挤出成型工艺和模具设计ppt课件

《挤出成型工艺和模具设计ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《挤出成型工艺和模具设计ppt课件（42页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第第17章章 挤出成型工艺与模具设计挤出成型工艺与模具设计 教学目的、要求：教学目的、要求：了解挤出成型原理；了解挤出成型原理；掌握挤出成型工艺过程及工艺参数；掌握挤出成型工艺过程及工艺参数；熟悉挤出模的结构设计。熟悉挤出模的结构设计。重点：挤出成型工艺过程及机头的结构重点：挤出成型工艺过程及机头的结构17-1 17-1 挤出成型原理及工艺挤出成型原理及工艺 挤出模塑或挤塑 借助螺杆或柱塞的挤压作用，受热熔化的塑料，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材。所有热塑性塑料，某些热固性塑料 生产的制品有 管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包履物、各种异型材及塑料与其它材料的复合物。约占热塑

2、性塑料制品的约占热塑性塑料制品的505070%70%左右左右 挤出成形是生产效率高、用途广泛、适挤出成形是生产效率高、用途广泛、适应性强的最重要成形方法之一应性强的最重要成形方法之一 。根据塑料塑化方式不同，挤出工艺分为根据塑料塑化方式不同，挤出工艺分为 ：干法干法靠外加热熔化，塑化与挤出成形在机内靠外加热熔化，塑化与挤出成形在机内 完成简单的冷却完成简单的冷却固化）固化）湿法湿法 有机溶剂作用有机溶剂作用粘流态粘流态塑化在机外预塑化在机外预 先完成先完成定型处理靠溶剂挥发而固化）定型处理靠溶剂挥发而固化）优点：塑化均匀，可避免热降解，考虑溶剂回优点：塑化均匀，可避免热降解，考虑溶剂回 收及环

3、境污染等，生产中较少应用收及环境污染等，生产中较少应用故多为干法故多为干法 （湿法仅用于硝酸纤维素和少数醋酸纤维素塑料（湿法仅用于硝酸纤维素和少数醋酸纤维素塑料等的成形，不能加热塑化）等的成形，不能加热塑化）按加压方式的不同，挤出工艺分：按加压方式的不同，挤出工艺分：连续式连续式螺杆式挤出机：螺杆式挤出机：单螺杆挤出机单螺杆挤出机 多螺杆挤出机多螺杆挤出机 间歇式间歇式柱塞式挤出机柱塞式挤出机 本节主要以单螺杆挤出机的结构特点来讨论本节主要以单螺杆挤出机的结构特点来讨论挤出成形的原理及工艺。挤出成形的原理及工艺。一、单螺杆挤出机的基本结构及作用一、单螺杆挤出机的基本结构及作用 由传动系统、挤出

4、系统、加热和冷却系统、控制系统等几部分组成。（此外，还有一些辅助设备）挤出系统是成形关键部分，主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等 （一加料装置 （二料筒 一金属圆筒，一般用耐温、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。外面设有分段加热和冷却的装置外面设有分段加热和冷却的装置 常用电阻或电感应加热，也有采用远红外线加热。常用电阻或电感应加热，也有采用远红外线加热。冷却一般用风冷或水冷。冷却一般用风冷或水冷。目的：防止塑料过热或停车时须对塑料快速冷却目的：防止塑料过热或停车时须对塑料快速冷却 （以免降解）（以免降解）（三螺杆（三螺杆是挤出机最主要部件，直接关系到挤出

5、机的应用范围是挤出机最主要部件，直接关系到挤出机的应用范围和生产率。和生产率。注注：1 1螺杆的几何结构参数螺杆的几何结构参数 直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、间隙等间隙等a a螺杆直径螺杆直径DsDs外径外径30200mm30200mm），最常见），最常见60150mm60150mm，随，随DsDs生产能力生产能力所以，挤出机所以，挤出机规格常以规格常以DsDs表示。表示。b b长径比长径比L/DSL/DS）L/DS L/DS以以2525居多。居多。c压缩比压缩比A加料段第一个螺槽的容积与均化加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比

6、，表示塑料通过螺杆的段最后一个螺槽的容积之比，表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。全过程被压缩的程度。2螺杆的作用螺杆的作用三大作用三大作用输送物料输送物料向机头方向流动向机头方向流动传热塑化物料传热塑化物料软化物料软化物料粘流态粘流态混合均化物料混合均化物料与料筒和机头相配合与料筒和机头相配合强大剪强大剪切作用，使物料均匀混合切作用，使物料均匀混合定量定压由机头挤定量定压由机头挤出。出。三 段三 段 加 料 段、压 缩 段、均 化 段加 料 段、压 缩 段、均 化 段渐变螺杆渐变螺杆全长均起压缩作用。全长均起压缩作用。突变螺杆突变螺杆压缩段很短，甚至一个螺距。压缩段很短，甚至一个螺距。（结

