擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)與制造

1、第五章 擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)及制造第一節(jié) 擠出成型模具的分類及作用一、擠出成型模具包括兩部分:機(jī)頭和定型模 1.機(jī)頭的作用 機(jī)頭是擠出塑料制件成型的主要部件,它使來(lái)自擠出機(jī)的熔融塑料由螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),并進(jìn)一步化,產(chǎn)生必要的成型壓力,保證塑件密實(shí),從而獲得截面形狀一致的連續(xù)型材。 2.定型模的作用 通常采用冷卻加壓或抽真空的方法,將從口模中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來(lái),并對(duì)其進(jìn)行精整,從而得到截面尺寸更為精確表面更為光亮的塑料制件 3.機(jī)頭的分類 (1)按擠出成型的塑料制件分類： 通常的擠出成型塑件有管材棒材板材片材網(wǎng)材、單絲粒料各種異型材吹塑薄膜電線電纜等 (2)按制品出口方向分類：可分為直向機(jī)

2、頭和橫向機(jī)頭,直向機(jī)頭內(nèi)料流方向與擠出機(jī)螺桿軸向一致,如硬管機(jī)頭;橫向機(jī)頭內(nèi)料流方向與擠出機(jī)螺桿軸向成某一角度,如電纜機(jī)頭 (3)按機(jī)頭內(nèi)壓力大小分類 可分為低壓機(jī)頭(料流壓力小于4MPa)中壓機(jī)頭(料流壓力為41OMPa)和高壓機(jī)頭(料流壓力大于1OMPa).二、擠出成型模具的結(jié)構(gòu)組成以典型的管材擠出成型機(jī)頭為例,如圖5-1所示,擠出成型模具的結(jié)構(gòu)可分為以下幾個(gè)主要部分 圖5-1 管材擠出成型機(jī)頭 1-管道 2-定徑管 3-口模 4-芯棒 5-調(diào)節(jié)螺釘6-分流器 7-分流器支架 8-機(jī)頭體 9-過(guò)濾板1011-電加熱圖(加熱圖) 1.口模和芯模 口模3是用來(lái)成型塑件的外表面的,芯棒4用來(lái)成型

3、塑件的內(nèi)表面的,所以口模和芯模決定了塑件的截面形狀 2.過(guò)濾網(wǎng)和過(guò)濾板 過(guò)濾網(wǎng)9的作用是將塑料熔體由螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),過(guò)濾雜質(zhì),并形成一定的壓力;過(guò)濾板又稱多孔板, 同時(shí)還起支承過(guò)濾網(wǎng)的作用 3.分流器和分流器支架 分流器6(又稱魚雷頭)使通過(guò)它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀以平穩(wěn)地進(jìn)入成型區(qū),同時(shí)進(jìn)一步加熱和塑化;分流器支架7主要用來(lái)支承分流器及芯棒,同時(shí)也能對(duì)分流后的塑料熔體加強(qiáng)剪切混合作用,但產(chǎn)生的熔接痕影響塑件強(qiáng)度小型機(jī)頭的分流器與其支架可設(shè)計(jì)成一個(gè)整體 4.機(jī)頭體 機(jī)頭體8相當(dāng)于模架,用來(lái)組裝并支承機(jī)頭的各零件機(jī)頭體需與擠出機(jī)筒連接,連接處應(yīng)密封以防塑料熔體泄漏 5.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 為

4、了保證塑料熔體在機(jī)頭中正常流動(dòng)及擠出成型質(zhì)量,機(jī)頭上一般設(shè)有可以加熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng),如圖5-1所示的電加熱圈1011 6.調(diào)節(jié)螺釘 圖5-1所示調(diào)節(jié)螺釘5用來(lái)調(diào)節(jié)控制成型區(qū)內(nèi)口模與芯棒間的環(huán)隙及同軸度, 以保證擠出塑件壁厚均勻 7.定型模 離開成型區(qū)后的塑料熔體雖已具有給定的截面形狀,但因其溫度仍較高不能抵抗自重變形,為此需要用徑套2對(duì)其進(jìn)行冷卻定型, 以使塑件獲得良好的表面質(zhì)量準(zhǔn)確的尺寸和幾何形狀三、擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)原則 1.內(nèi)腔呈流線型為了使塑料熔體能沿著機(jī)頭中的流道均勻平穩(wěn)地流動(dòng)而順利擠出，機(jī)頭的內(nèi)腔應(yīng)呈光滑的流線型，表面粗糙度應(yīng)小于1.63.2m. 2.足夠的壓縮比為使制品密實(shí)和消除因分流

5、器支架造成的結(jié)合縫，根據(jù)制品和塑料種類不同，應(yīng)設(shè)計(jì)足夠的壓縮比。 3.正確的截面形狀和尺寸 由于塑料的物理性能和壓力、溫度等因素引起的離模膨脹效應(yīng)，及由于牽引作用引起的收縮效應(yīng)使得機(jī)頭的成型區(qū)截面形狀和尺寸并非塑件所要求的截面形狀和尺寸，因此設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)口模進(jìn)行適當(dāng)?shù)男螤詈统叽缪a(bǔ)償，合理確定流道尺寸，控制口模成型長(zhǎng)度，獲得正確的截面形狀及尺寸。 4.合理的選擇材料機(jī)頭內(nèi)的流道與流動(dòng)的塑料熔體相接觸，磨損較大；有的塑料在高溫成型過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生化學(xué)氣體，腐蝕流道。因此為提高機(jī)頭的使用壽命，機(jī)頭材料應(yīng)選擇耐磨、耐腐蝕、硬度高的鋼材或合金鋼。 第二節(jié) 管材擠出機(jī)設(shè)計(jì)一、常用管材擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)常用的管材擠

