第7章_塑料挤出成型工艺及模具
塑料成型工艺及模具设计--挤出成型及机头设计
塑料成型工艺及模具设计--挤出成型及机头设计塑料挤出成型是一种常用的塑料加工方法，通过将塑料材料加热熔融，然后通过挤出机器将熔融的塑料挤出成型，最后通过冷却固化形成所需的塑料制品。
在挤出成型过程中，机头是起着关键作用的部件，它的设计直接影响着成型品的质量。
下面本文将主要介绍塑料挤出成型工艺及机头的设计。
塑料挤出成型工艺主要包括材料的预处理、熔融、挤出、冷却固化以及后续的修整工序等。
首先是材料的预处理，对于塑料颗粒来说，需要将其进行干燥处理以去除其中的水分，从而避免在挤出过程中出现气泡的问题。
然后将塑料颗粒放入挤出机中，通过传热系统将其加热到熔融状态。
接下来是挤出过程，将熔融的塑料提供给机头，然后通过机头的尺寸和形状来决定挤出产品的形状。
挤出成型的最后一步是冷却固化，通过冷却水或者风扇等方式将挤出的塑料制品迅速冷却，使其固化定型。
机头的设计是塑料挤出成型中的关键环节，它决定了挤出产品的形状和质量。
在机头的设计中应注意的几个要点如下：首先是机头的出料口结构，出料口的尺寸和形状直接影响到产品的尺寸和外观。
出料口的设计应根据产品的形状和尺寸来确定，通常采用方形、圆形或者其他一些特殊形状。
出料口的尺寸要与挤出机的产量匹配，保证挤出的塑料在出料口出现均匀流动，从而避免产生流痕或者厚薄不均的现象。
其次是机头的冷却方式，机头的冷却方式直接影响产品的冷却效果和固化速度。
常用的机头冷却方式有水冷却和风冷却两种。
水冷却能够快速降低塑料温度，适用于大批量生产；而风冷却则适用于小批量生产，具有灵活性和节约能源的优势。
此外，机头的加热和保温系统也很重要，通过控制机头的温度来保证塑料的熔融状态和流动性。
机头的加热系统一般采用电加热或者油加热，保温方法可采用加热套或者外加热器等。
最后，机头的结构与塑料材料的特性密切相关。
不同的塑料材料具有不同的流动性和熔融温度，需要选择相应的机头结构来适应。
同时，机头的结构应该尽量简洁，减少塑料的滞留，避免塑料材料的分解和变质。
塑料型材挤出成型工艺与模具设计的关键点介绍
塑料型材挤出成型工艺与模具设计的关键点介绍挤出成型是塑料产品主要的成型方法之一，目前广泛应用在建筑、电器、照明等领域。
塑料挤出成型是将熔融状态下的塑料在压力下通过开孔的模口挤出，以获得截面与模口孔形状近似的连续的塑料制品。
通过挤出成型的方法，可以获得许多不同类型的塑料制品，如板材、管材、异型材、薄膜、棒材和纤维。
下面结合实际应用介绍4点挤出成型及模具设计需要注意的关键点：1.根据产品结构类型选择挤出成型定型方式。
通用的定型方式主要有风冷和水冷两种，一般开放式的较厚型材采用风冷方式定型模，没有定型套，直接采用开放的铜片定型产品外轮廓，优势是有助于改善表面拉线问题以及产品细节卡位形状可调性更强；封闭的结构产品采用水冷定型套方式进行定型，保证产品外型尺寸，优势是挤出速度快。
2.挤出产品材料的选择。
对于光学要求高的可以选择高光效的PC材料，对于支架类产品考虑成本因素可选择ABS、PVC材料，还有一些线条灯以及透光性更好需求的可以考虑采用PMMA材料。
不同的材料，就需要选择合适的加工温度以及烤料温度。
3.依据产品结构和材料特性，选择合适的模具设计方案。
对于一些结构简单的产品，尽量优先考虑采用1出多的模具方案，有利于提升加工效率。
由于PC材料粘性更强，在LED 照明产品中应用时，只有一些结构简单的管状结构适合开1出2或1出4的挤出模具，当产品结构复杂时，只能采用1出1的模具成型。
PVC材料、ABS材料加工稳定性更好，成型的产品尺寸稳定性更好，一般优先直接烤料采用1出多的挤出模具方式。
4.结合实际工艺模具加工可行性，产品外型设计需要更加合理。
第一，产品壁厚尽可能设计均匀，壁厚差异太大，容易导致产品挤出内应力过大，一般建议壁厚设计相差不要超过1.3倍。
