学习情境7 产品成型设备 Microsoft PowerPoint 演示文稿

1、 第九章第九章 产品成型设备产品成型设备 生物医药系精化生物医药系精化101101班班第一节颗粒成型方法和设备第一节颗粒成型方法和设备n一一.概述概述 制粒是把粉状制粒是把粉状.块状块状,溶液或熔融等状态溶液或熔融等状态的物料加工制成具有一定形状与大小的的物料加工制成具有一定形状与大小的颗粒制剂颗粒制剂. 常用的方法有常用的方法有:压缩制粒压缩制粒.挤出制粒挤出制粒.滚滚压制粒压制粒.喷雾制粒喷雾制粒.流化制粒等，此外还有流化制粒等，此外还有溶合法制粒溶合法制粒.高效混合制粒高效混合制粒.喷桨冷凝制粒喷桨冷凝制粒.搅拌混合制粒搅拌混合制粒.烘烤箱制粒等烘烤箱制粒等.二.制粒方法和设备(一一)挤

2、出制粒挤出制粒 挤出制粒是将配方原粉用适当黏结剂制挤出制粒是将配方原粉用适当黏结剂制备软材后，用强制挤压的方法使其通过备软材后，用强制挤压的方法使其通过一定孔径的孔板或筛网，再经过适当的一定孔径的孔板或筛网，再经过适当的切粒或整形的制粒方法。切粒或整形的制粒方法。 1挤出制粒过程和影响因素挤出制粒过程和影响因素 挤出制粒的工艺过程依次为：混合、制软材、挤出制粒的工艺过程依次为：混合、制软材、压缩、挤出和切粒、干燥等工序。压缩、挤出和切粒、干燥等工序。 制软材制软材(捏合捏合)是关键步骤，在这一工序中，是关键步骤，在这一工序中，将水和黏结剂加入粉料内，用捏合机充分捏合。将水和黏结剂加入粉料内，用

3、捏合机充分捏合。黏结剂黏结剂用量多时软材被挤压成条状，并会重新黏用量多时软材被挤压成条状，并会重新黏结在一起，结在一起，黏结剂黏结剂用量少时不能制成完整的颗粒用量少时不能制成完整的颗粒而成粉状，因此选择适宜的黏结剂及适宜的用量而成粉状，因此选择适宜的黏结剂及适宜的用量是是制软材过程关键制软材过程关键。捏合效果的好坏将直接影响。捏合效果的好坏将直接影响挤出过程的稳定性和产品质量，一般来说，捏合挤出过程的稳定性和产品质量，一般来说，捏合时间越长，黏料的流动性越好，产品强度也越高。时间越长，黏料的流动性越好，产品强度也越高。原料粉体原料粉体适度偏细将使捏合后泥团的塑性提高，适度偏细将使捏合后泥团的塑

4、性提高，有利于挤出过程的进行，同时细颗粒使粒间界面有利于挤出过程的进行，同时细颗粒使粒间界面增大，也能提高产品的强度。增大，也能提高产品的强度。 2挤出制粒设备 挤出制粒设备主要有螺旋挤压式、旋转挤压式、摇摆挤压式等几种型式挤出制粒设备主要有螺旋挤压式、旋转挤压式、摇摆挤压式等几种型式，（a）螺旋挤压制粒机）螺旋挤压制粒机 （b）旋转挤压制粒机）旋转挤压制粒机 （c）摇摆挤压制粒机）摇摆挤压制粒机 图图91 挤出式制粒机示意图挤出式制粒机示意图 1外壳；外壳；2螺杆；螺杆；3挤压滚筒；挤压滚筒；4筛筒；筛筒；5筛圈；筛圈；6补强圈；补强圈； 7挤压辊；挤压辊；8料斗；料斗；9柱状辊；柱状辊；1

5、0转子；转子；11筛网筛网 （二）滚动制粒（二）滚动制粒 滚动制粒是粉料中加入一定量的黏合剂或润湿剂，滚动制粒是粉料中加入一定量的黏合剂或润湿剂，在搅拌、振动和摇动等作用下不断长大，最后成为一在搅拌、振动和摇动等作用下不断长大，最后成为一定大小的球形颗粒。滚动制粒法的优点是处理量大，定大小的球形颗粒。滚动制粒法的优点是处理量大，设备投资少，运转率高。缺点是颗粒密度不高，难以设备投资少，运转率高。缺点是颗粒密度不高，难以制备粒径较小的颗粒。制备粒径较小的颗粒。1影响滚动制粒的因素影响滚动制粒的因素 原料粉体的影响原料粉体的影响 原料粉体的比表面积越大，孔隙率原料粉体的比表面积越大，孔隙率越小，一

6、次颗粒越小，所得团聚颗粒的强度越高越小，一次颗粒越小，所得团聚颗粒的强度越高 黏结剂的影响黏结剂的影响 添加黏结剂是提添加黏结剂是提高滚动制粒强度的重要措施之一。高滚动制粒强度的重要措施之一。常用的黏结剂及选用与挤压缩制粒常用的黏结剂及选用与挤压缩制粒类似，其中水是常用的廉价黏结剂类似，其中水是常用的廉价黏结剂2滚动制粒的方法及设备滚动制粒的方法及设备n滚动制粒设备可以分为两类：转动制粒机和搅拌混合滚动制粒设备可以分为两类：转动制粒机和搅拌混合制粒机。制粒机。 n转动制粒机转动制粒机 原料粉末中加入一定量的黏结剂，在转原料粉末中加入一定量的黏结剂，在转动、摇动、搅拌等作用下使粉末结聚成球形粒子