6、出機(jī)頭結(jié)構(gòu)有直通式、直角式和旁側(cè)式三種形式.1.直通式擠管機(jī)頭 圖5-1及圖5-2所示機(jī)頭主要用于擠出薄壁管材，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。圖5-2所示直通式擠管機(jī)頭適用于擠出小管，分流器和分流器支架設(shè)計(jì)成一體，裝卸方便。塑料熔體經(jīng)過(guò)分流器支架時(shí)，產(chǎn)生幾條熔接痕，不易消除。直通式擠管機(jī)頭適用于擠出成型軟硬聚氯乙烯、聚乙烯、尼龍、聚碳酸酯等塑料管材。2.直角式擠管機(jī)頭 如圖5-3所示。其用于內(nèi)徑定徑的場(chǎng)合，冷卻水從芯棒3中穿過(guò)。成型時(shí)塑料熔體包圍芯棒并產(chǎn)生一條熔接痕。熔體的流動(dòng)阻力小，成型質(zhì)量較高。但機(jī)頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 圖52直通式擠管機(jī)頭 圖 53 直角式擠管機(jī)頭1芯棒 2口模 3調(diào)節(jié)螺釘 1

7、口模 2調(diào)節(jié)螺釘 3芯棒 4分流器支架 5分流器 6加熱器 7機(jī)頭體 4機(jī)頭體 5連接管 3.旁側(cè)式擠管機(jī)頭 如圖5-4所示。其與直角式擠管機(jī)頭相似，其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，制造更困難。圖54 旁側(cè)式管擠管機(jī)頭1計(jì)插孔 2口模 3芯棒 4、7電熱器 5調(diào)節(jié)螺釘6機(jī)頭體8、10熔料測(cè)溫孔9機(jī)頭11芯棒加熱器 三種機(jī)頭的特征見(jiàn)表5-3。表5-3 三種機(jī)頭的特征 機(jī)頭類型 項(xiàng)目特征直通式直角式旁側(cè)式擠出口徑適用于小口徑管材大小均可大小均可機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單復(fù)雜更復(fù)雜擠管方向與螺桿軸線一致與螺桿軸線垂直與螺桿軸線一致分流器支架有無(wú)無(wú)芯棒加熱較困難容易容易定型長(zhǎng)度應(yīng)該長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng)二、工藝參數(shù)的確定 主要確定口模、

8、芯棒、分流器和分流器支架的形狀和尺寸,在設(shè)計(jì)擠管機(jī)頭時(shí)，需有已知的數(shù)據(jù)，包括擠出機(jī)型號(hào)、制品的內(nèi)徑、外徑及制品所用的材料等. 1.口模 口模是用于成型管子外表面的成型零件。在設(shè)計(jì)管材模時(shí)，口模的主要尺寸為口模的內(nèi)徑和定型段的長(zhǎng)度。如圖5-1所示.(1)口模的內(nèi)徑D 口模內(nèi)徑的尺寸不等于管材的外徑的尺寸，因?yàn)閿D出的管材在脫離口模 后，由于壓力突然降低，體積膨脹，使管徑增大，此種現(xiàn)象為巴魯斯效應(yīng)。也可能由于牽引和冷卻收縮而使管徑縮小。 膨脹或收縮都與塑料的性質(zhì)、口模的溫度、壓力以及定徑套的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 D=d/k （5-1）式中 D口模的內(nèi)徑(mm)。D管材的外徑（mm）K補(bǔ)償系數(shù)，見(jiàn)表5-4表5-

9、4 補(bǔ)償系數(shù)k值塑料種類定徑套定管材內(nèi)徑定徑套定管材外徑聚氯乙烯（PVC）-0.95-1.05聚乙烯（PE）1.05-1.10-聚烯烴1.20-1.300.90-1.05 (2)定型段長(zhǎng)度L1 口模和芯模的平直部分的長(zhǎng)度稱為定型段，如圖5-1中L1所示. a、按管材外徑計(jì)算: 見(jiàn)式（5-2） L1=（0.53）D （5-2） 通常當(dāng)管子直徑較大時(shí)定型長(zhǎng)度取小值，因?yàn)榇藭r(shí)管子的被定型面積較大，阻力較大，反之就取大值。同時(shí)考慮到塑料的性質(zhì)，一般擠軟管取大值，擠硬管取小值。 b、按管材壁厚計(jì)算：見(jiàn)式（5-3）。 L1=nt (5-3)式中 t一管材壁厚(mm)； n一 系數(shù),見(jiàn)表5-5。表5-5 口

10、模定型段長(zhǎng)度與壁厚關(guān)系系數(shù)塑料品種硬聚氯乙烯（HPVC）軟聚氯乙烯（SPVC）聚酰胺（PA）聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）系數(shù)n18331525132214221422 2.芯棒 芯棒是用于成型管子內(nèi)表面的成型零件。一般芯棒與分流器之間用螺紋連接。其結(jié)構(gòu)如圖5-1中4所示。芯棒的結(jié)構(gòu)應(yīng)利于物料流動(dòng)，利于消除接合線，容易制造。其主要尺寸為：芯棒外徑、壓縮段長(zhǎng)度和壓縮角。 (1)芯棒的外徑 芯棒的外徑由管材的內(nèi)徑?jīng)Q定，但由于與口模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣的原因，即離模膨脹和冷卻收縮效應(yīng)，所以芯棒外徑的尺寸不等于管材內(nèi)徑尺寸。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可按式(5-4)計(jì)算： d= D-2e （5-4）式中 d一芯棒的外徑(m

