1、1普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 杨永顺杨永顺 主编主编 塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计第第1818章章 挤出成型工艺与模具设计挤出成型工艺与模具设计18.1 挤出成型工艺挤出成型工艺218.2 管材挤出模具设计管材挤出模具设计18.3 棒材挤出成型机头设计棒材挤出成型机头设计18.4 吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头 18.5 板片材挤出成型机头设计板片材挤出成型机头设计 18.6 异型材挤出成型机头异型材挤出成型机头 18.7 电线电缆挤出成型机头电线电缆挤出成型机头 3概念：概念：挤出成型是将塑料在旋转螺杆和机筒之间进挤出成型是将塑料在旋转螺杆和机筒之间进
2、行输送、压缩、熔融塑化，定量地通过挤出机头行输送、压缩、熔融塑化，定量地通过挤出机头部的口模和定型装置，生产出连续型材的一种工部的口模和定型装置，生产出连续型材的一种工艺方法。艺方法。用途：用途：在挤出机头部配以不同类型的机头及其相应在挤出机头部配以不同类型的机头及其相应的定型装置和辅机，即可生产出的定型装置和辅机，即可生产出管材管材、棒材棒材、异异型截面型材型截面型材、板材板材、片材片材、薄膜薄膜、单丝单丝、电线电电线电缆覆层缆覆层及及中空制品毛坯中空制品毛坯等，大部分热塑性塑料都等，大部分热塑性塑料都能以挤出成型方法成型。能以挤出成型方法成型。简介简介418.1 18.1 挤出成型工艺挤出
3、成型工艺5 塑料从料斗加入挤出机机筒后，在旋转螺杆塑料从料斗加入挤出机机筒后，在旋转螺杆的摩擦力和推动力作用下的摩擦力和推动力作用下向前运动向前运动，在此过程中，在此过程中，塑料受到机筒的外部加热、螺杆的剪切和压缩以塑料受到机筒的外部加热、螺杆的剪切和压缩以及塑料之间的相互摩擦等作用，及塑料之间的相互摩擦等作用，逐渐塑化逐渐塑化（即变（即变成粘性流体），并通过具有一定形状的挤出模具成粘性流体），并通过具有一定形状的挤出模具的口模及定型、冷却、牵引、切断等一系列辅助的口模及定型、冷却、牵引、切断等一系列辅助装置，从而获得截面形状一定的连续型材装置，从而获得截面形状一定的连续型材。18.1.118
4、.1.1挤出成型原理挤出成型原理挤出成型原理挤出成型原理6原材料的准备原材料的准备塑化塑化挤出成型挤出成型定型冷却定型冷却18.1.118.1.1挤出成型原理挤出成型原理挤出成型挤出成型工艺过程工艺过程图图18-118-1管材挤出成型管材挤出成型1 1切割装置切割装置 2 2塑料管塑料管 3 3牵引装置牵引装置 4 4浮塞浮塞5 5冷却装置冷却装置 6 6定型套定型套 7 7机头机头 8 8挤出机料筒挤出机料筒7挤出成型工艺参数包括挤出成型工艺参数包括：u温度温度u压力压力u挤出速度挤出速度u牵引速度牵引速度18.1.218.1.2挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数8概念概念：挤出成型温度是指塑
5、料熔体温度。：挤出成型温度是指塑料熔体温度。为了方便检测，常用为了方便检测，常用机筒温度机筒温度近似表示近似表示。热源热源：大部分由机筒外部的加热器提供：大部分由机筒外部的加热器提供；少部分来源于混合时产生的摩擦热。少部分来源于混合时产生的摩擦热。要求：要求：通常机头温度通常机头温度应应控制在塑料热分解温度之下控制在塑料热分解温度之下；口模温度可以比机头温度稍低一些口模温度可以比机头温度稍低一些；同时应保证塑料熔体具有良好的流动性同时应保证塑料熔体具有良好的流动性。18.1.218.1.2挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数1.1.温度温度9塑料名称塑料名称挤出温度挤出温度/原料水分原料水分控制控
6、制/%加料段加料段压缩段压缩段均化段均化段机头机头丙烯酸类聚合物丙烯酸类聚合物室温室温1001702001752100.025醋酸纤维素醋酸纤维素室温室温1101301501751900.5聚酰胺（聚酰胺（PA）20901401802701802700.3聚乙烯（聚乙烯（PE）室温室温901401801602000.3硬聚氯乙烯硬聚氯乙烯（HPVC）20601201701801701900.2软聚氯乙烯及氯软聚氯乙烯及氯乙烯共聚物乙烯共聚物室温室温801201401401900.2聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）201001301702201802450.118.1.218.1.2挤出成型工艺参数挤
