挤出机机头加工工艺参数

1、第三小组 Member：何弘扬 汪恒 陈刘武 陈丽 陈健灵 陈桂贤 挤出机机头加工工艺参数 v一，管材挤出机机头的结构组成 v二，二， 压缩比 v三，拉伸比 v四，离模膨胀 管材挤出机头 管材挤出机机头的结构组成管材挤出机机头的结构组成 (1)口模和芯模。 口模用于成型制品的外表面。 芯模用于成型制 品的内表面。 因此，口模和芯模的定型部分决定了制品的横截面形状 和尺寸。 (2)分流器和分流器支架。 分流器又称鱼雷头。塑料通过分流器 变成薄环状，并 且平稳地进入成型区，同时进一步对熔体进行加热和塑 化。 大型挤出机的分流器内部还装有加热装置。 分流器支架分流器支架主要用来支撑分流器和芯棒主要用

2、来支撑分流器和芯棒,同时也能对分流同时也能对分流 后的塑后的塑 料熔体进一步进行剪切和混合作用（有时会产生熔料熔体进一步进行剪切和混合作用（有时会产生熔 接痕而影响塑件强接痕而影响塑件强 度和外观）。小型机头的分流器支架可度和外观）。小型机头的分流器支架可 与分流器设计成一个整体。与分流器设计成一个整体。 (2)过滤板(多孔板、栅 板）。过滤板的作用是将 塑料熔体由在料 筒内的螺 旋运动转变为直线运动， 并且过滤杂质和尚未塑化 的塑料原 料。此外，过滤 板还能形成一定的机头压 力，使塑料制品更加密 实。 (4)机头体。机头体相当于模架，用来安装固定机头的各零 部件。 机头体需与挤出机料筒紧密连

3、接，连接处应密封 以防塑料熔体泄漏。 (5)调节螺钉。调节螺钉用来调节控制口模与芯模之间的环 隙大 小和同轴度,以保证挤出制品壁厚均匀。通常调节螺 钉的数量为4 8 个,视模口的尺寸而定。 (6)定径套。 离开口模后的塑料熔体虽以具有给定的载面 形状，但因其仍处于粘流状态而抵抗自重，会变形，为此 需要用定经套对其进行冷却定型，以使制品固化，并获得 良好的质量、准确的尺寸和几何形状。 (7)橡皮塞。橡皮塞的作用是防止压缩空气泄漏，保证管内 具有 一定的压力。 1 口模是成型管材外部轮廓的机头零件，其结构如图1，其主要尺寸有口 模内径D、定型长度L1、压缩段长度L2和压缩区锥角。尺寸的设计主要 靠

4、经验公式，查有关设计手册，有关经验公式如下： 1）、口模内径D： D= d1/k 3-1 式中： D口 模内径（mm） d1塑 料管材外径（mm） 系数（见表） 2）、口模定型段长度L1： L1=（0.33.0）d1 3-2 或 L1 =ct 3-3 式中： L1口模定型段长度（mm） d1塑料管材外径（mm） c系数（见表2） t塑料管材壁厚（mm） 3）、压缩区锥角： 压缩区的锥角一般在1060范围内选取，当过大 时，挤出的管材表面会较粗糙，对于低粘度材料可选 取较大值，反之取较小值。 4)、口模压缩段长度L2： L2=（1.52.5）D0 3-4 式中： L2口模压缩段长度（mm） D0

5、塑料熔体在过滤板出口处的流道直 径（mm） 2、芯棒的设计计算 芯棒是成型管材内部轮廓的机头零 件，其结构如图2，通过用螺纹与分 流器联接，其主要尺寸有芯棒外径d、 芯棒定型段长度L3、芯棒压缩段长 度L4。各尺寸的设计主要靠经验公 式来确定。查有关设计手册，有关 经验公式如下： 1）、芯棒外径d： d=D -2 3-5 式中：d芯棒外径（mm） D口模内径（mm） 口模与芯棒的单边间隙， 通常取（0.830.94）塑料管材壁 厚（mm） 2）、芯棒定型段长度L3 = L1 ， 3)、芯棒压缩段长度L4 = L2= （1.52.5） 图2：芯棒结构图 3、过滤板出口处直径D0的确定： 该直径应