第二，产品拐角位置需要注意设计圆角，尽可能保证内外部同心，一般圆角宜设计R0.2mm，不宜设计太大，太大容易导致局部料流过快，影响产品成型结构；也不宜过小，太小容易导致产品局部应力过大问题。
塑料板材挤出成型工艺
塑料板材挤出成型工艺
首先呢，原料的准备那是相当重要的。
你得把要用的塑料原料准备好，像颗粒状的塑料原料得保证它没有受潮啥的。
这一步看起来很简单，但建议不要跳过，要是原料有问题，后面可就麻烦喽！
然后就是把原料放到料斗里。
这个过程要注意别洒出来太多，不过，就算洒出来一点也没关系，扫起来接着用就行啦。
我通常会在这个环节稍微慢一点，确保放得比较准。
接下来，机器就开始工作啦。
机器会对原料进行加热和融化，这时候温度的控制可关键了呢！不同的塑料原料可能需要不同的温度，你得根据经验或者原料的说明书来调整。
这个步骤有点像做饭时控制火候，你是不是也觉得挺有趣的？这一点真的很重要，我通常会再检查一次，真的，确认无误是关键！
在原料融化之后呢，螺杆就会推动融化的塑料通过模具。
模具的选择也很有讲究哦！你得根据你想要的板材形状和尺寸来选。
这一步要特别小心哦！如果模具选错了，那挤出来的板材可就不是你想要的样子啦。
有时候我也会在这一步纠结一下，到底哪个模具更合适呢？
然后，刚挤出来的板材还处于软的状态，要经过冷却系统让它变硬。
冷却的速度也会影响板材的质量呢。
你可以根据自己的设备选择不同的操作方式。
不过要注意，冷却不够或者过度冷却都不好，要找到那个合适的度。
最后就是切割啦。
把成型的板材按照合适的长度切割好。
这一步其实还蛮简单的，但有时候我也会不小心漏掉哈哈。
切割完之后，咱的塑料板材就基本成型啦。
塑料成型工艺及模具设计--挤出成型及机头设计
塑料成型工艺及模具设计--挤出成型及机头设计塑料挤出成型是一种常见的塑料成型工艺，它通过将塑料材料通过加热、软化后，通过挤出机将塑料熔液挤压到模具中，最后通过冷却固化成型产品。
下面将详细介绍塑料挤出成型的工艺以及模具的设计。
首先，塑料挤出成型的工艺流程如下：1.塑料原料准备：选择适合挤出成型的塑料原料，并进行干燥处理，确保原料中的水分含量低于要求。
2.加热软化塑料：将干燥后的塑料原料放入挤出机的加料斗中，通过加热和搅拌使原料软化并融化成为熔液。
3.挤出成型：通过螺杆旋转运动将熔液从挤出机的喂料段挤出到模具中，模具分为头模和口模两个部分，头模通过模头将塑料熔液挤出模具的形状中，口模用于调整产品尺寸和形状。
4.冷却固化产品：挤出的塑料熔液通过模具挤出后，经过冷却后塑料会迅速固化成为产品形状。
5.切割和收集产品：将固化成型的塑料产品进行切割和收集，以完成整个挤出成型的过程。
接下来，我们来详细介绍一下塑料挤出成型的机头设计。
挤出机头是塑料挤出成型的重要部件，它主要负责将熔化的塑料材料从挤出机中挤出，并形成所需的产品形状。
挤出机头的设计需要考虑以下几个方面：1.挤出机头的结构：挤出机头通常由挤出机芯、流道和模头组成。
挤出机芯用于将熔化的塑料材料从挤出机中挤出，流道负责将熔液引导到模头当中，模头则通过调整挤出物料的流量和形状来控制最终产品的形状。
2.流道设计：流道的设计需要考虑熔液的流动特性，合理设计流道的尺寸和形状，以确保熔液在流道中流动顺畅，不发生堵塞和死角。
同时，流道的设计还需要考虑产品的外形和尺寸要求，以保证挤出的塑料产品形状准确。
3.模头设计：模头是挤出成型中最重要的部分，它通过模头的形状和结构来决定产品的外形。
模头的设计需要考虑产品的尺寸、形状以及挤出速度等因素，合理设计模头的流道和出口形状，以保证产品的成型质量。
4.温度控制：塑料挤出成型中，温度对产品的成型质量和表面光洁度有很大影响，因此挤出机头的设计需要考虑温度的控制。
挤出成型工艺及模具设计_课件