7、出成型工艺参数表表18-1 18-1 部分热塑性塑料挤出成型时的温度参数部分热塑性塑料挤出成型时的温度参数10产生压力波动的原因产生压力波动的原因：螺杆转速的变化，加热、冷却系统的不稳定。螺杆转速的变化，加热、冷却系统的不稳定。压力波动塑件质量的影响压力波动塑件质量的影响：导致局部疏松、表面不平、弯曲等缺陷。导致局部疏松、表面不平、弯曲等缺陷。控制措施控制措施：精确地控制螺杆转速精确地控制螺杆转速；提高加热和冷却装置的控温精度和稳定性。提高加热和冷却装置的控温精度和稳定性。18.1.218.1.2挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数2.2.压力压力11概念概念：挤出速度是挤出速度是单位时间内从挤出
8、机口模挤出单位时间内从挤出机口模挤出的塑化好的塑料质量的塑化好的塑料质量（单位为（单位为kg/hkg/h）或长度或长度（m/minm/min），是挤出机生产能力高低的标志。），是挤出机生产能力高低的标志。影响因素影响因素：挤出口模阻力挤出口模阻力螺杆与机筒的结构螺杆与机筒的结构螺杆转速螺杆转速加热系统加热系统塑料特性塑料特性18.1.218.1.2挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数3.3.挤出速度挤出速度12 螺杆转速螺杆转速对成型工艺和产品质量的影响对成型工艺和产品质量的影响 增加螺杆转速，可增加螺杆转速，可提高产量提高产量，同时由于剪切速，同时由于剪切速率增加，使熔体的粘度降低，有利于物料的
9、均匀化，率增加，使熔体的粘度降低，有利于物料的均匀化，此外，由于塑化良好，使得物料分子间的作用力增此外，由于塑化良好，使得物料分子间的作用力增大，产品的大，产品的机械强度得到提高机械强度得到提高；螺杆转速过高，会使电机负载过大，而且会使螺杆转速过高，会使电机负载过大，而且会使熔体压力过高，使得熔体离模膨胀加大，进而使得熔体压力过高，使得熔体离模膨胀加大，进而使得制件表面质量变差。制件表面质量变差。18.1.218.1.2挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数3.3.挤出速度挤出速度13牵引速度的影响牵引速度的影响：产品壁厚，尺寸公差，性能及外观，因而必须产品壁厚，尺寸公差，性能及外观，因而必须稳定，
10、并且要与管材挤出速度相适应。稳定，并且要与管材挤出速度相适应。牵引比牵引比：牵引速度与挤出速度的比值。牵引速度与挤出速度的比值。要求要求：牵引比必须等于或大于牵引比必须等于或大于1 1，即，即牵引速度应略大牵引速度应略大于挤出速度于挤出速度。18.1.218.1.2挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数4.4.牵引牵引速度速度1418.2 18.2 管材管材挤出模具设计挤出模具设计15塑塑料料管管材材挤挤出出模模管材成型机头管材成型机头定型模定型模16直通式机头直通式机头直角式机头直角式机头旁侧式机头旁侧式机头微孔流道挤管机头微孔流道挤管机头18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头1.1.结
11、构类型结构类型17（1 1）直通式机头）直通式机头18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头特征特征：塑料熔体在机塑料熔体在机头内的流向与螺杆头内的流向与螺杆轴向一致。轴向一致。图图18-218-2管材挤出成型机头管材挤出成型机头1 1管材管材 2 2定径套定径套 3 3口模口模 4 4芯模芯模5 5调节螺钉调节螺钉 6 6分流器分流器 7 7分流器支架分流器支架8 8机头体机头体 9 9过滤板过滤板 10 10过滤网过滤网1111、1212电加热圈电加热圈18（1 1）直通式机头）直通式机头18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头特点特点：a.a.机头结构简单，容易制造；机头结
12、构简单，容易制造；b.b.熔体经过分流器支架时形成的分流痕迹熔体经过分流器支架时形成的分流痕迹不易消除；不易消除；c.c.机头长度较大、整体结构笨重。机头长度较大、整体结构笨重。用途用途：适用于聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯等塑料适用于聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯等塑料管材的挤出成型。管材的挤出成型。19特征特征：塑料熔体在机头内塑料熔体在机头内的流向与螺杆轴向成直的流向与螺杆轴向成直角。角。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（2 2）直）直角角式机头式机头图图18-3 18-3 直角式挤管机头直角式挤管机头1 1机头体机头体 2 2芯模芯模 3 3调节螺钉调节螺钉 4 4口模口模 5 5