7、晶型塑料，熔融温度范围窄，如尼龙等）（结晶型塑料，熔融温度范围窄，如尼龙等）3螺杆的形式螺杆的形式普通螺杆应用最广）普通螺杆应用最广）高效螺杆末端设置一些剪切混高效螺杆末端设置一些剪切混合元件，以促进混合、熔化和提高产量）合元件，以促进混合、熔化和提高产量）（四机头和口模（四机头和口模机头是口模与料筒的过渡连接部分，口模是制品机头是口模与料筒的过渡连接部分，口模是制品的成形部件，机头和口模通常为一体，习惯上的成形部件，机头和口模通常为一体，习惯上统称统称机头。机头。作用作用：1使粘流态物料从螺旋运动变为平行直线运动使粘流态物料从螺旋运动变为平行直线运动导入口模成型导入口模成型2产生回压，进一步

8、均化，提高制品质量。产生回压，进一步均化，提高制品质量。3产生必要成型压力产生必要成型压力结构紧密，形状准确制品结构紧密，形状准确制品（如图挤出机机头和口模示意图。二、挤出成形原理二、挤出成形原理 固体进料的挤出过程，塑料要经历固体固体进料的挤出过程，塑料要经历固体弹性体弹性体粘性液体的变化，变动的温度、粘性液体的变化，变动的温度、压力，状态变化和流动行为十分复杂，挤出理压力，状态变化和流动行为十分复杂，挤出理论应用最广的是论应用最广的是固体输送理论、熔融理论固体输送理论、熔融理论和熔体输送理论和熔体输送理论 三、挤出成形工艺与过程三、挤出成形工艺与过程 程序为程序为物料的干燥、成形、制品的定

9、型与冷却、物料的干燥、成形、制品的定型与冷却、制品的牵引与卷取或切割），有时还包括制品的制品的牵引与卷取或切割），有时还包括制品的后处理等。后处理等。（一原料干燥（一原料干燥控制水分含量在控制水分含量在0.5%0.5%以下以下 在烘箱或烘房内进行表在烘箱或烘房内进行表17.117.1）（二挤出成形（二挤出成形 加热到预定温度，开动螺杆，加料。根据挤出工艺性能、机头口模结构特点等调整料筒各加热段和机头口模的温度及螺杆的转速等工艺参数，以控制料筒内物料的温度和压力分布。根据制品的形状和尺寸要求，调整口模尺寸和同心度及牵引等设备装置，以控制挤出物离膜膨胀和形状的稳定性控制挤出物产量和质量 不同的塑料

10、品种要求螺杆特性和工艺条件不同。不同的塑料品种要求螺杆特性和工艺条件不同。（下表）（下表）主要热塑性塑料挤出成形时螺杆特征主要热塑性塑料挤出成形时螺杆特征和工艺条件和工艺条件（表17.2）料筒、机头及口模中的温度和压力分布一般如图料筒、机头及口模中的温度和压力分布一般如图所示所示 影响塑化效果的主要因素是影响塑化效果的主要因素是温度和剪切作用温度和剪切作用1温度升高温度升高物料粘度物料粘度，有利于塑化，同时，有利于塑化，同时熔体压力熔体压力，出料快。，出料快。2温度降低温度降低粘度粘度机头口模压力机头口模压力制品制品密度大，形状稳定性好。密度大，形状稳定性好。3口模和型芯温度应该一致，若相差太

11、大口模和型芯温度应该一致，若相差太大制品出现向内或向外翻，甚至扭歪。制品出现向内或向外翻，甚至扭歪。4增大螺杆转速增大螺杆转速强化对塑料的剪切作用强化对塑料的剪切作用有利于塑料的混合和塑化有利于塑料的混合和塑化 降低熔体的粘度见左图和提高料筒降低熔体的粘度见左图和提高料筒中物料的压力见右图）中物料的压力见右图）（三定型与冷却（三定型与冷却若不及时，制品在自重作用下发生形变。若不及时，制品在自重作用下发生形变。大多数同时进行。大多数同时进行。（下列图两种挤出圆管的定径套（下列图两种挤出圆管的定径套 冷却一般采用空冷或水冷。冷却一般采用空冷或水冷。冷却速度对制品的性能有一定影响。冷却速度对制品的性

12、能有一定影响。（四制品的牵引和卷取切割）（四制品的牵引和卷取切割）从口模挤出后，一般要产生离模膨胀现象，使从口模挤出后，一般要产生离模膨胀现象，使挤出物尺寸、形状发生改变；同时制品从口挤出物尺寸、形状发生改变；同时制品从口模挤出后，愈来愈重，若不引出模挤出后，愈来愈重，若不引出堵塞堵塞停停滞生产，破坏挤出的连续性，并使后面挤出滞生产，破坏挤出的连续性，并使后面挤出物发生形变物发生形变管材的牵引设备管材的牵引设备滚轮式、履带式滚轮式、履带式牵引速度稍牵引速度稍挤出速度挤出速度 定型冷却后的制品进行卷绕或切割。定型冷却后的制品进行卷绕或切割。软质型材在卷绕到给定长度或质量后切断；软质型材在卷绕到给

