米兰体育下载链接:塑料成型工艺与模具设计第7章挤出成型模具

  (1)机头 成型塑件的主要部件，熔融塑料通过机头获得一定 的几何截面和尺寸。 (2)定型装置 将从机头中挤出的塑料以特定形状稳定下来， 并做调整。从而获得精确的截面形状、尺寸和光亮表面。 (3)冷却装置 由定型装置出来的塑件在此充分冷却，从而获 得最终形状和尺寸。 (4)牵引装置 均匀地牵引塑件，并对塑件的截面尺寸进行控 制，使挤出过程稳定地进行。 (5)切割装置 将连续挤出的塑件切成—定长度和宽度。 (6)卷取装置 将软塑件(薄膜、软管、单丝等)卷绕成卷。

  7.1.1 挤出机头的作用  挤出机头是挤出成型的重要成型工具，其基本功能 有：  1．将挤出机挤出的熔融塑料由螺旋状运动变为直 线．产生成型压力，使挤出的物料密实。  3．使物料经过机头进一步塑化。  4．使物料获得所需截面形状和尺寸并均匀地连续 挤出型材。

  图7-2 卧式单螺杆塑料挤出成型机 1-螺杆2-料筒3-加热器4-料斗支座5-料斗 6-推力轴承7-传动系统8-螺杆冷却系统9-机身

  2．辅机 挤出机辅机的组成是根据塑件的类别而定的，最重要的包含机头、 定型装置、冷却装置、牵引装置等，图7-3所示为吹塑薄膜 辅机。

  图7-3 吹塑薄膜辅机组成 1-卷料装置2-牵引装置3-人字板4-冷却定型装置5-机头

  为满足挤出成型生产的需要，挤出成型主要设备由挤出成形 机（主机）和其他一些辅助设备（辅机）组成。 1.主机 它最重要的包含挤出系统、传动系统、加热冷却系统，如图7－2 所示为常用卧式单螺杆塑料挤出成型机。 (1)挤压系统 主要由螺杆1和料筒2组成，塑料通过挤压系统 而塑化成均匀的熔体，并被螺杆连续地定压、定量、定温地 挤出机头。 (2)传动系统 它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。 (3)加热冷却系统 通过对料筒和螺杆加热和冷却，保证 成型的过程中的温度达到工艺要求。

  图7-12 中间供料的直支管型机头 l-幅宽调节块2-支管模腔 3-模口调节块4-模口调节螺钉

  如图7－12所示为中间供料的直支管 型机头，塑料熔体从支管的中部进 入后，管状模腔对塑料熔体进行分 流，再从支管模腔的狭缝中挤出， 支管模腔与挤出料流方向垂直；塑 件的宽度通过幅宽调节块来调节， 塑件厚度通过模口调节螺钉调节； 由于熔体从中间进料，塑料熔体在 支管模腔内的流程较短，温度调节 相对较容易些，且板材和片材型坯 的厚度及性能质量沿进料口中心线 对称，使用较普遍。采用此类机头 可以挤出成型幅度较大的板（片） 材，而且此类机头还具有体积小、 重量轻、结构相对比较简单、加工容易及幅 宽可调等优点，因而使用广泛。

  图7-1 管材挤出成型机头 l-管材2-定径套3-口模4-芯棒5-调节螺6-分流器 7-分流器支架8-机头体9-过滤板10、11-加热器

  1．口模和芯棒 口模和芯棒是成型塑件的截面形状的。其中，口模是成型塑 件的外表面，芯棒是成型塑件的内表面。 2．过滤板 过滤板又称多孔板，与过滤网共同将塑料熔体由螺旋运动转 变为直线运动，过滤杂质，并造成很多压力，促进熔体塑化 均匀，此外，还起支承滤网的作用。 3．分流器与分流器支架 分流器又称为鱼雷头，使通过它的塑料熔体分流变成薄环状， 平稳地进人成型区，同时进一步加热和塑化塑料。分流器支 架大多数都用在支承分流器和芯棒，同时也能对分流后的塑料熔 体加强剪切混合作用。小型分流器和分流器支架可设计成一 体。

  挤出吹塑成型法是塑料薄膜生产中应用最广泛的一 种方法，可用来生产聚氯乙稀、聚乙烯、聚丙烯、 聚苯乙烯、尼龙等各种塑料薄膜。吹塑薄膜机头主 要形式有：芯棒式机头、十字形机头、螺旋式机头、 旋转式机头。

