挤出成型工艺及模具设计
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2020/3/31
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三、管材挤出机机头的设计
常用的挤管机头有：直通式、直角式和旁侧式
直通式挤管机头
1-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
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挤出机头结构
1-管材 2-定型模 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电加热圈
④ 压缩角 低粘度塑料45～ 60° ，高粘度塑料30 ～ 50° 。
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(3) 分流器和分流器支架 ① 分流器设计需确定的尺寸
❖分流器的角度α
低粘度塑料30°～80°， 高粘度塑料取30°～60°。
❖分流锥长度L3
L3 =(1~1.5) D0
❖分流器头部圆角半径r
取0.5～2mm
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② 分流器支架
① 支承分流器及芯棒，另外起搅拌物料的作用。 ② 小型机头，分流器和分流器支架可以做成一个整体。 ③ 为了消除塑料通过分流器后形成的接合线，分流器支架
上的分流肋应做成流线型，一般3~8根。 ④ 分流器支架设有进气孔和导线孔，用以通入压缩空气和
内装置电热器时导入导线。
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④机头内设有调节装置
调节熔体流量、口模和芯棒侧隙、挤出压力、成型温度、 挤出速度等。
⑤合理选择材料
机头的零件要承受熔体的压力作用，所以要有足够的强度 。必要时对连接零件进行强度校核。
与熔体接触的零件要有足够的耐磨性和耐腐蚀性，必要时 表面要镀铬处理。主要零件进行调质处理，硬度45～ 50HRC。
d=D-2δ
δ－口模与芯棒的单边间隙， δ =（0.83～0.94）t 。
②定型长度段L1 与口模定型长度 L 相当或稍长。
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③ 压缩段长度L2
④
压缩段 (也称锥面段) 主要作用是使进入定型区之前的
塑料熔体的分流痕迹被熔合消除。
L2=(1.5～2.5) D0
D0－塑料熔体在过滤板出口处的流道直径
2. 管材的定径和冷却 为了使管材获得较低的表面粗糙值、准确的尺寸和几何
形状，管材离开口模时，必须立即进行定径和冷却，由定 径套来完成。
有两种方法： 外径定型 内径定型
我国塑料管材标 准大多规定外径为基 本尺寸，故国内较常 用外径定型法。
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20ห้องสมุดไป่ตู้0/3/31
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3. 挤出机头的设计原则
① 内腔呈流线型
各连接处不应该有使熔料滞留的死角，避免熔料过热而分 解。
② 足够的压缩比
为了使塑件结构密实和消除分流器支架造成的熔料接合缝 ，机头应该有一定的压缩比的压缩区域。低粘度塑料压缩比取 4~10，高粘度塑料在2.5～6为宜。
③ 正确的成型区截面形状及尺寸
口模的形状及尺寸和塑件的形状及尺寸并不是一致的。熔 体膨胀和牵引力引起的收缩变形，会使塑件的尺寸与口模尺寸 产生一定的偏差。所以在设计时要考虑这一因素。
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2. 挤出成型工艺过程
原材料准备
塑化
挤出成型
冷却定型
塑件的牵引、 卷曲、切割
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挤塑生产线
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3. 挤出成型工艺参数
① 温度
❖ 加料段的温度不宜过高，压缩段和均化段的温度可高一些 ❖ 机头的温度控制在塑料热分解温度以下 ❖ 口模的温度比机头温度可稍低一些，但要保证塑料有良
（2）内径定型 通过定径套内的循环水冷却定型
特点：保证管材内孔圆度，操作方便；宜用于直角式挤管机头
和旁侧式挤管机头。
适用：内径尺寸要求准确、圆度要求高的情况。
1-管材 2-定径芯模 3-芯棒 4-回水流道 5-进水管 6-排水管 7-进水嘴
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定径芯长度：与管材壁厚及牵引速度有关，一般取80～ 300mm，牵引速度和壁厚大时，取大值。反之，取小值。 定径芯直径：一般比管材内径直径大2%～4%，始端比终端 直径大，锥度为0.6:100～1.0:100。
返回
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正 在 挤 出 塑 料 管 材
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塑 料 管 坯 进 入 定 径 装 置
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拆 出 的 口 模 状 况
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拆 开 口 模 后 露 出 芯 棒 的 状 况
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图8.1 挤出机头结构
1-管材 2-定型模 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-电加热圈
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二、挤出成型机头概述
