《塑料成型与模具设计》-第7章 挤出成型

7.1.1挤出机头的结构组成挤出成型模具主要由两部分组成，即机头和定型装置(定型套)。下面以管材挤出成型机头为例介绍机头的结构组成，如图7-1所示。

1.挤出机头挤出机头(又称机头体)是成型塑料制品的主要成型部分，其作用是将挤出机挤出的熔融塑料由旋转运动变为直线运动，并将熔融塑料进一步塑化，产生必要的成型压力保证塑件密实，通过机头获得所需要的塑件。

(1)口模。口模3是成型塑件的外表面的零件。

(2)芯棒。芯棒4是成型塑件的内表面的零件。§7.1挤出机头的结构组成与分类下一页

(3)多孔板和过滤网。多孔板和过滤网9的作用是改变料流的方向和速度，将塑料熔体的螺旋运动转变为直线运动，并过滤杂质，形成一定的压力。多孔板又称过滤板、栅板，还起支承过滤网的作用。多孔板上的孔眼大小一般取3...6mm，力求保持流道孔的有效面积为栅板总面积的40%~70%。过滤网应有足够的机械强度，但不能太厚。流道孔排列应紧凑合理。

(4)分流器和分流器支架。分流器6俗称鱼雷体或鱼雷头，其作用是使通过其的塑料熔体分流变成薄环状平稳地进入成型区，同时进一步加热和塑化。分流器支架7主要用来支承分流器及芯棒4，同时也能对分流后的塑料熔体起加强剪切和混合作用(有时也会产生熔接痕§7.1挤出机头的结构组成与分类下一页上一页§7.1挤出机头的结构组成与分类而影响塑件强度)，小型机头的分流器与支架可设计成一个整体。

(5)机头体。机头体8相当于模架，用来组装并支承机头的各零部件，并且与挤出机料筒连接。

(6)温度调节系统。为了保证塑料熔体在机头中正常流动及挤出，机头上一般设有温度调节系统10和11。

(7)调节螺钉。调节螺钉5是用来调节控制成型区内口模与芯棒间的间距及同轴度，以保证挤出塑件壁厚均匀。通常调节螺钉的数量为4~8个。

2.定型装置从机头中挤出的塑料制品虽然具备了既定的形状，可是因为塑料下一页上一页§7.1挤出机头的结构组成与分类制件温度比较高，由于自重会发生变形，因此需要使用定型套2将塑料制件的形状进行冷却定型，从而获得能满足要求的正确的几何形状、尺寸及表面质量。通常采用冷却、加压或抽真空的方法，将从机头中挤出的塑件的既定形状稳定下来，并对其进行精细加工，得到截面尺寸更为精确、表面更为光亮的塑料制件。7.1.2挤出机头的分类由于塑料制件的品种规格很多，因此生产中使用的机头也是多种多样的，一般按下述方法分类。

1.按塑料制件的形状分类主要塑件有管材、棒材、板材、片材、各种异型材、吹塑薄膜、下一页上一页带有塑料包覆层的电线电缆等，所用的机头相应称为管机头、棒机头等。

2.按塑件的出口方向分类根据塑件从机头中的挤出方向的不同，可分为直通机头(或称直向机头)和角式机头(或称横向机头)等。在直通机头中，熔体在机头内的挤出流向与挤出机螺杆的轴线平行;在角式机头中，熔体在机头内的挤出流向与挤出机螺杆的轴线呈一定角度，当熔体挤出流向与螺杆轴线垂直时，称为直角机头。

3.按熔体所受压力不同分类根据塑料熔体在机头内所受压力大小的不同，分为低压机头和下一页上一页§7.1挤出机头的结构组成与分类高压机头。低压机头即塑料熔体所受压力小于4MPa的机头;高压机头即塑料熔体所受压力大于10MPa。7.1.3挤出机头的设计原则

1.分析塑件的结构工艺性根据所要成型塑件的结构特点和工艺要求，正确地选用机头的结构形式。

2.机头应能改变塑料熔体的运动状态且产生适当的压力塑料熔体在料筒内由于受螺杆的作用而旋转，经过机头后，塑料熔体的旋转运动必须转变成直线运动才能进行成型流动，同时也必须对塑料熔体产生适当的流动阻力，使螺杆对塑料熔体产生适当的压力。下一页上一页§7.1挤出机头的结构组成与分类机头内所设置的多孔板和过滤网，就能将熔体的旋转运动变成直线运动，同时也增大熔体的流动阻力。

3.机头内的流道应呈光滑的流线型为了减少压力损失，使塑料熔体沿着流道均匀平稳地流动，机头的内表面必须呈光滑的流线型，不能有阻滞的部位以免发生过热分解，表面粗糙度Ra应小于0.1μm。

