擠出機頭設(shè)計與制造

1、第五章 擠出機頭設(shè)計及制造第一節(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:機頭和定型模 1.機頭的作用 機頭是擠出塑料制件成型的主要部件,它使來自擠出機的熔融塑料由螺旋運動變?yōu)橹本€運動,并進一步化,產(chǎn)生必要的成型壓力,保證塑件密實,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,并對其進行精整,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

2、頭和橫向機頭,直向機頭內(nèi)料流方向與擠出機螺桿軸向一致,如硬管機頭;橫向機頭內(nèi)料流方向與擠出機螺桿軸向成某一角度,如電纜機頭 (3)按機頭內(nèi)壓力大小分類 可分為低壓機頭(料流壓力小于4MPa)中壓機頭(料流壓力為41OMPa)和高壓機頭(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)可分為以下幾個主要部分 圖5-1 管材擠出成型機頭 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-機頭體 9-過濾板1011-電加熱圖(加熱圖) 1.口模和芯模 口模3是用來成型塑件的外表面的,芯棒4用來成型

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.過濾網(wǎng)和過濾板 過濾網(wǎng)9的作用是將塑料熔體由螺旋運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動,過濾雜質(zhì),并形成一定的壓力;過濾板又稱多孔板, 同時還起支承過濾網(wǎng)的作用 3.分流器和分流器支架 分流器6(又稱魚雷頭)使通過它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀以平穩(wěn)地進入成型區(qū),同時進一步加熱和塑化;分流器支架7主要用來支承分流器及芯棒,同時也能對分流后的塑料熔體加強剪切混合作用,但產(chǎn)生的熔接痕影響塑件強度小型機頭的分流器與其支架可設(shè)計成一個整體 4.機頭體 機頭體8相當于模架,用來組裝并支承機頭的各零件機頭體需與擠出機筒連接,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頭中正常流動及擠出成型質(zhì)量,機頭上一般設(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對其進行冷卻定型, 以使塑件獲得良好的表面質(zhì)量準確的尺寸和幾何形狀三、擠出機頭設(shè)計原則 1.內(nèi)腔呈流線型為了使塑料熔體能沿著機頭中的流道均勻平穩(wěn)地流動而順利擠出，機頭的內(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)計時，要對口模進行適當?shù)男螤詈统叽缪a償，合理確定流道尺寸，控制口模成型長度，獲得正確的截面形狀及尺寸。 4.合理的選擇材料機頭內(nèi)的流道與流動的塑料熔體相接觸，磨損較大；有的塑料在高溫成型過程中還會產(chǎn)生化學(xué)氣體，腐蝕流道。因此為提高機頭的使用壽命，機頭材料應(yīng)選擇耐磨、耐腐蝕、硬度高的鋼材或合金鋼。 第二節(jié) 管材擠出機設(shè)計一、常用管材擠出機頭結(jié)構(gòu)常用的管材擠

6、出機頭結(jié)構(gòu)有直通式、直角式和旁側(cè)式三種形式.1.直通式擠管機頭 圖5-1及圖5-2所示機頭主要用于擠出薄壁管材，其結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。圖5-2所示直通式擠管機頭適用于擠出小管，分流器和分流器支架設(shè)計成一體，裝卸方便。塑料熔體經(jīng)過分流器支架時，產(chǎn)生幾條熔接痕，不易消除。直通式擠管機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.直角式擠管機頭 如圖5-3所示。其用于內(nèi)徑定徑的場合，冷卻水從芯棒3中穿過。成型時塑料熔體包圍芯棒并產(chǎn)生一條熔接痕。熔體的流動阻力小，成型質(zhì)量較高。但機頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 圖52直通式擠管機頭 圖 53 直角式擠管機頭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機頭體 4機頭體 5連接管 3.旁側(cè)式擠管機頭 如圖5-4所示。其與直角式擠管機頭相似，其結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，制造更困難。圖54 旁側(cè)式管擠管機頭1計插孔 2口模 3芯棒 4、7電熱器 5調(diào)節(jié)螺釘6機頭體8、10熔料測溫孔9機頭11芯棒加熱器 三種機頭的特征見表5-3。表5-3 三種機頭的特征 機頭類型 項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頭結(jié)構(gòu)簡單復(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無芯棒加熱較困難容易容易定型長度應(yīng)該長不宜過長不宜過長二、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)計擠管機頭時，需有已知的數(shù)據(jù)，包括擠出機型號、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)計管材模時，口模的主要尺寸為口模的內(nèi)徑和定型段的長度。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，因為擠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補償系數(shù)，見表5-4表5-