11、m)； D一口模的內(nèi)徑(mm)； e一口模與芯棒的單邊間隙(mm)， e =(0.830.94)t t一材料壁厚(mm)。 (2)定型段、壓縮段和收縮角 塑料經(jīng)過(guò)分流器支架后，先經(jīng)過(guò)一定的收縮。為使多股料很好地會(huì)合，壓縮段L2與口?？谙鄳?yīng)的錐面部分構(gòu)成塑料熔體的壓縮區(qū)，使進(jìn)入定型區(qū)之前的塑料熔體的分流痕跡被熔合消去. a、芯棒定型段的長(zhǎng)度與L,相等或稍長(zhǎng)。 b、L2可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： L2=（1.52.5）D0 （5-5）式中 L2一芯棒的壓縮段長(zhǎng)度(mm)； D0一塑料熔體在過(guò)濾板出口處的流道直徑(mm)。 c、芯模收縮角： 低粘度塑料 =4560 高粘度塑料 =3050三、分流器和分流

12、器支架1.分流器 圖5-5所示為分流器和分流器支架的結(jié)構(gòu)圖，塑料通過(guò)分流器，使料層變薄，這樣便于均勻加熱，以利于塑料進(jìn)一步塑化，大型擠出機(jī)的分流器中還設(shè)有加熱裝置。圖 5-5分流器和分流器支架的結(jié)構(gòu)圖 (1)分流錐的角度(擴(kuò)張角)： 低粘度塑料 =30-80 高粘度塑料 =30-60 擴(kuò)張角收縮角過(guò)大時(shí)料流的流動(dòng)阻力大,熔體易過(guò)熱分解;過(guò)小時(shí)不利于機(jī)頭對(duì)其內(nèi)的塑料熔休均勻加熱,機(jī)頭體積也會(huì)增大 (2)分流錐長(zhǎng)度L5可按式(5-6)計(jì)算： L5=（11.5）D0 (5-6)式中 D0一頭于過(guò)濾板相連處的流道直徑(mm)，如圖5-6所示。 (3)分流錐尖角處圓弧半徑R： R=(0.52) mm R

13、不易過(guò)大，否則熔體容易在此處發(fā)生滯留。 (4)分流器表面粗糙度Ra Ra0.40.2m (5)柵板與分流錐頂間隔L6 L6=(1020)mm 或L50.1D1式中 D1一 桿直徑，如圖5-8所示。 L5過(guò)小料流不均，過(guò)大則停料時(shí)間長(zhǎng)。 (6)分流器支架主要用于支承分流器及芯棒。支架上的分流肋應(yīng)作成流線型，在滿足強(qiáng)度要求的條件下，其寬度和長(zhǎng)度盡可能小些，以減少阻力。出料端角度應(yīng)小于進(jìn)料端角度，分流時(shí)應(yīng)可能少些，以免產(chǎn)生過(guò)多的熔接痕。一般小型機(jī)頭3根,中型的4根,大型的68根，如圖5-8所示。 圖56 分流器和過(guò)濾板的相對(duì)位置1分流器 2螺桿 3過(guò)濾板2.拉伸比和壓縮比 拉伸比和壓縮比是與口模和芯

14、棒尺寸相關(guān)的工藝參數(shù)。根據(jù)管材斷面尺寸確定口模環(huán)隙截面尺時(shí)，一般尚憑拉伸比確定。 (1)拉伸比I 所謂管材的拉伸比是口模和芯棒的環(huán)隙截面積與管材成型后的截面積之比，其計(jì)算公式如下： (5-7)式中 I一拉伸比； D1一口模內(nèi)徑(mm)； D2一芯棒外徑(mm)； d1一 塑料管材的外徑(mm)； d2一塑料管材的內(nèi)徑(mm)。表56 常用塑料的擠管拉伸比塑料品種硬聚氯乙烯(HPVC)軟聚氯乙烯(SPVC)ABS高壓聚乙烯(PE)低壓聚乙烯(PE)聚酰胺(PA)聚碳酸酯(PC)拉伸比1.00-1.081.10-1.351.00-1.101.20-1.501.10-1.201.40-3.000.9

15、0-1.05 擠出時(shí)拉伸比較大有如下優(yōu)點(diǎn)： 經(jīng)過(guò)牽引的管材，可明顯提高其力學(xué)性能；在生產(chǎn)過(guò)程中變更管材規(guī)格時(shí)，一般不需要拆裝芯棒、口模；在加工某些容易產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象的塑料時(shí)，用較大的芯棒、口模可以生產(chǎn)小規(guī)格的管材，既不產(chǎn)生熔體破裂又提高了產(chǎn)量。 (2)壓縮比 所謂管材的壓縮比是機(jī)頭和多孔板相接處最大進(jìn)料截面積與口模和芯棒的環(huán)隙截面積之比，反映出塑料熔體的壓實(shí)程度。 低粘度塑料 =410 高粘度塑料 =2.56.0四、管材的定徑和冷卻管材被擠出口模時(shí)，還具有相當(dāng)高的溫度，沒(méi)有足夠的強(qiáng)度和剛度來(lái)承受自重和變形，為了使管子獲得較細(xì)的表面粗糙度、準(zhǔn)確的尺寸和幾何形狀，管子離開口模時(shí)，必須立即定徑和冷

16、卻， 由定徑套來(lái)完成。經(jīng)過(guò)定徑套定徑和初步冷卻后的管子進(jìn)入水槽繼續(xù)冷卻，管子離開水槽時(shí)已經(jīng)完全定型。一般用外徑定徑和內(nèi)徑定徑兩種方法。 1.外徑定徑 如果管材外徑尺寸精度要求高，使用外徑定徑。外徑定徑是使管子和定徑套內(nèi)壁相接觸，為此，常用內(nèi)部加壓或在管子外壁抽真空的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而外徑定徑又分為內(nèi)壓法和真空法。 (1)內(nèi)壓法外定徑 圖57所示為在管子內(nèi)部通入壓縮空氣預(yù)熱，保持壓力約為(0.020.1MPa)，可用浮塞堵住防止漏氣，浮塞用繩索系于芯模上。定徑套的內(nèi)徑和長(zhǎng)度一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和管材直徑來(lái)確定，見(jiàn)表5-7。圖57 內(nèi)壓法外定徑1芯棒 2口模 3定徑管表5-7 內(nèi)壓外定徑套尺寸（mm ）材料