4.机头内应设置一定的压缩区为了使进入机头内的塑料熔体进一步塑化，机头内一般都设有分流器和分流器支架等分流装置，使塑料熔体进入口模之前必须在机头中经过分流装置。下一页上一页§7.1挤出机头的结构组成与分类下一页上一页§7.1挤出机头的结构组成与分类如图7-1所示的塑料熔体经分流器和分流器支架后再汇合，会产生熔接痕，离开口模后会使塑件的强度降低甚至发生开裂，因此，在机头中必须设置一段压缩区，以增大塑料熔体的流动阻力，消除熔接痕。对于不需要分流装置的机头，塑料熔体通过机头中间流道后，其宽度必须增加，需要一个扩展区域，以便不降低熔体或塑件的密度，因此，在机头中也应设置一定的压缩区域，产生一定的流动阻力，保证熔体或塑件的组织密实。

5.要考虑塑件的离模膨胀效应和收缩效应的影响，保证塑件正确的截面形状由于塑料熔体在成型前后应力状态的变化，将引起离模膨胀效应(挤出胀大效应)使塑件长度收缩和截面形状尺寸发生变化，因此设计机头时，要对口模的形状和尺寸进行适当地补偿，保证挤出塑件具有正确的截面形状和尺寸。

6.机头内要有调节装置为了控制挤出过程中的挤出压力、挤出速度、挤出成型温度等工艺参数，需要设置调节装置，以便对挤出型坯的尺寸进行调节和控制，同时，机头的结构应紧凑，便于操作，调整维修方便。7.1.4挤出机头的材料选择机头的结构分为两部分，其中一部分与塑料直接接触，即与成型塑件的内外表面接触。§7.1挤出机头的结构组成与分类下一页上一页由于熔体流经机头的这部分时，会与口模、芯棒产生一定的摩擦磨损，同时塑料在挤出成型过程中还伴随着一些有害气体的产生，对机头内的零部件会产生较强的腐蚀作用，因此机头的摩擦和磨损会比较严重。机头的另一部分是机头的结构零件，起着支承作用，选用一般钢材即可。根据上述特点，为了提高机头的使用寿命，机头应选取耐热、耐磨、耐腐蚀、韧性高、硬度高、热处理变形小及加工性能好的材料，通常使用镍铬钢、不锈钢、工具钢等，并要对其进行淬火处理、表面抛光、镀铬，使机头硬度达到60~64HRC，表面镀层厚度达到0.01~0.02mm。对于熔融薪度高的塑料，一般应使用硬度高的材料。在选择材料时，应考虑所加工塑料的类型，所选材料的机械性能及热处理条件等，常用的机头材料见表7-1。§7.1挤出机头的结构组成与分类返回上一页7.2.1管材挤出机头的形式常见的管材挤出机头结构形式有以下三种。(1)直管式机头。如图7-2所示为直管式机头，主要用于薄壁小口径的管材挤出，该类机头的结构简单，容易制造;分流器支架和分流器制成一体，装卸方便。但芯棒加热困难，定型长度较长，而且塑料熔体经过分流器支架时会产生熔接痕。直管式机头适用于挤出成型各种软硬聚氯乙烯、聚乙烯、聚酞胺、聚碳酸酷等塑料管材。

(2)直角式机头。如图7-3所示为直角式机头，主要用于管材需要内径定径的塑料制品。在成型过程中，冷却水从芯棒5中穿过。直角式机头没有分流器支架，芯棒容易加热，定型长度不需要很长，下一页§

7.2管材挤出机头因此熔体的流动阻力小，成型塑料制品的质量较高，在成型时只可能产生一条熔接痕。但机头结构复杂，制造较困难。大小口径管材均适用。

(3)旁侧式机头。如图7-4所示为旁侧式机头。和直角式机头结构相似，但在机颈中多一个90°的拐弯，熔体的流动阻力大，物料出口方向和挤出机螺杆的轴线方向平行，但不一致，生产占地面积小。没有分流器支架，芯棒可以加热，定型长度也不需要很长。大小口径管材均适用。7.2.2管材挤出机头零件的设计

1.口模下一页上一页§

7.2管材挤出机头口模是成型管材外表面的零件，其结构如图7-5所示。由于离模膨胀效应(挤出胀大效应)使口模内径不能等于塑料管材的外径。所谓离模膨胀效应，是指从口模挤出的管坯由于压力突然降低，塑料因弹性恢复而发生管径膨胀，同时，管径在冷却和牵引的作用下，会发生缩小的现象。这些膨胀和收缩的大小与塑料的性质、挤出温度和压力等成型条件以及定径套等结构有关，目前尚无成熟的理论计算方法计算膨胀和收缩值，一般按如下经验公式确定口模内径。 (7.1)式中k—与塑料性质、成型条件和定径套结构有关的系数，一般为1.04~1.08;下一页上一页§

7.2管材挤出机头D—管材外径(mm)。口模定型段长度L1与塑料性质、管材的形状、壁厚、直径大小有关。其值大小可按经验公式根据管材壁厚来确定。 (7.2)式中t—管材壁厚(mm);k—与塑料有关的系数，挤软管时取大值，硬管取小值(见表7-2)。

2.芯棒(芯模)