二、挤出成型机头概述
1. 挤出机头的作用 使熔融塑料由螺旋运动变为直线运动； 产生必要的成型压力，保证制品密实； 使塑料通过机头得到进一步塑化； 通过机头口模以获得截面形状相同、连续的塑料制品。
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2. 机头的分类
按机头的几何形状分类 圆环机头：管材机头、棒材机头、造粒机头等 平板状机头：平模机头、板材机头、异型材机头等
内装置电热器时导入导线。
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2. 管材的定径和冷却
为了使管材获得较低的表面粗糙值、准确的尺寸和几何 形状，管材离开口模时，必须立即进行定径和冷却，由定 径套来完成。
有两种方法： ❖ 外径定型 ❖ 内径定型
我国塑料管材标 准大多规定外径为基 本尺寸，故国内较常 用外径定型法。
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（1）外径定型 适用于管材外径尺寸精度要求高、外表面粗糙度要求低的
按机头进出料方向分类 水平直通式机头 直角式机头
按机头的用途分类 吹膜机头、管材机头、板材机头、棒材机头、异型材 机 头等。
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3.挤出机头的组成（以直通式管材机头为例）
口模 芯棒 分流器和分流器支架 机头体 过滤网和过滤板 连接部分 定径套
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① 口模和芯棒 ② 挤出模的主要成型零件，口模用来成型塑件的外表
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（2）内径定型
通过定径套内的循环水冷却定型 特点：保证管材内孔圆度，操作方便；宜用于直角式挤管机头
和旁侧式挤管机头。
适用：内径尺寸要求准确、圆度要求高的情况。
1-管材 2-定径芯模 3-芯棒 4-回水流道
5-进水管 6-排水管 7-进水嘴
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定径芯长度：与管材壁厚及牵引速度有关，一般取80～ 300mm，牵引速度和壁厚大时，取大值。反之，取小值。 定径芯直径：一般比管材内径直径大2%～4%，始端比终端 直径大，锥度为0.6:100～1.0:100。
塑料成型工艺与模具设计挤出成型工艺及模具设计
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在稳定的工艺条件下， 挤出成型工艺能够生产
出质量稳定的制品。
适用范围广
挤出成型工艺适用于多 种塑料原料和制品的生 产，如管材、型材、板
材、薄膜等。
设备成本低
相对于其他塑料加工方 法，挤出成型工艺的设
备成本较低。
03 挤出成型模具设计
挤出成型模具的结构
进料系统
负责将塑料原料导入模具，通常由料斗、加 料漏斗和进料口组成。
02
塑料成型工艺是塑料工业中的重 要环节，广泛应用于汽车、电子 、包装、医疗等领域。
塑料成型工艺的分类
根据成型方式的不同，塑料成型工艺可 分为挤出成型、注射成型、压延成型、 吹塑成型等。
吹塑成型是将热塑性塑料通过模具吹制 成各种形状的空心制品。
压延成型是将热塑性塑料通过两个或多 个热辊压合并成一定厚度和宽度的薄片 状制品。
案例三：塑料型材的挤出成型工艺及模具设计
总结词
塑料型材挤出成型工艺及模具设计是塑 料型材生产的关键环节，对型材的尺寸 、形状、强度等性能指标具有重要影响 。
VS
详细描述
