塑料挤出成型模具设计.doc

　　　塑料挤出成型模具设计 　　6 . 1 概述 　　6 . 1 . 1 挤出成型过程 　　塑料挤出成型是在挤出机上用加热或其他方法使塑料成为熔融状态，在一定压力下通过挤出机头、经定型获得连续型材。 　　挤出成型过程大致分为以下三个阶段。 　　( l )塑化。通过挤出机加热器的加热和螺杆、料筒对塑料的混合、剪切作用所产生的摩擦热使固态塑料变成均匀的翁流态塑料。 　　( 2 )成型。猫流态塑料在螺杆的推动下，以一定的压力和速度连续地通过成型机头，从而获得一定截面形状的连续形体. 　　( 3 )定型。通过冷却等方法使已成型的形状固定下来，成为所需要的塑料制品。挤出成型可用于塑料管材、薄膜、棒材、板材、电线电缆覆层和异形截面型材等的加工。挤出成型还可用于塑料的混合、塑化、脱水、造粒和喂料等准备工序或中空制品型坯等半成品加工。挤出成型几乎能加工所有的热塑性塑料和部分热固性塑料，如聚氛乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、ABS 、聚碳酸酷、聚讽、聚甲醛、氮化聚醚等热塑性塑料以及酚醛、脉醛等不含石棉、矿物质、碎布等填料的热固性塑料。因此，挤出成型效率高，应用广，已成为最普通的塑料成型加工方法之一。 　　6 . 1 . 2 挤出成型机头的作用 　　挤出的主要设备是挤出机。目前常用的是卧式单螺杆挤出机。它由三个部分组成，即传动系统、加热冷却系统和挤出系统。挤出系统包括螺杆、机头和口模。通常把机头以及装于机头上的口模合并起来，统称为机头。 　　螺杆的作用是把原料从粉状或粒状经过料筒外的加热和螺杆转动时的摩擦生热把原料熔化并通过螺杆的搅拌、压缩和推进，使熔体在压力下流人机头。 　　机头是挤出成型模具的主要部件，具有如下四个方面的作用。 　　( l )熔体由螺旋运动转变为直线运动。 　　( 2 )产生必要的成型压力，保证挤出制品密实。 　　( 3 )熔体在机头内进一步塑化。 　　( 4 )熔体通过口模成型，获得所需截面形状的制品。 　　6 . 1 . 3 挤出成型机头的典型结构 　　管材挤出成型直向机头的典型结构形状如图6 一1 所示，由口模、芯棒、分流器、分流器支架、栅板等组成。机头分为分流区、压缩区和成型区三个部分。分流区的作用是使从螺杆推出的熔体经过栅板，使螺旋状流动的熔体转变为直线流动。栅板还可以起过滤作用，把未完全熔化的料挡在栅板外，使之继续熔化，防止它进人机头引起阻塞。通过栅板后的熔体，经分流锥使之初步形成中空的管状流而后进入压缩区。压缩区主要是通过截面的变化使熔体受剪切作用，进一步塑化。如图中的压缩区入口截面积大于其出口的截面积。此两截面积之比即为压缩区的压缩比。压缩比小即剪切力小，熔体塑化不均匀，容易引起融合不良;而压缩比过大则残留应力大，易产生涡流和表面粗糙的缺陷。 　　成型区即口模，其作用不仅是把熔体形成所需要的形状和尺寸，而且使通过分流器支架及分流锥的不平稳的流动使之渐趋平稳，并通过一定长度的通道成型为所需要的形状。但由于熔体在受压下流经口模，出口后必然要膨胀(有的部位也可能收缩)，因此口模的尺寸和形状与成品不同。 　　6 . 1 . 4 　　由于挤出制品的形状和要求各不相同。因此要有相应的机头来满足，故机头的种类很多，大致可按以下三种特征来分类。 　　( l )按挤出制品出口方向分。可分为直向机头(直通机头)和横向机头(直角机头)。 　　( 2 )按机头内压力大小分。可分为低压机头(料流压力为4 MPa )、中压机头(料流压力为4 ? 10 MPa )和高压机头(料流压力在10 MPa 以上)。 　　( 3 )按挤出制品的形状分。可分管材、棒材、板材、薄膜、线与缆敷层等挤出成型机头. 　　6 . 1 . 5 　　( l )内腔呈流线型。内腔不能急剧地扩大和缩小，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R .值小于0 . 4 拜m ，以便熔体能沿着机头的流道充满并均匀地挤出成型，避免塑料过热分解。 　　( 2 )机头应有足够的压缩比。根据制品种类的不同，在机头内应有足够的压缩比。压缩比是指分流器支架出口处的截面积与口模、芯棒之间的环隙面积之比。压缩比过小时，制品不密实，而且物料通过分流器支架后形成的熔合线不易消除;压缩比过大时，会造成机头结构庞大，物料流动阻力增加，影响制品的产量和质量。一般压缩比取3 ? 6 为宜。 　　( 3 )设计正确的断面形状。由于塑料的物理性能以及温度、压力等因素的影响，机头成型部分的断面形状并不就是挤出制品实际的断面形状，在设计时还应考虑留有试模后修整的余地。 　　( 4 )设计调节机构。挤出时对挤出力、挤出速度，挤出量等参数要能进行调节，尤其是挤出异型材。机头中最好设置调节流量、调节口模与芯棒各向间隙以及能正确控制和调节温度等结构，保证制品的形状、尺寸和质量。 　　( 5 )结构紧凑。在满足