13、连接管连接管20特点特点：a.a.塑料熔体包围着芯模流动，成型时只会塑料熔体包围着芯模流动，成型时只会产生一条分流痕迹。产生一条分流痕迹。b.b.熔体的流动阻力小、料流稳定、生产效熔体的流动阻力小、料流稳定、生产效率高，成型质量较好。率高，成型质量较好。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（2 2）直）直角角式机头式机头21特征：特征：挤出机的出管方向挤出机的出管方向与供料方向平行与供料方向平行。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（3 3）旁侧旁侧式机头式机头图图18-4 18-4 旁侧式挤管机头旁侧式挤管机头1 1、1212温度计插孔温度计插孔 2 2口模口模 3
14、3芯模芯模4 4、7 7电加热圈电加热圈 5 5调节螺钉调节螺钉 6 6机头体机头体8 8、1010熔料测温孔熔料测温孔 9 9连接体连接体1111芯模加热器芯模加热器22特点：特点：1 1）旁侧式机头与直角式机头结构相似旁侧式机头与直角式机头结构相似但更复杂但更复杂;2 2）没有分流器支架，芯模容易加热，没有分流器支架，芯模容易加热，定型长度不长。定型长度不长。3 3）大小管材均适用。大小管材均适用。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（3 3）旁侧旁侧式机头式机头23特征特征：出管方向与螺杆轴向出管方向与螺杆轴向一致一致;机头内没有分流器及机头内没有分流器及分流支架分流支架;熔
15、体通过芯模的微孔熔体通过芯模的微孔进入口模成型进入口模成型。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（4 4）微孔流道微孔流道机头机头图图18-518-5微孔流道挤管机头微孔流道挤管机头1 1芯模芯模2 2口模口模24特点特点：1 1）挤出的管材没有分流痕迹，管材强度高；挤出的管材没有分流痕迹，管材强度高；2 2）机头重量轻、体积小、结构紧凑；机头重量轻、体积小、结构紧凑；3 3）料流稳定且流速可以控制；料流稳定且流速可以控制；4 4）由于管材直径大，容易因自重引起壁厚由于管材直径大，容易因自重引起壁厚 不均。不均。用途用途：适用于生产口径较大（外径可达适用于生产口径较大（外径可达60
16、0mm600mm以上）以上）的聚烯烃类塑料管材。的聚烯烃类塑料管材。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（4 4）微孔流道微孔流道机头机头25（1）口模）口模 口模是成型管材口模是成型管材外表面轮廓的机头零外表面轮廓的机头零件，结构如件件，结构如件3所示，所示，主要尺寸为口模内径主要尺寸为口模内径和定型段长度。和定型段长度。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头2.2.结构设计结构设计图图18-218-2管材挤出成型机头管材挤出成型机头1 1管材管材 2 2定径套定径套 3 3口模口模 4 4芯模芯模5 5调节螺钉调节螺钉 6 6分流器分流器 7 7分流器支架分流器支架8
17、 8机头体机头体 9 9过滤板过滤板 10 10过滤网过滤网1111、1212电加热圈电加热圈26（1）口模）口模 1）口模内径口模内径D D=kds (18-1)式中式中：D口模内径（口模内径（mm）；）；ds塑料管材的外径（塑料管材的外径（mm）；）；k 补偿系数，补偿系数，内径定径时取内径定径时取1.101.30；外径定径时取外径定径时取0.951.05。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头2.2.结构设计结构设计27（1）口模）口模 2）定型段长度）定型段长度L1 L1=（0.53）ds (18-2)当管材直径较大时定径段长度取小值，当管材直径较大时定径段长度取小值，反之取
18、大值。反之取大值。或者按照管材厚度计算或者按照管材厚度计算 L1=（815）t (18-3)式中式中：t管材厚度管材厚度(mm)。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头2.2.结构设计结构设计28 芯模是成型管材内芯模是成型管材内表面轮廓的机头零件，表面轮廓的机头零件，结构如图结构如图18-2的件的件4所所示示。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（2）芯模芯模2.2.结构设计结构设计291）芯模外径芯模外径d 指定型段的直径，它决定管材的内径。指定型段的直径，它决定管材的内径。d=D-2 (18-4)式中式中：d芯模外径；芯模外径；D口模内径；口模内径；口模与芯模的单边