9、4 補償系數(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)定型段長度L1 口模和芯模的平直部分的長度稱為定型段，如圖5-1中L1所示. a、按管材外徑計算: 見式（5-2） L1=（0.53）D （5-2） 通常當管子直徑較大時定型長度取小值，因為此時管子的被定型面積較大，阻力較大，反之就取大值。同時考慮到塑料的性質(zhì)，一般擠軟管取大值，擠硬管取小值。 b、按管材壁厚計算：見式（5-3）。 L1=nt (5-3)式中 t一管材壁厚(mm)； n一 系數(shù),見表5-5。表5-5 口

10、模定型段長度與壁厚關(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，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，可按式(5-4)計算： 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)過分流器支架后，先經(jīng)過一定的收縮。為使多股料很好地會合，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、芯棒定型段的長度與L,相等或稍長。 b、L2可按下面經(jīng)驗公式計算： L2=（1.52.5）D0 （5-5）式中 L2一芯棒的壓縮段長度(mm)； D0一塑料熔體在過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，塑料通過分流器，使料層變薄，這樣便于均勻加熱，以利于塑料進一步塑化，大型擠出機的分流器中還設(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(擴張角)： 低粘度塑料 =30-80 高粘度塑料 =30-60 擴張角收縮角過大時料流的流動阻力大,熔體易過熱分解;過小時不利于機頭對其內(nèi)的塑料熔休均勻加熱,機頭體積也會增大 (2)分流錐長度L5可按式(5-6)計算： L5=（11.5）D0 (5-6)式中 D0一頭于過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過小料流不均，過大則停料時間長。 (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，在滿足強度要求的條件下，其寬度和長度盡可能小些，以減少阻力。出料端角度應(yīng)小于進料端角度，分流時應(yīng)可能少些，以免產(chǎn)生過多的熔接痕。一般小型機頭3根,中型的4根,大型的68根，如圖5-8所示。 圖56 分流器和過濾板的相對位置1分流器 2螺桿 3過濾板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，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 擠出時拉伸比較大有如下優(yōu)點： 經(jīng)過牽引的管材，可明顯提高其力學(xué)性能；在生產(chǎn)過程中變更管材規(guī)格時，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，用較大的芯棒、口?？梢陨a(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頭和多孔板相接處最大進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，還具有相當高的溫度，沒有足夠的強度和剛度來承受自重和變形，為了使管子獲得較細的表面粗糙度、準確的尺寸和幾何形狀，管子離開口模時，必須立即定徑和冷

16、卻， 由定徑套來完成。經(jīng)過定徑套定徑和初步冷卻后的管子進入水槽繼續(xù)冷卻，管子離開水槽時已經(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實現(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)徑和長度一般根據(jù)經(jīng)驗和管材直徑來確定，見表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)徑定徑套的長度PE、PPPVC(1.021.04）Ds（1.001.02）Ds10Ds10Ds 注：Ds一管材的公稱直徑。 當管材直徑Ds=40mm時，定徑套的長度L0.81.2Ds 當管材直徑Ds 100mm時，定徑套的長度L=35 Ds，設(shè)計定徑套的內(nèi)徑時，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機頭 2定徑

