挤出管材的模具设计及加工工艺讲解
挤出管材的模具设计及加工工艺讲解
扩张角：β≤60° 收缩角：θ＜30° UPVC：θ≈10°
分流筋宽度b
b≤9～12 mm
分流筋长度l
l≤30～80 mm
分流筋高度s
s≤10～25 mm
分流筋数量n
n=4～8
4.口模
作用 ——成型管材外表面
定型长度L1
经验公式： L1≈3D
国外资料： L1=（10～30）h 国内资料： L1=（30～40）h
管材挤塑成型机头
5、调节螺栓 7、芯棒支架
1、橡皮片堵 头
2、定径套
3、口模 4、芯棒
6、分流锥
8、模体
9、过滤板
二、设计要点
1. 压缩比ε
压缩比——分流器支架出口处截面积与芯棒口模间的 截面积之比
ε=3～10
低粘度物料：4～10
高粘度物料：3～6
另一种方法：取分流器支架直径与口模直径之比
UPVC：D/d=1.4～1.6 PE：D/d=1.4～2
直径有关
拉伸比——环形截面积与管材截面积之比
I
D2 D管2 外
d2 D管2 内
式中：D—口模直径 D管内—管材内径
d—芯棒直径 I—拉伸比
D管外—管材外径
UPVC：1.00～1.08； LDPE： 1.20～1.25； ABS： 1.00～1.10；
SPVC： 1.10～1.35 HDPE：1.10～1.20 PA： 1.40～3.00
挤出管材的模具设计 及加工工艺
2010.12
管材 ——燃气管、压力管、上下水管、排水管、排灌 管、穿线管、硅芯管、软管、医用软管、发泡管 单壁、双壁波纹管、多层复合管材等
原料 ——UPVC、PE、PP、PPR、ABS 、PU、PA等
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。
10
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。
38
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。
11
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
12
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。
简要叙述挤出管材的成型过程及特点
简要叙述挤出管材的成型过程及特点挤出管材作为一种常见的成型工艺，被广泛应用于塑料、金属和橡胶等材料的加工中。
挤出管材的成型过程包括原料预处理、挤出成型和后续处理等步骤，具有一系列独特特点。
成型过程挤出管材的成型过程始于原料的预处理。
首先，将原料粉碎、搅拌、加热并将其压缩成带有一定粘度的熔体，以便于挤出成型。
然后，在挤出机器上，通过加热和压力的作用，将熔体推入金属模具中。
在金属模具中，熔体受到高压力和高温的作用，逐渐形成所需形状的管材。
最后，经过冷却和固化的管材被切割和包装，以便后续的使用。
特点1.高效节能：挤出成型工艺具有高效节能的特点。
相比于传统的成型方法，挤出工艺能够大幅降低材料浪费和能耗，并且生产效率高，适用于大规模生产。
2.成型精度高：挤出管材的成型精度较高，可以生产出直径一致、壁厚均匀的管材产品。
这种一致性有利于产品的质量稳定性和应用效果。
3.生产效率高：挤出成型工艺生产速度快，能够迅速生产出大量的管材产品。
这对于满足市场需求和客户定制提供了很大的便利。
4.良好的物理性能：经过挤出成型的管材具有良好的物理性能，例如强度高、耐腐蚀、耐磨损等，适用于广泛的工业和民用领域。
5.适用范围广泛：挤出成型工艺适用于不同类型的材料，包括塑料、金属、橡胶等，可以生产出各种规格和形状的管材产品，满足不同行业和领域的需求。
通过挤出管材的成型过程及其特点，我们可以看到挤出工艺在现代工业生产中的重要性和广泛应用。
挤出管材作为一种常见的制造产品，具有高效节能、成型精度高、生产效率高、物理性能优越和适用范围广泛等优点，对于推动工业生产的发展具有重要的意义。
1。