7、的方动、摇动、搅拌等作用下使粉末结聚成球形粒子的方法叫转动制粒。法叫转动制粒。（a）圆筒旋转制粒机）圆筒旋转制粒机 （b）倾斜锅）倾斜锅 图图 9-2 转动制粒机示意图转动制粒机示意图 图图9-3离心制粒机离心制粒机 1-喷嘴喷嘴 2-转盘转盘 3-粒子粒子 层层 4-给气给气 搅拌混合制粒机搅拌混合制粒机 常用的搅拌混合制粒机如图常用的搅拌混合制粒机如图9-4所示。其构造主所示。其构造主要由容器、搅拌桨、切割刀组成。要由容器、搅拌桨、切割刀组成。 将粉料和黏结剂放入一个容器内，利用高速旋转的将粉料和黏结剂放入一个容器内，利用高速旋转的搅拌器的迅速完成混合并制成颗粒的方法叫搅拌器的迅速完成混合

8、并制成颗粒的方法叫搅拌混合搅拌混合制粒。制粒。 图图94 搅拌混合制粒机示意图搅拌混合制粒机示意图 1容器；容器；2搅拌器；搅拌器；3切割刀切割刀 （三）喷雾制粒（三）喷雾制粒 喷雾制粒也可以用于喷雾干燥，是将喷雾制粒也可以用于喷雾干燥，是将原料液用雾化器分散成雾滴，并用热空原料液用雾化器分散成雾滴，并用热空气气(或其他气体或其他气体)与雾滴直接接触的方式与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种过程。原料液而获得粉粒状产品的一种过程。原料液可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏状物。是熔融液或膏状物。图图9-5为一个典型的喷雾制粒为一个典型的喷雾制粒

9、系统流程图。如图所示，原料系统流程图。如图所示，原料液经过滤器液经过滤器2由原料泵由原料泵3输送到输送到雾化器雾化器5雾化为雾滴。新鲜空雾化为雾滴。新鲜空气由鼓风机气由鼓风机8经过滤器经过滤器7、空气、空气加热器加热器6及空气分布器及空气分布器4送入喷送入喷雾干燥制料器雾干燥制料器11的顶部，与雾的顶部，与雾滴接触、混合，进行传热与传滴接触、混合，进行传热与传质，即进行干燥制粒。干燥后质，即进行干燥制粒。干燥后的产品由塔底引出。夹带细粉的产品由塔底引出。夹带细粉尘的废气经旋风分离器尘的废气经旋风分离器10由引由引风机风机9排入大气。排入大气。 图图95 喷雾干燥制粒装置图喷雾干燥制粒装置图1喷

10、雾制粒工作原理喷雾制粒工作原理三个基本过程三个基本过程n喷雾干燥制料制粒分为三个基本过程阶喷雾干燥制料制粒分为三个基本过程阶段：第一阶段，料液雾化为雾滴，第二段：第一阶段，料液雾化为雾滴，第二阶段，雾滴和干燥介质接触、混合及流阶段，雾滴和干燥介质接触、混合及流动，即进行干燥。第三阶段，颗粒产品动，即进行干燥。第三阶段，颗粒产品与空气分离。与空气分离。2雾化器雾化器 n雾化器是喷雾制粒的关键，溶液的喷雾雾化器是喷雾制粒的关键，溶液的喷雾干燥制料是在瞬间完成的，为此，必须干燥制料是在瞬间完成的，为此，必须最大限度地增加其分散度，即增加单位最大限度地增加其分散度，即增加单位体积溶液的表面积，才能加速

11、传热和传体积溶液的表面积，才能加速传热和传质过程。从雾滴形成的方式不同，雾化质过程。从雾滴形成的方式不同，雾化器可以分为器可以分为气流式雾化器气流式雾化器压力式雾化压力式雾化器器和和旋转式雾化器旋转式雾化器。（1）气流式雾化器）气流式雾化器 气流式气流式雾化器通常称为气流式喷嘴，是实验雾化器通常称为气流式喷嘴，是实验室和中间工厂常用的一种型式。其操作原理如图室和中间工厂常用的一种型式。其操作原理如图9-6所示，所示， 气流式气流式喷嘴结构简单，磨喷嘴结构简单，磨损小；对低黏度或高黏度料损小；对低黏度或高黏度料液液(包括膏状物、糊状物及滤包括膏状物、糊状物及滤饼等饼等)均可雾化，因此，适用均可雾

12、化，因此，适用范围很广范围很广. 气流式气流式喷嘴的主要缺点喷嘴的主要缺点是用于雾化的压缩空气的动力是用于雾化的压缩空气的动力消耗较大消耗较大图9-6气流式雾化器气流式雾化器（2）压力式喷嘴）压力式喷嘴n压力式喷嘴压力式喷嘴(也称机械式喷嘴也称机械式喷嘴)是喷雾干燥制粒常用的是喷雾干燥制粒常用的雾化器型式之一。它主要由液体切向入口、液体旋转雾化器型式之一。它主要由液体切向入口、液体旋转室、喷嘴孔等组成，如图室、喷嘴孔等组成，如图9-7所示。所示。图图9-7压力式雾化器喷嘴压力式雾化器喷嘴 的工作原理图的工作原理图 图图 9-8 喷雾干燥制喷雾干燥制 洗衣粉用喷嘴洗衣粉用喷嘴 （3）旋转式雾化器

13、）旋转式雾化器n旋转式雾化器旋转式雾化器主要构件是高速旋转的叶轮，由于旋转盘的离心力主要构件是高速旋转的叶轮，由于旋转盘的离心力的作用，使料液在旋转盘表面上伸展为薄膜，并以不断增长的速的作用，使料液在旋转盘表面上伸展为薄膜，并以不断增长的速度向盘的边缘运动，离开盘边缘时，就会使液体雾化。如图度向盘的边缘运动，离开盘边缘时，就会使液体雾化。如图 9-9 所示所示3喷雾制粒的特点：喷雾制粒的特点：（1）由液体直接干燥制固体颗粒；）由液体直接干燥制固体颗粒； （2）干燥速度快，物料受热时间短，适）干燥速度快，物料受热时间短，适合热敏性物质的制粒；合热敏性物质的制粒；（3）颗粒具有良好的流动性和溶解性