17、定徑套的內(nèi)徑定徑套的長(zhǎng)度PE、PPPVC(1.021.04）Ds（1.001.02）Ds10Ds10Ds 注：Ds一管材的公稱直徑。 當(dāng)管材直徑Ds=40mm時(shí)，定徑套的長(zhǎng)度L0.81.2Ds 當(dāng)管材直徑Ds 100mm時(shí)，定徑套的長(zhǎng)度L=35 Ds，設(shè)計(jì)定徑套的內(nèi)徑時(shí)，其尺寸不得小于口模內(nèi)徑。 (2)真空法外定徑 如圖58所示。在離開擠出機(jī)頭與口模的軟性管材外壁和定型套內(nèi)壁之間抽取真空，以此產(chǎn)生一種很大的真空吸附力將管材外壁緊貼于定徑套內(nèi)壁冷卻定型。這種方法稱也為真空吸附定型法。真空法的定徑裝置比較簡(jiǎn)單，管口不必堵塞，但需要一套抽真空設(shè)備，常用于生產(chǎn)小管。 圖58 真空法外定徑1機(jī)頭 2定徑

18、管 3管材 真空定徑套生產(chǎn)時(shí)與機(jī)頭口模應(yīng)有20lOOmm的距離，使口模中流出的管材先行離模膨脹和一定程度的空冷收縮后，再進(jìn)入定徑套中冷卻定型。 定徑套內(nèi)的真空度一般要求在5366kPa。真空孔徑在0.61.2mm范圍內(nèi)選取，與塑料粘度和管壁厚度有關(guān)，如塑料粘度大或管壁厚度大，孔徑取大值，反之取小值. 真空定徑套的內(nèi)徑見(jiàn)表58。 真空定徑套的長(zhǎng)度一般應(yīng)大于其它類型定徑套的長(zhǎng)度。例如，對(duì)于直徑大于100mm的管材，真空定徑套的長(zhǎng)度可取46倍的管材外徑。這樣有助于更好地改善或控制離模膨脹(巴魯斯效應(yīng))和冷卻收縮對(duì)管材尺寸的影響.表5-8 真空定徑套的內(nèi)徑 （mm ）材 料定徑套內(nèi)徑HPVC（0.99

19、31.99）DzPE（0.981.96）Dz 注：Dz一管材的稱呼直徑。2.內(nèi)徑定徑內(nèi)徑定徑是固定管材內(nèi)徑尺寸的一種定徑方法。此種方法適用于側(cè)向供料或直角擠管機(jī)頭。該定徑裝置如圖59所示，定徑芯模與擠管芯模相連，在定徑芯模內(nèi)通入冷卻水。當(dāng)管坯通過(guò)定徑芯模后，便獲得內(nèi)徑尺寸準(zhǔn)確、圓柱度較好的塑料管材。這種方法使用較少，因?yàn)楣懿牡臉?biāo)準(zhǔn)化系列多以外徑為準(zhǔn)。但內(nèi)徑公差要求嚴(yán)格，用于壓力輸送的管道，是這種定徑方法的唯一應(yīng)用，同時(shí)內(nèi)徑定徑管壁的內(nèi)應(yīng)力分布較合理。 （1)定徑套應(yīng)沿其長(zhǎng)度方向帶有一定的錐度，在0.6:1001.0:100之間選取。 （2)定徑套外徑一般取(1+24)ds(ds為管材內(nèi)徑)，定

20、徑套外徑稍大于管材內(nèi)徑，使管材內(nèi)壁緊貼在定徑套上，則管壁獲得較低的表面粗糙鍍。另外，通過(guò)一段時(shí)間的磨損也能保證管材內(nèi)徑ds的尺寸公差，提高定徑套的壽命。 （3)定徑套的長(zhǎng)度一般取80300mm。牽引速度較大或管材壁厚較大時(shí)取大值；反之，取小值。圖59 內(nèi)徑定徑法1管材2定徑芯模3芯棒 4回水流道 5進(jìn)水管 6排水嘴 7進(jìn)水嘴第三節(jié) 吹塑薄膜擠出機(jī)設(shè)計(jì) 吹塑薄膜擠出機(jī)頭簡(jiǎn)稱吹膜機(jī)頭，其方法是擠出壁薄的大直徑管坯，然后用壓縮空氣吹漲。吹塑成型可以生產(chǎn)聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚 胺等各種塑料薄膜，應(yīng)用廣泛。根據(jù)成型過(guò)程中管坯的擠出方向及泡管的牽引方向不同，吹塑薄膜成型可分為平擠上吹、平擠下吹及平

21、擠平吹三種方法。其中前兩種使用直角式機(jī)頭，后一種使用水平機(jī)頭。一、機(jī)頭結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)參數(shù) 常用的薄膜機(jī)頭大致可分為：芯棒式機(jī)頭、十字形機(jī)頭、螺旋機(jī)頭、多層薄膜吹塑機(jī)頭和旋轉(zhuǎn)機(jī)頭。 1.芯棒式機(jī)頭 如圖510所示。來(lái)自擠出機(jī)的塑料熔體，通過(guò)機(jī)頸7到達(dá)9轉(zhuǎn)向90，并分成兩股沿芯棒軸分流線流動(dòng)，在其末端尖處匯合后，沿機(jī)頭流道芯棒軸9和口模3的環(huán)隙擠成管坯，由芯棒9中通入壓縮空氣，將管坯吹漲成膜，調(diào)節(jié)螺釘5，可調(diào)節(jié)管坯厚薄的均勻性。圖510 芯棒式機(jī)頭1-芯棒 2緩沖槽 3-口模 4-壓環(huán) 5-調(diào)節(jié)螺釘 6-上機(jī)頭體 7-機(jī)頸 8-緊固螺母 9-芯棒軸10-下機(jī)頭體 芯棒擴(kuò)張角和分流線斜角 芯棒擴(kuò)張角