芯棒是成型管材内表面的零件，如图7-6所示。直管机头芯棒与分流器采用螺纹连接。芯棒的结构应有利于塑料熔体的流动，有利于消除塑料熔体经过§

7.2管材挤出机头下一页上一页分流器后形成的熔接痕。熔体流过分流器支架后，先经过一定的压缩，使塑料熔体能很好地汇合。为此芯棒应有收缩角a，其值决定于塑料特性，对于度较高的硬聚氯乙烯，月一般为300~500;对于薪度低的塑料月为450~600。芯棒的长度州与口模相等，即口模定型段长度L1。L2则一般按下面经验公式决定: (7.3)式中D0—多孔板出口处流道直径，可按料筒或螺杆直径计算(mm)。芯棒直径d1可按下面经验公式计算: (7.4)式中δ—芯棒与口模之间的间隙(mm)。下一页上一页§

7.2管材挤出机头

d—口模内径(mm)。由于如上所述塑料熔体挤出口模后的膨胀与收缩，使δ不等于塑料制品的壁厚，δ可按下式计算: (7.5)式中K1—经验系数，一般为1.16~1.20;t—塑料制品的壁厚(mm)

为了使管材的壁厚均匀，在机头内必须设置调节螺钉5(图7-1)以便安装与调整口模与芯棒之间的间隙。调节螺钉的数量一般为4~8个。

3.分流器及分流器支架分流器是机头的重要组成部分，熔体经过过滤网和分流器后初步下一页上一页§

7.2管材挤出机头形成管状，其结构如图7-7所示。分流器的作用是对塑料熔体进行分层减薄，进一步加热和塑化。其尺寸由三部分组成，即扩张角a、分流器扩张段长度L3、及分流器顶部圆角R。分流器扩张角a值的选取与塑料薪度有关，通常为30~90。塑料薪度较低时为30~80;塑料薪度较高时为30~80。若a过大时，熔体的流动阻力大，容易产生过热分解;a过小，不利于熔体加热的均匀，机头体积也会增大，另外分流器扩张段长度L3必然增大，造成机头轴向尺寸过大。分流器扩张角a应大于芯棒压缩段的收缩角月。分流器顶部圆角R一般为0.5~2.0mm。

分流器扩张段长度即分流锥长度L3可按经验公式计算:§

7.2管材挤出机头下一页上一页 (7.6)式中L3—分流器扩张段长度即分流锥长度(mm);D0—多孔板出口处流道直径，可按料筒或螺杆直径计算(mm)

分流器及芯棒由分流器支架支承，同时对熔体起搅拌作用。分流器支架的数量一般为3~8根，分流器支架一般分开加工，然后再装配而成，如图7-1中件6和件7。中小型管材机头芯棒、分流器支架可制成整体结构(图7-7)，支架上的分流筋应做成流线形，在满足强度要求的前提下，筋的长度和宽度应尽量减小，数量也尽量少，以避免塑料熔体流过后形成熔接痕，一般小型机头为3根，中型机头为4根，大型机头为6~8根。§

7.2管材挤出机头下一页上一页由于在挤出成型的过程中，机头内挤出压力可以达到15MPa，此压力作用在几根分流器支架上，如果分流器支架的强度不足，很容易发生剪切破坏。分流器与多孔板之间的距离一般为10~20mm，或稍小于0.1D1(D1为挤出机螺杆直径)。保持分流器与多孔板之间的一定距离的作用是使通过多孔板的熔体汇集，过小易使熔体出管不均匀，过大将使熔体停留时间过长，造成分解。分流器支架设有进气孔和导线孔，用以通入压缩空气和内部装置电热器时引入导线。通入压缩空气的作用是为了管材的定径和冷却。

4.拉伸比和压缩比下一页上一页§

7.2管材挤出机头§

7.2管材挤出机头

(1)拉伸比。拉伸比是指口模和芯棒在成型区的环隙截面积与管材截面积之比。拉伸比反映了在牵引力的作用下，管材从高温型坯到冷却定型后的截面变形情况及纵向取向程度和拉伸强度。影响拉伸比的因素很多，因塑料的品种不同而异，一般通过实验确定，其值见表7-3。拉伸比的计算公式为: (7.7)式中I—拉伸比;D,d—分别为口模内径和芯棒外径;D、d—分别为塑料管材的外径和内径。

(2)压缩比。压缩比是指机头和多孔板相接处最大料流截面积与口下一页上一页§

7.2管材挤出机头模和芯棒间成型区的环形间隙面积之比。机头模腔内应有足够的压缩比。压缩比反映了挤出成型过程中塑料熔体的压实程度。压缩比值随物料的特性而异，对于低度塑料，压缩比为4~10，对于高薪度塑料，压缩比为2.5~6.07.2.3定径套的设计管材从口模中挤出后，温度仍然较高，由于自重及离模膨胀效应的结果，会产生变形，因此必须采取冷却定型措施，以保证管材的形状、尺寸精度及良好的表面质量。定径套的作用是保证管材冷却后其外径或内径应达到规定的尺寸公差范围及获得良好的表面粗糙度，其方法有内径定径和外径定径两种方法。下一页上一页§

