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1、第7章挤出成型模具,挤出成型模具又称挤出机头，简称机头。,7.1 概 述,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，其主要功能有： 1将挤出机挤出的熔融塑料由螺旋状运动变为直线运动。 2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。,7.1.2 挤出成型机头的基本结构组成,下面以管材挤出成型机头为例,介绍机头的基本结构组成,如图7-1所示。,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
2、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，并造成一定压力，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。分流器支架主要用于支承分流器和芯棒，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。,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
3、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48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。,7.1.3 挤出机头的分类,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
4、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
5、 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。,7.1.4 挤出成型机头的设计原则,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型。 4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。,7.1.5 挤出成型设备,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
6、一些辅助设备（辅机）组成。 1.主机 它主要包括挤出系统、传动系统、加热冷却系统，如图72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 通过对料筒和螺杆进行加热和冷却，保证成型过程中的温度达到工艺要求。,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，主要包括机头、定型装置、
7、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,(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，并进行调整。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。,3挤
8、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。,7.2 典型挤出成型模具结构,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。
9、1直通式管机头 其结构简单，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。,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,2直角式管机头,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,3旁侧式管机
10、头,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,4微孔流道管机头,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1018。适用于挤出成型口径较大的聚乙烯、聚丙烯的塑料。,图7-7 微孔流道管机头,7.2.2 棒材挤出成形机头,图7-8 棒材挤出机头 1-口模2-分流器3-机头体4-分流器支架5-过滤板,7
11、.2.3 异型材挤出成型机头,图7-9 常见异型材,1板式异型材机头 如图710所示，板式机头结构简单，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710 板式异型材机头 l一芯棒2一口模3支承板4一机头体,2流线型异型材机头 如图711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7-11 流线型异型材机头,7.2.4 板
12、、片材挤出成型机头,塑料板、片材一般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。,1支管式机头,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712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
13、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、结构简单、加工容易及幅宽可调等优点，因而使用广泛。,2.鱼尾式机头,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。该机头结构简单、易加工；适用于多种塑料
14、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。,图7-13 带阻流器的鱼尾式机头 1-模口调节块2-阻流器,3螺杆式机头,如图714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200040
15、00mm，且适用于各种塑料，尤其是一些流动性差、热敏性强的塑料。,图7-14 螺杆式机头 1-栅板2-分配螺杆,7.2.5 吹塑薄膜机头,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。,1芯棒式机头,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。
16、适用于聚氯乙烯等热敏性塑料的薄膜吹塑。,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,2十字形机头,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。,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,3螺旋式机头,如图7-17所示，螺旋式机头芯棒上有48条螺纹槽，熔料从中心进料，沿螺纹槽运动，多股料流同时进入缓冲槽，被均匀挤出，保证了所得的薄膜壁厚均匀，而又无熔接痕。但该机头结构复杂，制造难度大。适用于聚乙烯、聚丙烯等粘度较小、不