塑料型材挤出成型工艺是将塑料原料加入 挤出机中，通过加热、熔融、挤压、成型 等工序，将塑料型材挤出模具的型腔，冷 却定型后得到所需形状和尺寸的型材。模 具设计需根据型材的规格和要求，设计合 理的型腔和流道，以确保型材的尺寸精度 和表面质量。
冷却系统
排气系统
合理设计冷却通道，提高冷却效率，缩短 成型周期。
设置有效的排气口或排气槽，以排除模具 内的气体，避免产品出现气泡或气孔。
挤出成型模具的材料选择
耐热性
选择耐热性好的材料，如钢材和铜材，以确 保模具在高温下不易变形。
挤出成型工艺与模具结构讲解
1．加热阶段
经过炼胶处理的胶料原料由挤出机料斗加入料 筒后，在料筒温度和螺杆旋转、压实及混合作用下， 由固态的粒状或粉状转变为具有一定流动性的均匀 熔体。
2019年6月9日星期日
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挤出成型的工艺过程
2．挤出成型阶段
均匀加热的胶料熔体随螺杆的旋转向料筒前端移动， 在螺杆的旋转挤压作用下，通过一定形状的口模而 获得与口模形状一致的型材。
影响挤出速度的因素有很多，如料筒的结构、 螺杆转速、加热冷却系统的结构和塑料的性能等。 在挤出机结构和胶料品种及胶条类型确定的情况下， 挤出速度与螺杆转速有关，因此调整螺杆转速是控 制挤出速度的主要措施。
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挤出成型工艺参数
4．牵引速度
通过牵引的胶条可根据使用要求在切割装置上 裁剪或在卷取8
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挤出成型工艺参数
1．温度
温度是挤出成型中的重要参数之一。严格地说， 挤出成型温度应该是指料筒中的胶料熔体温度，但 是该温度在很大程度上取决于料筒和螺杆的温度， 所以，在实际生产中为了检测方便，经常用料筒温 度近似表示成型温度。
挤出成型胶条的截面形状均取决于挤出模具， 所以，挤出模具设计的合理性，是保证良好的挤出 成型工艺和挤出成型质量的决定因素。
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挤出成型模具的结构组成
1．机头
机头是挤出塑料制件成型的主要部件，它的作 用是将来自挤出机的熔融塑料由螺旋运动转变为直 线运动，并进一步塑化，产生必要的成型压力，保 证塑件密实，从而获得截面与口模形状相似的型材。 下面以典型的管材挤出成型机头为例，介绍机头的 结构组成。
塑料成型工艺与磨具设计课后习题答案
第一章答案1．高分子聚合物链结构有哪些特点？根据链结构的不同，高分子聚合物可以分成哪几类？答：高分子聚合物链结构具有以下结构特点（1）高分子呈现链式结构（2）高分子链具有柔性（3）高聚物的多分散性根据链结构的不同，高分子聚合物可以分为高分子近程结构和高分子远程结构。
2．根据聚集态结构的不同，高分子聚合物可以分成哪几类？试阐述其结构特点和性能特点。
答：根据聚集态结构的不同，高分子聚合物可以分成固体和液体，固体又有晶态和非晶态之分。
（1）聚集态结构的复杂性因为高分子链依靠分子内和分子间的范德华力相互作用堆积在一起，可导致晶态和非晶态结构。
高聚物的比小分子物质的晶态有程序差得多，但高聚物的非晶态结构却比小分子物质液态的有序程度高。
高分子链具有特征的堆方式，分子链的空间形状可以是卷曲的、折叠的和伸直的，还可能形成某种螺旋结构。
如果高分子链由两种以上的不同化学结构的单体组成，则化学结构是决定高分子链段由于相容性的不同，可能形成多种多样的微相结构。
复杂的凝聚态结构是决定高分子材料使用性能的直接因素。
（2）具有交联网络结构某些种类的高分子链能够以化学键相互连接形成高分子网状结构，这种结构是橡胶弹性体和热固性塑料所特有的。
这种高聚物不能被溶剂溶解，也不能通过加热使其熔融。