7.2管材挤出机头我国塑料管材标准常采用外径定径法。

1.外径定径法外径定径法适用于直通式机头，是使管坯的外表面紧贴于定径套内壁，以满足管材的外径尺寸要求的一种冷却定径方法。外径定径法可分为内压法定径和真空吸附法定径。

(1)内压定径法。如图7-8所示，工作时在管内部通入压缩空气(0.02~0.28MPa)，同时，为避免压缩空气泄漏，可用堵塞密封以上漏气，从而形成一定的内压。堵塞用绳或链系于芯棒上。此种定径方法的特点是定径效果好，适用于直径较大的管材生产。定径套的内径和长度一般根据经验和管材直径来确定，见表7-4。下一页上一页§

7.2管材挤出机头

(2)真空吸附法定径。如图7-9所示，工作时将管坯与定径套之间抽成真空，真空度通常为53.3~66.7kPa，抽真空孔孔径为0.6~1.2mm(塑料薪度大或管材壁较厚时取大值，反之取小值)。真空定径套与机头口模不能连接在一起，应留有30~100mm的间距。这种定径方法的特点是定径装置比较简单，管口不必堵塞，但需要抽真空设备，适用于生产小管，且管材表面粗糙度小，尺寸精度高，壁厚均匀性好，产品的应力小。真空吸附法定径套内径尺寸可按表7-5选择，长度则应大于其定径法的定径套长度。

2.内径定径法内径定径法是保证管材内径尺寸的一种定径方法，适用于直角式下一页上一页下一页§

7.2管材挤出机头机头和旁侧式机头。该定径装置如图7-10所示，定径芯棒与挤出成型芯棒相连，在定径芯棒内通入冷却水。当管坯通过定径芯棒后，便可以获得内径尺寸准确、圆柱度较好的塑料管材，而且模具结构简单，操作方便。但这种方法使用较少，因为管材的标准化系列多以外径为准，只在一些内径尺寸要求严格的压力输送管道的生产上有应用。在挤出成型的塑料品种上则有聚乙烯、聚丙烯、聚酞胺等。内径定径法的定径套应沿其长度方向上带有一定的锥度，可按(0.6~1.0):100选用。定径套外径一般取(1.02~1.04)ds(ds为塑料管材内径)，稍大于管材内径，使管材在挤出过程中经过定径套时，管材将紧贴于定径套上，从而使管壁获得较小的表面粗糙度;上一页§

7.2管材挤出机头另外，通过一段时间的磨损，也能保证管材内径的尺寸公差，提高定径套的寿命。定径套的长度一般取80~300mm，牵引速度较大或管壁较厚时取大值，反之取小值。返回上一页7.3.1吹塑薄膜机头的结构形式常见的吹塑薄膜机头结构形式有芯棒式机头、中心进料的“十字形机头”、螺旋式机头、旋转式机头以及双层或多层吹塑薄膜机头。

1.芯棒式机头如图7-11所示为芯棒式吹塑薄膜机头。塑料熔体自挤出机多孔板挤出，通过机颈7到达芯棒轴9时，被分成两股并沿芯棒分料线流动，然后在芯棒尖处重新汇合，汇合后的塑料熔体沿机头环隙挤成管坯，芯棒中通入压缩空气将管坯吹胀成管膜。芯棒机式机头内部通道空腔小，存料少，塑料不容易分解，适用于加工聚氯乙烯塑料。但熔体经直角拐弯，各处流速不等。§7.3吹塑薄膜机头的设计下一页§7.3吹塑薄膜机头的设计同时由于塑料熔体长时间单向作用于芯棒，使芯棒中心线偏移，即产生“偏中”现象，因而容易导致薄膜的厚度不均匀。

2.十字形机头如图7-12所示为十字形机头，其结构类似管材挤出机机头。这种机头的优点是出料均匀，薄膜的厚度容易控制;芯轴不受侧压力，不会产生如芯棒式机头那种“偏中”现象。但机头内腔大，存料多，塑料易分解，适用于加工热稳定性好的塑料，而不适于加工聚氯乙烯。

3.螺旋式机头如图7-13所示为螺旋式机头，塑料熔体从中央进口挤人，通过带有多个螺旋槽的螺旋芯棒7，然后在定型区前汇合，达到均匀状态后下一页上一页§7.3吹塑薄膜机头的设计从口模挤出。这种机头的优点是，机头内熔体压力大，出料均匀，薄膜的厚度容易控制，薄膜的性能好。但结构复杂，拐角多，适用于加工聚丙烯、聚乙烯等薪度小且不易分解的塑料。

4.旋转式机头如图7-14所示为旋转式机头。其特点是芯模2和口模1都能单独旋转。芯模和口模分别由直流电动机带动，能以同速或不同速、同向或是异向旋转。采用这种机头可克服由于机头制造、安装不准确及温度不均匀造成的塑料薄膜的厚度不均匀，其厚度公差可达0.0001mm。这种机头的应用范围较大，对热稳定性塑料和热敏性塑料均匀可成型。下一页上一页§7.3吹塑薄膜机头的设计