6、与挤出机机筒出口处直径一致。 3、分流器和分流器支 架的设计计算 1）分流器参数设计 分流器与分流器支架 结构如图3。 对于小型挤出机分流 器和分流器支架可设 计成一体形式。分流 器主要参数有：扩展 角、分流锥面长度L3、 分流器头部圆角R、分 流器表面粗糙度R。 各参数的确定原则如 表5。 图 8-8 分 流 器 及 其 支 架 A-A A A a L3 拉伸比和压缩比 拉伸比和压缩比是塑料挤出成型工艺参 数，两者都与口模和芯棒尺寸有关。各 种塑料的拉伸比和压缩比都是通过实验 确定的。 管材挤出机头 拉伸比：是指口模与芯棒在成型区的环形间隙截 面积与所挤出的管材的截面积之比。挤出时，管 材离

7、开口模后，由于压力降低，塑料制品出现因 弹性回复而膨胀的现象，管材截面积将增大。另 一方面，又由于牵引和冷却收缩的关系，管材截 面积也有缩小的趋势。这种膨胀与缩小的大小于 塑料性质、口模温度与压力、定径套的结构形式 等因素有直接关系。目前，由于理论计算尚不成 熟，通常根据拉伸比来确定口模与芯棒间环形空 隙的截面积与挤出管材的截面积之比。即： 较大拉伸比的好处有： （1）、在生产过程中，变更管材规格时，一般不 需拆装口模和芯棒，可以通过改变拉伸比来实现； （2）、在加工某些容易产生熔体破裂现象的塑料 时，用较大尺寸的口模和芯棒，可以生产较小规 格的管材，这样既可以避免产生熔体破裂，又可 提高产量

8、。 2）根据硬质PVC为高粘度材料，故确定压缩比 =5。 管材挤出机头 压缩比：是指过滤板出口处最大进料截面 积与口模和芯棒在成型区的环形间隙截面 积之比。它反映挤出成型过程中塑料熔体 的压实程度。不同的物料其压缩比不同： 压缩比一般为410，RPVC管压缩比为 310，随管径的增加而取小值：若压缩比 过小，则接缝线不易消失，管壁不密实， 强度低：过大则导致机头尺寸大，料流阻 力大，易过热分解。 离模膨胀 概念：在挤出过程中，挤出物离开模后， 其横截面尺寸因弹性回复而大于口模尺寸 的现象，也称巴勒斯（Barus）效应 。 离模膨胀是什么原因？离模膨胀是什么原因？ l一般在挤出过程中,处于熔体状

9、态的高分子 链经取向和拉伸作用,分子处于应力状态.但是 离开口模后,分子应力释放,分子链径向回缩,与 流动方向垂直的方向“变胖”,也就是所谓的 离模膨胀 。 离模膨胀效应（巴勒斯效应）不仅发生在 高分子态物质上，还会发生在低分子态物 质上。大家都见到过水管放水，如果水以 较大的速度喷出水管，则喷出水管后的水 柱的直径必然比水管的直径大。这是大家 司空见惯的场景，如水龙头放水，尿尿 （男生）等等，其实这正是巴勒斯效应。 水在水管内部受到水管壁的作用力，处于 被压缩状态（有膨胀的趋势），当水离开 水管后，水管壁对水的压缩作用消失，而 水依然有一个反作用力（膨胀趋势），于 是，水就膨胀了。 口模膨胀

10、率主要影响因素 o 1.剪切速率 当其它的参数不变时, 挤出膨胀率随剪 切速率的增加而增加, 并在发生熔体破裂的 临界剪切速率之前有一极大值 (见图1) , 其 原因是当剪切速率高时, 相应缩短了熔体弹 性能在口模中的松驰时间, 当然当剪切速率 增加时, 温度升高也是导致膨胀率升高的主 要原因 2.温度 由于挤出膨胀率依赖于聚合物的粘弹性, 而粘度就是温度的函数, 所以膨胀率很大程 度上依赖于温度。一般来说, 在低剪切速率 时, 温度低, 粘弹性就高, 膨胀率就大; 反之, 膨胀率就小。但最大膨胀随温度的升高而 增加(如图1) , 有些特殊的材料如PVC, 其口 模膨胀乃随温度升高而增大, 然而当剪切力 比其临界值低得多时, 口模膨胀与温度无关。 3.松驰时间 口模膨胀随熔体在口模内停留时间呈 指数地减小, 这主要由于在停留期间每 个体积单元所引起的弹性变形得到逐 步的恢复, 使正应力有效的减小的结果。 4.入口压力 口模构型 口模长径比L / D对于长 径比有很多研究者做了实 验, 而且涉及有圆形、矩 形等规则截面。一般认为, 膨胀率随着长径比的增大 而减小, 然后逐渐趋于平 缓 (见图2)。当长径比变小 时, 收敛入口处的弹性储 能增加, 则弹性恢复主要 是由入口处的拉伸弹性形 变引起的。 然而当成型段 足够长时, 弹性储能将