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塑料(PVC)管材挤出模具设计

时间:2018-09-04 10:11作者:admin

 

 

1概述

      塑料挤出成型是用加热的方法使塑料成为流动状态,然后在一定压力的作用下.使它通过塑模,经定型后制得连续的成品。

 

 

 

挤出法加工的塑料制品种类很多,如管材、薄膜、棒材、板材、电缆敷层、单丝以及异形截面型材等。

 

挤出机还可以对塑料进行混合、塑化 、脱水、造粒和喂料等准备工序或半成品加工。因此,挤出成型已成为最普通的塑料成型加工方法之一。

 

用挤出法生产的塑料制品大多使用热塑性塑料,也有使用热固性塑料的。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、氯化聚醚等热塑性塑料以及酚醛、脲醛等热固性塑料。

 

挤出成型具有效率高、投资少、制造简便,可以连续化生产,占地面积少,环境清洁等优点。通过挤出成型生产的塑料制品得到了广泛的应用,其产量占塑料制品总量的二分之一以上。因此,挤出成型在塑料加工工业中占有很重要的地位。

 

1.1挤出成型机头典型结构分析

  机头是挤出成型模具的主要部件,它有下述四种作用。

(1)物料由螺旋运动变为直线运动;

(2)产生必要的成型压力,保证制品密实;

(3)使物料通过机头得到进一步塑化;

(4)通过机头成型所需要的断面形状的制品。

 

现以管材挤出机头为例,分析一下机头的组成与结构,见图所示。

 

1.口模和芯棒

    口模成型制品的外表面,芯棒成型制品的内表面,故口模和芯棒的定型部分决定制品横截面形状和尺寸。

 

 

 

2.多孔板(过滤板、栅板)

 

如图所示,多孔板的作用是 将物料由螺螺旋运动变为直线运动,同时还能阻止未塑化的塑料和机械杂质进入机头口此外,多孔板还能形成一定的机头压力,使制品更加密实。

 

3.分流器和分流器支架

 

分流器又叫鱼雷头。塑料通过分流器变成薄环状,便于进一步加热和塑化。大型挤出机的分流器内部还装有加热装置。

 

分流器支架主要用来支撑分流器和芯棒,同时也使料流分束以加强搅拌作用。小型机头的分流器支架可与分流器设计成整体。

 

4.调节螺钉

用来调节口模与芯棒之问的间隙,保证制品壁厚均匀。

 

 

5.机头体

用来组装机头各零件及挤出机连接。

 

6.定径套

使制品通过定径套获得良好的表面粗糙度,正确的尺寸和几何形状。

7.堵塞

防止压缩空气泄漏,保证管内一定的压力

 

1.2挤出成型机头分类及其设计原则

  1.分类

  由于挤出制品的形状和要求不同,因此要有相应的机头满足制品的要求,机头种类很多,大致

可按以下三种特征来进行分类:

 

  (l)按机头用途分类

    可分为挤管机头、吹管机头、挤板机头等;

 

 

 

(2)按制品出品方向分类

    可分为直向机头和横向机头,前者机头内料流方向一与挤出机螺杆轴向一致,如硬管机头;后者机头内料流方向与挤出螺杆轴向成某一角度,如电缆机头。

 

 

3)按机头内压力大小分类

     可分为:

 

         低压机头(料流压力<40公斤/厘米2)、

 

         中压机头(料流压力为40-100公斤/厘米2  

 

         高压机头(料流压力>100公斤/厘米2)。

2.设计原则

 

  (l)流道呈流线型

  为使物料能沿着机头的流道充满并均匀地被挤出,同时避免物料发生过热分解,机头内流道应呈流线型,不能急剧地扩大或缩小,更不能有死角和停滞区,流道应加工得十分光滑,表面粗糙度应在Ra 0.4um以下。 

 

(2)足够的压缩比

  为使制品密实和消除因分流器支架造成的结合缝,根据制品和塑料种类不同,应设计足够的压缩比。

压缩比:是指模具体内熔料流道空腔中,进料端最大截面积与口模处环形空腔截面积之比。压缩比一般取4 ~10,如果熔料粘度较高,取压缩比在2.5~6

 

(3)正确的断面形状

    机头的成型部分的设计应保证物料挤出后具有规定的断面形状,由于塑料的物理性能和压力、温度等因素的影响,机头的成型部分的断面形状并非就是制品的相应的断面形状,二者有相当的差异,设计时应考虑此因素,使成型部分有合理的断面形状。由于制品断面形状的变化与成型时间有关,因此控制必要的成型长度是一个有效的方法。

(4)结构紧凑

  在满足强度条件下,机头结构应紧凑,其形状应尽量做得规则而对称,使传热均匀,装卸方便和不漏料。

(5)选材要合理

    由于机头磨损较大,有的塑料又有较强的腐蚀性,所以机头材料应选择耐磨、硬度较高的碳钢或合金钢,有的甚至要镀铬,以提高机头耐腐蚀性。

此外,机头的结构尺寸还和制品的形状、加热方法、螺杆形状、挤出速度等因素有关。设计者应根据具体情况灵活应用上述原则。

 

常见的管材挤出机头结构形式有以下三种:

 

(1)直管式机头    图示为直管式机头。其结构

简单,具有分流器支架,芯模加热困难,定型长度较长:适用于PVC、PA、PC、PE、PP等塑

料的薄壁小口径的管材挤出。是挤出成型塑料

管材应用最广泛的一种模具结构

 

(2)弯管式机头  

     右图为弯管式机头,其结构特点是内部不设分流器支架,熔体在机头中包围芯棒流动成型,因此只产生一条分流痕迹。这种机头最突出的优点是:挤出机机筒容

易接近芯棒上端,芯棒容易被加热;与它配合的冷却装置可以同时对管材的内外径进行冷却定型,所以定型精度较高:流动阻力较小,料流稳定,出料均匀,生产率高,产品质量好。但结构复杂,制造困难,生产占地面积较大。 

 

应用 :医用管材内径定型PVC管成型模具

 

       内径定型管材挤出成型模具结构,多在成型医用管材中应用。此种塑料管多是透明,内、外壁光滑的小直径管。模具结构不同于通用塑料成型模具之处,是设有内径冷却定型装置。生产时、内径冷却定型装置在管坯内通过,为挤出模具的管坯冷却降温定型;内径冷却定型装置的外圆直径与管的内孔直径尺寸相符(或略大些),内有冷却水通过。

(3)旁侧式机头  

  图示为旁侧式机头。综合了直向式和横向式的优点。物料经改变方向消除了横向机头一次变向所造成的不均匀现象。占地面积小。

 

结构复杂,没有分流器支架,芯模可以加热,定型长度也不长。大小口径管材均适用。挤出阻力大


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