《挤出模具》课件

概述一、挤出成型模具种类及特点二、挤塑模设计基础三、挤塑模设计要点圆棒材挤出机头设计一、圆棒材挤出机头结构二、水冷定径套结构设计管材挤出机头设计一、管材挤出机头结构设计二、管材挤出机头定径套设计概述一、挤出成型模具种类及特点二、挤塑模设计基础三、挤塑模设吹塑薄膜挤出机头设计一、吹膜机头的分类及特点二、吹膜机头的结构设计三、吹塑薄膜的冷却定径装置板片材挤出机头设计一、板片材挤出机头类型二、平缝式机头的设计要点线缆包覆挤出机头设计一、挤压式包覆机头二、导管式包覆机头吹塑薄膜挤出机头设计一、吹膜机头的分类及特点二、吹膜机头的结一、挤出成型模具种类及特点概述1、挤塑模（机头）的种类挤塑成型：塑料熔体经挤塑模成型为具有一定断面形状的粘流态的连续体，再经定型模（定径套）调整断面形状和尺寸，最后由冷却装置冷却定型为连续的型材。挤出成型制品种类：管、板、棒、膜、单丝、电线、电缆、异形材、复合型材，以及塑料网、中空型坯和造粒等。机头种类：按用途分：挤管机头、挤板机头、异型材机头……；按机头内压分：低压（≤4MPa）、中压（＞4~104MPa）和高压（＞104MPa）机头；按制品出口方向与螺杆轴向关系分：直向机头和横向机头。

一、挤出成型模具种类及特点概述1、挤塑模（机头）的种类挤塑成2、挤出机头特点2、挤出机头特点2、挤出机头特点模腔为熔体流经的通道，要求满足物料流动和成型的双重要求；挤出机头与挤出机、定径装置等是密切相关的，设计不当则产品质量和生产效率将受到严重的影响。挤出机头是连续工作的，工作稳定性要高、故障率要少；挤出产品质量和生产效率不仅仅取决于机头，还取决于定型装置、冷却装置和牵引装置等辅助设备，整个系统需要协调工作。2、挤出机头特点模腔为熔体流经的通道，要求满足物料流动和成型机头设计：包括机头内流道设计、刚强度和结构设计以及加热控温方式设计等；流道结构尺寸设计是关键。（一）机头流道结构塑料熔体在管道内流动的流速分布形式：一维流动：熔体在流道截面上各点流速分布仅沿一个方向变动，只需用一个垂直于流向的坐标表示。忽略两端二、挤塑模设计基础机头设计：包括机头内流道设计、刚强度和结构设计以及加热控温方二维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示。塑料熔体在矩形、椭圆形、三角形、梯形、多边形等截面内平行流动都属于二维流动。二维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示。塑料熔体在矩三维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示，同时流道尺寸沿流动方向也有变化，即流速分布要用三个坐标表示。对于多数挤塑制品对成型起决定作用的是口模的平直部分，可视为一维流动进行求解。1、塑料熔体在圆管内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在圆管中的总体积流率为：三维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示，同时流道尺寸式中k——真实流动常数；m——非牛顿指数，牛顿流体m=1，非牛顿流全m>1。对于一般的塑料熔体都是非牛顿流体，真实流动常数k和m是用毛细管流变仪做出的流动曲线来求解的（见图4-1-10）对于圆管流道，利用实验曲线可以求得k′（表观流动常数）和m，相应的可求出qv、Δp以及流道几何尺寸R、L之间的关系：式中k——真实流动常数；对于一般的塑料熔体都是非牛顿流体，若要按真实剪切速率的公式（4-1-9）计算，认为两式的m近似相同，须将k′转换成真实流动常数k，比较式（4-1-13）和（4-1-9）可得将算出的真实流动常数k代入式（4-1-9）即可进行计算。若要按真实剪切速率的公式（4-1-9）计算，认为两式的m近似2、塑料熔体在宽扁孔内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在宽扁孔中的总体积流率为：利用实验曲线可先求得k′，再求k，由k和m可求出qv、Δp和流道几何尺寸W、H、L之间的关系。实际宽扁孔类型：宽度有限，W/H较大的扁孔和圆形或非圆形环隙孔。2、塑料熔体在宽扁孔内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔宽度有限的宽扁孔按上述方法计算，忽略了扁孔两端壁面的影响，存在一定的误差；当W/H≥10时，误差可以控制在7%以下。对于环形间隙，虽不存在两端有侧壁的问题，但上下两侧壁长度相差较大时，也存在一定的误差。图4-1-12断面都可作为宽扁孔处理。宽度有限的宽扁孔按上述方法计算，忽略了扁孔两端壁面的影响，存3、塑料熔体在圆锥形管或楔形扁槽内流动圆锥形流道内的熔体流动属二维流动，处理方法是将流道分成若干段等直径的微元，通过积分计算其压力降。对于楔形扁槽也可分成若干段等高的扁孔加以计算。锥形流道通常作为机头的过渡流道，其侧壁与机头轴线夹角应在30°以下。大锥角会使物料滞留时间过长而分解；大锥角还使物料受拉伸应力过大而出现熔体破裂；大锥角流动阻力大，锥角越大，流速分布越不均匀，使挤出制品变形，应增设一段无锥角的过渡段使流速变均匀。3、塑料熔体在圆锥形管或楔形扁槽内流动圆锥形流道内的熔体流动4、塑料熔体在异形横截面直管内流动对于三角形、半圆形、矩形、正方形、椭圆等二维流动的截面，非牛顿流体流过时的压差与体积流率关系只能求得近似解；可通过图表查出断面形状系数后代入公式求解。对于非牛顿流体，η应换成该剪切速率和挤出温度下的表观粘度ηa，ηa随剪切速率的增加而降低，其值可查塑料流变性能测试曲线，也可按下式计算：式中f——形状系数；η——牛顿粘度。4、塑料熔体在异形横截面直管内流动对于三角形、半圆形、矩形、通常挤出机头的流道由依次连接的各类基本几何形状流道组成，压力损失可分段计算，再相加得总压力损失。例：挤出φ6.4mm的LDPE棒，为便于冷却和定型，口模处采用较低的挤出温度（121℃），要求产量为23.6kg/h，塑料棒牵引速度为流出口模的平均速度，机头压力为8.4MPa，此时物料密度为0.795g/cm3。熔体流动曲线（图4-1-16）中剪应力τ与管壁处牛顿剪切速率γa之间的关系满足下式：在121℃曲线上做一相近的直线，在直线上取1、2两点，坐标代入上式可得：通常挤出机头的流道由依次连接的各类基本几何形状流道组成，压力两式相除，可求得m=3.20；利用m求k′，在点1，k′=6203；在点2，k′=5984，取平均值k′=6093。即在规定产量下的体积流率为口模长度两式相除，可求得m=3.20；利用m求k′，在点1，k′=（二）机头与挤出机的关系1、螺杆与机头的匹配：挤出机螺杆可以衡量挤出机的生产能力，但如果螺杆与机头不相配，生产率也难以提高。假设：熔体为牛顿型流体，则螺杆特性曲线表达式（挤出量）为式中qv——体积流量（挤出量），cm3/s；