13、定长度或质量后切断；硬质型材从牵引装置送出达到一定长度后硬质型材从牵引装置送出达到一定长度后切断。切断。（五后处理（五后处理提高制品性能有些需要）提高制品性能有些需要）后处理后处理热处理和调湿处理热处理和调湿处理 如：由狭缝扁平口模直接挤出片材经拉如：由狭缝扁平口模直接挤出片材经拉伸而得的薄膜，应在材料伸而得的薄膜，应在材料TgTf(TgTf(或或Tm)Tm)间热处理热定型），提高薄膜尺寸稳间热处理热定型），提高薄膜尺寸稳定性，减少使用过程热收缩率。定性，减少使用过程热收缩率。四、典型挤出制品成形工艺四、典型挤出制品成形工艺 包括管材、棒材、板材、吹塑薄膜、塑料电包括管材、棒材、板材、吹塑薄膜

14、、塑料电线电缆等，以塑料管材挤出为例。线电缆等，以塑料管材挤出为例。有硬管、软管，主要挤管塑料有有硬管、软管，主要挤管塑料有聚氯乙聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、ABS和聚碳酸酯等，目前国内以聚氯乙烯和聚碳酸酯等，目前国内以聚氯乙烯为主。为主。介绍硬聚氯乙烯管材的成形工艺及设备介绍硬聚氯乙烯管材的成形工艺及设备 1.1.基本工艺基本工艺 2设备 挤出机、机头口模、定型装置、冷却水槽、牵引及切割装置等，机头口模、定型装置是管材挤出的关键部件。（1机头和口模机头和口模机头是管材的成形部件，机头是管材的成形部件，分直通式分直通式用得最多上图）用得最多上图

15、）直角式图直角式图17.4）旁侧式图旁侧式图17.5）机头包括机头包括分流器、分流器支架、管芯、分流器、分流器支架、管芯、口模和调节螺钉等口模和调节螺钉等分流器分流器又称鱼雷头又称鱼雷头扩张角扩张角30 90）一般取）一般取60；分流锥长度分流锥长度L3=11.5DD见上图）见上图）分流器支架分流器支架支撑分流器及管芯；支撑分流器及管芯；管芯管芯成形管材内表面，收缩角成形管材内表面，收缩角；粘度；粘度大大、粘度小、粘度小机头压缩比机头压缩比A=310口模结构见下图（2管材的定径和冷却管材的定径和冷却硬聚氯乙烯管的定径硬聚氯乙烯管的定径定径套：定径套：定外径定外径外径尺寸要求高；外径尺寸要求高；

16、定内径定内径内径尺寸要求高。内径尺寸要求高。我国硬聚氯乙烯管的标准我国硬聚氯乙烯管的标准外径带公差外径带公差主要采用主要采用外径定型法，外径定型法，外径定型法：内压法下列图）外径定型法：内压法下列图）直径较大管材直径较大管材 抽真空法下列图）抽真空法下列图）小直径管材小直径管材内径定型装置下列图）内径定型装置下列图）用于直角式、旁侧式用于直角式、旁侧式（3 3管材牵引和切割管材牵引和切割 牵引速度比挤管速度大牵引速度比挤管速度大1%10%，且无级调速，且无级调速，要求均匀平稳、无跳动。要求均匀平稳、无跳动。牵引夹持装置：滑轮、履带，夹持器可调节牵引夹持装置：滑轮、履带，夹持器可调节适应各种适应

17、各种D和牵引力要求，不打滑和牵引力要求，不打滑切割装置切割装置电动机带动的圆锯片。电动机带动的圆锯片。注注：棒材和各种中空异型材的挤出成形工艺与：棒材和各种中空异型材的挤出成形工艺与 管材无本质差别，只是机头口模截面形状管材无本质差别，只是机头口模截面形状 有所不同。有所不同。注注棒材、薄膜吹塑、板材和片材、棒材、薄膜吹塑、板材和片材、异形材、线缆包覆挤出成型机头设计异形材、线缆包覆挤出成型机头设计此外，双螺杆挤出此外，双螺杆挤出 热固性塑料的挤出热固性塑料的挤出往复式液压机往复式液压机 （主要成形酚醛塑料等）（主要成形酚醛塑料等）反应式挤出反应式挤出机内发生物理变化的机内发生物理变化的同时发

18、生化学反应，挤出高聚物或制品同时发生化学反应，挤出高聚物或制品简称简称REX）17-2 17-2 挤出模设计基础挤出模设计基础一、挤出成型机头的结构一、挤出成型机头的结构二、挤出成型机头的分类二、挤出成型机头的分类三、挤出成型机头的设计原则三、挤出成型机头的设计原则17-3 17-3 管材挤出成型机头设计管材挤出成型机头设计17-4 17-4 棒材挤出成型机头设计棒材挤出成型机头设计17-5 17-5 薄膜吹塑机头设计薄膜吹塑机头设计17-6 17-6 板材和片材挤出成型机头设计板材和片材挤出成型机头设计17-7 17-7 异形材挤出成型机头设计异形材挤出成型机头设计17-8 17-8 线缆包覆挤出成型机头设计线缆包覆挤出成型机头设计