塑料挤出成型工艺及模具设计
为了应对环保压力，生物降解塑料在 挤出成型工艺中逐渐受到重视，这类 材料在废弃后可自然降解，减少对环 境的负担。
智能化技术的应用
自动化控制
通过引入自动化控制系统，可以精确 控制挤出成型过程中的温度、压力、 速度等参数，提高产品质量和稳定性。
机器学习与人工智能
利用机器学习和人工智能技术对生产 数据进行挖掘和分析，优化工艺参数， 提高生产效率。
压缩系统
对塑料原料进行压缩和 输送，由压缩段、压缩
比和压缩角等组成。
模具系统
用于塑化、混合和输送 塑料原料，由加热器、 冷却系统和控制系统等
组成。
挤出系统
将塑料原料从模具中挤 出，由挤出机、螺杆和
机头等组成。
挤出模具的设计原则
适应塑料特性
根据塑料的熔点、粘度、结晶 度等特性，选择合适的模具结
构和材料。
环境友好型挤出成型工艺的发展
低温挤出
降低挤出温度可以减少能源消耗 ，同时降低冷却时间，提高生产 效率。
短流程工艺
通过优化模具结构和挤出机设计 ，实现短流程生产，减少材料浪 费和能源消耗。
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塑料挤出成型工艺及 模具设计
目 录
• 塑料挤出成型工艺概述 • 塑料挤出模具设计基础 • 塑料挤出成型工艺参数 • 塑料挤出成型模具的维护与保养 • 塑料挤出成型工艺的发展趋势与展望
01
塑料挤出成型工艺概述
挤出成型工艺简介
挤出成型工艺是一种常见的塑料加工技术，通过将塑料原料加热熔融，在挤出机 的压力作用下，通过模具口模形成连续的型材、管材、板材等制品。
每天工作前检查模具各部 件是否正常，如发现异常 应及时处理。
挤出管材的模具设计及加工工艺
挤出管材的模具设计及加工工艺挤出管材是一种常见的金属加工工艺，通过在高温下将金属材料挤出成为管状，广泛应用于建筑、航空航天、汽车等行业。
挤出管材的模具设计及加工工艺对最终产品的质量和性能具有重要影响。
下面将详细介绍挤出管材的模具设计及加工工艺。
一、模具设计：1.材料选择：挤出管材的模具通常由高温耐磨的材料制成，如合金钢、硬质合金等。
模具的选择要根据生产管材的材料种类和工艺要求来确定。
2.模具结构设计：挤出管材的模具可分为双孔型和多孔型。
双孔型模具适用于直径较小的管材生产，而多孔型模具适用于直径较大的管材生产。
模具的结构设计应考虑到挤出管材的形状和尺寸要求，确保良好的挤出效果和生产效率。
3.流道设计：模具的流道设计直接影响到挤出管材的形状和尺寸精度。
流道的设计应考虑到金属材料的流动性和冷却效果，并采用适当的形状和尺寸，以确保挤出管材的质量和性能。
4.冷却系统设计：模具的冷却系统设计对挤出管材的质量和生产效率有重要影响。
冷却系统应考虑到金属材料的冷却速度和温度控制，以确保挤出管材的内外壁均匀冷却，减少挤出过程中的热变形和内应力。
二、加工工艺：1.材料准备：将选定的金属材料加热至合适的温度，使其具有适当的塑性和流动性。
同时，对金属材料进行预处理，去除表面氧化物和杂质，以提高挤出管材的质量。
2.模具装载：将加热好的金属材料注入到模具的进料口，并通过挤出机推动金属材料进入到模具的流道和挤出口，实现金属材料的挤出成型。
3.冷却固化：经过流道和挤出口的挤出管材进入冷却系统，通过水冷却或自然冷却的方式，使管材迅速冷却固化，提高管材的机械性能和尺寸精度。
4.后续处理：挤出管材经过冷却固化后，需要进行切割、去毛刺、修磨等后续处理工艺，以得到满足要求的管材产品。
挤出管材的模具设计及加工工艺，需要综合考虑金属材料的特性、挤出管材的形状和尺寸要求等因素，并采用合适的材料和工艺参数，以确保挤出管材的质量和性能。
同时，定期对模具进行维护和保养，以延长模具寿命和提高生产效率。
挤出管材的模具设计及加工工艺
挤出管材的模具设计及加工工艺概述挤出管材是一种常用的工程塑料制品，广泛应用于建筑、电力、化工、农业等领域。
其制作过程中，模具的设计和加工工艺起着关键的作用。