α、β、γ——与螺杆几何尺寸有关的常数；

n——螺杆转数，r/s；p——机头压力，MPa；

μ1、μ2——螺槽中和螺棱与料筒间隙的熔体粘度。（二）机头与挤出机的关系1、螺杆与机头的匹配：挤出机螺杆可以假设：熔体为牛顿型流体，则熔体通过机头的流动方程为式中qv——通过机头的体积流量，即单位时间挤出量，cm3/s；

R——口模常数，由口模形状和尺寸决定；

μ——机头内物料粘度。联立上两式，令μ1=μ2=μ则上式表明：通过机头的物料体积流量与螺杆转数、机头和螺杆的结构尺寸有关，与物料的粘度关系很小。假设：熔体为牛顿型流体，则熔体通过机头的流动方程为式中q机头和螺杆特性曲线可得挤出机和机头的联合工作点深螺槽螺杆的特性线斜率较大，特性越软，不能采用阻力大的机头，否则产率qv会迅速降低；浅螺槽螺杆特性硬，可配以阻力大的机头，不会影响其产率，可得到高质量产品。机头和螺杆特性曲线可得挤出机和机头的联合工作点深螺槽螺杆的特2、机头和挤出机的联接2、机头和挤出机的联接圆棒材挤出机头设计设计要点机头内腔应呈流线形，不能急剧扩大或缩小，更不能有死角和停滞区；流道应光滑，粗糙度Ra<0.4μm，最好镀硬铬（镀层厚0.02~0.03mm）以防腐蚀。机头应有足够的压缩比，以使制品密实和有效消除分流器支架造成的结合缝；必须考虑塑料特性和成型条件，正确设计机头的截面形状；在满足成型要求和强度前提下，机头结构应紧凑，与料筒连接严密并易于拆装；机头材料要硬而耐磨，必要时表面镀铬防腐；口模和机头体的温度应能独立控制。圆棒材挤出机头设计设计要点圆棒材规格：几毫米~几百毫米不等，它可比挤出螺杆直径还大；挤出速度：为使中心的塑料熔体全部冻结，挤出速度有时控制得很慢（如φ45mm挤出机挤φ60mm尼龙棒时，速度为2.5m/h，挤φ200mm棒材时，挤出速度为0.5m/h）。一、棒材挤塑成型机头结构设计棒材机头种类：带分流梭的机头不带分流梭的机头过滤板和过滤网聚四氟乙烯绝热垫圆棒材规格：几毫米~几百毫米不等，它可比挤出螺杆直径还大；一定径套：直径很小（φ5mm以内）的棒材挤出可以不设定径套；当棒材直径较大时，必须使用定径套。无分流梭的棒材机头口模与定径套之间需用绝热垫圈隔热。为保证棒材密实度，往往需增加棒材的挤出阻力，采用增加定径套长度的办法实现。定径套：直径很小（φ5mm以内）的棒材挤出可以不设定径套；为保证棒材密实度，往往需增加棒材的挤出阻力，采用增加定径套长度的办法实现（一般约为直径的10倍或更长）。棒材挤出属一维流动，当机头定型部分越短，压力建立时间越短，熔体离开口模时膨胀越大（可达38~120%）；为补偿膨胀可采用减少口模直径或提高棒材牵引速度的办法加以调节。为保证棒材密实度，往往需增加棒材的挤出阻力，采用增加定径套长水冷定径套结构：分普通夹套冷却水套和螺旋式冷却定型套两种。定径套前段平直，棒材移动阻力大，便于保持机头内压，使尚未凝固的芯部能够获得补料，后段带有一定斜度，摩擦力小，防止棒材堵塞出口。二、水冷定径套结构设计水冷定径套结构：分普通夹套冷却水套和螺旋式冷却定型套两种。定水冷定径套关键尺寸：内径和长度。内径：由棒材直径决定，需考虑成型收缩率的影响；长度：应保证棒材离开定径套后不因自重作用而变形，并能保持一定的表面质量。棒材挤出成型收缩率材料PA1010PA66ABSPCPOM氯化聚醚聚砜收缩率/%2.5~53~61~2.51~2.52.5~41.5~3.51~2棒材的表面质量主要取决于定型套，机头与定型套之间的绝热板也会影响棒材表面光洁度，宜选用耐高温、导热系数小，具有自润滑性和弹性的材料，常用聚四氟乙烯材料。水冷定径套关键尺寸：内径和长度。棒材挤出成型收缩率材料PA1水冷定径套长度可按经验取值，一般棒材直径φ50mm以下，定径套长度取200~350mm；当直径大于φ50mm~