19、间隙，口模与芯模的单边间隙，通常取通常取0.830.94倍的管材壁厚。倍的管材壁厚。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（2）芯模芯模2.2.结构设计结构设计30 芯模的长度由定型段和压缩段两部分构成，芯模的长度由定型段和压缩段两部分构成，定型段与口模的相应段构成管材的成型区。定型段与口模的相应段构成管材的成型区。压缩段与口模相应的锥面部分构成塑料熔体的压压缩段与口模相应的锥面部分构成塑料熔体的压缩区，主要作用是使进入定型区之前的塑料熔体缩区，主要作用是使进入定型区之前的塑料熔体的分流痕迹熔合消除。的分流痕迹熔合消除。L2=(1.52.5)D0 （18-5）式中，式中，L2芯模的压
20、缩长度；芯模的压缩长度；D0塑料熔体在多孔板出口的流道直径。塑料熔体在多孔板出口的流道直径。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头2）芯模芯模长度长度L2（2）芯模芯模2.2.结构设计结构设计31 压缩区的锥角称为压缩角。压缩区的锥角称为压缩角。对于低粘度塑料取对于低粘度塑料取4560，高粘度塑料取高粘度塑料取305018.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头3）压缩角压缩角（2）芯模芯模2.2.结构设计结构设计32 分流器分流器作用作用：迫使流过：迫使流过的熔融料分散成薄层而加强的熔融料分散成薄层而加强传热效果，借以提高塑化能传热效果，借以提高塑化能力。力。分流器分流器支架支
21、架作用作用：支撑：支撑分流器及芯模，另外还起着分流器及芯模，另外还起着搅拌物料的作用搅拌物料的作用。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（3）分流器和分流器支架分流器和分流器支架2.2.结构设计结构设计图图18-6 18-6 分流器和分流器支架的结构分流器和分流器支架的结构33 扩张角扩张角：低 粘 度 不 易 分 解 塑 料 通 常 取低 粘 度 不 易 分 解 塑 料 通 常 取45 80；高粘度易分解塑料取高粘度易分解塑料取30 60。有效长度有效长度L3：L3=（0.61.5）D0 （18-6）式中式中：D0机头与过滤板相连处的流机头与过滤板相连处的流道直径。道直径。圆角圆
22、角R R：一般取一般取0.52mm0.52mm。表面粗糙度表面粗糙度R Ra a：应小于应小于0.40.2m0.40.2m。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头（3）分流器和分流器支架分流器和分流器支架2.2.结构设计结构设计34为了及时消除塑料通过分流器后形成的结合线，为了及时消除塑料通过分流器后形成的结合线，分流器支架上的分流筋应做成流线型分流器支架上的分流筋应做成流线型；在机械强度许可的前提下，其在机械强度许可的前提下，其宽度和长度应尽宽度和长度应尽量小些，分流筋的数量也尽可能少量小些，分流筋的数量也尽可能少。一般小型。一般小型的用的用3 3根，中型的用根，中型的用4 4根，
23、大型的用根，大型的用6868根。根。分流器支架上分流器支架上设有进气孔设有进气孔，用以通入压缩空气，用以通入压缩空气使管坯定径。使管坯定径。18.2.118.2.1管材成型机头管材成型机头3.3.设计要点设计要点35（1 1）外径定径）外径定径1 1）压缩空气外径定径）压缩空气外径定径 原理原理：在高温塑料管坯内通入压缩空在高温塑料管坯内通入压缩空气，使其紧贴定径套内壁而定型，气，使其紧贴定径套内壁而定型，为保持管内压力为保持管内压力，可通过系于芯模可通过系于芯模上的浮塞封堵上的浮塞封堵。用途用途：该法仅适用于管径大于该法仅适用于管径大于350mm350mm的聚氯乙烯管及管径大于的聚氯乙烯管及
24、管径大于90mm90mm的聚的聚烯烃管材。烯烃管材。18.2.218.2.2管材定径模管材定径模1.1.定径方法定径方法图图18-7 18-7 压缩空气外定径原理压缩空气外定径原理1 1管材管材2 2定径套定径套3 3口模口模36 （1 1）外径定径）外径定径 2 2）真空外定径定径）真空外定径定径 原理原理：借助真空吸附力将管：借助真空吸附力将管坯外壁紧贴于具有冷却装置的坯外壁紧贴于具有冷却装置的定径套内壁定型，从而获得一定径套内壁定型，从而获得一定尺寸和形状的管材。定尺寸和形状的管材。特点特点：管材外观质量好、尺：管材外观质量好、尺寸精度高、壁厚均匀性好、产寸精度高、壁厚均匀性好、产品内应