14、；）颗粒具有良好的流动性和溶解性； （4）设备能耗高；）设备能耗高； （5）黏性大的物料易粘壁。）黏性大的物料易粘壁。 （四）流化制粒（四）流化制粒n流化制粒流化制粒是利用流化床床层底部气流的是利用流化床床层底部气流的吹动使粉料保持悬浮的流化状态，吹动使粉料保持悬浮的流化状态， 再把再把水或其他黏结剂雾化后喷入床层中，粉水或其他黏结剂雾化后喷入床层中，粉料经过沸腾翻滚逐渐聚结形成较大颗粒料经过沸腾翻滚逐渐聚结形成较大颗粒的方法。此法将混合、制粒、干燥过程的方法。此法将混合、制粒、干燥过程在一台设备内完成，在一台设备内完成，又叫一步制粒又叫一步制粒。1流化制粒设备流化制粒设备n流化床制粒机如图流

15、化床制粒机如图 9-10所示。流化床制粒装置所示。流化床制粒装置主要由容器、气体分布主要由容器、气体分布装置装置(如筛板等如筛板等)、喷嘴、喷嘴、气固分离装置气固分离装置(如袋器如袋器)、空气进口和出口、物料空气进口和出口、物料排出口组成。排出口组成。1容器；容器；2筛板；筛板；3喷嘴；喷嘴；4袋滤器；袋滤器； 5空气进口；空气进口；6空气排出口；空气排出口；7排风机；排风机；8产品出口产品出口 流化床制粒的特点流化床制粒的特点 （1）可以在一台设备内进行混合、制粒、干）可以在一台设备内进行混合、制粒、干燥甚至是包衣等操作，简化工艺、节约时燥甚至是包衣等操作，简化工艺、节约时间、劳动强度低；间

16、、劳动强度低； （2）设备是一个密闭的流化床，既可以防止）设备是一个密闭的流化床，既可以防止异物混入，又可避免粉尘外溢，因此，安异物混入，又可避免粉尘外溢，因此，安全、卫生；全、卫生； （3）制得的颗粒粒密度小、粒子强度小，但）制得的颗粒粒密度小、粒子强度小，但颗粒粒度均匀，流动性、压缩成形性好。颗粒粒度均匀，流动性、压缩成形性好。 第二节第二节 胶囊生产设备胶囊生产设备n胶囊剂胶囊剂是将药物填装于空心硬质胶囊是将药物填装于空心硬质胶囊中或密封于弹性软质胶囊中制成的制中或密封于弹性软质胶囊中制成的制剂。剂。主要分为硬胶囊剂和软胶囊剂主要分为硬胶囊剂和软胶囊剂两两大类。其硬胶囊剂是固体制剂中除片

17、大类。其硬胶囊剂是固体制剂中除片剂之外应用最为广泛的一种制剂。胶剂之外应用最为广泛的一种制剂。胶囊制剂的生产关键是胶囊的制造质量囊制剂的生产关键是胶囊的制造质量和药物的充填质量。因此，以下主要和药物的充填质量。因此，以下主要介绍硬胶囊填充的基本设备。介绍硬胶囊填充的基本设备。 一、硬胶囊充填一、硬胶囊充填n根据硬胶囊灌装生产工序，硬胶囊生产操作可分为手根据硬胶囊灌装生产工序，硬胶囊生产操作可分为手工操作、半自动操作、全自动间隙操作和全自动连续工操作、半自动操作、全自动间隙操作和全自动连续操作。工业生产上大量使用自动胶囊填充机，机械填操作。工业生产上大量使用自动胶囊填充机，机械填充胶囊可以分为以

18、下几个工序，即胶壳排列、校准方充胶囊可以分为以下几个工序，即胶壳排列、校准方向、胶壳分离、药物填充、胶壳闭合和送出等，机械向、胶壳分离、药物填充、胶壳闭合和送出等，机械灌装胶囊工作过程如图灌装胶囊工作过程如图 9-11 所示。所示。n 图图 9-11 机械灌装胶囊工序图机械灌装胶囊工序图平板法填充法平板法填充法n 当充填的物料为流动性不好的粉末时，则常采用平板法、间当充填的物料为流动性不好的粉末时，则常采用平板法、间隙式压缩法、连续式压缩法和真空填充法。隙式压缩法、连续式压缩法和真空填充法。 平板法主要依靠机械方式将药物粉末直接填入胶壳内。利用平板法主要依靠机械方式将药物粉末直接填入胶壳内。利

19、用压缩杆将药物粉末压缩成一定厚度的块状，然后再填人胶壳内，压缩杆将药物粉末压缩成一定厚度的块状，然后再填人胶壳内，如图如图 9-12 所示。所示。 图图 9-12 平板法充填示意图平板法充填示意图 1-导向器；导向器；2-压缩物料；压缩物料；3-胶壳；胶壳；4-计量冲头；计量冲头； 5-物料；物料；6-计量盘；计量盘；7-底座底座 间隙式压缩法间隙式压缩法n 间隙式压缩法主要依靠计量器定量吸取药物并将粉间隙式压缩法主要依靠计量器定量吸取药物并将粉末填入胶壳。计量器的结构如图末填入胶壳。计量器的结构如图9-13 所示。所示。图图 9-13 计计量器结构示量器结构示意图意图 1-计量活塞；计量活塞

20、；2-校正尺；校正尺；3-质量调节质量调节环；环；4-弹簧；弹簧；5-计量管计量管图图 9-14 间间隙式压缩法充隙式压缩法充填装示意图填装示意图 1-滑轮；滑轮；2-计计量管；量管；3-计量计量冲头；冲头；4-料斗；料斗；5-胶壳套管胶壳套管 连续式压缩法连续式压缩法n连续式压缩法如图连续式压缩法如图 9-15 所示。由于填充速率加大，所示。由于填充速率加大，计量器在粉体层中的停留时间相应减少，故对填充药计量器在粉体层中的停留时间相应减少，故对填充药物粉末要求更高。处方中各成分密度应基本接近，粉物粉末要求更高。处方中各成分密度应基本接近，粉末流动性好，且不易分层。末流动性好，且不易分层。 图