φ100mm，定径套长取300~500mm。PA1010经验值见下表：水冷定径套长度可按经验取值，一般棒材直径φ50mm以下，定径一、管材挤出机头结构设计管材挤塑成型机头1、管材挤出机头结构组成适用于挤RPVC小管一、管材挤出机头结构设计管材挤塑成型机头1、管材挤出机头结构2、管材挤出机头分类按管材挤出方向与挤出机轴线之间的关系分：直管式机头、弯管式机头、旁侧式机头等（1）直管式机头扩张分配段压缩段：提高密实度成型段：决定管坯的最终尺寸。适用于PVC、PA、PC、PE、PP等薄壁小口径管材挤出。适用于挤大管口模间隙调节螺钉2、管材挤出机头分类按管材挤出方向与挤出机轴线之间的关系分：（2）直角式挤管机头特点：挤出管材轴线与挤出机螺杆轴线成直角，便于进气、芯模的加热，以及芯线、复合管的导入包覆。图4-3-3：适用于内定径的PE、PP、PA等塑料管成型。熔接痕在进料口对面，设计时要尽量减少管材沿圆周各点流动距离不等和压力不平衡。挤出大小口径管材均适用。（2）直角式挤管机头特点：挤出管材轴线与挤出机螺杆轴线成直角（3）筛孔板式挤管机头特点：可生产大口径（φ600mm以上）的管材，并能有效地减小机头体积和重量，熔体经过千百个小孔（φ0.5~1mm）可获得充分的塑化混合，可消除熔接痕。适用于流动性好的聚烯烃类塑料管材成型。（3）筛孔板式挤管机头特点：可生产大口径（φ600mm以上）（4）旁侧式挤管机头特点：结构复杂，没有分流器支架，芯模可以加热，定型长度也不要很长，大小口径管材均适用。（4）旁侧式挤管机头特点：结构复杂，没有分流器支架，芯模可以3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定口模是机头压力损失最大的地方，对于R0/Ri<1.3的薄壁管，口模的环隙可按窄缝处理，此时成型段长度为或3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定口模3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定式中口模越长物料流动阻力越大，流动更稳定，制品也更密实，可消除物料的螺旋运动，并提高熔接强度；但口模过长会降低产品。口模长度也可凭经验确定：3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定式中（2）分流锥及支架设计分流锥尖端与过滤板的距离L0：不宜过小，以免出现料流的不稳定；但也不宜过大，否则物料停留时间过长易分解；L0一般取10~20mm，或等于螺杆直径的1/5~1/10。分流锥扩张角α：低粘度耐热料取45~80°为宜；高粘度热敏料取30~60°。分流锥体长L3：一般取（1~1.5D），D为螺杆直径。分流锥头部圆角R：取0.5~2mm，R越大越易停料。（2）分流锥及支架设计分流锥尖端与过滤板的距离L0：不宜过小分流锥结构：通常与支架做成一体，再与芯棒联接。分流筋断面为菱形，入口端尖角应大于出口端尖角，数量3~8根。（3）芯棒设计芯棒由收缩段和平直段组成，与分流锥之间用螺纹连接；平直段长度等于口模长度。收缩段：应具有足够的压缩比（面积之比），低粘度料压缩比取10，高粘度料取3~6。收缩段收缩角β：应小于扩张角α，其值取决于物料流动特性决定，一般取30°~45°；低粘度料（如聚烯烃）取大值，高粘度料（如RPVC）取小值。分流锥结构：通常与支架做成一体，再与芯棒联接。分流筋断面为菱（4）管材壁厚均匀度调节管材挤出口缝隙调节：芯棒固定，用4个以上的螺钉调节口模与芯模的同心度。二、定径套设计1、内径定径法：挤出管坯内壁与带微小锥度的定径芯棒接触，芯棒内通水冷却，由于管的收缩而贴在芯棒上，使管材内径定径。特点：管内径尺寸准确稳定，内表面质量好，特别适用于PE、PP管挤出。为便于冷却，多用于直角机头或偏心机头；因流道偏长，不太适合热敏性塑料挤出。（4）管材壁厚均匀度调节管材挤出口缝隙调节：芯棒固定，用4个2、外径定径法：分压缩空气定径法（内压定径）和真空定径法两种。压缩空气外径定径：压缩空气（0.03~0.25MPa）由分流器支架筋条导入，用与管内壁间隙配合的橡皮塞堵在管内防止漏气。二、定径套设计2、外径定径法：分压缩空气定径法（内压定径）和真空定径法两种内压定径套内径：管坯挤出口模后会膨胀，故定径套直径应稍大于口模内径；直径100mm以下的管材定径套内径比口模大0.5~0.8mm；直径100~300mm的管材定径套内径比口模约大1mm；管材进一步冷却后直径又会收缩减小。真空外径定径套：定径套内壁开有许多抽真空小孔或窄缝（孔径或缝宽0.8mm，孔间距约10mm），使管材紧贴于定径内壁，同时冷却定型。内压定径套内径：管坯挤出口模后会膨胀，故定径套直径应稍大于口真空外径定径套：图4-3-10为单独的真空定径套，分抽真空区和水冷夹套冷却区，二者相互隔开；真空泵应选水环泵，既使水吸入也不影响工作。真空外径定径套：图4-3-10为单独的真空定径套，分抽真空区真空外径定径套内径：定径套内径一般小于口模内径，拉伸比越大则小得越多；拉伸比过大，管壁粗糙；拉伸比过小则操作困难，生产率降低。真空外径定径套位置：应离开口模一小段距离，以防粘模。最终管材外径将小于定径套内径。如HDPE管径40mm，真空定径套内径40.2mm，口模内径45mm；PA1010管径31.3mm，真空定径套内径31.7mm，口模内径为44.8mm；挤出ABS、RPVC管时定径套内径仅稍小于口模内径。真空外径定径套内径：定径套内径一般小于口模内径，拉伸比越大则定径套长度：要保证管坯获得足够的冻结层厚度，温度降到热变形温度以下；长度取决于挤出速度、管材尺寸、起始温度和塑料的热性能；当管径小于300mm的RPVC管定径长度为内径的3~6倍，小管取大值；当管径小于35mm时，长度可取管径的10倍；聚烯烃管取内径的3~5倍，小直径可大于5倍。3、各种定径方式比较结构上：外径定径双内径定径简单，操作方便。管壁质量：外径定径管外壁质量好，尺寸准确；内径定径则管内壁质量好，尺寸准确，对流体流动有利。管壁应力分布：见图4-3-11。外定径应力叠加效果，不均匀内定径应力叠加效果，较均匀定径套长度：3、各种定径方式比较外定径应力叠加效果，不均匀内一、吹膜机头的分类及特点吹塑薄膜挤出机头设计吹膜机头分类：根据吹膜牵引方向不同分为上吹、下吹和平吹三种；可依产品规格、使用原料、生产条件、质量要求和经济核算等来选择。按机头结构分：侧边进料的芯棒式机头、中心进料的十字机头、螺旋式机头、径向流道莲花瓣（或多流道）机头、旋转式机头等。芯棒式机头十字机头螺旋式机头莲花瓣式机头PVC膜适用可用（平吹）不可用不可用PE膜适用适用适用适用PP膜适用适用适用适用PS膜适用可用可用可用PA膜适用可用可用可用PC膜适用可用可用可用一、吹膜机头的分类及特点吹塑薄膜挤出机头设计吹膜机头分类：芯机头特点：上吹法：泡管形状稳定，占地面积小，易生产折径大、厚度大的薄膜；但要求厂房较高，不适用于粘度小的原料，不利于薄膜冷却。下吹法：生产线速度较高，有利于薄膜的冷却，适用于粘度小的原料，但不适于生产较薄的薄膜，设备安装位置高，不便维修。平吹法：引膜容易、操作方便、辅机结构简单；但占地面积大，膜管自重下垂，薄膜厚度不均，不适用于生产折径大的薄膜。