25、力小。是管材生产的重品内应力小。是管材生产的重要定径方法。要定径方法。18.2.218.2.2管材定径模管材定径模1.1.定径方法定径方法图图18-8 18-8 真空外定径原理真空外定径原理1 1管材管材2 2定径套定径套3 3口模口模37（2 2）内定径）内定径 原理：原理：利用冷却收缩使高温管坯紧贴内定径芯模外表利用冷却收缩使高温管坯紧贴内定径芯模外表面而定型。面而定型。18.2.218.2.2管材定径模管材定径模图图18-9 18-9 内定径原理内定径原理1 1管材管材2 2定径芯模定径芯模3 3机头机头4 4芯模芯模1.1.定径方法定径方法优点：优点：能保证管材内孔的能保证管材内孔的圆
26、度且操作方便。圆度且操作方便。用途：用途：只适用于结构复杂只适用于结构复杂的直角式机头。的直角式机头。只是用于内径公差要只是用于内径公差要求严格的压力输送管道。求严格的压力输送管道。38 （1 1）定径套长度）定径套长度 要求：要求：应能使管坯表面形成足够的硬化层，以应能使管坯表面形成足够的硬化层，以达到定型的目的。达到定型的目的。影响定径套长度的因素影响定径套长度的因素：管材尺寸、塑料性能、：管材尺寸、塑料性能、管坯温度、挤出速度、冷却效率及热传导性能。管坯温度、挤出速度、冷却效率及热传导性能。尺寸：尺寸：对于对于RPVCRPVC管材，当直径小于管材，当直径小于300mm300mm时，时，定
27、径套长度为管径的定径套长度为管径的3 36 6倍，倍数随管径减小而增倍，倍数随管径减小而增加，直径小于加，直径小于35mm35mm时，可达时，可达1010倍；倍；对于聚烯烃管材，定径套长度为管径的对于聚烯烃管材，定径套长度为管径的2 25 5倍，倍，管径小时取大值。管径小时取大值。18.2.218.2.2管材定径模管材定径模2.2.定径套尺寸定径套尺寸39（2）定径套直径定径套直径 外外定径套的内径可比口模内径大定径套的内径可比口模内径大0.8%1.2%。（3）定径套锥度定径套锥度 定径套的出口直径应略小于进口直径，以满足定径套的出口直径应略小于进口直径，以满足管坯冷却收缩的需要。其锥度随冷却
28、水温度、管坯管坯冷却收缩的需要。其锥度随冷却水温度、管坯材料不同而异。材料不同而异。内定径时内定径时：芯模长度一般取芯模长度一般取80300mm。芯模的外径比管材内径大芯模的外径比管材内径大2%4%。18.2.218.2.2管材定径模管材定径模2.2.定径套尺寸定径套尺寸4018.3 18.3 棒棒材挤出成型机头设计材挤出成型机头设计41 棒材机头棒材机头流道不需要分流，只要做成无滞料流道不需要分流，只要做成无滞料区的光滑过渡即可满足流动要求。区的光滑过渡即可满足流动要求。18.3.1 18.3.1 棒棒材机头材机头图图18-1018-10圆形棒料挤出机头典型结构圆形棒料挤出机头典型结构1 1
29、接套接套2 2口模口模3 3加热圈加热圈4 4机头体机头体5 5栅板栅板6 6、7 7法兰盘法兰盘8 8螺杆螺杆9 9机筒机筒4218.3.1 18.3.1 棒棒材机头材机头要求要求：1 1）由于棒材横截面积大，故流道的阻力小，由于棒材横截面积大，故流道的阻力小，要想使实心型材密实，应当从结构上保证机头有要想使实心型材密实，应当从结构上保证机头有足够的压力。足够的压力。如图所示，在圆形口模中，虽然熔体流速沿如图所示，在圆形口模中，虽然熔体流速沿半径方向有很大变化，但沿圆周方向是一致的，半径方向有很大变化，但沿圆周方向是一致的，即流动速度仅在一个方向变动。即流动速度仅在一个方向变动。43 2 2
30、）在给定流量和直径条件下，管道越短，应在给定流量和直径条件下，管道越短，应力建立的时间也越短，熔体离开口模时的膨胀就力建立的时间也越短，熔体离开口模时的膨胀就越大。一般塑料棒材的膨胀程度可以超过越大。一般塑料棒材的膨胀程度可以超过3838120120 为此，在设计口模时常采用以下两种方式，为此，在设计口模时常采用以下两种方式，一是减少模孔直径，二是使棒材制品的牵引速度一是减少模孔直径，二是使棒材制品的牵引速度等于口模处型坯的离模速度。等于口模处型坯的离模速度。流道平直部分直径流道平直部分直径小，可起到增加机头压力，增强阻流的作用。小，可起到增加机头压力，增强阻流的作用。对于棒材密实度要求不高或