21、图 9-15 连续式压缩充填示意图连续式压缩充填示意图 1-料槽；料槽；2-计量管；计量管；3-计量冲头；计量冲头；4-胶壳套管胶壳套管真空填充法真空填充法n真空填充法是一种新型的连续式填充方法，真空填充法是一种新型的连续式填充方法， 主要利用主要利用真空系统将药物粉末吸附于计量器内，然后再用压缩真空系统将药物粉末吸附于计量器内，然后再用压缩空气将药粉吹入胶壳内，如图空气将药粉吹入胶壳内，如图 9-16 所示。所示。图图 9-16 间接真空充填示意图间接真空充填示意图 直接真空灌装直接真空灌装n另一种真空填充法是将胶壳内空气去除，而使药物粉另一种真空填充法是将胶壳内空气去除，而使药物粉末直接吸

22、入胶壳，如图末直接吸入胶壳，如图 9-17 所示。为了避免填充时所示。为了避免填充时药物外泄，胶壳顶部采用封闭环使胶壳与外界隔绝。药物外泄，胶壳顶部采用封闭环使胶壳与外界隔绝。当操作杆将胶壳顶起后即启动真空系统，药物被吸入当操作杆将胶壳顶起后即启动真空系统，药物被吸入胶壳。填充量系通过控制抽取真空的时间来控制，填胶壳。填充量系通过控制抽取真空的时间来控制，填量达到后真空系统关闭，胶壳与外界空气相通则填药量达到后真空系统关闭，胶壳与外界空气相通则填药中止中止。 图图 9-17 直接真空直接真空 灌装示意图灌装示意图 1-料斗；料斗；2-填料管；填料管； 3-密封环；密封环；4-胶壳；胶壳；5-启

23、启 动杆动杆二、半自动胶囊灌装机二、半自动胶囊灌装机 半自动胶囊灌装机为最早应用的机械化胶囊灌装设备，按照生产顺半自动胶囊灌装机为最早应用的机械化胶囊灌装设备，按照生产顺序可分为胶壳排列、打开部分、填药部分和闭合部分，结构如图序可分为胶壳排列、打开部分、填药部分和闭合部分，结构如图 9-19 所示。所示。三、全自动间歇式灌装机三、全自动间歇式灌装机 全自动间歇式灌装机的操作原理类似全自动间歇式灌装机的操作原理类似于半自动灌装机，但各工序之间采用机于半自动灌装机，但各工序之间采用机械方法连接，由机器控制，而无需人工械方法连接，由机器控制，而无需人工操作。图操作。图 9-20 所示为意大利产所示为

24、意大利产 Zanasi AZ一一 60 型自动胶囊灌装机结构简图。型自动胶囊灌装机结构简图。胶壳由贮料斗经顺向器排列进入装料转胶壳由贮料斗经顺向器排列进入装料转台上的模孔内，胶壳模板则由两块活动台上的模孔内，胶壳模板则由两块活动部件组成。部件组成。1-总开关；总开关；2-控制台；控制台；3-总料斗；总料斗；4-计量器料斗；计量器料斗；5-计量器；计量器； 6-灌装转台；灌装转台； 7-胶壳料斗；胶壳料斗；8-胶壳顺向器；胶壳顺向器；9-成品出口；成品出口；10 调节手轮；调节手轮；11-模板模板 另一类间歇式灌装机为另一类间歇式灌装机为德国产德国产 GKF型。型。图图 9-21为为 GKF 2

25、400型机的外观及操作简图。该机型有两组加料、填料型机的外观及操作简图。该机型有两组加料、填料部件，能够同时分别工作，使生产能力大大提高，最大部件，能够同时分别工作，使生产能力大大提高，最大生产能力为生产能力为2540 粒粒mln，四四:全自动连续式灌装机全自动连续式灌装机 全自动连续式灌装机依靠全自动连续式灌装机依靠输送链输送链将胶壳送入各个工将胶壳送入各个工位，位， 其填料方式也不同于间歇式灌装机。典型的连续其填料方式也不同于间歇式灌装机。典型的连续式灌装机有式灌装机有意大利意大利产产 MG2 型号以及型号以及 Zanasi 型号等。型号等。采用采用 MG2 型中型中 G36 灌装机灌装时

26、，置于胶壳料斗的灌装机灌装时，置于胶壳料斗的空胶壳经顺向器排列后依次送入输送链的模孔内，并空胶壳经顺向器排列后依次送入输送链的模孔内，并且由且由真空真空将帽体分开，然后再送入其他工作区域。在将帽体分开，然后再送入其他工作区域。在填料区域，贮料斗与填料区域，贮料斗与计量器计量器以同速旋转，在旋转过程以同速旋转，在旋转过程中计量器插入贮料斗内取料，然后再将药物填入胶壳中计量器插入贮料斗内取料，然后再将药物填入胶壳体内，装药量主要通过调整贮料斗内粉体高度以及计体内，装药量主要通过调整贮料斗内粉体高度以及计量器内活塞高度加以控制。量器内活塞高度加以控制。第三节第三节 塑料成型设备塑料成型设备n塑料是指

27、以树脂为主要成分适当加入填料、增塑料是指以树脂为主要成分适当加入填料、增塑剂及其他助剂，在一定温度和压力下，可塑塑剂及其他助剂，在一定温度和压力下，可塑制成一定的形状并在常温下能保持既定形状的制成一定的形状并在常温下能保持既定形状的材料和制品。塑料种类繁多，按加热性能的不材料和制品。塑料种类繁多，按加热性能的不同，塑料可以分为同，塑料可以分为热塑性热塑性塑料和塑料和热固性热固性塑料。塑料。n成型方法主要有挤出成型、注射成型、压延成成型方法主要有挤出成型、注射成型、压延成型和层压成型。其中挤出成型和注射成型占型和层压成型。其中挤出成型和注射成型占热热塑性塑性塑料制品的塑料制品的 80%以上以上一