22、在選取上不可取得過(guò)大，否則會(huì)對(duì)機(jī)頭操作工藝控制、膜厚均勻度和機(jī)頭強(qiáng)度設(shè)計(jì)等方面產(chǎn)生不良影響。通常取=8090，必要時(shí)可取=100120。芯棒軸分流線斜角的取值與塑料的流動(dòng)性有關(guān)，不可取得太小，否則會(huì)使芯棒尖處出料慢，形成過(guò)熱滯料分解，一般 =4060。圖511 十字形機(jī)頭1-機(jī)頸2-十字形分流支架 3-鎖壓蓋 4-連桿 5-芯模6-鎖母 7-調(diào)節(jié)螺釘8-口模 9-機(jī)頭座 10-氣嘴 11-套 12-過(guò)濾板 13-機(jī)頭體 14-堵頭 芯棒式機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)頭內(nèi)部通道空隙小，存料少，熔體不易過(guò)熱分解，適用于加工聚氯乙烯等熱敏性塑料，僅有一條薄膜熔合線。但芯棒軸受側(cè)向壓力，會(huì)產(chǎn)生“偏中”現(xiàn)象，造成口

23、模間隙偏移， 出料不均，所以薄膜厚度不易控制均勻。 2.十字形機(jī)頭 如圖511所示，其結(jié)構(gòu)類似于擠管機(jī)頭。在設(shè)計(jì)這種中心進(jìn)料式機(jī)頭時(shí)，要注意分流器支架上的支承肋在不變形的前提下，數(shù)量盡可能少一些，寬度和長(zhǎng)度也應(yīng)小一些，以減少接合線。為了消除接合線，可在支架上方開一道環(huán)形緩沖朝槽，并適當(dāng)加長(zhǎng)支承肋到出口的距離。 十字形機(jī)頭的優(yōu)點(diǎn)是出料均勻，薄膜厚度易于控制。由于中心進(jìn)料，芯模不受側(cè)向力，因而沒(méi)有“偏中”現(xiàn)象。其缺點(diǎn)是：因?yàn)橛袔讞l支承肋，增加了薄膜的接合線；機(jī)頭內(nèi)部空腔大，存料多，不適合于容易分解的物料。 3.螺旋式機(jī)頭 如圖5-12所示。熔融樹脂從機(jī)頭底部的樹脂流人口10進(jìn)入模體，通過(guò)一個(gè)由若干

24、個(gè)徑向分布孔所組成的星形分配器，自分歧點(diǎn)9分成28股料流，分別沿著各自的螺槽旋轉(zhuǎn)上升，并從切向流動(dòng)逐漸過(guò)渡為軸向流動(dòng)。熔料至成型前的5處匯合，然后經(jīng)緩沖槽4均勻地從定型段擠出。這種機(jī)頭適合于加工流動(dòng)性好而不易分解的樹脂。圖5-12 螺旋式機(jī)頭1-調(diào)節(jié)螺釘 2-口模 3-定型段 4-緩沖槽 5-合流部分 6-芯模 7-樹脂流道8-模體 9-螺旋分歧點(diǎn) 10-樹脂流入口 11-壓縮空氣進(jìn)口 (1)螺旋槽數(shù)目見(jiàn)表5-11，主要取決于擠出量和螺旋芯棒的直徑。表5-11 螺旋槽數(shù)目與芯棒直徑的關(guān)系芯棒直徑(mm)50100200300螺旋槽數(shù)22-43-44-6 星形分配器各徑向孔的直徑取決于樹脂類型、

25、熔體指數(shù)、加工溫度，通常為816mm。 螺槽開始點(diǎn)的深度1620mm。 螺距1622mm。 口模定型段高度h為2025mm， 口模間隙為為0.81.2mm。 (2)中心進(jìn)料孔直徑可根據(jù)擠出機(jī)大小和口模直徑按表5-12進(jìn)行選取。表5-12 中心進(jìn)料孔直徑與螺桿、口模直徑的關(guān)系 （mm）螺桿直徑456590150口模直徑50-200150-400250-800500-1200中心進(jìn)料孔直徑2525-3225-3232-38 4.多層薄膜吹塑機(jī)頭 也稱復(fù)合吹塑機(jī)頭，是將同種（異色）或異種樹脂分別加入兩臺(tái)以上的擠出機(jī)，經(jīng)過(guò)同一個(gè)模具同時(shí)擠出，一次制成多色或多層薄膜。 (1)模內(nèi)復(fù)合：擠出的各熔融樹脂分