本文将介绍挤出管材的模具设计及加工工艺，包括模具的构造设计、模具材料的选择、模具加工工艺以及相关注意事项。
模具的构造设计挤出管材的模具构造设计需根据产品的尺寸、形态、材料等因素进行合理的设计。
一般来说，挤出管材的模具由模具头、模具壁、挤出模具等组成。
模具头是挤出管材模具的关键部分，决定了管材的截面形状和尺寸。
模具头一般由模具材料和模具芯构成，根据管材的要求，模具头可以设计成不同的形状，如圆形、方形、矩形等。
在模具头的设计过程中，需要考虑到管材的挤出压力、挤出速度、挤出温度等因素，以确保管材的质量。
模具壁模具壁是挤出管材模具的支撑部分，用于保持管材的形状和尺寸稳定。
模具壁一般由金属材料制成，具有高强度和耐磨性。
在模具壁的设计中，需要考虑到管材的内外径、壁厚等因素，以确保管材的尺寸满足要求。
挤出模具是用于挤出管材的关键部件，其作用是将塑料熔体通过模具头挤出，形成管状产品。
挤出模具的设计需要考虑到模具的材料、结构和尺寸，以及管材的要求，以确保挤出过程的顺利进行。
模具材料的选择挤出管材模具的材料选择要考虑到模具的耐磨性、硬度、热稳定性等因素。
一般来说，常用的模具材料有高铬铸铁、合金钢、硬质合金等。
在选择模具材料时，需要根据具体的挤出管材的要求和挤出工艺条件进行合理的选择。
模具加工工艺模具加工工艺是指将模具设计图纸转化为具体的模具产品的过程。
模具加工工艺包括数控加工、热处理、装配等步骤。
数控加工是模具加工中的重要工艺环节，其可以提高模具的精度和效率。
数控加工主要包括数控车床、数控铣床、数控磨床等设备的使用。
在进行数控加工时，需要根据模具设计图纸进行合理的工艺规划和刀具选择，以确保模具产品的精度和质量。
热处理热处理是模具加工中的关键工艺环节，通过热处理可以改善模具的硬度和耐磨性。
挤出模具设计PPT课件
挤出机头设计原则
1.内腔呈流线型 为了使塑料熔体能沿着机头中的流道
均匀平稳地流动而顺利挤出，机头的内腔 应呈光滑的流线型。 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。
挤出机头设计原则
3.正确的截面形状和尺寸
由于塑料的物理性能和压力、温度等因素引起的 离模膨胀效应，及由于牵引作用引起的收缩效应使 得机头的成型区截面形状和尺寸并非塑件所要求的 截面形状和尺寸，因此设计时，要对口模进行适当 的形状和尺寸补偿，合理确定流道尺寸，控制口模 成型长度，获得正确的截面形状及尺寸。
2.直角式挤管机头 其用于内径定径的场合，冷却 水从芯棒中穿过。成型时塑料熔体包围芯棒并产生 一条熔接痕。熔体的流动阻力小，成型质量较高。 但机头结构复杂，制造困难。
管材挤出机设计
3.旁侧式挤管机头 其与直角式挤管机头 相似，其结构复杂。
三种机头的特征
机头类型 项目特征
直通式
挤出口径
适用于小口径管材
挤出模具结构的阐述
1、口模3是用来成型塑件的外表面的,芯棒4用来成型塑件的内表面的,所 以口模和芯模决定了塑件的截面形状｡
2.过滤网和过滤板 过滤网9的作用是将塑料熔体由螺旋运动转变为直线运动,过滤杂质,并形
成一定的压力;过滤板又称多孔板, 同时还起支承过滤网的作用｡ 3.分流器和分流器支架 4、分流器6(又称鱼雷头)使通过它的塑料熔体分流变成薄环状以平稳地
(1)芯棒的外径 芯棒的外径由管材的内径决定， 但由于与口模结构设计同样的原因，即离模膨胀和 冷却收缩效应，所以芯棒外径的尺寸不等于管材内 径尺寸。根据生产经验，可按式(5-4)计算：
d= D-2e
（5-4）
挤出管材模具设计ppt课件
目的与要求： 掌握挤出模的结构、工作原理及设计要点 。
重点和难点： 管材挤出模设计要点
挤出成型： 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
口模用来成型塑件的外表面，芯棒用来成型塑件的内表面。
塑料熔体从口模与芯棒的环状缝隙挤出，因此塑件截面形
状是由口模和芯棒决定的。通过对调节螺钉5进行调节， 保证塑件壁厚均匀。
2.