18、管 3管材 真空定徑套生產(chǎn)時與機頭口模應(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)徑見表58。 真空定徑套的長度一般應(yīng)大于其它類型定徑套的長度。例如，對于直徑大于100mm的管材，真空定徑套的長度可取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。當管坯通過定徑芯模后，便獲得內(nèi)徑尺寸準確、圓柱度較好的塑料管材。這種方法使用較少，因為管材的標準化系列多以外徑為準。但內(nèi)徑公差要求嚴格，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，通過一段時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)定徑套的長度一般取80300mm。牽引速度較大或管材壁厚較大時取大值；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進水管 6排水嘴 7進水嘴第三節(jié) 吹塑薄膜擠出機設(shè)計 吹塑薄膜擠出機頭簡稱吹膜機頭，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頭，后一種使用水平機頭。一、機頭結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)參數(shù) 常用的薄膜機頭大致可分為：芯棒式機頭、十字形機頭、螺旋機頭、多層薄膜吹塑機頭和旋轉(zhuǎn)機頭。 1.芯棒式機頭 如圖510所示。來自擠出機的塑料熔體，通過機頸7到達9轉(zhuǎn)向90，并分成兩股沿芯棒軸分流線流動，在其末端尖處匯合后，沿機頭流道芯棒軸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-上機頭體 7-機頸 8-緊固螺母 9-芯棒軸10-下機頭體 芯棒擴張角和分流線斜角 芯棒擴張角

22、在選取上不可取得過大，否則會對機頭操作工藝控制、膜厚均勻度和機頭強度設(shè)計等方面產(chǎn)生不良影響。通常取=8090，必要時可取=100120。芯棒軸分流線斜角的取值與塑料的流動性有關(guān)，不可取得太小，否則會使芯棒尖處出料慢，形成過熱滯料分解，一般 =4060。圖511 十字形機頭1-機頸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-機頭座 10-氣嘴 11-套 12-過濾板 13-機頭體 14-堵頭 芯棒式機頭結(jié)構(gòu)簡單，機頭內(nèi)部通道空隙小，存料少，熔體不易過熱分解，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。 2.十字形機頭 如圖511所示，其結(jié)構(gòu)類似于擠管機頭。在設(shè)計這種中心進料式機頭時，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，并適當加長支承肋到出口的距離。 十字形機頭的優(yōu)點是出料均勻，薄膜厚度易于控制。由于中心進料，芯模不受側(cè)向力，因而沒有“偏中”現(xiàn)象。其缺點是：因為有幾條支承肋，增加了薄膜的接合線；機頭內(nèi)部空腔大，存料多，不適合于容易分解的物料。 3.螺旋式機頭 如圖5-12所示。熔融樹脂從機頭底部的樹脂流人口10進入模體，通過一個由若干

24、個徑向分布孔所組成的星形分配器，自分歧點9分成28股料流，分別沿著各自的螺槽旋轉(zhuǎn)上升，并從切向流動逐漸過渡為軸向流動。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。這種機頭適合于加工流動性好而不易分解的樹脂。圖5-12 螺旋式機頭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 10-樹脂流入口 11-壓縮空氣進口 (1)螺旋槽數(shù)目見表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)中心進料孔直徑可根據(jù)擠出機大小和口模直徑按表5-12進行選取。表5-12 中心進料孔直徑與螺桿、口模直徑的關(guān)系 （mm）螺桿直徑456590150口模直徑50-200150-400250-800500-1200中心進料孔直徑2525-3225-3232-38 4.多層薄膜吹塑機頭 也稱復(fù)合吹塑機頭，是將同種（異色）或異種樹脂分別加入兩臺以上的擠出機，經(jīng)過同一個模具同時擠出，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就進行復(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)機頭1-芯模 2-口模 3-齒輪 4-空心軸 5-外模支撐體 6-機頭螺旋體 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)計多層薄膜吹塑機頭時，一般要求機頭內(nèi)的料流達到相等的線速度。其次，對模內(nèi)復(fù)合機頭應(yīng)注意接合部件形狀，使之容易加工制造。另外，模外復(fù)合機頭往往帶有引入氧化性氣體通