机头设计关键参数：吹胀比、牵引比、口模环隙尺寸；吹胀比：薄膜泡管直径与口模直径之比，是吹膜生产工艺的控制要点，吹胀比在，薄膜的横向强度高；吹胀比控制不当，膜管稳定性差；一般吹胀比为1.5~3。牵引比：薄膜牵引速度与管坯挤出速度之比；牵引比大，薄膜拉伸大，纵向强度随之提高；牵引比过大，膜厚难以控制，甚至可能破裂；一般牵引比为4~6。机头特点：机头设计关键参数：吹胀比、牵引比、口模环隙尺寸；1、芯棒式挤出机头机头工作过程：物料由机颈到达芯棒后分割为两股，绕芯棒轴斜面流动至芯棒尖处重新融合，之后经分流锥扩展成管坯从口模均匀挤出，再由压缩空气吹胀成薄。膜坯厚度均匀性可由6~8个调节螺钉7调节。口模环缝尺寸S：通常取0.5~1.3mm，最常用0.8~1mm；经验值S=（18~30）t，t为泡管膜厚。二、吹膜机头的结构设计1、芯棒式挤出机头机头工作过程：物料由机颈到达芯棒后分割为两芯棒式机头特点：机头内存料少，不易过热分解，适于热敏料（如PVC）；结构简单、装拆方便；有一条料流熔合线，熔合处易产生偏厚或偏薄现象；料流经直角拐弯时各处流速不等，造成薄膜厚度不均匀；芯棒易产生“偏中”现象，引起模口间隙不均。芯棒式机头特点：芯棒式机头设计要点：（1）物料均匀分配问题方法一：在芯棒上设置平衡流道（图4-4-2），槽宽a等于机头进料口直径，深度为芯棒侧原有间隙的1~1.5倍。方法二：加阻尼块（图4-4-3），抑制流速快的一侧，平衡流动阻力；阻尼块高度为原缝隙的1/3~2/3，包覆角为200~240°。芯棒式机头设计要点：方法一：在芯棒上设置平衡流道（图4-4-（2）芯棒稳定性问题：芯棒两侧压力不等造成偏中现象，应适当增大芯棒直径，提高芯棒装配的接触刚度。（3）消除熔接痕问题：熔接痕必不可少，熔接不良严重影响薄膜质量。方法：提高熔接区的压力，机头压缩比（机头进口与出口环隙截面积之比）至少等于2，但也不宜过大；芯棒尖至机头出料口的距离至少应为芯棒直径的2倍；在口模出口附近设置环形缓冲槽，有利于消除熔接痕，也有利于熔体压力的均匀分布；槽宽B=（15~30）S，槽深δ=（3.5~8）S。（2）芯棒稳定性问题：芯棒两侧压力不等造成偏中现象，应适当增（4）芯棒扩张角α：一般取80°~90°，最大取120°，膜管直径大者取大值，以减小机头的长度和重量。结构：类似于挤管机头，熔料从中心进入，被分流器支架支撑筋分为多股，之后汇合。应用：适用于上吹、下吹和平吹工艺。2、十字形吹膜机头（4）芯棒扩张角α：一般取80°~90°，最大取120°，为提高熔合质量，同样可在口模平直段开设环形缓冲槽，并适当加长支撑筋到出口的距离。特点：料流均匀，薄膜厚度较均匀，不会发生偏中现象；熔接痕数较多；机头内存料较多，不适宜加工热敏性塑料薄膜。为提高熔合质量，同样可在口模平直段开设环形缓冲槽，并适当加长结构：中心进料后沿径向分成3~6股料流，到达芯棒表面后，进入各自的螺旋槽，螺槽由深变浅，最终消失；物料流动过程中逐渐熔合，可有效消除熔接痕。3、螺旋式吹膜机头结构：中心进料后沿径向分成3~6股料流，到达芯棒表面后，进入螺旋槽数与芯棒直径关系（表4-4-1）。螺旋槽数与径向孔数相等；径向孔径取决于树脂种类、温度和挤出量，通常为φ8~φ16mm，螺槽起始点深度16~20mm，螺距16~22mm，口模平直段长度20~25mm，口模环隙0.8~1.2mm。机头中心进料孔直径可查表4-4-2，过小阻力大，过大则会在孔壁处滞流引起熔体分解。螺旋槽数与芯棒直径关系（表4-4-1）。螺旋槽数与径向孔数相工作过程：物料在芯模端部平面上分成数股，均匀分布到芯膜边缘的环形槽中，转90°弯经口模环隙挤出并吹胀。特点：机头高度短、体积小、重量轻，管坯直径可达256mm；环隙宽度0.6~1.6mm；适用于吹塑大口径薄膜；熔接痕多，机头流动阻力较大，不适于高粘度和热敏性的树脂。4、径向流道吹膜机头（多流道或莲花瓣机头）工作过程：物料在芯模端部平面上分成数股，均匀分布到芯膜边缘的分配板吹膜机头：分配板上、下两面均开设有径向流动的六根沟槽，并相互错开，最后汇聚在与分配板外圆面相邻的圆环槽中，达到均匀分布的目的。机头口模段可设置缓冲槽，调节流速和压力，口模间隙用调节螺钉调节。不同挤出直径范围分配板吹膜机头：分配板上、下两面均开设有径向流动的六根沟槽，旋转式机头结构：可以是芯棒式、螺旋式或十字形机头；旋转方式可采取外套旋转、芯棒旋转或芯棒和外套同时旋转（同向或反向）。旋转作用：改善薄膜厚度分布，转速通常取0.2~4.0r/min。图4-4-10：口模和外套可单独旋转，或可同速或异速、同向或异向旋转，芯模最高转速2.5r/min，外模套2r/min。注意：运动件间的密封和耐磨。5、旋转式吹膜机头旋转式机头结构：可以是芯棒式、螺旋式或十字形机头；旋转方式可图4-4-11：口模与芯模之间无相对转动，机头在机颈处断开，通过传动机构带动作270°~360°的反复摆动旋转，以改善膜厚分布。锁紧螺母调节上下段的压紧程度，防止熔料溢出。图4-4-11：口模与芯模之间无相对转动，机头在机颈处断开，复合吹塑：将同种异色或不同种树脂分别在不同挤出主机内塑化后导入同一个吹膜机头同时挤出，形成多层复合薄膜。复合膜优点：可使各种材料性能互补，改善薄膜的韧性、气密性、耐热性、化学稳定性、焊接性和粘接性、印刷性等。