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
机头体
其作用相当于模架，使机头各零部件组装连接成一个整体， 并可安装固定在挤出机料筒11的头部。
3.
过滤板和过滤网 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
过滤板和过滤网安装在挤出机料筒与机头交界处，两者组
Байду номын сангаас
合作用，使挤出机中被螺杆挤出的熔融塑料料流由螺旋运
2.螺钉连接式。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
3.快速更换式。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
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D ——管材外径 h ——管材壁厚
UPVC：（18～33）h PE： （14～22）h PA： （13～23）h
PPVC：（15～25）h PP： （14～22）h
口模直径D
影响口模直径的因素：
① 挤出胀大 →管材截面变大
② 牵引拉伸 →管材截面变小 ③ 冷却收缩 →管材截面变小 ④ 定径方式 →外定径时的真空度、定径套内径与口模
管材机头设计
挤出管材动画
挤出管材成型机头示意图
组成
四个功能部分：
定型部分
导流部分
分流部分 入流部分
四个功能部分：
1.入流部分
定型部分
导流部分
分流部分 入流部分
功能——使来自挤塑机的塑料熔体，由螺旋运动逐渐变 为直线运动
2.分流部分
功能——将熔体按所需制品形状进行分流，由柱状分流 成为环状。
3.导流部分
6、机筒 7、内六角螺钉 8、定位销
卡箍式连接
栅板的形式设计
栅扳的结构如图所示，除具有 分流、混合、促进熔体塑化均匀 外，还承担着支承滤网的作用。 栅板上流道孔眼直径，通常为 3—6mm．入口端应有30º一45º 的锥角。流道孔总面积须占栅板 有效面积的40％一70％为宜，孔 的排列应紧凑合理；栅板应有足 够机械强度和刚度，但其厚度也 不宜过厚，以免造成过大阻力或 滞料分解。
塑料挤出成型设备
• 挤管成型设备
管材生产线
管材生产工艺流程图
一般管材生产线工艺过程
• 原料→真空上料→原料干燥 →单螺杆挤出 机→机头模具→定径套→喷淋真空定型箱 →喷淋冷却水箱→喷码机→履带牵引机→ 成品检测包装
带有标记管材生产线工艺过程
• 原料+色母料→混合→真空上料→原料干燥 →单螺杆挤出机→色线挤出机→机头模具→ 定径套→喷淋真空定型箱→喷淋冷却水箱 →喷码机→履带牵引机→成品检测包装
大管取小值；小管取大值
2.分流锥
作用 ——使熔料逐渐变成环形
扩张角α
热稳定性差的物料： α≤60°
热稳定性好的物料： αmax＜90°
分流锥长度L4
L4=（1～1.5）D
D—分流锥最大直径
锥尖半径r
r = 0.5～2 mm
3.分流器支架
作用 ——支撑分流器及芯棒 分流筋形状
要求 ——流线型、不得有大的拐角、有利于熔接线的消除 ——收缩角＜扩张角
管材挤塑成型机头
5、调节螺栓 7、芯棒支架
1、橡皮片堵 头
2、定径套
3、口模 4、芯棒
6、分流锥
8、模体
9、过滤板
二、设计要点
1. 压缩比ε
压缩比——分流器支架出口处截面积与芯棒口模间的 截面积之比
ε=3～10
低粘度物料：4～10
高粘度物料：3～6
另一种方法：取分流器支架直径与口模直径之比