交联对此类材料的力学性能有重要影。
高聚物长来链大分子堆砌在一起可能导致链的缠结，勾结点可看成为可移的交链点。
3．在线型非晶态（无定形）聚合物的热力学曲线上，可以分为哪三种力学状态的区域？温度点0b、0g、0f、0d表征什么意义？答：在线型非晶体态（无定形）聚合物的热力学曲线上，可以分为玻璃态、高弹态、粘流态。
0b称为脆化温度，它是塑料使用的下限温度。
0g称为玻璃化温度，玻璃态和高弹态之间的转变称为玻璃化转变，对应的转变温度即玻璃态温度。
0f称为粘流温度，高弹态与粘流态之间的转变温度称为粘流温度。
0d称为热分解温度，它是塑料使用的上限温度。
4．绝大多数的聚合物熔体都表现为非牛顿流体，试写出非牛顿流体的指数流动规律，并表述其意义。
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7.2.2 挤出机头的结构组成
5、连接部分 机头与挤出机用螺钉及法兰连接
6、分流器 使塑料熔体分流变成薄环状以平稳地进入成型区，
同时进一步塑化．
7、分流器支架 支撑分流器及芯棒
8、定径套 通过冷却，使从机头口模挤出的塑件横截面稳定下来，
并进行精整，从而获得精度更高的横截面形状和尺寸
7.2.3 挤出机头的设计原则
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
３ 分流器和分流器支架
（１） 分流器角度α 低粘度塑料，β＝３０～８０°
高粘度塑料，β＝３０～６０° （２） 分流锥的长度Ｌ３ Ｌ３＝（１～１.５）Ｄ０
（３） 分流器头部圆角半径Ｒ
Ｒ＝０.５～２ｍｍ
（４） 分流器表面粗糙度Ｒａ＜０.４μｍ
（５） 过滤板与分流器顶间隔Ｌ５
• 产生必要的成型压力，保证制品密实 • 使物料通过机头得到进一步塑化 • 通过机头成型所需要的断面形状
7.2.1 挤出机头的作用及分类
2 挤出机头的分类
Байду номын сангаас
按机头几何形状分
• 圆环机头 • 平板状机头
按机头进料与出料方向分 • 水平直通式 • 直角式
按机头用途分; 吹膜机头、管材机头、板材机头、 棒材机头、异型机头。
Ｌ１‘≥Ｌ１
（３） 芯棒压缩段段长度Ｌ２ Ｌ２＝（１.５～２.５）Ｄ０
（４） 压缩角β 低粘度塑料，β＝４５～６０°
高粘度塑料，β＝３０～５０°
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
３ 分流器和分流器支架
确定分流器上的角度α，分流锥长度、分流器头部 圆角半径、分流器表面粗糙度、过滤版与分流器顶间隔
Ｌ５＝１０～２０ｍｍ Ｌ５＜０．１Ｄ１
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
４ 拉伸比与压缩比
压缩比：机头和多孔板相接处最大进料截面积与 口模和芯棒的环隙横截面积之比，反映 塑料熔体的压实程度
低粘度塑料 高粘度塑料
ε＝４～１０ ε＝２.５～６
7.3.２ 管材的定径和冷却
管材的定型方法主要有两种：内径定型法和外径 定型法。
7.3 管材挤出机头的设计
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
机头工艺参数
需要的数据
• 口模 • 型棒 • 分流器 • 分流器支架
• 挤出机型号 • 制品内径 • 制品外径 • 制品所用材料
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定 1 口模
确定口模内径和定型段长度
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
• 原材料的准备阶段 • 塑化阶段 • 成型阶段 • 定径阶段 • 塑件的牵引、卷曲和切割阶段