1. 挤出机头的作用 使熔融塑料由螺旋运动变为直线运动； 产生必要的成型压力，保证制品密实； 使塑料通过机头得到进一步塑化； 通过机头口模以获得截面形状相同、连续的塑料制品。
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2. 机头的分类
按机头的几何形状分类 圆环机头：管材机头、棒材机头、造粒机头等 平板状机头：平模机头、板材机头、异型材机头等
按机头进出料方向分类 水平直通式机头 直角式机头
按机头的用途分类 吹膜机头、管材机头、板材机头、棒材机头、异型材 机 头等。
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3.挤出机头的组成（以直通式管材机头为例）
口模 芯棒 分流器和分流器支架 机头体 过滤网和过滤板 连接部分 定径套
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口模实物图片
返回
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芯 棒 实 物 图 片
返回
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② 过滤网和过滤板 ③ 使从挤出机出来的塑料熔体由旋转流动变为平直流
动，且沿螺杆方向形成挤出压力，增加塑料的塑化均匀 度。
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定 径 套 实 物 图 片
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一、挤出成型工艺
挤出成型是热塑性塑料重要的加工方法之一，主要用 于生产管材、棒材、板材、片材、线材和薄膜等连续塑料 型材。
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挤出机：挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身 辅机： 机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割
装置、卷取装置 控制系统
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1. 直通式挤管机头工艺参数的确定
2. (1) 口模
① 口模内径D ❖经验公式： D = d /K
d——管材外径 K——补偿系数
❖按拉伸比确定
② 定型段长度Ｌ
❖ 按管材外径：L=（0.5～3)d ❖ 按管材壁厚：L=nt
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(2) 芯捧（芯模）
芯棒与分流器之间通过螺纹连接，其中心孔用来通入压 缩空气，以便对管材产生内压，实现外径定径。 ①芯棒外径d
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好的流动性。
② 压力
合理控制螺杆转速，保证温控系统的精度，以减小压力 波动。
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③ 挤出速度
单位时间内由挤出机口模中挤出的塑化好的物料 量(kg/h)或塑件长度(m/min)。它表示挤出能力的高低。
④牵引速度
牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。 即牵引比(牵引速度与挤出速度的比值)等于或大于1。
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三、管材挤出机机头的设计
常用的挤管机头有：直通式、直角式和旁侧式
直通式挤管机头
1-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
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挤出机头结构
1-管材 2-定型模 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电加热圈
④ 压缩角 低粘度塑料45～ 60° ，高粘度塑料30 ～ 50° 。
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(3) 分流器和分流器支架 ① 分流器设计需确定的尺寸
❖分流器的角度α
低粘度塑料30°～80°， 高粘度塑料取30°～60°。
❖分流锥长度L3
L3 =(1~1.5) D0
❖分流器头部圆角半径r
取0.5～2mm
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② 分流器支架
① 支承分流器及芯棒，另外起搅拌物料的作用。 ② 小型机头，分流器和分流器支架可以做成一个整体。 ③ 为了消除塑料通过分流器后形成的接合线，分流器支架
上的分流肋应做成流线型，一般3~8根。 ④ 分流器支架设有进气孔和导线孔，用以通入压缩空气和
内装置电热器时导入导线。
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④机头内设有调节装置
调节熔体流量、口模和芯棒侧隙、挤出压力、成型温度、 挤出速度等。
⑤合理选择材料
机头的零件要承受熔体的压力作用，所以要有足够的强度 。必要时对连接零件进行强度校核。
与熔体接触的零件要有足够的耐磨性和耐腐蚀性，必要时 表面要镀铬处理。主要零件进行调质处理，硬度45～ 50HRC。
d=D-2δ
δ－口模与芯棒的单边间隙， δ =（0.83～0.94）t 。
②定型长度段L1 与口模定型长度 L 相当或稍长。
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③ 压缩段长度L2
④
压缩段 (也称锥面段) 主要作用是使进入定型区之前的
塑料熔体的分流痕迹被熔合消除。
L2=(1.5～2.5) D0
D0－塑料熔体在过滤板出口处的流道直径
2. 管材的定径和冷却 为了使管材获得较低的表面粗糙值、准确的尺寸和几何
形状，管材离开口模时，必须立即进行定径和冷却，由定 径套来完成。
有两种方法： 外径定型 内径定型
我国塑料管材标 准大多规定外径为基 本尺寸，故国内较常 用外径定型法。