26、別導(dǎo)人模內(nèi)各自的流路，這些層流于?？诙ㄐ蛥^(qū)進(jìn)行匯合,如圖5-13所示。 (2)模外復(fù)合：是在樹脂剛剛離開口模時(shí)就進(jìn)行復(fù)合的一種工藝，如圖5-19b所示。圖5-13 多層薄模吹塑機(jī)頭a)模內(nèi)復(fù)合 b)模外復(fù)合1-外層樹脂入口 2-內(nèi)層樹脂入口 3-壓縮空氣入口 4-調(diào)節(jié)螺釘圖5-14 旋轉(zhuǎn)機(jī)頭1-芯模 2-口模 3-齒輪 4-空心軸 5-外模支撐體 6-機(jī)頭螺旋體 7-螺旋套 8-絕緣環(huán) 9-銅環(huán) 10-碳刷 11-銅環(huán)的輸電結(jié)構(gòu); 在設(shè)計(jì)多層薄膜吹塑機(jī)頭時(shí)，一般要求機(jī)頭內(nèi)的料流達(dá)到相等的線速度。其次，對(duì)模內(nèi)復(fù)合機(jī)頭應(yīng)注意接合部件形狀，使之容易加工制造。另外，模外復(fù)合機(jī)頭往往帶有引入氧化性氣體通

27、道，使兩層薄膜之間進(jìn)行物理和化學(xué)的接合。 5.旋轉(zhuǎn)機(jī)頭 機(jī)理是通過(guò)外套或芯棒的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)流道中壓力和流速不均衡的料層產(chǎn)生一個(gè)“抹平”的機(jī)械作用，使薄膜超差點(diǎn)均勻地分布到整個(gè)圓周上，于是大大改善了薄膜的收卷質(zhì)量。用旋轉(zhuǎn)機(jī)頭生產(chǎn)的聚丙烯膜，其厚度公差可達(dá)0.0001mm。 如圖5-14所示，芯模l和口模2既可分別單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，又能以同速、異速同向或異向旋轉(zhuǎn)。由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)傳給齒輪，帶動(dòng)空心軸4和芯模1旋轉(zhuǎn)。由另一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)傳給外模支持體5和機(jī)頭旋轉(zhuǎn)體6而帶動(dòng)外模2旋轉(zhuǎn)。芯模1的最高速度為2.5r/min，口模2的最高速度為2r/min。 旋轉(zhuǎn)機(jī)頭參數(shù)的設(shè)定 1.調(diào)節(jié)裝

28、置 設(shè)調(diào)節(jié)環(huán)和調(diào)節(jié)螺釘，保證機(jī)頭出料口環(huán)形隙縫寬度均勻一致，調(diào)節(jié)螺釘5應(yīng)多于6個(gè)。 2.環(huán)形隙縫尺寸 =0.41.2mm或按1830倍的薄膜厚度選取，太小時(shí)機(jī)頭內(nèi)反壓力大，太大時(shí)又影響薄膜厚度的均勻性。一般薄膜厚度為0.010.3mm，應(yīng)附和吹脹比、牽引比和壓縮比。 （1）吹脹比a 是指吹脹后的泡管膜直徑與未吹脹的管坯直徑(也叫機(jī)頭口模直徑)的比值，一般取1.54.0，工程上常用23。增大吹脹比，薄膜的橫向強(qiáng)度隨之增大，但不能太大， 以防吹破。其計(jì)算見(jiàn)式(5-8)： （58）式中 a一吹脹比； W一膜管壓平后的雙層寬度(mm)； d一口模直徑(mm)。 （2）牽引比b 指薄膜牽引速度與管坯擠出

29、速度的比值，一般為46，增大牽引比，薄膜的縱向強(qiáng)度隨之提高，但不能太大，否則難以控制厚薄均勻，直到將薄膜拉斷。牽引速度即薄膜牽引輥的圓周速度。 管坯擠出速度可用單位時(shí)間擠出的樹脂體積除以口模間隙的截面積求得。其計(jì)算見(jiàn)式(5-9)。 （59）式中 V一一管坯擠出速度(cm/min)； Q一一 膜產(chǎn)率(g/min)； d一一口模直徑(cm)； 一一口模間隙(cm)； 一一 熔融樹脂密度(g/cm3)。壓縮比：指機(jī)頸內(nèi)流道截面積與口模定型區(qū)環(huán)形流道截面積的比值，一般應(yīng)2。 （3）定型區(qū)長(zhǎng)度L1 一般沒(méi)經(jīng)驗(yàn)公式L1=ct而定，t為管材的壁厚，c可參考表5-13。 表5-13 定型區(qū)長(zhǎng)度L1的計(jì)算系數(shù)塑

30、料品種硬聚氯乙烯（HPVC）軟聚氯乙烯（HPVC）聚乙烯（PE）聚酰胺（PA）聚丙烯（PP）系數(shù)c18-3315-2513-2314-2214-22 （4）緩沖槽尺寸 通常在芯棒的定型區(qū)開設(shè)12個(gè)緩沖槽，其深度取(3.58) ，寬度取(1530)，它的作用是可以用來(lái)消除管坯上的分流痕跡。 （5）避免產(chǎn)生接合縫 芯棒尖到?？谔幍木嚯xL應(yīng)不小于芯棒軸直徑d的兩倍。二、冷卻裝置為了使接近流動(dòng)態(tài)的膜管固化定型、在牽引輥的壓力作用下不相互粘結(jié)，并盡可能縮短機(jī)頭與牽引輥之間的距離，必須對(duì)剛剛吹脹的膜管進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，冷卻介質(zhì)為空氣或水。 1.冷卻風(fēng)環(huán) 圖5-15所示冷卻風(fēng)環(huán)為空氣外冷式。它是低速生產(chǎn)時(shí)廣泛使

