加工工艺
2010.12
管材 ——燃气管、压力管、上下水管、排水管、排灌 管、穿线管、硅芯管、软管、医用软管、发泡管 单壁、双壁波纹管、多层复合管材等
原料 ——UPVC、PE、PP、PPR、ABS 、PU、PA等
管机头分类 按结构分： 直通式、侧式、篮式、螺旋芯棒式 等 按用途分： 硬管、软管、波纹管、复合管等
D ——管材外径 h ——管材壁厚
UPVC：（18～33）h PE： （14～22）h PA： （13～23）h
PPVC：（15～25）h PP： （14～22）h
口模直径D
影响口模直径的因素：
① 挤出胀大 →管材截面变大
② 牵引拉伸 →管材截面变小 ③ 冷却收缩 →管材截面变小 ④ 定径方式 →外定径时的真空度、定径套内径与口模
6、机筒 7、内六角螺钉 8、定位销
卡箍式连接
栅板的形式设计
栅扳的结构如图所示，除具有 分流、混合、促进熔体塑化均匀 外，还承担着支承滤网的作用。 栅板上流道孔眼直径，通常为 3—6mm．入口端应有30º一45º 的锥角。流道孔总面积须占栅板 有效面积的40％一70％为宜，孔 的排列应紧凑合理；栅板应有足 够机械强度和刚度，但其厚度也 不宜过厚，以免造成过大阻力或 滞料分解。
（一）管材生产线组成
1. 挤出机 2. 机头（熔体输出与定径装置） 3. 辅机(冷却装置、牵引装置、切割装置) 4. 控制系统
（二）特点
1. 连续化生产 2. 生产率高 3. 应用范围广 4. 结构简单、收效快
管材生产是挤出成型最重 要的方法之一 。
挤出模具是管材成型的关 键部件！
挤管机头
大型机头
(1)非等径孔同心圆排列 (2)等径孔同心圆排列 (3)等孔径弧形面栅板 (4)等孔径六边形排列
闸板型过滤器
1、平板 2、滤网 3、4、滤网座 5、螺栓 6、壳体 7、氟塑料环 8、鱼雷体 9、分流支架套 10、热电偶 11、螺栓 12、限位板 13、加热器 14、多孔板 15、支承环 16、推力杆
大管取小值；小管取大值
2.分流锥
作用 ——使熔料逐渐变成环形
扩张角α
热稳定性差的物料： α≤60°
热稳定性好的物料： αmax＜90°
分流锥长度L4
L4=（1～1.5）D
D—分流锥最大直径
锥尖半径r
r = 0.5～2 mm
3.分流器支架
作用 ——支撑分流器及芯棒 分流筋形状
要求 ——流线型、不得有大的拐角、有利于熔接线的消除 ——收缩角＜扩张角
管材挤塑成型机头
5、调节螺栓 7、芯棒支架
1、橡皮片堵 头
2、定径套
3、口模 4、芯棒
6、分流锥
8、模体
9、过滤板
二、设计要点
1. 压缩比ε
压缩比——分流器支架出口处截面积与芯棒口模间的 截面积之比
ε=3～10
低粘度物料：4～10
高粘度物料：3～6
另一种方法：取分流器支架直径与口模直径之比
UPVC：D/d=1.4～1.6 PE：D/d=1.4～2
塑料挤出成型设备
• 挤管成型设备
管材生产线
管材生产工艺流程图
一般管材生产线工艺过程
• 原料→真空上料→原料干燥 →单螺杆挤出 机→机头模具→定径套→喷淋真空定型箱 →喷淋冷却水箱→喷码机→履带牵引机→ 成品检测包装
带有标记管材生产线工艺过程
• 原料+色母料→混合→真空上料→原料干燥 →单螺杆挤出机→色线挤出机→机头模具→ 定径套→喷淋真空定型箱→喷淋冷却水箱 →喷码机→履带牵引机→成品检测包装
导流部分
分流部分 入流部分
管材机头设计原则
1．正确选择结构形式
（1）成型制品种类 （2）原材料种类和要求 （3）成型工艺特点
2．流道结构
（1）流道呈流线型 （2）无突变 （3）各连接处应保证密封 （4）表面粗糙度 （5）应具有一定压缩比 （6）保证口模出口处各点料流速度一致
3．机头选材
（1）合理选材 （2）耐磨、耐腐蚀 （3）足够的强度和刚度，进行热处理 （4）容易电镀 （5）在高温下不变形