28、、螺杆挤出机一、螺杆挤出机 图图 9-23 塑料挤出机塑料挤出机 1-机头连接法兰；机头连接法兰；2-滤板；滤板；3-冷却水管；冷却水管；4-加热器；加热器；5-螺杆；螺杆；6-机筒；机筒； 7-油泵；油泵；8-测速电机；测速电机；9-止推轴承；止推轴承；l0-加料斗；加料斗；11-减速器；减速器；12-螺杆冷却装置螺杆冷却装置 （一）螺杆挤出机整体结构（一）螺杆挤出机整体结构1.主机主机:是将塑料加热熔融并挤出的挤出成型机是将塑料加热熔融并挤出的挤出成型机2.机头机头:挤出机机头是成型的模具，因安装在挤出机头部挤出机机头是成型的模具，因安装在挤出机头部而得名而得名3.辅机辅机:是将从机头出来

29、已初具形状和尺寸的熔体冷却、是将从机头出来已初具形状和尺寸的熔体冷却、 定型，获得符合要求的制品。定型，获得符合要求的制品。4.控制系统控制系统:由各种电器、仪表和执行机构组成。根据自由各种电器、仪表和执行机构组成。根据自动化水平的高低，可控制主机和辅机的电动机、驱动动化水平的高低，可控制主机和辅机的电动机、驱动油泵、油缸和其他执行机构按所需的功率、速度和轨油泵、油缸和其他执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行，并检测和控制主机、辅机的温度、压力、流迹运行，并检测和控制主机、辅机的温度、压力、流量实现对整个挤出设备的自动控制。量实现对整个挤出设备的自动控制。 （二）螺杆挤出机工作原理（二）螺杆挤

30、出机工作原理 图图 9-24 物料的挤出过程物料的挤出过程进料段进料段:进料段螺进料段螺槽体积是不变的。其槽体积是不变的。其职能是对物料进行输职能是对物料进行输送、压实和预热。送、压实和预热。压缩段压缩段:作用是将进作用是将进料段送来的物料进行料段送来的物料进行加热、压缩、排气和加热、压缩、排气和熔融。这段的螺槽是熔融。这段的螺槽是压缩型的。压缩型的。计量段计量段:作用是将压缩段送来作用是将压缩段送来的熔融物料进一步塑的熔融物料进一步塑化和均化，并使之定化和均化，并使之定压、定量和恒温地从压、定量和恒温地从机头挤出。机头挤出。（三）螺杆挤出机主要零部件（三）螺杆挤出机主要零部件图图 9-25

31、螺杆的结构形式螺杆的结构形式（1）螺杆的结构分类）螺杆的结构分类:等距变深螺杆等距变深螺杆.整个螺整个螺杆的外径保持不变，而内杆的外径保持不变，而内径逐渐增大，即螺槽深度径逐渐增大，即螺槽深度减小。减小。等深变距螺杆等深变距螺杆:这种这种螺杆的螺槽深度不变，螺螺杆的螺槽深度不变，螺距逐渐减少。距逐渐减少。变深变距螺杆变深变距螺杆:螺槽螺槽深度和螺距都是逐渐变化深度和螺距都是逐渐变化的，即螺槽深度由深变浅，的，即螺槽深度由深变浅，螺距由大变小。螺距由大变小。1.螺杆螺杆（2）螺杆的主要参数）螺杆的主要参数 螺杆直径螺杆直径(D) 螺杆直径指螺杆外径，它是螺杆的重要参螺杆直径指螺杆外径，它是螺杆的

32、重要参数。数。螺杆长径比螺杆长径比(LD) 螺杆长径比是指螺杆有效长度螺杆长径比是指螺杆有效长度 L与与外径外径 D 之比之比.螺杆的分段螺杆的分段及其作用及其作用 :物料在螺杆中的输送、压缩和熔物料在螺杆中的输送、压缩和熔融等过程是连续的，实际上很难截然划分。一般将螺杆融等过程是连续的，实际上很难截然划分。一般将螺杆分为三段，即进料段（分为三段，即进料段（Ll）、压缩段（）、压缩段（L2）和计量段）和计量段（L3）螺槽深度螺槽深度 是指螺纹外半径与其根部半径差。等深变距是指螺纹外半径与其根部半径差。等深变距螺杆的螺槽深度在整个工作长度上是保持不变的，用螺杆的螺槽深度在整个工作长度上是保持不变

33、的，用h表示。而等距变深螺杆的螺槽深度在工作长度上不是恒表示。而等距变深螺杆的螺槽深度在工作长度上不是恒定值。进料段螺槽深度用定值。进料段螺槽深度用h1表示，一般为定值；压缩段表示，一般为定值；压缩段槽深是变化的槽深是变化的(由小变大由小变大)，用，用h2表示。计量段槽深用表示。计量段槽深用h3表示，一般也是定值。表示，一般也是定值。 2机筒机筒（1）机筒的结构形式）机筒的结构形式（2）机筒的加热冷却）机筒的加热冷却 （3）喂料口与加料斗）喂料口与加料斗 （2）机筒的加热冷却）机筒的加热冷却3机头机头（1）机头的作用）机头的作用 .使熔融物料，由螺旋运动变为直线运动；使熔融物料，由螺旋运动变为

34、直线运动；产生必要的成型压力，以保证制品密实；产生必要的成型压力，以保证制品密实；使物料进一步塑化、均化；使物料进一步塑化、均化； 成型制品。成型制品。（2）机头的分类）机头的分类 .按用途分，塑料挤出机机头有吹膜机头、挤管机头、挤板机头、按用途分，塑料挤出机机头有吹膜机头、挤管机头、挤板机头、挤异型材机头、吹塑中空制品机头、抽丝机头、电缆机头、螺旋挤异型材机头、吹塑中空制品机头、抽丝机头、电缆机头、螺旋耐压管机头等；耐压管机头等； 按机头与螺杆相对位置分，有直向机头、横向机头和旁侧式机头。按机头与螺杆相对位置分，有直向机头、横向机头和旁侧式机头。 按机头结构分，有芯型机头和无芯型机头。按机头