27、道，使兩層薄膜之間進行物理和化學(xué)的接合。 5.旋轉(zhuǎn)機頭 機理是通過外套或芯棒的轉(zhuǎn)動，對流道中壓力和流速不均衡的料層產(chǎn)生一個“抹平”的機械作用，使薄膜超差點均勻地分布到整個圓周上，于是大大改善了薄膜的收卷質(zhì)量。用旋轉(zhuǎn)機頭生產(chǎn)的聚丙烯膜，其厚度公差可達0.0001mm。 如圖5-14所示，芯模l和口模2既可分別單獨旋轉(zhuǎn)，又能以同速、異速同向或異向旋轉(zhuǎn)。由一臺直流電動機經(jīng)減速系統(tǒng)將運動傳給齒輪，帶動空心軸4和芯模1旋轉(zhuǎn)。由另一臺直流電動機經(jīng)減速系統(tǒng)將運動傳給外模支持體5和機頭旋轉(zhuǎn)體6而帶動外模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。 2.環(huán)形隙縫尺寸 =0.41.2mm或按1830倍的薄膜厚度選取，太小時機頭內(nèi)反壓力大，太大時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，薄膜的橫向強度隨之增大，但不能太大， 以防吹破。其計算見式(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間擠出的樹脂體積除以口模間隙的截面積求得。其計算見式(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)長度L1 一般沒經(jīng)驗公式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)長度L1的計算系數(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個緩沖槽，其深度取(3.58) ，寬度取(1530)，它的作用是可以用來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)，并盡可能縮短機頭與牽引輥之間的距離，必須對剛剛吹脹的膜管進行強制冷卻，冷卻介質(zhì)為空氣或水。 1.冷卻風環(huán) 圖5-15所示冷卻風環(huán)為空氣外冷式。它是低速生產(chǎn)時廣泛使

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)上部分可改變出風口間隙，使出風量得到調(diào)節(jié)。 一般風環(huán)的進風口至少有3個， 由鼓風機送來的空氣沿風環(huán)切線方向同時進入。風環(huán)上下各設(shè)一層擋板，對進入的空氣起緩沖和穩(wěn)壓作用， 以保證風環(huán)口的出風量均勻。風從風環(huán)吹出的傾角取4050，一般風環(huán)內(nèi)徑為機 圖5-15 冷卻風環(huán)頭直徑的1.52.5倍. 1-調(diào)節(jié)風量用螺紋 2-出風間隙 3-蓋 4-風環(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)裝一個圓筒狀熱交換器，冷卻空氣從機頭芯棒內(nèi)通入，并強制其循環(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 2-空氣進入泡內(nèi) 3-熱交換器 4-排氣口5-夾棍 6-外風環(huán) 7-機頭 8-空氣進口及出口 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.擠出機規(guī)格和螺桿形式 首先根據(jù)膜管折徑選擇適當?shù)臄D出機。擠出機規(guī)格與薄膜尺寸間的關(guān)系見表5-14.表5-14 擠出機規(guī)格與薄膜尺寸的關(guān)系（mm）擠出機規(guī)格薄膜折徑30500在工廠中，有時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。 2)工業(yè)包裝薄膜，選擇直徑90mm的擠出機。 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螺桿的壓縮比見表5-15。表5-15 成型各種塑料薄膜時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)實際情況進行選擇，不能用一根螺桿加工各種塑料薄膜，也不能要求每個薄膜品種都配備一根專用螺桿. 2.機頭類型及口模尺寸 吹塑機頭的結(jié)構(gòu)形式很多，對各種塑料薄膜，除芯棒式機頭以外并非都能適用。各種機頭的使用范圍列于表516。表5-16 成型各種薄膜時機頭的選擇 機頭類型 薄膜