7.1.3 挤出成型工艺参数
• 温度 • 压力 • 挤出速度 • 牵引速度
7.2 挤出成型机头概述
挤出成型的模具成为挤出成型机头
7.2.1 挤出机头的作用及分类 1 挤出机头作用
• 是塑料熔体由螺旋运动变成直线运动
4 、设置适当的调节控制装置，例如熔体流量调节、 成型温度调节、口模与型棒间的间隙调节
5 、在在满足强度条件下，机头结构应紧凑并便于 装配和拆卸，连接处应严密，防止漏料，其形状 尽量对称，使传热均匀．
6 、由于机头磨损大，应合理选用材料，常选用硬 度教高，耐磨，耐腐蚀，高温不变形的钢材及合 金钢，有的甚至需要镀铬来提高其耐磨性和抗腐 蚀能力．
内径定型：即定型套控制管材的内径尺寸及圆度， 使仍呈半熔体的塑料管坯包紧定型套控制管材 的内冷却硬化。
外径定型：即定型套控制管材的外径尺寸及圆度， 借助压缩空气作用使半熔体的管坯紧贴于定型 套的内径冷却硬化。
7.3.２ 管材的定径和冷却
１ 外径定径
外径定径适用于对管材外径尺寸精度要求高、 外表面粗糙度低的情况。
按照压力产生方式不同，外径定径又分为内压法 和真空法。
7.3.２ 管材的定径和冷却
１ 外径定径 （１） 内压法外定径 定型套内径径向尺寸应考虑管材定型后收缩因素、
膨胀效应及牵引等对管材尺寸的影响。定型长度仍 应依据管材壁厚、牵引速度而定。
１） 当管材直径Ｄｓ＞４０ｍｍ，定径套长度Ｌ＜１０ｓ， 定径套内径ｄ＞（０.８％～１.２％）Ｄｓ
１ 、机头流道呈光滑流线型，以减少流动 阻力，使物料沿着机头流道充满并均匀地 挤出，同时避免物料发生过热分解．
２ 、为使制品密实和消除因分流器支架造 成的分流痕迹，物料应有足够的压缩比．
３ 、要考虑塑料各物理性能和生产工艺性 能对制品断面形状和尺寸的影响，设计正 确合理的机头断面形状和尺寸．
7.2.3 挤出机头的设计原则
7.2.2 挤出机头的结构组成
7.2.2 挤出机头的结构组成
１、口模 口模用以成型制品的外表面
2、芯棒 芯模用以成型制品的内表面
3、过滤部分 过滤板和过滤网组成。作用是使物料由螺旋运动
变为直线运动，且沿螺杆方向建立起一定压力，增加 塑料塑化程度，党组杂质或未塑化好的物料
4、机头体 相当于模架，用来组装并支撑机头的各零件
2） 当管材直径Ｄｓ＞10０ｍｍ，定径套长度Ｌ=(3～5)Ds， 定径套内径尺寸不小于口模内径
挤出材料 聚烯烃 聚氯乙烯
定型套内径
定型套长度
(1.02-0.04)DS 10DS
第七章 塑料挤出成型工艺及模 具设计
7.1挤出成型工艺
主要用于生产具有恒定截面形状的管材、 棒材、板材、片材、线材和薄膜等。
此外，也可用于塑料的着色造粒、 共混、中空塑件型坯的生产。
7.1.1 挤出成型原理及特点
挤出成型优点： 连续成型、生产量大、 生产效率高、设备简单 成本低、操作方便
7.1.2 挤出成型工艺过程
A 按管材外径确定L1
Ｂ 按管材外径确定L1
L1=(0.5～３）Ｄ
L1=ｎｔ
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
２ 芯棒
确定芯棒外径、型棒成型段长度、 压缩段长度，压缩角
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
２ 芯棒
（１） 芯棒的外径 d D 2 (0.83 ~ 0.94)t
（２） 芯棒成型段长度Ｌ１‘
1 口模 （1） 口模的内径D
巴鲁斯效应和冷却收缩等原因使塑件外径不等 于口模内径 确定口模的内径D方法1： 确定口模的内径D方法2：
D=d/K
I
D2 Ds2
d2 ds2
7.3.1 直通式挤出机头工艺参数的确定
1 口模 （2） 定型段长度L1 口模与型棒的平直部分的长度成为定型段
定型段长度过长会使料流阻力过大，过短起不到定型作用