35、结构分，有芯型机头和无芯型机头。 管状挤出机头管状挤出机头 : 管状挤出机头用管状挤出机头用于成型各种空心制于成型各种空心制 品，如塑料管材等。品，如塑料管材等。塑料管材机头结构塑料管材机头结构主要有直向式、横主要有直向式、横向式和旁侧式三种。向式和旁侧式三种。图图 9-30 直向式塑料管机头直向式塑料管机头 1-口模；口模；2-芯棒；芯棒；3-分流器；分流器； 4-分流器支架；分流器支架；5-多孔板多孔板 （3）机头的结构）机头的结构 横向式塑料管机头横向式塑料管机头 图图 9-31 横向式塑料管机头横向式塑料管机头 1-口模；口模；2-连接螺栓；连接螺栓；3-压环；压环；4-调节螺钉；调节

36、螺钉；5-口模过渡口模过渡体；体；6-芯棒；芯棒；7-机头过渡体；机头过渡体；8-连接器；连接器；9-连接器螺栓连接器螺栓旁侧式塑料管机头旁侧式塑料管机头 图图 9-32 旁侧式塑料管机头旁侧式塑料管机头 1，12-温度计插孔；温度计插孔；2-口模；口模；3-芯棒；芯棒；4，7-电热器；电热器； 5-调节螺钉；调节螺钉；6-机机头过渡体；头过渡体；8-物料测温插孔；物料测温插孔； 9-连接器；连接器；10-高温计插孔；高温计插孔；ll-芯棒加热器芯棒加热器 片状机头片状机头 : 片材机头又称胎面机头和挤片材机头又称胎面机头和挤板机头，用于挤出塑料板材。板机头，用于挤出塑料板材。 4冷却定径（型

37、）装置冷却定径（型）装置 n物料从机头中被挤出时还处于物料从机头中被挤出时还处于熔融状态熔融状态，其温度接近塑料的塑化，其温度接近塑料的塑化成型温度，成型温度，这种管坯必须立即进行定径和冷却，使其定型，并把这种管坯必须立即进行定径和冷却，使其定型，并把温度降到硬化温度以下。温度降到硬化温度以下。图图9-34为硬管生产装置为硬管生产装置。物料从芯棒和。物料从芯棒和口模间的环形缝隙挤出，进入定径套冷却定型，然后在冷却水槽口模间的环形缝隙挤出，进入定径套冷却定型，然后在冷却水槽中进一步冷却，充分冷却后的管子由中进一步冷却，充分冷却后的管子由牵引装置匀速牵引装置匀速拉出，最后由拉出，最后由切割装置按规

38、定的长度切断。切割装置按规定的长度切断。 图图9-34硬管生产装置硬管生产装置 1-螺杆；螺杆；2-机筒；机筒；3-多空板；多空板；4-接口套；接口套；5-机头体；机头体；6-芯棒；芯棒；7-调节螺钉；调节螺钉； 8-口模；口模；9-定径套；定径套；l0-冷却水槽；冷却水槽；ll-链条；链条；l2-塞子；塞子；13-牵引装置；牵引装置； l4-夹紧切割装置；夹紧切割装置；l5-塑料管塑料管 真空定型套结构图真空定型套结构图 图图9-35真空定型套结构图真空定型套结构图 1-芯棒；芯棒；2-口模；口模；3-排水管；排水管；4-真空定径套；真空定径套； 5-水槽；水槽；6-进水孔；进水孔；7-抽真

39、空孔抽真空孔 二、注射成型机二、注射成型机 n 注射成型是利用塑料的塑性，将高聚物熔体高速注注射成型是利用塑料的塑性，将高聚物熔体高速注入到已闭合的模具型腔内，经冷却定型或在给定的温入到已闭合的模具型腔内，经冷却定型或在给定的温度下硫化成型，得到与模腔相对应的制件的成型方法。度下硫化成型，得到与模腔相对应的制件的成型方法。其特点如下：其特点如下：n可一次成型外型复杂可一次成型外型复杂、尺寸精确、表面光洁的塑料、尺寸精确、表面光洁的塑料制品；制品；n能成型带有金属嵌件的制件能成型带有金属嵌件的制件，使之具有良好的装配，使之具有良好的装配性能和互换性；性能和互换性；n成型模具可快速更换成型模具可快

40、速更换，加工适应性强；，加工适应性强；n自动化程度高自动化程度高，生产效率高。，生产效率高。注射机的分类方法注射机的分类方法1根据机器加工能力，可分为大、中、小型根据机器加工能力，可分为大、中、小型之分。之分。 2根据机器外形特征，即根据注射和合模装根据机器外形特征，即根据注射和合模装置的排列的方式可以分类为：置的排列的方式可以分类为： (1)卧式注射机卧式注射机 (2)立式注射机立式注射机 (3)角式注射机角式注射机(L型型) (4)多模注射机多模注射机 3按塑化方式和注射方式分类，可分为柱塞按塑化方式和注射方式分类，可分为柱塞式、螺杆式和螺杆塑化柱塞注射式注射机。式、螺杆式和螺杆塑化柱塞注

41、射式注射机。注射机的类型注射机的类型 1-合模装置；合模装置；2-注射装置；注射装置；3-机架机架 （一）注射机的组成（一）注射机的组成 n通用注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动通用注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电器控制系统组成系统和电器控制系统组成 图图 9-37 往复螺杆式注射机的组成往复螺杆式注射机的组成 1-注射装置；注射装置；2-合模装置；合模装置；3-液压传动系统；液压传动系统；4-电气控制系统电气控制系统（一）注射机的组成（一）注射机的组成 1注射装置 注射装置的作用是塑化、熔融塑料并将其定量地注入模具型腔内。 2合模装置 其功能是保证成型模具可靠的闭紧

42、，实现模具启闭动作及顶出制品。 3液压传动和控制系统 液压传动装置的主要作用是为注射机提供动力，满足机器工作时所需动力和速度的要求。（二）注射机工作原理（二）注射机工作原理 n每台注射机的动作程序可能不完全相同，但从所需要完每台注射机的动作程序可能不完全相同，但从所需要完成的工艺内容来看，基本工序大致如下成的工艺内容来看，基本工序大致如下(见图见图9-38)。 图图 9-38 注射成型过程注射成型过程 1-加热装置；加热装置；2-加料斗；加料斗；3-电机；电机；4-模具；模具；5-喷嘴；喷嘴； 6-加热冷却装置；加热冷却装置；7-行程开关；行程开关；8-油缸；油缸；9-制品制品1加料预塑化加料