5.多层薄膜吹塑机头随着薄膜应用范围的扩大，单层薄膜在性能上不能满足要求的情况越来越多。为了弥补这种不足，出现了将两种以上塑料复合在一起的多层塑料薄膜。这种薄膜能使几种塑料互相取长补短，获得具有较为理想的物理和力学性能。例如聚偏二氯乙烯薄膜透气很小，适宜包装食品，如与聚乙烯薄膜复合，则获得透气性小而又耐热的薄膜。由此产生了复合吹塑薄膜机头，采用了几台挤出机同时供料，使几种塑料同时进入同一挤出机头而获得多层复合薄膜。多层薄膜吹塑机头主要有两种形式:模内复合和模外复合。

(1)模内复合。模内复合是指挤出的各种熔融塑料分别导入模内下一页上一页各自的流道，这些层流于模口定型区进行汇合，如图7-15(a)所示。

(2)模外复合。模外复合是在塑料熔体刚离开口模时就进行复合的一种工艺，如图7-15(b)所示。在设计多层薄膜吹塑机头时，一般要求机头内的料流达到相等的线速度;其次，对模内复合机头应注意接合部件形状，使之容易加工制造;另外，模外复合机头往往带有引入氧化性气体通道，使两层薄膜之间进行物理和化学的接合。7.3.2机头几何参数的确定如图7-11所示的芯棒式机头，环形缝隙宽度8一般为0.4~1.2mm，如果8太小，则机头内的反压力很大，影响产量，如果8太大，§7.3吹塑薄膜机头的设计下一页上一页§7.3吹塑薄膜机头的设计则要得到一定厚度的薄膜，必须加大吹胀比和拉伸比。机头定型区高度h应比8大15倍以上，以便控制薄膜的厚度。为了避免塑料制品产生接合缝，芯棒尖处到模口处的距离应不小于芯棒轴直径d，的两倍(图7-11)，以利于塑料熔体很好地汇合。应尽量使塑料熔体自分流到达机头出口处流动的距离相等，流道畅通，无死角。芯棒扩张角度a一般为80~90，最高可达到100，但a过大，会增大熔体流动阻力。机头进口部分的横截面积与之比(压缩比)至少为2。但压缩比过大，熔体流动的阻力大。对于聚氯乙烯等塑料，这种压缩比不宜过大。返回上一页§7.4其他挤出机头7.4.1棒材挤出成型机头塑料棒材是实心的圆棒，由于其优异的力学性能，在制造业已被广泛应用，如制作齿轮、轴承、螺栓、螺母等。如果生产批量小，用机械加工法加工比较经济，而在大批量生产时，可以采用挤出法生产。塑料棒材的原材料一般是工程塑料，如尼龙(聚酞胺)、聚甲醛、聚碳酸酷、ABS,聚飒、玻璃纤维增强塑料等。

1.棒材挤出成型机头的结构如图7-16所示是圆形棒材挤出成型机头的典型结构。棒材挤出成型机头的结构简单，与管材挤出机头基本相似，其区别是模腔中没有芯棒，只有分流器。下一页§7.4其他挤出机头使用分流器可以减少模腔内部的容积及增加塑料的受热面积。如果模腔内为无滞料区的流线型，也可以不设分流器装置。由于棒材是实心的，其截面积比管材大得多，因而机头阻力小，如增加机头压力，则可以得到密实的棒材。机头结构的设计方法与管材相同，其区别有以下几点:(1)模腔内表面应光滑无滞料区，为了增加机头内的压力，机头内流道应具有阻流阀的作用。

(2)机头进口处的收缩角为30°~60°，收缩部分长度为50~100mm。

(3)机头的出口处要制作成喇叭形状，以便于棒材中心熔融区能下一页上一页§7.4其他挤出机头快速补料，喇叭口的扩张角不能过大，一般小于45°，否则会产生死角。

(4)定径套的长度为棒材直径尺寸的4~15倍，比管材的定型长度略长。

(5)模腔表面应光滑，粗糙度Ra<0.8μm。

2.定径套的结构棒材的定径装置结构比较简单，与管材的定径装置相似，如图7-17所示。定径装置的作用是使塑件不会因自重产生弯曲变形，保证一定的表面质量。棒材挤出机头内压力较高，补料作用较好。为了减少棒材通过定径装置时的流动阻力，定径套内孔要制成一定的斜度下一页上一页§7.4其他挤出机头(75:1)。定径套的材料一般使用铜制造，传热效果好。定径套的内径比棒材直径要大，即根据塑料的收缩率适当放大。由于棒材不需要在定径套内硬化成型，定径套的长度可根据需要适当选取。当棒材直径小于50mm时，定径套的长度为200~350mm;当棒材直径为50~100mm时，定径套的长度为300~500mm。7.4.2异型材挤出成型机头塑料异型材是指除圆管、圆棒、片材、薄膜等挤出塑料制品外具有其他截面形状的塑料挤出制品。塑料异型材由于其优良的使用性能和技术特性，目前已广泛应用于土木建筑、家用电器、汽车零件等领域。下一页上一页异型材的形状特别多，按形状不同可以将异型材分为六大类，见表7-6。(1)异型管材。壁厚均匀，无尖角，用直支管机头或圆机头成型。