  图7-15 芯棒式吹塑薄膜机头 1-芯棒2-缓冲槽3-压板4-口模调节螺钉 5-口模6-上机头体7-连接颈8-下机头体 9-紧固螺钉10-芯棒轴

  如图7-13所示，这种机头的 特点是模腔呈鱼尾形状，塑 料熔体从机头中部进人模腔， 向两侧分流，从而在模口处 挤出所要求宽度和厚度的板 （片）材，通常在机头模腔 内设置阻流器，以调节料流 阻力的大小，以使塑件厚度 均匀。该机头结构相对比较简单、易 加工；适用于多种塑料挤出 成型，如粘度较低的聚烯烃 类塑料、粘度较高的塑料以 及热敏性较强的聚氯乙烯和 聚甲醛等；但不适于挤出成 型宽幅板（片）材，一般幅 宽小于500mm，板厚不大于 3mm，鱼尾扩张角不能太大， 通常取80°左右。

  2．流线所示，流线型机头的流道呈光滑过渡曲面，避免 了流道截面的急剧变化，保证塑料熔体流动的顺畅，无物料 滞留死角，所得塑件质量好。但机头制造困难，成本高。

  图7-16 十字形吹塑薄膜机头 l-下机头体2-分流器支架3-调节螺钉 4-压板5-上机头体6-分流器 7-芯棒8-口模9-压板螺栓

  如图7-16所示，十字机头 从中心进料，模芯不受侧 压力，不会产生“偏中” 现象，因此，管坯从口模 挤出时出料均匀，薄膜厚 度较容易控制。但机头内 有多条分流筋存在，薄膜 上熔接痕多；机头内空腔 大，存料多，不适宜加工 热敏性的塑料。 通常用 于聚丙烯、聚乙烯、尼龙 等薄膜加工。

  如图7-15所示，塑料熔料由 横向机颈进入芯棒的缝隙时， 需转过90°角，背芯棒分 成两股料流，从机头与芯棒 间挤出管坯，同时压缩空气 从芯棒中心进入，吹胀管坯， 得到薄膜。这种机头结构简 单，流道内余料少，不易发 生热分解，只有一条熔接痕， 但生产出来的薄膜厚度均匀 性较差。适用于聚氯乙烯等 热敏性塑料的薄膜吹塑。

  4．机头体 机头体是用来组装并支承机头的各零部件，机头体还需要与 挤出机相联接，联接处应密封，以防止塑料熔体的溢出。 5．加热器 为了保证塑料熔体在机头中的正常流动及挤出成型质量，机 头上一般设有电加热器。 6．调节螺钉 用来调节控制成型区内的口模和芯棒之间的间隙及同轴度， 以保证挤出塑件壁厚的均匀，通常调节螺钉的数目定为4－8 个。 7．定径套 离开成型区的塑料虽已具有给定的形状，但由于塑料的温度 仍较高，不能抵抗自重的变形，为此需要用定径套对其进行 冷却定型，以使制件获得良好的表面质量、正确的尺寸和几 何形状。

  3．挤出机的主要参数 挤出机类型很多，通常按螺杆数目多少可分为单螺 杆、双螺杆和多螺杆挤出机；按是否排气可分为排 气式和非排气式挤出机；按螺杆的空间位置可分为 卧式和立式挤出机。目前，最常用的是卧式单螺杆 非排气式挤出机，单螺杆挤出机主要参数见附表D。  各种型号的挤出机安装机头部位的结构尺寸各不相 同，在机头设计中要注意校核主要联结的方式和尺 寸，包括挤出机法兰盘、结构形式、过滤板和过滤 网配合尺寸、铰链螺栓长度、联接螺栓直径和分布 数量等。

  1．板式异型材机头 如图7－10所示，板式机头结构相对比较简单，成本低，制造快，安 装调整容易。但物料机头内流道截面从圆形急剧变为塑件形 状的截面，流动情况不好，容易形成物料局部停滞和死角， 易产生热分解现象，影塑件质量，故只适用于形状简单、生 产批量少的情况且为非热敏性塑料的加工。