31、作为提供二次加对于棒材密实度要求不高或作为提供二次加工坯料用时，挤出机头可设计成组合式结构，如工坯料用时，挤出机头可设计成组合式结构，如图图18-1118-11所示，加工制造十分容易。所示，加工制造十分容易。18.3.118.3.1棒材机头棒材机头要求要求：44图图18-1118-11组合式圆形棒料挤出机头组合式圆形棒料挤出机头1 1口模口模2 2加热圈加热圈3 3接套接套4 4联接套联接套5 5机头体机头体18.3.118.3.1棒材机头棒材机头要求要求：对于棒材密实度要求不高或作为提供对于棒材密实度要求不高或作为提供二次加工坯料用时，挤出机头可设计成组二次加工坯料用时，挤出机头可设计成组合
32、式结构，加工制造十分容易。合式结构，加工制造十分容易。45 设计不当则不能保证棒材成型尺寸和外观质设计不当则不能保证棒材成型尺寸和外观质量，特别是收缩角选择不当会影响表面粗糙度。量，特别是收缩角选择不当会影响表面粗糙度。成型段长度成型段长度L:L=(410)D 或：或：Ds(60150)mm时，取时，取L=(150200)mmDs(60150)mm时，取时，取L=(230300)mm 式中，式中，D口模平直部分直径口模平直部分直径 Ds塑料棒材直径塑料棒材直径 机头的收缩角机头的收缩角：通常取通常取30 60。机头出口过渡角机头出口过渡角：取取45以下。以下。18.3.1 18.3.1 棒棒材
33、机头材机头主要设计参数主要设计参数：46图图18-12 18-12 挤出棒材定型套结构挤出棒材定型套结构1 1定型套定型套2 2绝热板绝热板3 3机头机头18.3.2 18.3.2 棒棒材定型套材定型套为了加强对棒材的冷却效果，定型套上可设计出为了加强对棒材的冷却效果，定型套上可设计出螺旋式冷却槽。螺旋式冷却槽。为减少机头热量向定型为减少机头热量向定型套的传递，两者间应当套的传递，两者间应当安放绝热板，其材料通安放绝热板，其材料通常用聚四氟乙烯。常用聚四氟乙烯。定型套结构定型套结构：47图图18-12 18-12 挤出棒材定型套结构挤出棒材定型套结构1 1定型套定型套2 2绝热板绝热板3 3机
34、头机头18.3.2 18.3.2 棒棒材定型套材定型套依据冷却介质的温度而定，温度低时可取短些，依据冷却介质的温度而定，温度低时可取短些，反之则取长些；反之则取长些；棒材直径在棒材直径在50mm50mm以下以下时，定 型 套 长 度 取时，定 型 套 长 度 取200350mm200350mm；棒材直径为棒材直径为50100mm50100mm时，定 型 套 长 度 取时，定 型 套 长 度 取300500mm300500mm。定型套长度定型套长度：4818.418.4吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头49 吹塑成型比压延、流延、拉伸等方法生产塑吹塑成型比压延、流延、拉伸等方法生产塑料薄膜经济，加工简单、
35、生产效率高，广泛应用料薄膜经济，加工简单、生产效率高，广泛应用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等塑料薄膜的生产。胺等塑料薄膜的生产。吹塑薄膜机头简称为吹膜机头，根据成型过吹塑薄膜机头简称为吹膜机头，根据成型过程中熔体的挤出方向及泡管的牵引方向不同，薄程中熔体的挤出方向及泡管的牵引方向不同，薄膜吹塑成型可分为膜吹塑成型可分为平挤上吹平挤上吹、平挤下吹平挤下吹、平挤平平挤平吹吹三种方法。三种方法。其中前两种使用直角式机头，后一种使用水其中前两种使用直角式机头，后一种使用水平机头。吹膜机头根据结构形式的不同有芯模式平机头。吹膜机头根据结构形式的不
36、同有芯模式机头、十字形机头（中心进料式机头）、旋转芯机头、十字形机头（中心进料式机头）、旋转芯模式机头和多层复合膜机头等。模式机头和多层复合膜机头等。简介简介50以以平挤上吹法平挤上吹法为例：为例：来自挤塑机的熔料熔来自挤塑机的熔料熔体通过机颈体通过机颈7 7到达芯轴到达芯轴9 9，并分成两股沿芯模轴分料并分成两股沿芯模轴分料线流动，在其末端尖处汇线流动，在其末端尖处汇合后，沿机头流道环隙挤合后，沿机头流道环隙挤成管坯。由进气装置向芯成管坯。由进气装置向芯轴轴9 9中通入压缩空气，将中通入压缩空气，将管坯吹胀成膜。管坯吹胀成膜。管坯可用调节螺钉管坯可用调节螺钉5 5调节其厚薄均匀性。调节其厚薄
37、均匀性。18.4.118.4.1薄膜吹塑原理薄膜吹塑原理图图18-1318-13芯模式机头芯模式机头1 1芯模芯模 2 2缓冲槽缓冲槽 3 3口模口模 4 4压环压环5 5调节螺钉调节螺钉 6 6口模座口模座 7 7机颈机颈8 8紧固螺母紧固螺母 9 9芯轴芯轴 10 10模体模体51以芯模式机头为例以芯模式机头为例（1 1）口模与芯模的单边间隙）口模与芯模的单边间隙 太小，机头内成型压力就大，挤出速度慢；太小，机头内成型压力就大，挤出速度慢；太大，则需要较大的吹胀比及牵引力，薄膜太大，则需要较大的吹胀比及牵引力，薄膜的均匀性较差，容易被拉断。的均匀性较差，容易被拉断。=0.41.2mm，=（