(2)中空异型材。截面形状为由肋连接而成的中空状，壁厚不均匀。

(3)开放异型材。截面形状不带中空室，有各种形状。

(4)半开异型材。截面为封闭的中空断面，结构不对称，且带锐角。

(5)实心异型材。具有矩形、正方形、三角形、椭圆形等各种截面形状的型材，可采用普通的棒材机头来成型。

(6)复合异型材。多种材料复合而成的具有各种形状截面的异型材。由于异型材的截面形状不规则，几何形状复杂，尺寸精度要求高，§7.4其他挤出机头下一页上一页成型工艺要求苛刻，模具结构复杂，因此异型材成型效率较低。

1.异型材挤出成型机头的形式异型材挤出成型机头结构可分为板状机头和流线型机头两种形式。

(1)板式异型材机头。如图7-18所示为典型的板式机头的结构。板式机头的特点是结构简单、制造方便、成本低、安装调整容易。机头内的流道截面变化剧烈，即从进口的圆形急速地演变为接近塑件形状的截面，物料流动状态不好，容易造成物料滞留现象。流道截面的急骤变化还会对热敏性塑料如硬聚氯乙烯等产生分解，因此板式异型材机头一般用于熔融薪度低且热稳定性高的塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等加工成型，而对于硬聚氯乙烯，则只在其形状简单、生产批量§7.4其他挤出机头下一页上一页§7.4其他挤出机头小时才使用板式机头加工成型。

(2)流线形机头。流线形机头如图7-19所示。这种机头由多块钢板组成，为避免机头内的流道截面发生急剧变化，要将连接处加工成曲线，使各截面光滑地过渡，即机头各处不能有急剧过渡的截面尺寸或死角，以使塑料熔体流动顺畅。流线形机头的结构复杂，制造难度大，但由于其没有物料滞留的缺陷，可以保证挤出塑件的成型质量，适合大批量生产。热敏性塑料，如硬聚氯乙烯等，也可以用流线型机头挤出成型。流线型机头分为整体式和分段式两种形式。如图图7-19所示为整体式流线型机头，该机头内流道由圆环形渐变过渡到塑件所要求的下一页上一页形状，其截面形状如剖视图所示。制造整体式流线形机头要比制造分段拼合式流线型机头困难一些。当异型材截面形式复杂时，整体式的流线形机头加工就会很困难。为了降低机头的加工难度，可以采用分段拼合式流线形机头成型。分段拼合式流线形机头的制造方法是将机头分段，然后分别加工，最后再装配成整体，这样就可以降低整体流道加工的难度。用这种方法加工的机头在其流道气拼接处易出现不连续光滑的截面尺寸过渡，其制造工艺过程的控制也比较困难。

2.异型材机头的结构设计异型材机头的设计是决定异型材质量的关键。在设计机头结构§7.4其他挤出机头下一页上一页§7.4其他挤出机头之前，还应考虑塑件的设计。要想获得理想状态的异型材，必须对塑件的结构工艺性、熔料在机头中的流动特性、挤出成型的工艺控制过程及机头的加工制造等因素进行综合考虑。

(1)塑件的设计。设计异型材塑件时应考虑以下几方面的问题:①尺寸精度。异型材的尺寸精度与截面形状有关。由于异型材的结构比较复杂，很难得到较高的尺寸精度，因此在满足使用要求的前提下，应选择低精度等级，一般为7~8级。②表面粗糙度。异型材的表面粗糙度一般取Ra>0.8um。③加强肋的设计。设置中空异型塑件加强肋时，肋板厚度应取较小值，即肋板的厚度应为塑料制品厚度的80%，肋板过厚会使塑件下一页上一页§7.4其他挤出机头出现翘曲、凹陷现象。④异型材的厚度。塑料制品的截面应尽量简单，壁厚要均匀，一般壁厚为1.2~4.0mm，最大壁厚不应20mm，最小可取0.5mm。⑤圆角的设计。异型塑件的转角如果是直角，易产生应力集中现象，因此在形状变化的地方应采用圆角过渡。增大圆角半径，可改善塑料熔体的流动性，避免塑件变形，一般外侧圆角半径应大于0.5mm，内侧圆角半径应大于0.25mm。圆角半径的大小取决于塑料材料，在条件允许时，应选择较大的圆角半径。