31、用的一種冷卻裝置。它由上下兩部分組成，用螺紋連接，旋轉(zhuǎn)上部分可改變出風(fēng)口間隙，使出風(fēng)量得到調(diào)節(jié)。 一般風(fēng)環(huán)的進(jìn)風(fēng)口至少有3個(gè)， 由鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣沿風(fēng)環(huán)切線方向同時(shí)進(jìn)入。風(fēng)環(huán)上下各設(shè)一層擋板，對(duì)進(jìn)入的空氣起緩沖和穩(wěn)壓作用， 以保證風(fēng)環(huán)口的出風(fēng)量均勻。風(fēng)從風(fēng)環(huán)吹出的傾角取4050，一般風(fēng)環(huán)內(nèi)徑為機(jī) 圖5-15 冷卻風(fēng)環(huán)頭直徑的1.52.5倍. 1-調(diào)節(jié)風(fēng)量用螺紋 2-出風(fēng)間隙 3-蓋 4-風(fēng)環(huán)體 2.泡內(nèi)熱交換器式空冷裝置 圖516所示泡內(nèi)熱交換器式空冷裝置為空氣內(nèi)冷式,它是膜管內(nèi)裝一個(gè)圓筒狀熱交換器，冷卻空氣從機(jī)頭芯棒內(nèi)通入，并強(qiáng)制其循環(huán)，以提高冷卻效率。這種冷卻系統(tǒng)世叫閉式內(nèi)冷系統(tǒng)。圖5-1

32、6 泡內(nèi)熱交換器式空冷裝置 1-擠出機(jī) 2-空氣進(jìn)入泡內(nèi) 3-熱交換器 4-排氣口5-夾棍 6-外風(fēng)環(huán) 7-機(jī)頭 8-空氣進(jìn)口及出口 這種空冷裝置的不足之處是，由于膜內(nèi)的大型冷卻構(gòu)件，使開車時(shí)圍繞此構(gòu)件拉起熔體引膜稍微困難，所以要求較高的操作技術(shù)水平。三、成型條件的選擇吹塑薄膜的成型條件主要指生產(chǎn)設(shè)備、模具和加工溫度等。塑料薄膜的品種、規(guī)格不同，其成型條件必然有所區(qū)別。 1.擠出機(jī)規(guī)格和螺桿形式 首先根據(jù)膜管折徑選擇適當(dāng)?shù)臄D出機(jī)。擠出機(jī)規(guī)格與薄膜尺寸間的關(guān)系見(jiàn)表5-14.表5-14 擠出機(jī)規(guī)格與薄膜尺寸的關(guān)系（mm）擠出機(jī)規(guī)格薄膜折徑30500在工廠中，有時(shí)直接按薄膜用途選擇生產(chǎn)設(shè)備。 1)小

33、包裝薄膜，選擇直徑45mm的擠出機(jī)。 2)工業(yè)包裝薄膜，選擇直徑90mm的擠出機(jī)。 樹脂特性和外形尺寸不同，所需螺桿的壓縮比也不一樣，成型各種塑料薄膜時(shí)螺桿的壓縮比見(jiàn)表5-15。表5-15 成型各種塑料薄膜時(shí)螺桿的壓縮比薄膜品種螺桿壓縮比聚苯乙烯24尼龍24聚碳酸引2.53聚氯乙烯 粒料34粉料35聚乙烯34聚丙烯35 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，不能用一根螺桿加工各種塑料薄膜，也不能要求每個(gè)薄膜品種都配備一根專用螺桿. 2.機(jī)頭類型及口模尺寸 吹塑機(jī)頭的結(jié)構(gòu)形式很多，對(duì)各種塑料薄膜，除芯棒式機(jī)頭以外并非都能適用。各種機(jī)頭的使用范圍列于表516。表5-16 成型各種薄膜時(shí)機(jī)頭的選擇 機(jī)頭類型 薄膜

34、品種芯棒式機(jī)頭十字形機(jī)頭螺旋機(jī)頭聚氯乙烯薄模（平吹）X聚乙烯薄模聚丙烯薄模聚苯乙烯薄模尼龍薄模聚碳酸酯薄模 注：表中符號(hào)：為適用；為可用；X為不可用。 通常，薄膜的最終折徑W由用戶提出，因此機(jī)頭的選擇就決定了吹脹比a。由機(jī)頭的尺寸選擇擠出機(jī)，表5-17為口模尺寸與擠出機(jī)的配套范圍。表5-17 口模尺寸與擠出機(jī)的配套范圍 （mm ）擠出機(jī)規(guī)格口模直徑30220 為了制取縱橫兩向強(qiáng)度均衡的薄膜，橫向吹脹比與縱向牽引比最好相等。但在實(shí)際生產(chǎn)中，常用同一口模靠改變牽引速度來(lái)獲得不同厚度的薄膜，以便充分利用模具。雖然如此，因?yàn)闋恳萣是有一定限度的，而吹脹比a也不能超出某種范圍，所以根據(jù)薄膜厚度t與口模

35、間隙之間的特定關(guān)系，就可求出不同厚度薄膜所需的口模間隙。 （510） （511）式中 t一 膜厚度(mm)； 一口模間隙(mm)； a一吹脹比(mm)； b一牽引比(mm)。 如吹脹比a取1.53，牽引比b取46，則口模間隙為： 即口模間隙一般為薄膜厚度的6倍至18倍，對(duì)厚膜所需的口模間隙取下限值；反之，取上限值。第四節(jié) 電線電纜擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)在金屬芯線上包覆一層塑料層作為絕緣層，一般在擠出機(jī)上用轉(zhuǎn)角式機(jī)頭擠出成型。根據(jù)被包覆對(duì)象及要求的不同，通常有兩種結(jié)構(gòu)形式.一、擠壓式包覆機(jī)頭當(dāng)金屬芯線是單絲或多股金屬線,擠出產(chǎn)品即為電線.用于電線包覆成型的工藝裝備,稱為擠壓式包覆機(jī)頭。如圖517所示，該機(jī)