34、品種芯棒式機頭十字形機頭螺旋機頭聚氯乙烯薄模（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：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，因此機頭的選擇就決定了吹脹比a。由機頭的尺寸選擇擠出機，表5-17為口模尺寸與擠出機的配套范圍。表5-17 口模尺寸與擠出機的配套范圍 （mm ）擠出機規(guī)格口模直徑30220 為了制取縱橫兩向強度均衡的薄膜，橫向吹脹比與縱向牽引比最好相等。但在實際生產(chǎn)中，常用同一口?？扛淖儬恳俣葋慝@得不同厚度的薄膜，以便充分利用模具。雖然如此，因為牽引比b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) 電線電纜擠出機頭設(shè)計在金屬芯線上包覆一層塑料層作為絕緣層，一般在擠出機上用轉(zhuǎn)角式機頭擠出成型。根據(jù)被包覆對象及要求的不同，通常有兩種結(jié)構(gòu)形式.一、擠壓式包覆機頭當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,稱為擠壓式包覆機頭。如圖517所示，該機

36、頭為轉(zhuǎn)角式機頭，具有一定壓力的熔料進入機頭體3中，繞過芯棒(導(dǎo)向棒)2，匯合成一個封閉的熔料環(huán)后，經(jīng)口模6成型區(qū)最終包覆在芯線上，芯線同時連續(xù)地通過芯線導(dǎo)向棒，因此包覆擠出生產(chǎn)能連續(xù)生產(chǎn)。圖5-17 擠壓式包覆機頭1-芯線 2-導(dǎo)向棒 3-機頭體 4-電熱器 5-調(diào)節(jié)螺釘6-口模 7-包覆塑件 8-過濾板 9-擠出機螺桿 這種機頭結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，被廣泛用于電線的擠出生產(chǎn)。它的主要缺點是芯線與包覆層同心度不好。 參數(shù)的確定：定型段長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，擠出產(chǎn)品即為電纜。如圖5-18所示，與擠壓式包覆機頭相似，也是轉(zhuǎn)角式機頭，不同之處在于套管式包覆機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 套管式包覆機頭1-螺旋面 2-芯線 3-擠出機螺桿 4-過濾板 5-導(dǎo)向板 6-電熱器 7-口模 塑料熔體通過擠出機過濾板4進入機體內(nèi)，然后流向?qū)虬?，導(dǎo)向棒5用來成型管材的內(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)地通過導(dǎo)向棒，因而包覆生產(chǎn)也就連續(xù)地進行。 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、芯線移動速度

38、等變化?？谀６ㄐ投伍L度L，為口模出口直徑D的0.5倍以下。否則，螺桿背壓過大，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) 異型材擠出機頭設(shè)計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的塑料門窗,百葉窗,冰箱及鋁門窗封條，如圖519。一、板式機頭如圖5-20所示，此種機頭由模座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).但型材也難以達到高的尺寸準確性。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 板式機頭1-芯棒 2-口模 3-扣模

39、板 4-模座二、流線型機頭 如圖5-21所示，此種機頭整個流道無任何“死點”，截面持續(xù)逐漸減小，流道表面光滑，直至成型區(qū)達恒截面。這樣的機頭流道，熔體無滯留點，且流速恒定增加，能獲得最佳型材質(zhì)量。但機頭流道加工較困難，須經(jīng)過特殊加工整體制成.三、設(shè)計要點 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，這是因為異型孔各壁面與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.機頭結(jié)構(gòu)參數(shù) 分流器擴張

40、角對于成型條件要求嚴格的塑料如硬聚氯乙烯等應(yīng)盡量控制在60左右；機頭壓縮比=313；壓縮角=2550。 3.口模的尺寸設(shè)計 異型材的壁厚如不完全一致時，則厚的部位流量大、阻力小。當牽引的速度按厚的部位的速度進行時，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)象可以通過改變口模定型段的長度來解決。然而這種設(shè)計數(shù)據(jù)與實際很難一致，必須經(jīng)過試模后修正。 口模與實際制品尺寸的關(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，并無確定的規(guī)則。表519為模唇設(shè)計的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。表519 模唇設(shè)計的經(jīng)驗數(shù)據(jù)材料寬度高度成形段長高比（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，要把厚的部分的