常见复合膜：不同色泽PE/PE、PE/EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）/PE、PE/EVA/PP、PA/Ionomer（离子聚合物）/PE等。复合吹塑机头分类：分模内复合和模外复合两种。模内复合机头：不同树脂在模口内汇合，再一同挤出；熔体在口模内高压下汇合，可改善层间复合的附着力，且可根据需要调整复合型材的厚度比例；模外复合机头：不同树脂熔体刚刚离开口模时立即复合，优点能准确控制各层的厚度比。6、多层复合薄膜吹塑机头复合吹塑：将同种异色或不同种树脂分别在不同挤出主机内塑化后导《挤出模具》课件内层(PE)与中间层(Ionomer)模内复合外层(PA)与复合层模内复合三层同时模内复合内层(PE)与中间层(Ionomer)模内复合外层(PA)与图4-4-16：模外复合能准确控制各层的厚度比，还可在薄膜复合前可引入氧化性气体，使其表面活化，更利于两层薄膜之间的物理和化学结合。图4-4-16：模外复合能准确控制各层的厚度比，还可在薄膜复冷却定径装置类型：分外冷却风环（牵引速度~20m/min）、减压室风环（高速或重薄冷却）和双风口减压风环。图4-4-17：风环由上、下两部分组成，旋转上盖可改变出风口间隙；为保证风的均匀稳定，采用三个进风口及迷宫结构。风环出风口与轴线呈45°~60°；风环大小应与膜管直径相匹配，一般风环内径为机头直径的1.5~2.5倍；当牵引速度较快时，可用两个风环来冷却。三、吹塑薄膜的冷却定径装置冷却定径装置类型：分外冷却风环（牵引速度~20m/min）、图4-4-18：在普通风环上加了减压室，气流沿管壁平行上吹，形成一定负压，减压室高度约300~400mm；上盖阻尼孔与膜管间距40~50mm，气流转向板出口与模口距离也在40~50mm；此风环可提高生产率3倍。阻尼孔可自动调节膜管直径，当膜管变大时，阻尼孔缝隙减小，减压室内压增大，迫使膜管直径减小。减压室风环可快速冷却，膜结晶度低，透明度增加，膜厚也更均匀。图4-4-18：在普通风环上加了减压室，气流沿管壁平行上吹，双风口减压风环：风环中部设隔板和减压室，在上、下各有一个出风口，供风相互独立，并可分别调节。上风口风速比下风口大，起强冷和携带下风口气流作用，调节风口可调整负压区真空度，以控制膜厚，该结构可提高薄膜产量和质量。生产低结晶度、高透明的PP膜或低粘度的PA膜需要采用骤冷，可采用冷却水环冷却（图4-4-19）。内外双面冷却：使膜管内热空气抽出，通入冷空气，可明显提高冷却效率，提高产量50%以上。双风口减压风环：风环中部设隔板和减压室，在上、下各有一个出风板片材挤出机头设计热塑性板、片和平膜均可用平缝形口模挤出机头成型。一、板片材挤出机头类型分类：按平缝口模机头的结构可分为五种：T形机头（支管式机头）；鱼尾式机头；衣架式机头；螺杆式机头；莲花瓣式机头。板片材挤出机头设计热塑性板、片和平膜均可用平缝形口模挤出机头1、T形机头流道设计T形岐管截面较大，料流阻力小，熔体先沿岐管横向流动，之后平缝挤出。因岐管内压力梯度的存在，致使熔体通过平缝各点的流速不相同，其流速不均匀性可用流动均匀性指数UI表示，一般UI≥0.95。二、板片材挤出机头设计要点1、T形机头流道设计T形岐管截面较大，料流阻力小，熔体先沿岐流道几何尺寸（见图4-6-3）h/R越小，B/L越小，B/R越小，则UI越大；取值：B=50~100cm，R=2~5cm，L=5~7cm。提高流动均匀性指数UI的方法：改变模唇长度L，离物料入口越远处，模唇长度越短；改变模唇间隙h，离物料入口越远处，模唇间隙越宽；在岐管与模唇之间加阻流棒（调节排），调节料流阻力。流道几何尺寸（见图4-6-3）提高流动均匀性指数UI的方法：T形机头流道腔体积不宜过大，以免物料停留时间过长引起分解。2、鱼尾式机头流道设计鱼尾式机头：熔体流至口模区各处的流程不同，故流速不均匀，且θ角越大，UI越小，所以只能用于幅宽不大的制品，一般幅宽小于500mm。T形机头流道腔体积不宜过大，以免物料停留时间过长引起分解。2鱼尾式机头UI值的改进：改变模唇长度；改变模唇间隙；在三角形流道中添加阻尼块。鱼尾式机头：在幅宽相同情况下机头的长度较其它机头更长，重量也较重。鱼尾式机头UI值的改进：鱼尾式机头：在幅宽相同情况下机头的长衣架式机头特点：流道上方有对称布置的岐管，物料从岐管溢入弓形区之后平行地流向模唇区，理论上无滞料问题；适用于宽幅片材生产，最大可达4000~5000mm。流道结构：分直管岐管式流道和弯岐管式流道两类。直管岐管式：岐管是等直径圆管向两侧倾斜，模唇长度不等，以达到较大的UI值；弯岐管式：为不等径的弯岐管结构，熔体在机头内停留时间相等，与熔体流经路径无关，且受到的剪切力相同。3、衣架式机头流道设计衣架式机头特点：流道上方有对称布置的岐管，物料从岐管溢入弓形（1）机头入口截面积和岐管起始半径的确定：设物料总体积流率为2qv,o，则进入岐管任一侧的流量为qv,o，则机头入口截面积为式中υ0——熔体入口线速度，一般取0.8m/min。岐管入口半径为（1）机头入口截面积和岐管起始半径的确定：设物料总体积流率为（2）任意处岐管半径r：r是横坐标Z的函数。式中H——扇形区间隙；