  图7-6 旁侧式管机头 l-温度计插孔2-口模3-芯棒4、7-加热器 5-调节螺钉6-机头体 8、10-熔料测温孔 9-连接体11-芯棒加热器12-温度计插孔

  塑料熔体直接通过微孔管上的众 多微孔口进入口模的定型段，此 类机头结构相对比较简单、挤出的管材没 有分流痕迹、强度高、料流稳定 且可以控制。但由于管材的自重 会引起壁厚不匀现象出现，因此， 要适当调整口模的偏心，一般口 模与芯棒下面的距离比上面小10 ％～18％。适用于挤出成型口径 较大的聚乙烯、聚丙烯的塑料。

  1．正确选用机头形式。 2．应能将塑料熔体的旋转运动转变成直线运动并产生适当 压力。 3．机头内的流道应呈光滑的流线．应有一段适当的压缩区，保证足够的压缩比。 5．机头成型区应有正确的截面形状。 6．机头最好设有适当的调节装置。 7．机头要有足够的刚度和强度，结构力求简单合理紧凑。 8．合理选择机头材料。

  如图7－14所示，这种机头与直 管式机头类似，只是在直支管模 腔内多加设一根可单独驱动的螺 杆。螺杆旋转可进一步塑化塑料 熔体，并均匀地进行宽度分配， 温度控制也较容易，但因螺杆须 制成多头、渐变形螺纹且须能单 独转动，故结构复杂、加工困难， 成本也较高；而且制件的表面还 会出现波浪形痕迹。这类机头挤 出成型板材厚度可达20mm，幅 宽达2000－4000mm，且适用于 各种塑料，尤其是一些流动性差、 热敏性强的塑料。

  由于与其配合的冷却装置可 以同时对管材的内外径进行 冷却定型，因此成型的管材 直径精度高；塑料熔体的流 动阻力较小，料流稳定均匀， 生产率高，成型质量也较高； 但机头结构较复杂，制造相 对较困难。适用于挤出成型 聚乙烯、聚丙烯等管材。

  图7-5 直角式管机头 l-口模2-调节螺钉3-芯棒4-机头体5-连接颈

  由于能够挤出成型的塑料制件是多种多样，根据不同的制件 要求，在生产中需要设计不同的机头，一般机头有下列几种 分类方法： 1．按塑料制件类型分 挤出成型的主要塑件品种有管材、棒材、异型材、薄膜、板 材、片材、电线电缆等，相应的我们把成型这些不同塑件的 机头分为管材机头、棒材机头、异型材机头、吹塑薄膜机头、 板材挤出机头、片材挤出机头以及电线电缆板材挤出机头等。

  2．按挤出塑件的出口分 按照塑件从机头的挤出方向不同，可分为直通机头（或称直 向机头）和角式机头（或称横向机头）。直通机头的特点是： 熔体在机头内的挤出流向与挤出机螺杆平行；角式机头的特 点是：熔体在机头内的挤出流向与挤出机螺杆的轴线呈一定 的角度。当熔体挤出流向与螺杆轴线垂直时，又可称为直角 机头。直通机头和角式机头的选用与塑料制件的结构类型有 关，如可以采用直通机头挤出成型聚氯乙烯硬管，而挤出成 型带有塑料包覆层的电线电缆时，则需要采用直角机头。 3．按熔体所受压力不同分 挤出成型不同品种的塑料或不同的塑料制件时，熔体在机头 内所受压力的大小不同。对于塑料熔体受压小于4MPa的机 头，称为低压机头；而当熔体受压大于10MPa时，称为高压 机头。

  图7-4 直通式管机头 l-芯棒2-口模3-调节螺钉4-分流器支架 5-分流器6-加热器7-机头体

  7.2.1 管材挤出成形机头 管材是挤出成型生产的主要产 品之一，管材挤出成型机头主 要用来成型软质和硬质圆形管 状塑件，管机头一般有以下四 种类型。 1．直通式管机头 其结构相对比较简单，容易制造，但熔 体经过分流器及分流器支架时 形成的熔接痕不易消除，整体 长度较长，结构笨重。适用于 挤出成型软硬聚氯乙烯、聚乙 烯、尼龙、聚碳酸酯等塑料管 材。

  塑料板、片材一般都会采用挤出成型法加工。目前多用扁平狭缝 机头直接生产板材和片材，机头的进料口为圆形，内部逐渐 由圆形过渡成狭缝形，最后形成宽而薄的扁平出料口，如果 使熔体沿着机头内整个宽度的截面上向前推进的速度相等， 就能挤出壁厚均匀一致、表面十分光滑的塑料板材或片材。用于 挤出成型板材和片材的机头可分为支管式机头、鱼尾式机头、 螺杆式机头等。