36、頭為轉(zhuǎn)角式機(jī)頭，具有一定壓力的熔料進(jìn)入機(jī)頭體3中，繞過(guò)芯棒(導(dǎo)向棒)2，匯合成一個(gè)封閉的熔料環(huán)后，經(jīng)口模6成型區(qū)最終包覆在芯線上，芯線同時(shí)連續(xù)地通過(guò)芯線導(dǎo)向棒，因此包覆擠出生產(chǎn)能連續(xù)生產(chǎn)。圖5-17 擠壓式包覆機(jī)頭1-芯線 2-導(dǎo)向棒 3-機(jī)頭體 4-電熱器 5-調(diào)節(jié)螺釘6-口模 7-包覆塑件 8-過(guò)濾板 9-擠出機(jī)螺桿 這種機(jī)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，被廣泛用于電線的擠出生產(chǎn)。它的主要缺點(diǎn)是芯線與包覆層同心度不好。 參數(shù)的確定：定型段長(zhǎng)度上為口模出口處直徑D的1.01.5倍；導(dǎo)向棒前端到口模定型段的距離M也可取口模出口處直徑D的1.01.5倍；包覆層厚度取1.251.60mm。當(dāng)金屬芯線是一束互

37、相絕緣的導(dǎo)線或不規(guī)則的芯線時(shí)，擠出產(chǎn)品即為電纜。如圖5-18所示，與擠壓式包覆機(jī)頭相似，也是轉(zhuǎn)角式機(jī)頭，不同之處在于套管式包覆機(jī)頭是將塑料擠成管狀，然后在口模外靠塑料管的熱收縮包在芯線上。圖5-18 套管式包覆機(jī)頭1-螺旋面 2-芯線 3-擠出機(jī)螺桿 4-過(guò)濾板 5-導(dǎo)向板 6-電熱器 7-口模 塑料熔體通過(guò)擠出機(jī)過(guò)濾板4進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，然后流向?qū)虬?，導(dǎo)向棒5用來(lái)成型管材的內(nèi)表面，口模7成型管材的外表面，擠出塑料管與導(dǎo)向棒同心，塑料管擠出口模后馬上包覆在芯線上。由于金屬芯線連續(xù)地通過(guò)導(dǎo)向棒，因而包覆生產(chǎn)也就連續(xù)地進(jìn)行。 參數(shù)的確定：包覆層的厚度隨口模尺寸、導(dǎo)向棒頭部尺寸、擠出速度、芯線移動(dòng)速度

38、等變化?？谀６ㄐ投伍L(zhǎng)度L，為口模出口直徑D的0.5倍以下。否則，螺桿背壓過(guò)大，不僅產(chǎn)量低，而且電纜表面出現(xiàn)流痕，影響表面質(zhì)量。第五節(jié) 異型材擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)除了前面所述的擠出制品，凡是具有其他斷面形狀的塑料擠出制品，統(tǒng)稱為異型材。異型材制品有日常生活中常見(jiàn)的塑料門窗,百葉窗,冰箱及鋁門窗封條，如圖519。一、板式機(jī)頭如圖5-20所示，此種機(jī)頭由模座4和口模板3組成?？谀０迥苎杆俑鼡Q，適用于小規(guī)格、小批量、多品種異型材生產(chǎn).但型材也難以達(dá)到高的尺寸準(zhǔn)確性。目前多用于軟聚氯乙烯型材的小批量訂貨和粘度不高、熱穩(wěn)定性較好的聚烯烴類塑料。圖5-19 異型材種類圖5-20 板式機(jī)頭1-芯棒 2-口模 3-扣模

39、板 4-模座二、流線型機(jī)頭 如圖5-21所示，此種機(jī)頭整個(gè)流道無(wú)任何“死點(diǎn)”，截面持續(xù)逐漸減小，流道表面光滑，直至成型區(qū)達(dá)恒截面。這樣的機(jī)頭流道，熔體無(wú)滯留點(diǎn)，且流速恒定增加，能獲得最佳型材質(zhì)量。但機(jī)頭流道加工較困難，須經(jīng)過(guò)特殊加工整體制成.三、設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1.口模與制品形狀的關(guān)系 口模的截面形狀與制品的截面形狀并不一致，這是因?yàn)楫愋涂赘鞅诿媾c尖角部的流速不相等，其尖角部分流出的流量小于其直邊部分，所以口模的形狀應(yīng)在直壁部收縮。圖522a所示為口模形狀，圖522b所示為塑件的形狀。圖5-21流線型機(jī)頭圖5-22 口模與制品形狀的關(guān)系a)?？诮孛嫘螤?b)塑件截面形狀 2.機(jī)頭結(jié)構(gòu)參數(shù) 分流器擴(kuò)張

40、角對(duì)于成型條件要求嚴(yán)格的塑料如硬聚氯乙烯等應(yīng)盡量控制在60左右；機(jī)頭壓縮比=313；壓縮角=2550。 3.口模的尺寸設(shè)計(jì) 異型材的壁厚如不完全一致時(shí)，則厚的部位流量大、阻力小。當(dāng)牽引的速度按厚的部位的速度進(jìn)行時(shí)，則薄的部位就更薄。反之則厚的部位出現(xiàn)曲折波浪。這種現(xiàn)象可以通過(guò)改變口模定型段的長(zhǎng)度來(lái)解決。然而這種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際很難一致，必須經(jīng)過(guò)試模后修正。 口模與實(shí)際制品尺寸的關(guān)系是隨著物料種類、成型溫度、成型速度及混煉狀況等而變的，并無(wú)確定的規(guī)則。表519為模唇設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表519 模唇設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)材料寬度高度成形段長(zhǎng)高比（L/A）CA12%20%10%30%4：1 16： 1CAB10%20%10%20%4：1 16： 1EC-10%20%5:1PS-12%20%-15%13%6:124:1PVC-12%3%6:1Actryloid10%-5%-EPC10%20%4:116:1 在擠出厚薄不一致的異型材時(shí)，要把厚的部分的