Z——流道横向坐标（见图4-6-9）。当Z=B时，r=R0，即岐管的入口半径当已知流道入口半径R0时，利用上式可求出扇形区间隙H值。（2）任意处岐管半径r：r是横坐标Z的函数。式中H——扇当塑料的非牛顿指数m已知时，流道几何参数关系见表4-6-1所示。比较r和R0两式可得当塑料的非牛顿指数m已知时，流道几何参数关系见表4-6-1所（3）岐管坐标的确定：即求解岐管的下沿线的轨迹。扇形区由流道长度不断变化的三角区Yc和流道长度不变的稳压区Y0组成，经推导可得：稳压区长度式中φ——系数。（3）岐管坐标的确定：即求解岐管的下沿线的轨迹。扇形区由流道（4）模唇区长度L确定：L应有足够长度，以消除记忆效应，消除因熔体弹性恢复引起的出模膨胀。式中ts——熔体在该温度下应力松弛时间，其值实际难以确定，常用长厚比L/h的经验数据确定。鱼尾式机头：L=（15~50）hPVC：L/h=30聚烯烃：L/h=10~20（4）模唇区长度L确定：L应有足够长度，以消除记忆效应，消除衣架式机头典型结构特点：流道应光滑过渡，不留死角；模唇间隙可调；阻尼筋高度可调。衣架式机头典型结构特点：流道应光滑过渡，不留死角；模唇间隙可机头结构：在T形机头的直岐管内安装螺杆，依靠螺杆的作用将物料沿直岐管强制分配，并在等压下沿侧缝均匀挤出。应用：适用于宽幅板材（可达4m）、特厚板材（可达40mm）和粘度很大、含各种填料流动难的塑料，以及热敏性塑料板片材挤出。4、螺杆分配式机头流道设计机头结构：在T形机头的直岐管内安装螺杆，依靠螺杆的作用将物料（1）端部供料型螺杆分配机头：分配螺杆直径应稍小于挤出机螺杆，采用渐变型结构，为减轻螺杆挠曲倾向，使物料的摄入与排除更均匀，分配螺杆多为4~6头螺纹。（2）中央供料型螺杆分配机头：分配螺杆从中央到两端分成右旋螺纹和左旋螺纹两段设计，也采用渐变型。（1）端部供料型螺杆分配机头：分配螺杆直径应稍小于挤出机螺杆特点：分配螺杆转动易使制品出现波浪形料流痕迹；螺杆机头还可加阻流棒，以进一步调节片材各点的厚度，克服流痕影响。特点：分配螺杆转动易使制品出现波浪形料流痕迹；螺杆机头还可加螺杆分配式机头流道尺寸：图4-6-14；经验数据见表4-6-2。螺杆分配式机头流道尺寸：图4-6-14；经验数据见表4-6-模唇结构：模唇是调节板片材厚度的辅助手段，一般由许多螺钉调节，操作较麻烦；实际操作常通过调节温度来控制出料均匀。柔性模唇调节：利用热螺栓自动调节平缝式机头的柔性模唇，当模唇间隙偏小时，切断电源、空冷螺栓，使其收缩，模唇自然间隙增大，反之亦然。模唇结构：模唇是调节板片材厚度的辅助手段，一般由许多螺钉调节一、挤压式包覆机头线缆包覆挤出机头设计包覆机头分类：挤压式：在金属导线外包覆一层软质塑料绝缘层——电线；套管式：在多股塑料电线束外面再包覆一软质塑料绝缘导管——电缆。包覆机头一般采用直角式机头、45°机头或其它斜角机头。导线包覆层厚度可通过更换口模尺寸、改变挤出速度、芯线牵引速度及导向锥轴向位置来调节。一、挤压式包覆机头线缆包覆挤出机头设计包覆机头分类：包覆机头口模定型段长度：L=（1~1.5）D；导向棒前端面到口模定型段距离：M=（1~1.5）D；导向棒导向孔与导线间约有0.05mm间隙，除保证良好的同心度外，还可防止塑料熔体反向渗入。电线包覆速度：通常为800~1200m/min（很高），最高可达2400m/min，对导向孔的磨性要求高，常用硬质合金制造。口模对中性调节：可用调节螺钉3加以调节。口模定型段长度：L=（1~1.5）D；电线包覆速度：通常为8口模预对中机头：机头不需要进行对中调节，且导线进入内导向环之前已被一薄层熔体所包围，有润滑作用，降低了导向孔的磨损。口模预对中机头：机头不需要进行对中调节，且导线进入内导向环之导管式包覆机头结构：设计成直角式机头，它是将塑料挤成管，在口模外立即收缩包覆在芯线上，与挤压式不同。收缩方法：提高芯线牵引速度或抽真空。线与塑料未直接接触；芯线与导入孔单边间隙可为0.2~0.3mm二、导管式包覆机头导管式包覆机头结构：设计成直角式机头，它是将塑料挤成管，在口包覆层厚度：随口模尺寸、导向棒头部尺寸、挤出速度、芯线牵引速度等不同而变化。口模定型段长度L为口模出口直径的0.5倍以下，否则螺杆背压大、产量低，且电缆表面出现流痕，影响表面质量。包覆层厚度：随口模尺寸、导向棒头部尺寸、挤出速度、芯线牵引速知识检测每种挤出机头设计均必须遵守的基本原则是什么？棒材挤出时如何提高其密实度？管材挤出时定径方法的选择有何依据？板片材挤出机头设计关键是什么？流道结构对板片材挤出有何影响？板片材挤出机头制品厚度如何调节？阻尼筋设置有何要求？知识检测每种挤出机头设计均必须遵守的基本原则是什么？棒材挤出知识应用生产聚丙烯塑料薄膜，已知薄膜厚度为0.15mm，折径为300mm，试设计其吹膜机头结构，完成相关计算，并画出机头结构图。知识应用生产聚丙烯塑料薄膜，已知薄膜厚度为0.15mm，折径%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNoXlUiQfNcK8H5D2A+xbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7G4C4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$t$qYnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)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一、挤出成型模具种类及特点概述1、挤塑模（机头）的种类挤塑成2、挤出机头特点2、挤出机头特点2、挤出机头特点模腔为熔体流经的通道，要求满足物料流动和成型的双重要求；挤出机头与挤出机、定径装置等是密切相关的，设计不当则产品质量和生产效率将受到严重的影响。挤出机头是连续工作的，工作稳定性要高、故障率要少；挤出产品质量和生产效率不仅仅取决于机头，还取决于定型装置、冷却装置和牵引装置等辅助设备，整个系统需要协调工作。2、挤出机头特点模腔为熔体流经的通道，要求满足物料流动和成型机头设计：包括机头内流道设计、刚强度和结构设计以及加热控温方式设计等；流道结构尺寸设计是关键。（一）机头流道结构塑料熔体在管道内流动的流速分布形式：一维流动：熔体在流道截面上各点流速分布仅沿一个方向变动，只需用一个垂直于流向的坐标表示。忽略两端二、挤塑模设计基础机头设计：包括机头内流道设计、刚强度和结构设计以及加热控温方二维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示。塑料熔体在矩形、椭圆形、三角形、梯形、多边形等截面内平行流动都属于二维流动。二维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示。塑料熔体在矩三维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示，同时流道尺寸沿流动方向也有变化，即流速分布要用三个坐标表示。对于多数挤塑制品对成型起决定作用的是口模的平直部分，可视为一维流动进行求解。1、塑料熔体在圆管内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在圆管中的总体积流率为：三维流动：流速分布需用两个垂直于流向的坐标表示，同时流道尺寸式中k——真实流动常数；m——非牛顿指数，牛顿流体m=1，非牛顿流全m>1。对于一般的塑料熔体都是非牛顿流体，真实流动常数k和m是用毛细管流变仪做出的流动曲线来求解的（见图4-1-10）对于圆管流道，利用实验曲线可以求得k′（表观流动常数）和m，相应的可求出qv、Δp以及流道几何尺寸R、L之间的关系：式中k——真实流动常数；对于一般的塑料熔体都是非牛顿流体，若要按真实剪切速率的公式（4-1-9）计算，认为两式的m近似相同，须将k′转换成真实流动常数k，比较式（4-1-13）和（4-1-9）可得将算出的真实流动常数k代入式（4-1-9）即可进行计算。若要按真实剪切速率的公式（4-1-9）计算，认为两式的m近似2、塑料熔体在宽扁孔内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔体在宽扁孔中的总体积流率为：利用实验曲线可先求得k′，再求k，由k和m可求出qv、Δp和流道几何尺寸W、H、L之间的关系。实际宽扁孔类型：宽度有限，W/H较大的扁孔和圆形或非圆形环隙孔。2、塑料熔体在宽扁孔内流动取一微单元建立力平衡方程，可推得熔宽度有限的宽扁孔按上述方法计算，忽略了扁孔两端壁面的影响，存在一定的误差；当W/H≥10时，误差可以控制在7%以下。对于环形间隙，虽不存在两端有侧壁的问题，但上下两侧壁长度相差较大时，也存在一定的误差。图4-1-12断面都可作为宽扁孔处理。宽度有限的宽扁孔按上述方法计算，忽略了扁孔两端壁面的影响，存3、塑料熔体在圆锥形管或楔形扁槽内流动圆锥形流道内的熔体流动属二维流动，处理方法是将流道分成若干段等直径的微元，通过积分计算其压力降。对于楔形扁槽也可分成若干段等高的扁孔加以计算。锥形流道通常作为机头的过渡流道，其侧壁与机头轴线夹角应在30°以下。大锥角会使物料滞留时间过长而分解；大锥角还使物料受拉伸应力过大而出现熔体破裂；大锥角流动阻力大，锥角越大，流速分布越不均匀，使挤出制品变形，应增设一段无锥角的过渡段使流速变均匀。3、塑料熔体在圆锥形管或楔形扁槽内流动圆锥形流道内的熔体流动4、塑料熔体在异形横截面直管内流动对于三角形、半圆形、矩形、正方形、椭圆等二维流动的截面，非牛顿流体流过时的压差与体积流率关系只能求得近似解；可通过图表查出断面形状系数后代入公式求解。对于非牛顿流体，η应换成该剪切速率和挤出温度下的表观粘度ηa，ηa随剪切速率的增加而降低，其值可查塑料流变性能测试曲线，也可按下式计算：式中f——形状系数；η——牛顿粘度。4、塑料熔体在异形横截面直管内流动对于三角形、半圆形、矩形、通常挤出机头的流道由依次连接的各类基本几何形状流道组成，压力损失可分段计算，再相加得总压力损失。例：挤出φ6.4mm的LDPE棒，为便于冷却和定型，口模处采用较低的挤出温度（121℃），要求产量为23.6kg/h，塑料棒牵引速度为流出口模的平均速度，机头压力为8.4MPa，此时物料密度为0.795g/cm3。熔体流动曲线（图4-1-16）中剪应力τ与管壁处牛顿剪切速率γa之间的关系满足下式：在121℃曲线上做一相近的直线，在直线上取1、2两点，坐标代入上式可得：通常挤出机头的流道由依次连接的各类基本几何形状流道组成，压力两式相除，可求得m=3.20；利用m求k′，在点1，k′=6203；在点2，k′=5984，取平均值k′=6093。即在规定产量下的体积流率为口模长度两式相除，可求得m=3.20；利用m求k′，在点1，k′=（二）机头与挤出机的关系1、螺杆与机头的匹配：挤出机螺杆可以衡量挤出机的生产能力，但如果螺杆与机头不相配，生产率也难以提高。假设：熔体为牛顿型流体，则螺杆特性曲线表达式（挤出量）为式中qv——体积流量（挤出量），cm3/s；