38、1830）t t薄膜厚度。薄膜厚度。18.4.218.4.2薄膜吹塑机头几何参数薄膜吹塑机头几何参数52（2 2）口模定型段长度）口模定型段长度 L L1 11515（3 3）缓冲槽厚度）缓冲槽厚度 目的目的：消除芯模尖角处：消除芯模尖角处的熔接痕迹。的熔接痕迹。尺寸尺寸：深度：深度h h=(3.58)=(3.58)宽度宽度b b=(1530)=(1530)18.4.218.4.2薄膜吹塑机头几何参数薄膜吹塑机头几何参数53（4 4）吹胀比、牵引比和压缩比）吹胀比、牵引比和压缩比u吹胀比吹胀比是指吹胀后的泡管膜直径与管坯直是指吹胀后的泡管膜直径与管坯直径的比值，一般取径的比值，一般取1.531
39、.53；u牵引比牵引比是指泡管膜牵引速度与管坯挤出速是指泡管膜牵引速度与管坯挤出速度的比值，通常取度的比值，通常取4646；u压缩比压缩比是指机颈内流道截面积与口模定型是指机颈内流道截面积与口模定型段截面积的比值，一般应大于或等于段截面积的比值，一般应大于或等于2 2。（5 5）芯模扩张角）芯模扩张角 芯模扩张角芯模扩张角 不能取太大，否则会使塑料流动不能取太大，否则会使塑料流动阻力增大，对薄膜均匀性和机头强度产生不良影响阻力增大，对薄膜均匀性和机头强度产生不良影响。通常取通常取8080 90 90，最大取，最大取100100 120 120。18.4.218.4.2薄膜吹塑机头几何参数薄膜吹
40、塑机头几何参数5418.518.5板片材挤出成型机头设计板片材挤出成型机头设计55 板材：板材：厚度超过厚度超过1mm1mm，挤出成型，挤出成型 片材：片材：厚度在厚度在0.251mm0.251mm之间，挤出成型之间，挤出成型 平膜：平膜：厚度度在厚度度在0.25mm0.25mm以下，挤出吹塑成型以下，挤出吹塑成型基本概念基本概念56机头特征：机头特征：机头在成型段的横截面上具有平行缝隙特征，机头在成型段的横截面上具有平行缝隙特征，熔体流道的模口（出料口）宽而薄。熔体流道的模口（出料口）宽而薄。要求：要求：a.a.使熔体流速沿幅宽方向上要均匀一致，以保使熔体流速沿幅宽方向上要均匀一致，以保证制
41、件厚度均匀；证制件厚度均匀；b.b.要求塑料熔体流经整个机头流道的压力降要要求塑料熔体流经整个机头流道的压力降要适度；适度；c.c.停留时间要尽可能短，且无滞料现象发生。停留时间要尽可能短，且无滞料现象发生。基本概念基本概念57特点：特点：板片材挤出成型设备简单、生产过程连续、板片材挤出成型设备简单、生产过程连续、成本低廉、材料冲击强度高，但厚度均匀性较差。成本低廉、材料冲击强度高，但厚度均匀性较差。用途：用途：适用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、适用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABSABS、抗、抗冲聚丙乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛和醋酸冲聚丙乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛和醋酸纤维等板、片材挤
42、出成型。纤维等板、片材挤出成型。类型：类型：按模腔形状主要有按模腔形状主要有鱼尾式鱼尾式、支管式支管式、螺杆式螺杆式和衣架式和衣架式等。等。基本概念基本概念58塑料熔体呈放射状流动，从机头的中部进入塑料熔体呈放射状流动，从机头的中部进入模腔，并沿宽度展开。模腔，并沿宽度展开。其其模腔形状犹如鱼尾。模腔形状犹如鱼尾。18.5.118.5.1鱼尾式机头鱼尾式机头图图18-1418-14带阻流器的鱼尾式机头带阻流器的鱼尾式机头1 1模口调节块模口调节块2 2阻流器阻流器结构特征结构特征：a.a.结构比较简单且易于加工制造。结构比较简单且易于加工制造。b.b.熔体中部的压力大，流速高，温熔体中部的压力
43、大，流速高，温度高，粘度小。度高，粘度小。c.c.两侧熔体的压力相对较小，因而两侧熔体的压力相对较小，因而流速较低，温度较低，粘度偏大。流速较低，温度较低，粘度偏大。特点特点：因此，口模中部出料较多而两侧相对因此，口模中部出料较多而两侧相对较少，造成塑料件厚度不均匀。较少，造成塑料件厚度不均匀。59 在机头模腔内设置阻流装置。在机头模腔内设置阻流装置。采用阻流棒来调节料流阻力。采用阻流棒来调节料流阻力。18.5.118.5.1鱼尾式机头鱼尾式机头避免避免塑件厚度不均塑件厚度不均的措施：的措施：l 主要用于粘度较低的聚烯烃类塑料、粘度较高主要用于粘度较低的聚烯烃类塑料、粘度较高的塑料以及热敏性较