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3. 挤出机头的设计原则
① 内腔呈流线型
各连接处不应该有使熔料滞留的死角，避免熔料过热而分 解。
② 足够的压缩比
为了使塑件结构密实和消除分流器支架造成的熔料接合缝 ，机头应该有一定的压缩比的压缩区域。低粘度塑料压缩比取 4~10，高粘度塑料在2.5～6为宜。
③ 正确的成型区截面形状及尺寸
口模的形状及尺寸和塑件的形状及尺寸并不是一致的。熔 体膨胀和牵引力引起的收缩变形，会使塑件的尺寸与口模尺寸 产生一定的偏差。所以在设计时要考虑这一因素。
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2. 挤出成型工艺过程
原材料准备
塑化
挤出成型
冷却定型
塑件的牵引、 卷曲、切割
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3. 挤出成型工艺参数
① 温度
❖ 加料段的温度不宜过高，压缩段和均化段的温度可高一些 ❖ 机头的温度控制在塑料热分解温度以下 ❖ 口模的温度比机头温度可稍低一些，但要保证塑料有良
（2）内径定型 通过定径套内的循环水冷却定型
特点：保证管材内孔圆度，操作方便；宜用于直角式挤管机头
和旁侧式挤管机头。
适用：内径尺寸要求准确、圆度要求高的情况。
1-管材 2-定径芯模 3-芯棒 4-回水流道 5-进水管 6-排水管 7-进水嘴
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定径芯长度：与管材壁厚及牵引速度有关，一般取80～ 300mm，牵引速度和壁厚大时，取大值。反之，取小值。 定径芯直径：一般比管材内径直径大2%～4%，始端比终端 直径大，锥度为0.6:100～1.0:100。
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正 在 挤 出 塑 料 管 材
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塑 料 管 坯 进 入 定 径 装 置
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拆 出 的 口 模 状 况
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拆 开 口 模 后 露 出 芯 棒 的 状 况
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图8.1 挤出机头结构
1-管材 2-定型模 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-电加热圈
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二、挤出成型机头概述
1. 挤出机头的作用 使熔融塑料由螺旋运动变为直线运动； 产生必要的成型压力，保证制品密实； 使塑料通过机头得到进一步塑化； 通过机头口模以获得截面形状相同、连续的塑料制品。
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2. 机头的分类
按机头的几何形状分类 圆环机头：管材机头、棒材机头、造粒机头等 平板状机头：平模机头、板材机头、异型材机头等
按机头进出料方向分类 水平直通式机头 直角式机头
按机头的用途分类 吹膜机头、管材机头、板材机头、棒材机头、异型材 机 头等。
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3.挤出机头的组成（以直通式管材机头为例）
口模 芯棒 分流器和分流器支架 机头体 过滤网和过滤板 连接部分 定径套
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芯 棒 实 物 图 片
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② 过滤网和过滤板 ③ 使从挤出机出来的塑料熔体由旋转流动变为平直流
动，且沿螺杆方向形成挤出压力，增加塑料的塑化均匀 度。
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一、挤出成型工艺
挤出成型是热塑性塑料重要的加工方法之一，主要用 于生产管材、棒材、板材、片材、线材和薄膜等连续塑料 型材。
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挤出机：挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身 辅机： 机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割
装置、卷取装置 控制系统
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1. 直通式挤管机头工艺参数的确定
2. (1) 口模
① 口模内径D ❖经验公式： D = d /K
d——管材外径 K——补偿系数
❖按拉伸比确定
② 定型段长度Ｌ
❖ 按管材外径：L=（0.5～3)d ❖ 按管材壁厚：L=nt
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(2) 芯捧（芯模）
芯棒与分流器之间通过螺纹连接，其中心孔用来通入压 缩空气，以便对管材产生内压，实现外径定径。 ①芯棒外径d
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好的流动性。
② 压力
合理控制螺杆转速，保证温控系统的精度，以减小压力 波动。
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③ 挤出速度
单位时间内由挤出机口模中挤出的塑化好的物料 量(kg/h)或塑件长度(m/min)。它表示挤出能力的高低。
④牵引速度
牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。 即牵引比(牵引速度与挤出速度的比值)等于或大于1。