α、β、γ——与螺杆几何尺寸有关的常数；

n——螺杆转数，r/s；p——机头压力，MPa；

μ1、μ2——螺槽中和螺棱与料筒间隙的熔体粘度。（二）机头与挤出机的关系1、螺杆与机头的匹配：挤出机螺杆可以假设：熔体为牛顿型流体，则熔体通过机头的流动方程为式中qv——通过机头的体积流量，即单位时间挤出量，cm3/s；

R——口模常数，由口模形状和尺寸决定；

μ——机头内物料粘度。联立上两式，令μ1=μ2=μ则上式表明：通过机头的物料体积流量与螺杆转数、机头和螺杆的结构尺寸有关，与物料的粘度关系很小。假设：熔体为牛顿型流体，则熔体通过机头的流动方程为式中q机头和螺杆特性曲线可得挤出机和机头的联合工作点深螺槽螺杆的特性线斜率较大，特性越软，不能采用阻力大的机头，否则产率qv会迅速降低；浅螺槽螺杆特性硬，可配以阻力大的机头，不会影响其产率，可得到高质量产品。机头和螺杆特性曲线可得挤出机和机头的联合工作点深螺槽螺杆的特2、机头和挤出机的联接2、机头和挤出机的联接圆棒材挤出机头设计设计要点机头内腔应呈流线形，不能急剧扩大或缩小，更不能有死角和停滞区；流道应光滑，粗糙度Ra<0.4μm，最好镀硬铬（镀层厚0.02~0.03mm）以防腐蚀。机头应有足够的压缩比，以使制品密实和有效消除分流器支架造成的结合缝；必须考虑塑料特性和成型条件，正确设计机头的截面形状；在满足成型要求和强度前提下，机头结构应紧凑，与料筒连接严密并易于拆装；机头材料要硬而耐磨，必要时表面镀铬防腐；口模和机头体的温度应能独立控制。圆棒材挤出机头设计设计要点圆棒材规格：几毫米~几百毫米不等，它可比挤出螺杆直径还大；挤出速度：为使中心的塑料熔体全部冻结，挤出速度有时控制得很慢（如φ45mm挤出机挤φ60mm尼龙棒时，速度为2.5m/h，挤φ200mm棒材时，挤出速度为0.5m/h）。一、棒材挤塑成型机头结构设计棒材机头种类：带分流梭的机头不带分流梭的机头过滤板和过滤网聚四氟乙烯绝热垫圆棒材规格：几毫米~几百毫米不等，它可比挤出螺杆直径还大；一定径套：直径很小（φ5mm以内）的棒材挤出可以不设定径套；当棒材直径较大时，必须使用定径套。无分流梭的棒材机头口模与定径套之间需用绝热垫圈隔热。为保证棒材密实度，往往需增加棒材的挤出阻力，采用增加定径套长度的办法实现。定径套：直径很小（φ5mm以内）的棒材挤出可以不设定径套；为保证棒材密实度，往往需增加棒材的挤出阻力，采用增加定径套长度的办法实现（一般约为直径的10倍或更长）。棒材挤出属一维流动，当机头定型部分越短，压力建立时间越短，熔体离开口模时膨胀越大（可达38~120%）；为补偿膨胀可采用减少口模直径或提高棒材牵引速度的办法加以调节。为保证棒材密实度，往往需增加棒材的挤出阻力，采用增加定径套长水冷定径套结构：分普通夹套冷却水套和螺旋式冷却定型套两种。定径套前段平直，棒材移动阻力大，便于保持机头内压，使尚未凝固的芯部能够获得补料，后段带有一定斜度，摩擦力小，防止棒材堵塞出口。二、水冷定径套结构设计水冷定径套结构：分普通夹套冷却水套和螺旋式冷却定型套两种。定水冷定径套关键尺寸：内径和长度。内径：由棒材直径决定，需考虑成型收缩率的影响；长度：应保证棒材离开定径套后不因自重作用而变形，并能保持一定的表面质量。棒材挤出成型收缩率材料PA1010PA66ABSPCPOM氯化聚醚聚砜收缩率/%2.5~53~61~2.51~2.52.5~41.5~3.51~2棒材的表面质量主要取决于定型套，机头与定型套之间的绝热板也会影响棒材表面光洁度，宜选用耐高温、导热系数小，具有自润滑性和弹性的材料，常用聚四氟乙烯材料。水冷定径套关键尺寸：内径和长度。棒材挤出成型收缩率材料PA1水冷定径套长度可按经验取值，一般棒材直径φ50mm以下，定径套长度取200~350mm；当直径大于φ50mm~