44、强的聚氯乙烯和聚甲醛等的塑料以及热敏性较强的聚氯乙烯和聚甲醛等塑料的挤出成型塑料的挤出成型。l 用于用于幅宽不大于幅宽不大于500mm500mm，厚度不大于，厚度不大于3mm3mm板片板片材材成型成型。用途：用途：图图18-15 18-15 带阻流器和阻流棒带阻流器和阻流棒的鱼尾式机头的鱼尾式机头60机头模腔呈管状机头模腔呈管状;由一个纵向切口与口模区相连。由一个纵向切口与口模区相连。特点：特点：体积小、质量轻、易加工，体积小、质量轻、易加工，可以挤出幅宽较大的板材，可以挤出幅宽较大的板材，应用较广泛。应用较广泛。18.5.218.5.2支管式机头支管式机头特征：特征：61l一端供料的直支管机
45、头一端供料的直支管机头l中间供料的直支管机头中间供料的直支管机头l弯弯支管机头支管机头l带有阻流棒的双支管机头带有阻流棒的双支管机头18.5.218.5.2支管式机头支管式机头机头形式机头形式：62特征：特征：塑料熔体从支管的一端进入。塑料熔体从支管的一端进入。结构特点：结构特点：支管模腔与挤出物料流向一致，塑支管模腔与挤出物料流向一致，塑件件的的宽度可以由幅宽调节块宽度可以由幅宽调节块1 1调节。调节。熔体在支管内停熔体在支管内停留时间较长容易分解，留时间较长容易分解，料温也难以控制。料温也难以控制。18.5.218.5.2支管式机头支管式机头（1 1）一端供料的直支管机头）一端供料的直支管
46、机头：图图18-1618-16一端供料的直支管机头一端供料的直支管机头1 1幅宽调节块幅宽调节块2 2支管模腔支管模腔3 3模口调节块模口调节块4 4调节螺钉调节螺钉63特征：特征：塑料熔体从支管的中间进料，分流并充满塑料熔体从支管的中间进料，分流并充满支管后，从平缝中挤出。支管后，从平缝中挤出。18.5.218.5.2支管式机头支管式机头（2 2）中间中间供料的直支管机头供料的直支管机头：图图18-1718-17中间供料的直支管机头中间供料的直支管机头1 1幅宽调节块幅宽调节块2 2支管模腔支管模腔3 3模口调节块模口调节块4 4调节螺钉调节螺钉结构特点：结构特点：机头结构简单，机头结构简单
47、，能调节幅宽，可以生能调节幅宽，可以生产宽幅塑料件，且制产宽幅塑料件，且制件沿中心线有较好的件沿中心线有较好的对称性。因此应用比对称性。因此应用比较广泛。较广泛。64特点：特点：a.a.具有中间供料的直具有中间供料的直支管机头的优点支管机头的优点；b.b.料腔呈流线型，没料腔呈流线型，没有死角，物料不会滞留有死角，物料不会滞留；c.c.机头制造困难，幅机头制造困难，幅宽不能调节宽不能调节。用途：用途：特别适合热稳定性特别适合热稳定性差的塑料（如聚氯乙烯）差的塑料（如聚氯乙烯）成型。成型。18.5.218.5.2支管式机头支管式机头（3 3）弯弯支管机头支管机头：图18-18中间供料的弯支管机头
48、65阻流棒的作用：阻流棒的作用：调节流量，限制模腔中部塑料熔体的流动速度。调节流量，限制模腔中部塑料熔体的流动速度。18.5.218.5.2支管式机头支管式机头（4 4）带有阻流棒的双支管机头）带有阻流棒的双支管机头：图图18-1918-19带有阻流棒的双支管机头带有阻流棒的双支管机头1 1支管模腔支管模腔2 2阻流棒阻流棒3 3模口调节块模口调节块用途：用途：用于加工成型粘度高、用于加工成型粘度高、幅度宽的塑件，成型幅度幅度宽的塑件，成型幅度可达可达12m。66特征：特征：在螺杆式机头的模在螺杆式机头的模腔内安装一根可以单独驱腔内安装一根可以单独驱动的螺杆。动的螺杆。制作要求：制作要求：为防
49、止塑料熔为防止塑料熔体受热分解，螺杆应制作体受热分解，螺杆应制作成多头、渐变型螺纹并可成多头、渐变型螺纹并可以单独转动。以单独转动。18.5.318.5.3螺杆式机头螺杆式机头进料出塑件12图图18-20 18-20 螺杆式机头螺杆式机头1 1过滤板过滤板 2 2螺杆螺杆67优点：优点：a.a.螺杆的旋转可以塑化塑料，物料也不会螺杆的旋转可以塑化塑料，物料也不会滞在支管内。滞在支管内。b.b.由于螺杆能均匀地将物料分配到机头整由于螺杆能均匀地将物料分配到机头整个宽度上，所以可使模口的压力均匀，流速趋个宽度上，所以可使模口的压力均匀，流速趋于一致，以便获得厚度均匀的板片材。于一致，以便获得厚度均
50、匀的板片材。缺点：缺点：a.a.机头结构复杂、加工困难、成本高。机头结构复杂、加工困难、成本高。b.b.物料在模腔内由圆周运动变为直线运动，物料在模腔内由圆周运动变为直线运动，所以塑件表面容易出现波形痕迹。所以塑件表面容易出现波形痕迹。18.5.318.5.3螺杆式机头螺杆式机头6818.618.6异型材挤出成型机头异型材挤出成型机头69异型材异型材：除管材、棒材、板（片）材、薄膜等形：除管材、棒材、板（片）材、薄膜等形状外的其它截面形状的塑料型材。状外的其它截面形状的塑料型材。塑料异型材在建筑、交通、汽车等方面已经塑料异型材在建筑、交通、汽车等方面已经被广泛使用。塑料异型材截面形状不规则，几