43、预塑化 螺杆旋转将螺杆旋转将从加料斗落下从加料斗落下的物料向前输送的物料向前输送压实，在机筒外加热及螺杆剪切热的作用下，压实，在机筒外加热及螺杆剪切热的作用下，物料熔融，最后成黏流态，并形成一定的压力。物料熔融，最后成黏流态，并形成一定的压力。在头部熔料压力作用下，螺杆在转动的同时后在头部熔料压力作用下，螺杆在转动的同时后退，其后移量表示螺杆头部螺槽所积存的熔料退，其后移量表示螺杆头部螺槽所积存的熔料体积。当螺杆头部螺槽熔料体积达到所需要的体积。当螺杆头部螺槽熔料体积达到所需要的注射量时注射量时(即螺杆退回到一定位置时即螺杆退回到一定位置时)，计量装，计量装置撞击限位开关，螺杆即停止转动和后退

44、置撞击限位开关，螺杆即停止转动和后退2闭模和锁紧闭模和锁紧 模具首先以低压、快速进行闭合，模具首先以低压、快速进行闭合，当动模与定模快要接近时自动切换当动模与定模快要接近时自动切换成低压、低速，在确认模内无异物成低压、低速，在确认模内无异物时，再切换成高压而将模具锁紧。时，再切换成高压而将模具锁紧。3注射装置前移和注射注射装置前移和注射 在确认模具达到所要求的合紧程度后，在确认模具达到所要求的合紧程度后，注射装置前移与注射注射装置前移与注射El贴合。当喷贴合。当喷 嘴与模具完全贴合后，便可向注射油缸嘴与模具完全贴合后，便可向注射油缸接人压力油。于是与油缸活塞杆相接的接人压力油。于是与油缸活塞杆

45、相接的螺杆，则以高压、高速将头部的熔料注螺杆，则以高压、高速将头部的熔料注入模腔。此时螺杆头部作用于熔料上的入模腔。此时螺杆头部作用于熔料上的压力为注射压力，又称一次压力。压力为注射压力，又称一次压力。 4保压保压 注入模腔的熔料，当接触到冷模时将注入模腔的熔料，当接触到冷模时将由于物料的热胀冷缩而产生收缩，因此由于物料的热胀冷缩而产生收缩，因此在模腔第一次被熔料充满以后还需要保在模腔第一次被熔料充满以后还需要保持一定的注射压力进行补缩。此时螺杆持一定的注射压力进行补缩。此时螺杆作用于熔料上的压力称为保压压力，又作用于熔料上的压力称为保压压力，又称二次压力。保压时，螺杆因补缩而有称二次压力。保

46、压时，螺杆因补缩而有少量的前移。少量的前移。 5制品冷却定型制品冷却定型 当模具浇口处的熔体冷却硬化后，即当模具浇口处的熔体冷却硬化后，即可卸压，制品在模腔内进行冷却定型。可卸压，制品在模腔内进行冷却定型。实际生产中为了缩短成型周期，一般在实际生产中为了缩短成型周期，一般在制品冷却定型的同时，塑化螺杆重新起制品冷却定型的同时，塑化螺杆重新起动，开始下一个注射周期的加料预塑化动，开始下一个注射周期的加料预塑化过程。为了避免延长成型周期，一般要过程。为了避免延长成型周期，一般要求预塑化时间少于制品冷却时间。求预塑化时间少于制品冷却时间。 6注射装置后退和开模顶出制品注射装置后退和开模顶出制品 螺杆

47、塑化计量完毕后，为了使喷嘴螺杆塑化计量完毕后，为了使喷嘴不致因长时间和冷模接触而形成冷料，不致因长时间和冷模接触而形成冷料，经常需要将喷嘴撤离模具，即注射装置经常需要将喷嘴撤离模具，即注射装置后退。此动作是否进行及其先后次序依后退。此动作是否进行及其先后次序依不同的塑料工艺特性而异。模腔内的熔不同的塑料工艺特性而异。模腔内的熔料经冷却定型后，合模装置即行开模，料经冷却定型后，合模装置即行开模，并自动顶出制品。一般把一个注射成型并自动顶出制品。一般把一个注射成型过程称为一个工作循环，可用图过程称为一个工作循环，可用图9-39所所示。示。 注射机工作循环图注射机工作循环图 图图9-39注射机工作循

48、环图注射机工作循环图（三）主要零部件（三）主要零部件 n1. 螺杆螺杆:螺杆是塑化的关键部件螺杆是塑化的关键部件. 图图9-40螺杆式塑化部件螺杆式塑化部件 1-喷嘴；喷嘴； 2-机筒；机筒； 3-螺杆螺杆 1233（1）螺杆分类和基本结构）螺杆分类和基本结构 渐变型螺杆渐变型螺杆见图见图9-41 (a) 即压缩段较长。即压缩段较长。突变型螺杆突变型螺杆见图见图9-41 (b) 即压缩段较短即压缩段较短.通用型螺杆通用型螺杆见图见图9-41 (c) 。图图9-41注射螺杆形式注射螺杆形式 注射机螺杆与挤出机螺杆在结构上的不同之处：注射机螺杆与挤出机螺杆在结构上的不同之处：注射螺杆的长径比和压缩

49、比比较小；注射螺杆的长径比和压缩比比较小； 注射螺杆均化段的螺槽较深；注射螺杆均化段的螺槽较深； 注射螺杆的加料段较长，而均化段较短；注射螺杆的加料段较长，而均化段较短； 注射螺杆的头部结构具有特殊形式。注射螺杆的头部结构具有特殊形式。 （2）螺杆基本形式和参数）螺杆基本形式和参数螺杆直径螺杆直径(Ds) 螺杆直径大小直接影响影响塑化能力的大螺杆直径大小直接影响影响塑化能力的大小，也就直接影响到理论注射量的大小小，也就直接影响到理论注射量的大小.螺杆的长径比螺杆的长径比(LDs) L是螺杆螺纹部分的长度。是螺杆螺纹部分的长度。加料段长度（加料段长度（L1） 加料段又称为输送段或进料段，为提加料