(2)异型材机头结构设计。异型材机头的结构设计应保证塑料挤出成型后能满足技术要求，具有规定的截面形状，但由于受塑料的力学性能下一页上一页§7.4其他挤出机头和压力、温度等因素的影响，成型部分的截面形状与塑件的截面形状相关很大，因此，异型材机头口模形状的确定是机头结构设计的关键。①机头口模成型区的形状特征修正。理论上异型材口模成型处的截面形状应与异型材规定的截面形状相同，但由于受塑料性能、成型过程中的压力、温度、流速以及离模膨胀和长度收缩等因素的影响，从口模中挤出的异型材型坯会发生严重的形状畸变，导致塑料制件的质量不合格，因此，必须对口模成型区的截面形状进行修正。口模形状与塑件形状的关系，如图7-20所示。②机头结构参数。机头内分流器的扩张角小于70，但对硬聚氯乙烯等成型条件要求苛刻的塑料应控制在60。左右，机头压缩比为3~13，下一页上一页§7.4其他挤出机头压缩角为25~50。③口模尺寸的确定。口模的尺寸包括口模流道缝隙的间隙尺寸8、截面的高度尺寸H、宽度尺寸B及定型段长度L,。具体尺寸设计时可参考表7-7。7.4.3板、片材挤出成型机头塑料板材和片材已经被广泛地用于化工防腐、包装、衬垫、绝缘和建筑材料，片材的尺寸厚度一般为0.25~1mm，板材的尺寸厚度在lmm以上，最厚达20mm。挤出法生产的聚乙烯(PE)软板最厚可达15mm,聚氯乙烯(PVC)软板的厚度达12mm,聚氯乙烯硬板最厚可达6mm。下一页上一页下一页上一页§7.4其他挤出机头塑料板材和片材采用挤出法生产，其特点是设备简单、生产过程连续、成本低，但制品表面较粗糙，厚度不均匀。其成型机头采用扁平狭缝机头，机头的进料口为圆形，内部逐渐由圆形过渡成狭缝形，出料口宽而薄，可以挤出各种厚度及宽度的板材和片材。熔体在挤出成型过程中要沿着机头宽度方向均匀分布，而且要求流速相等，这样挤出的板材和片材才厚度均匀，表面平整。用于挤出板材和片材的挤出成型机头有鱼尾式机头、支管式机头、螺杆式机头和衣架式机头四种类型。

1.鱼尾式机头鱼尾式机头的模腔与鱼尾形状相似，如图7-21所示。下一页上一页§7.4其他挤出机头熔融物料从机头中部进入模腔后，向两侧分流，在口模处挤出具有一定宽度和厚度的板材和片材。由于物料在进口处的压力和流速比机头两侧大，又由于两侧比中部散热快，因此塑料的度增大，造成中部出料多，两侧出料少，挤出的板材和片材厚度不均匀。为避免此出现，获得厚度均匀一致的塑件，通常在机头的模腔内设置阻流器2(图7-21)或阻流棒(图7-22)，以增大物料在机头模腔中部的流动阻力，调节模腔内料流阻力的大小，使物料在整个口模长度上的流速相等，压力均匀。鱼尾式机头结构简单，制造方便，可用于多种塑料的挤出成型，如聚烯烃类塑料、聚氯乙烯和聚甲醛等。§7.4其他挤出机头但用这种方法生产的板材和片材的幅宽一般小于500mm，厚度小于3mm，因此不适于挤出宽幅板(片)材。鱼尾式机头的鱼尾扩张角通常为80左右。

2.支管式机头支管式机头的模腔为管状，有一个纵向切口与口模区相连。支管式机头的管状模腔与口模平行，可储存一定量的物料，同时使进入模腔的料流稳定并均匀地挤出板(片)塑件。支管式机头的特点是机头体积小、质量轻、模腔结构简单、温度较易控制和容易控制加工。支管式机头可以成型的板材和片材幅宽较大且宽度可以调整，一般聚乙烯、聚丙烯、聚酷板材和片材都是采用这种下一页上一页§7.4其他挤出机头机头挤出成型的。根据支管式机头的结构形式及进料位置的不同，有以下几种常用结构形式。

(1)直支管型机头。一端供料直支管型机头如图7-23所示。物料由支管一端进入，支管另一端封闭，模腔与挤出料流方向一致，塑件板材的宽度可由幅度调节块进行调节。中间进料直支管型机头如图7-24所示。物料由支管中部进入，充满模腔后，从支管模腔的口模缝隙中挤出，塑件的宽度可由调节块进行调节，这种机头挤出的板材性能在宽度方向上具有对称性。直支管型机头的特点是结构简单，幅宽能调节，能生产宽幅产品，下一页上一页§7.4其他挤出机头适用于聚乙烯和聚丙烯等塑料的挤出成型。直支管型机头的缺点是物料在支管内停留的时间长，容易分解变色，温度控制困难。

