塑料管材挤出模具设计

高。
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图示是较大直径（Φ250 ~ Φ 315 mm）塑料管成 型模具结构。为了机械加工和组装的方便，把 有较大重量的模具体分成三段，由螺钉连接成 一体；连接接触面设计成锥形，这使组合的三 个零件连接牢固可靠，同心度精度高，不会出 现位移、保证了装配精度。较大直径的芯轴为 中空型、这既可减轻芯轴重量、又可在空腔内 安装电阻加热器，这既可加速模具芯轴的加热 升温，又提高了熔料的塑化质量。组装后的模 具体较重，应配置装运用吊环。
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（直径<80mm）硬管 挤出模具
下图所示是成型管材直径小于80mm用成型模具
结构。采用内压法定径，定径套外腔是带有能通
冷却循环水的环形套，冷却管坯；生产时，通过
分流锥支架肋上的小孔，把压缩空气输入管坯内，
管坯前端装有气堵，防止管内压缩空气逸出。分
流锥、支架和芯轴也是用螺纹连接成一体，依靠
分流锥支架外圆与模具体内圆紧密配合定位。保
具体分成两段，机械加工后，组装时用螺钉连接
固定。
连接模具体的、与分流锥外圆为配合基准的
结合圆要采用H7/h6精度配合，以保证模具体内
表面装配后的同心度和接触面过渡处不出现凸凹
台现象。图中芯轴上设有弧形凸台、这对熔料经
过分流锥支架肋后、产生的熔料结合线消除有利，
改进了熔料塑化质量、使产品质量得到进一步提
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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
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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-模具体 2-分流锥 3-分流锥支架 4-中套 5-压 盖 6-口模 7-芯轴 8-定精选径套 9-气堵 10-进气管
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。
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式中I为拉伸比 常用塑料允许的拉伸比如下：
PVC 1.0～1.4
PA
1.4～3.0
ABS 1.0～1.1
PP
1.0.～1.2
HDPE 1.1～1.2
LDPE 1.2～1.5
r—口模内径； rl—芯棒外径；
R —管材外径： R1——精管选 材内径。
口模定型段长度L1，与塑料性质、管材的形状、 壁厚、直径大小及牵引速度有关。其值可按管
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8.1.2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；
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挤管机头
吹管机头
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挤板机头
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(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
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。
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。
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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。
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5．机头体 用来组装机头各零件及 挤出机连接。
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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
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异型材挤出机头
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小型（直径<50mm） 硬管挤出模具
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这种结构中的模具 零件安装，拆卸都 比较方便；分流锥 支架的外圆与模具 体内表面采用H7/h6 级精度配合定位， 保证了分流锥、分 流锥支架和芯轴间 用螺纹连接后，三 者与模具体在同一 条中心线上的配合 精度。
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右图所示 图中的芯 轴上设有R 形凸台， 这对熔料 经过分流 锥支架肋 时产生的 熔料接合 线消除有 利，可使 管材更密实，内表面光洁。这种模具结 构既可成型硬质PVC管，也可成型软质PVC管。定 径套与口模连接，成型的管坯挤出定径套后即进入
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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。
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(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
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。
直向机头
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横向机头 挤出电缆
1—芯线 2—导向棒 3—机头体 4—电热器 5—调节螺钉 6—口模 7—包覆塑件 8—过滤板 9—挤出机螺杆
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(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）。
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这种真空定径套与口模的出料口端20~50mm距 离，挤出口模的管坯先经空气冷却，表面形成光 滑冷层面后再进入真空定径套。生产厚壁管时， 既可借助管内的压缩空气把管坯吹胀，又可用真 空吸附着外表面紧贴在定径套内圆表面，保证了 厚壁管冷却定型质量。
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（直径150～200mm）硬管挤出模具
为了模具零件机械加工和组装的方便，把模
材外径或管材壁厚来确定：
口模结构尺寸从图中可
以看到，主要是平直段
长度、内径和压缩角。
平直段（也叫定型段）
长度L1=(0.5~3)D 内径 d1= D/k 式中D —管材外径( mm)
k—系数，k=1. 01~1.06。
压缩角α取14 °~50 °之间。
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(2)芯模 芯模是成型管材内表面的零件，如图所示。 直管机头与分流器以螺纹联接。
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(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，生产占地面积较大精。选 PP PE
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
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(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。
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芯轴结构中的主要尺寸是平直段直径、长 度及收缩角。一般规律是芯轴平直段长度与 口模平直段长度相等或略长些，可在L1 =(1～ 2.5)D范围内选择；也可按表所示经验数据选 择。
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芯模的结构应有利于熔体流动，有利于消除 熔体经过分流器后形成的结合缝。熔体流过分流 器支架后，先经过一定的压缩，使熔体很好地汇 合。为此芯模应有收缩角β，芯模的长度L l 与口模 L1相等。芯轴收缩角α应小于分流锥的扩张角，以 利于分流锥支架肋造成的熔料结合线在此处能尽 快消除。这个收缩角的选择要注意熔料粘度的大 小，粘度大时应取较小的收缩角，如PVC
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(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。大小口径精管选 材均适用。挤出阻力大
电线电缆包覆机头
1—芯线 2—导向棒 3—机头体 4—电热器 5—调节螺钉 6—口模 7—包覆塑件 8—过滤板 9—挤出机螺杆
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塑料管材挤出模具设计
口模 芯棒 分流锥 模具体 定径套
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1)口模 口模是成型管材外表面的零
件，其结构如图所示。 口模内径不等于塑料管材外
径，因为从口模挤出的管坯由 于压力突然降低，塑料因弹性 恢复而发生管径膨胀，同时，管坯在冷却和牵引 作用下，管径会发生缩小。这些膨胀和收缩的大 小与塑料性质、挤出温度和压力等成型条件以及 定径套结构有关，目前尚无成熟的理论计算方法 计算膨胀和收缩值，一般是根据要求的管材截面 几寸，按拉伸比确定口模截面尺寸。所谓拉伸比 是指口模成型段环隙横截面积与管材横截面积比。
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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。
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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。