50、段又称为输送段或进料段，为提高输送能力，应保证足够的长度，一般高输送能力，应保证足够的长度，一般L1/DS=910。 压缩段长度（压缩段长度（L2）均化段长度（均化段长度（L3）螺槽深度螺槽深度(hs)和螺杆压缩比和螺杆压缩比() 均化段的螺槽深度是螺杆均化段的螺槽深度是螺杆性能的重要参数之一。性能的重要参数之一。螺距、螺棱宽、径向间隙螺距、螺棱宽、径向间隙 注射螺杆注射螺杆一般具有恒定的螺距，且螺距与螺杆一般具有恒定的螺距，且螺距与螺杆直径相等，这时螺旋角等于直径相等，这时螺旋角等于17.6。 h1、h3加料段和加料段和 均化段螺槽深度均化段螺槽深度（3）螺杆头部形状）螺杆头部形状分两大类：

51、带止逆环和不带止逆环。分两大类：带止逆环和不带止逆环。图图 9-42 PVC螺杆头螺杆头 图图 9-43 止逆环螺杆头止逆环螺杆头图图 9-44 止逆球螺杆头止逆球螺杆头 2.机筒机筒(料筒料筒) n机筒是另一个重要塑化部件，内装螺杆外装加热圈，机筒是另一个重要塑化部件，内装螺杆外装加热圈，承受复合应力和热应力的作用，注射机筒大多用整体承受复合应力和热应力的作用，注射机筒大多用整体结构，如图结构，如图 9-45 所示。所示。 图图 9-45 料筒结构料筒结构 1-定位子口；定位子口；2-螺孔；螺孔；3-螺孔；螺孔；4-加料口；加料口；5-尾螺纹；尾螺纹；6-定位定位（1）加料口处的截面）加料口

52、处的截面 n注射机大多数使用的是自重加料，注射机大多数使用的是自重加料， 加料口结构形式直加料口结构形式直接影响进料效果和塑化部件吃料能力，加料口形状应接影响进料效果和塑化部件吃料能力，加料口形状应该有利于增强输送能力。该有利于增强输送能力。图图 9-46 加料口截面彤状加料口截面彤状 （2）机筒的加热 n在注射机上获得广泛应用的在注射机上获得广泛应用的加热方式加热方式有电阻加有电阻加热、铸铝加热、陶瓷加热，这是因为它具有体热、铸铝加热、陶瓷加热，这是因为它具有体积小、制造与维修方便等优点。积小、制造与维修方便等优点。n为满足注射工艺要求，料筒为满足注射工艺要求，料筒加热需分段控制段加热需分段

53、控制段，小型机分小型机分3 段，大型机分段，大型机分 5 段，以段，以(35)Ds 为一段，温控精度为一段，温控精度1.5，对热敏性塑料应，对热敏性塑料应不大于不大于 2。在压缩段处的控制段，应配置较。在压缩段处的控制段，应配置较大的加热功率。大的加热功率。3.喷嘴喷嘴n塑化后的熔融物料，在螺杆或柱塞的压力作用下，以塑化后的熔融物料，在螺杆或柱塞的压力作用下，以相当高的剪切速率流经喷嘴而进入模腔。相当高的剪切速率流经喷嘴而进入模腔。n（1）喷嘴结构形式）喷嘴结构形式 n 常用的喷嘴，基本上可将它分为开式喷嘴和锁闭式常用的喷嘴，基本上可将它分为开式喷嘴和锁闭式喷嘴以及特殊用途的喷嘴三种类型。喷嘴

54、以及特殊用途的喷嘴三种类型。n开式喷嘴开式喷嘴如图开式喷嘴开式喷嘴如图 9-47 所示。所示。图图 9-47 开式喷嘴开式喷嘴 1加热器；加热器；2喷嘴喷嘴锁闭式喷嘴锁闭式喷嘴 针对直通式喷嘴的流涎现象，设计针对直通式喷嘴的流涎现象，设计了锁闭式喷嘴，主要有自锁式和液控式两种。了锁闭式喷嘴，主要有自锁式和液控式两种。 n图图9-48为弹簧针阀自锁式喷嘴，它是依靠弹簧力通过为弹簧针阀自锁式喷嘴，它是依靠弹簧力通过挡圈和导杆压合顶针挡圈和导杆压合顶针(即阀芯即阀芯) 实现喷嘴锁闭的。实现喷嘴锁闭的。1-顶针；顶针；2-导杆；导杆；3-挡圈；挡圈；4-弹簧弹簧液控锁闭式喷嘴液控锁闭式喷嘴 图图9-4

55、9 液控锁闭式喷嘴液控锁闭式喷嘴 1-喷嘴；喷嘴；2-操纵杆操纵杆（2）喷嘴的口径）喷嘴的口径n喷嘴口径关系到熔料的压力损失、剪切喷嘴口径关系到熔料的压力损失、剪切发热及其补缩作用等。一般经验认为喷发热及其补缩作用等。一般经验认为喷嘴流道出口处口径为嘴流道出口处口径为 26mm，其长度，其长度约为约为 312mm 为宜。为宜。4合模装置合模装置 n合模装置是注射机的重要部件之一，其合模装置是注射机的重要部件之一，其功能是保证成型模具可靠的闭紧，实现功能是保证成型模具可靠的闭紧，实现模具启闭动作及顶出制品。由模板、拉模具启闭动作及顶出制品。由模板、拉杆、合模油缸、移模油缸、连杆机构、杆、合模油缸、移模油缸、连杆机构、调模装置及制品顶出机构等组成。调模装置及制品顶出机构等组成。 (1)全液压合模装置 n全液压合模装置指动模板直接与液压执行元件全液压合模装置指动模板直接与液压执行元件(油缸、活油缸、