(2)中间进料弯支管型机头。中间进料弯支管型机头如图7-25所示。模腔为流线型，无死角，适合于热稳定性差的塑料(如聚氯乙烯)成型，但机头制造困难，幅宽不能调节。(3)带有阻流棒的双支管型机头。带有阻流棒的双支管型机头如图7-26所示，这种机头用于加工熔融度高的宽幅塑件。阻流棒的作用是用来调节流量的，限制模腔中部塑料熔体的流速，使宽幅板材和片材的壁厚均匀性提高，成型幅宽可达1000~2000mm。这种机头的缺点是塑料熔体在支管模腔内停留时间较长，易过热分解，故不大适合于热敏性下一页上一页§7.4其他挤出机头塑料，但这种情况有时可通过缩短支管直径及模口流道长度来加以改善。如果塑料的薪度低，流动性好，成型温度高，塑件的幅宽小，则可采用一个支管成型;薪度高，板材较宽，则必须用两个支管成型。

3.螺杆式机头螺杆式又称螺杆分配式机头，与支管型机头相似，二者的主要区别是螺杆式机头内插人了一根分配螺杆，如图7-27所示。螺杆由电动机带动旋转，可以进行无级调速，所以物料不会停滞在支管内。由于螺杆均匀地将物料分配到机头的整个幅宽上，因此可以通过螺杆转速的变化调整板材的厚度。分配螺杆直径比挤出机螺杆直径小一些，以保证主螺杆的挤出量大于下一页上一页§7.4其他挤出机头分配螺杆的挤出量，这样才能使板材连续挤出、不断料。分配螺杆一般为多头螺纹，螺纹头数为4~6。因多头螺纹挤出量大、可减少物料在机头内的停留时间，因此流动性和热稳定性差的塑料的挤出也变得比较容易。分配螺杆与挤出机主螺杆连接方式有两种，一种是一端供料式螺杆机头(图7-27)，另一种是中间供料式螺杆机头(图7-28)。螺杆机头的温度控制比鱼尾式机头容易。由于分配螺杆的转动，塑料熔体在机头内流动时，受剪切、摩擦作用产生热量，使塑料熔体的温度升高并进一步塑化，机头的温度从进料口到出料口逐渐降低。螺杆机头的缺点是物料熔体在模腔内的运动发生了变化，即由圆周运动变为下一页上一页§7.4其他挤出机头直线运动，塑料制品容易出现波浪形痕迹。7.4.4电线电缆挤出成型机头包覆一层塑料做绝缘层或保护层的金属芯线，在日常生活中已经被广泛使用。在单股或多股金属芯线外面包覆一层塑料作为绝缘层，所得到的挤出塑料制品就是电线;在一束互相绝缘的导线或不规则的芯线上包覆一层塑料绝缘层，所得到的挤出塑料制品即为电缆。电线与电缆一般在挤出机上挤出成型，常用的机头结构有挤压式包覆机头和套管式包覆机头。

1.挤压式包覆机头挤压式包覆机头用来生产电线，如图7-29所示。下一页上一页这种机头呈直角式，又称十字机头。熔融塑料通过挤出机过滤板进入机头体，转向900，沿着芯线导向棒流动，汇合成一封闭环后，经口模成型段包覆在金属芯线上。由于芯线通过芯线导向棒连续地运动，使电线包覆生产能连续进行，得到连续的电线。这种机头的结构简单，调整方便，已被广泛应用于电线的生产。但此机头结构的缺点是芯线与塑料包覆层的同心度不好，包覆层不均匀。口模与芯棒的尺寸计算方法与塑料管材相同。定型段长度为L口模出口处直径尺寸D的1.01.5倍，包覆层厚度为1.25~1.60mm，芯棒前端到口模定型段之间的距离M与定型段长度相等。当定型段长度L较长时，塑料与芯线接触较好，但由于挤出机料筒的螺杆背压较高，故塑化§7.4其他挤出机头下一页上一页§7.4其他挤出机头产量低。

2.套管式包覆机头套管式包覆机头用来生产电缆，如图7-30所示，与挤压式包覆机头的结构基本相似。这种机头也是直角式机头，与挤压式包覆机头的区别是套管式包覆机头将塑料挤成管状，在口模外靠塑料管的冷收缩而包覆在芯线上，另外，也可以抽真空使塑料管紧密地包在芯线上，导向棒成型管材的内表面，口模成型管材的外表面。由于挤出的塑料管与导向棒同心，所以塑料管挤出口模后，就会立即包覆在芯线上。金属芯线将连续地通过导向棒，因而包覆生产也就会连续地进行。下一页上一页包覆层的厚度随口模尺寸、芯棒头部尺寸、挤出速度、芯线移动速度等因素的变化改变。口模定型段长度L1应小于口模出口直径尺寸D的1/2，否则螺杆背压过大，将使产量降低，电缆表面也会出现流痕，影响产品质量。§7.4其他挤出机头返回上一页表7-1常用的机头材料返回表7-2定型长度系数k返回表7-3常用塑料的拉伸比返回表7-4内压外径定径套尺返回表7-5真空定径套内径返回表7-6异型材种类返回表7-7异型材机头的结构尺寸参数返回图7-1管材成型挤出机头返回1-管材;2-定径套;3-口模;4-芯棒;5-调节螺钉;6-分流器;7-分流器支架;8-机头体;9-过滤网;10,11