φ100mm，定径套长取300~500mm。PA1010经验值见下表：水冷定径套长度可按经验取值，一般棒材直径φ50mm以下，定径一、管材挤出机头结构设计管材挤塑成型机头1、管材挤出机头结构组成适用于挤RPVC小管一、管材挤出机头结构设计管材挤塑成型机头1、管材挤出机头结构2、管材挤出机头分类按管材挤出方向与挤出机轴线之间的关系分：直管式机头、弯管式机头、旁侧式机头等（1）直管式机头扩张分配段压缩段：提高密实度成型段：决定管坯的最终尺寸。适用于PVC、PA、PC、PE、PP等薄壁小口径管材挤出。适用于挤大管口模间隙调节螺钉2、管材挤出机头分类按管材挤出方向与挤出机轴线之间的关系分：（2）直角式挤管机头特点：挤出管材轴线与挤出机螺杆轴线成直角，便于进气、芯模的加热，以及芯线、复合管的导入包覆。图4-3-3：适用于内定径的PE、PP、PA等塑料管成型。熔接痕在进料口对面，设计时要尽量减少管材沿圆周各点流动距离不等和压力不平衡。挤出大小口径管材均适用。（2）直角式挤管机头特点：挤出管材轴线与挤出机螺杆轴线成直角（3）筛孔板式挤管机头特点：可生产大口径（φ600mm以上）的管材，并能有效地减小机头体积和重量，熔体经过千百个小孔（φ0.5~1mm）可获得充分的塑化混合，可消除熔接痕。适用于流动性好的聚烯烃类塑料管材成型。（3）筛孔板式挤管机头特点：可生产大口径（φ600mm以上）（4）旁侧式挤管机头特点：结构复杂，没有分流器支架，芯模可以加热，定型长度也不要很长，大小口径管材均适用。（4）旁侧式挤管机头特点：结构复杂，没有分流器支架，芯模可以3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定口模是机头压力损失最大的地方，对于R0/Ri<1.3的薄壁管，口模的环隙可按窄缝处理，此时成型段长度为或3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定口模3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定式中口模越长物料流动阻力越大，流动更稳定，制品也更密实，可消除物料的螺旋运动，并提高熔接强度；但口模过长会降低产品。口模长度也可凭经验确定：3、管材挤出机头结构参数的计算与确定（1）口模长度的确定式中（2）分流锥及支架设计分流锥尖端与过滤板的距离L0：不宜过小，以免出现料流的不稳定；但也不宜过大，否则物料停留时间过长易分解；L0一般取10~20mm，或等于螺杆直径的1/5~1/10。分流锥扩张角α：低粘度耐热料取45~80°为宜；高粘度热敏料取30~60°。分流锥体长L3：一般取（1~1.5D），D为螺杆直径。分流锥头部圆角R：取0.5~2mm，R越大越易停料。（2）分流锥及支架设计分流锥尖端与过滤板的距离L0：不宜过小分流锥结构：通常与支架做成一体，再与芯棒联接。分流筋断面为菱形，入口端尖角应大于出口端尖角，数量3~8根。（3）芯棒设计芯棒由收缩段和平直段组成，与分流锥之间用螺纹连接；平直段长度等于口模长度。收缩段：应具有足够的压缩比（面积之比），低粘度料压缩比取10，高粘度料取3~6。收缩段收缩角β：应小于扩张角α，其值取决于物料流动特性决定，一般取30°~45°；低粘度料（如聚烯烃）取大值，高粘度料（如RPVC）取小值。分流锥结构：通常与支架做成一体，再与芯棒联接。分流筋断面为菱（4）管材壁厚均匀度调节管材挤出口缝隙调节：芯棒固定，用4个以上的螺钉调节口模与芯模的同心度。二、定径套设计1、内径定径法：挤出管坯内壁与带微小锥度的定径芯棒接触，芯棒内通水冷却，由于管的收缩而贴在芯棒上，使管材内径定径。特点：管内径尺寸准确稳定，内表面质量好，特别适用于PE、PP管挤出。为便于冷却，多用于直角机头或偏心机头；因流道偏长，不太适合热敏性塑料挤出。（4）管材壁厚均匀度调节管材挤出口缝隙调节：芯棒固定，用4个2、外径定径法：分压缩空气定径法（内压定径）和真空定径法两种。压缩空气外径定径：压缩空气（0.03~0.25MPa）由分流器支架筋条导入，用与管内壁间隙配合的橡皮塞堵在管内防止漏气。二、定径套设计2、外径定径法：分压缩空气定径法（内压定径）和真空定径法两种内压定径套内径：管坯挤出口模后会膨胀，故定径套直径应稍大于口模内径；直径100mm以下的管材定径套内径比口模大0.5~0.8mm；直径100~300mm的管材定径套内径比口模约大1mm；管材进一步冷却后直径又会收缩减小。真空外径定径套：定径套内壁开有许多抽真空小孔或窄缝（孔径或缝宽0.8mm，孔间距约10mm），使管材紧贴于定径内壁，同时冷却定型。内压定径套内径：管坯挤出口模后会膨胀，故定径套直径应稍大于口真空外径定径套：图4-3-10为单独的真空定径套，分抽真空区和水冷夹套冷却区，二者相互隔开；真空泵应选水环泵，既使水吸入也不影响工作。真空外径定径套：图4-3-10为单独的真空定径套，分抽真空区真空外径定径套内径：定径套内径一般小于口模内径，拉伸比越大则小得越多；拉伸比过大，管壁粗糙；拉伸比过小则操作困难，生产率降低。真空外径定径套位置：应离开口模一小段距离，以防粘模。最终管材