UPVC：D/d=1.4～1.6 PE：D/d=1.4～2
直径有关
拉伸比——环形截面积与管材截面积之比
I
D2 D管2 外
d2 D管2 内
式中：D—口模直径 D管内—管材内径
d—芯棒直径 I—拉伸比
D管外—管材外径
UPVC：1.00～1.08； LDPE： 1.20～1.25； ABS： 1.00～1.10；
SPVC： 1.10～1.35 HDPE：1.10～1.20 PA： 1.40～3.00
4．机头结构
（1）结构紧凑，易于加工制造和装拆维修 （2）形状尽可能规则和对称 （3）成型部分应能保证熔体挤出后具有所要求的截面
形状和尺寸
挤出机与挤出模具的连接
螺纹连接
1、栅板 2、机头法兰 3、铰链螺钉 4、机筒法兰 5、机 筒
螺钉连接
1、机头法兰 2、铰链螺钉 3、机筒法兰 4、栅板
5、螺杆
直通式管机头
直通式管机头
一、基本结构和工作原理 1.基本结构 2.工作原理
口模、芯棒、分流器、分流器支架、 机头体、调节螺钉、连接螺钉等
直通机头
大口径管材挤出机头示意图
1- 机头体上部; 2- 机头体下部; 3- 机颈; 4- 分流锥; 5- 分流梭; 6- 过渡芯模
分流梭断面图
挤出成型模具
功能——通过模腔内流道几何形状与尺寸的变化，产生 必要的成型压力．将分流部分流出物料进行导的调节作用，获得所需 断面形状的连续制品熔体坯。
作用
1. 使熔融物料的螺旋运动 直线运动。 2. 将物料压实。 3. 使物料进一步塑化均匀。 4. 成型制品。
定型部分
扩张角：β≤60° 收缩角：θ＜30° UPVC：θ≈10°
分流筋宽度b
b≤9～12 mm
分流筋长度l
l≤30～80 mm
分流筋高度s
s≤10～25 mm
分流筋数量n
n=4～8
4.口模
作用 ——成型管材外表面
定型长度L1
经验公式： L1≈3D
国外资料： L1=（10～30）h 国内资料： L1=（30～40）h
（一）管材生产线组成
1. 挤出机 2. 机头（熔体输出与定径装置） 3. 辅机(冷却装置、牵引装置、切割装置) 4. 控制系统
（二）特点
1. 连续化生产 2. 生产率高 3. 应用范围广 4. 结构简单、收效快
管材生产是挤出成型最重 要的方法之一 。
挤出模具是管材成型的关 键部件！
挤管机头
大型机头
挤出管材的模具设计 及加工工艺
2010.12
管材 ——燃气管、压力管、上下水管、排水管、排灌 管、穿线管、硅芯管、软管、医用软管、发泡管 单壁、双壁波纹管、多层复合管材等
原料 ——UPVC、PE、PP、PPR、ABS 、PU、PA等
管机头分类 按结构分： 直通式、侧式、篮式、螺旋芯棒式 等 按用途分： 硬管、软管、波纹管、复合管等
(1)非等径孔同心圆排列 (2)等径孔同心圆排列 (3)等孔径弧形面栅板 (4)等孔径六边形排列
闸板型过滤器
1、平板 2、滤网 3、4、滤网座 5、螺栓 6、壳体 7、氟塑料环 8、鱼雷体 9、分流支架套 10、热电偶 11、螺栓 12、限位板 13、加热器 14、多孔板 15、支承环 16、推力杆
导流部分
分流部分 入流部分
管材机头设计原则
1．正确选择结构形式
（1）成型制品种类 （2）原材料种类和要求 （3）成型工艺特点
2．流道结构
（1）流道呈流线型 （2）无突变 （3）各连接处应保证密封 （4）表面粗糙度 （5）应具有一定压缩比 （6）保证口模出口处各点料流速度一致
3．机头选材
（1）合理选材 （2）耐磨、耐腐蚀 （3）足够的强度和刚度，进行热处理 （4）容易电镀 （5）在高温下不变形