挤出机头设计
出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《模具工实用技术手册第2版》第362页（3912字）
挤出机头的设计在一般情况下以实际经验为主，多数采用试模的方法确定最后形状。特别是对异型机头，因为实际遇到的问题很复杂，由于塑料的种类不同，它们的剪切速率、表观黏度则不同；树脂的可塑性、稳定性、润滑剂、填充剂等由于种类和配量的不同，其流动性也不相同。因此，由一定的理论公式去推导出完全实用的机头形状及尺寸是很困难的。
挤出机头设计要点：
①机头内应有压缩区，使料流截面变化对融料产生剪切作用，达到进一步塑化的目的。如果剪切力小，塑化不均匀，易产生熔接不良；但剪切力过大易发生热分解，残余应力过大，产生涡流和表面粗糙等弊病。因此，对于热敏性塑料，为了防止热分解，成型时还需加入润滑剂以提高流动性。另外，机头截面变化不宜过急，最好呈流线型，尽量避免死角、凹槽等，以免引起滞料分解。
②根据制品的种类，在机头内要有足够的压缩比。压缩比是指分流器支架出口处截面积与口模芯轴之间形成的环形缝隙面积之比。压缩比过小时，制品不密实，而且塑料通过分流器支架后所形成的接合线不易消除；压缩比过大时，将导致机头结构庞大，物料流动阻力加大，影响产量和质量。一般压缩比取3～6为宜。
③机头内要有成型区，使料流经过几次阻流后渐趋平稳并汇合成充分融合的融料。
④要考虑塑件的收缩和膨胀。融料出模前处于压应力状态，出模后由于弹性恢复而膨胀。变形量的大小与塑料品种、塑件形状及尺寸，机头前后的温度、压力、机头结构、挤出成型条件有关，直接影响塑件尺寸和形状。实际塑件尺寸还与冷却定型时的收缩以及牵引有关，所以口模设计时应考虑留有试模后修整的余地。一般管、棒、板材的机头口模尺寸应比塑件尺寸小，最后由定型、牵引速度来控制尺寸。对异型材则一般口模尺寸比塑件尺寸大，并按不同塑料及塑件截面形状、尺寸，对塑件各部分尺寸凭经验按比例增减，然后经试模后再修整。
⑤要有相应的调节。为了保证塑件形状尺寸及质量，挤出时挤出力、挤出速度、挤出量等参数要能调节，以适应成型需要，尤其是挤出异型材料时更为重要。常用的有流量调节、壁厚均匀性调节。
⑥机头要有足够的强度和刚性，结构应简单紧凑，与机筒衔接严密，易于装卸。
⑦要正确控制温度，口模与机头体的温度应能独立控制。机头的温度直接与塑件外观、变形、防止热分解及塑料充分塑化有关。
(一)管材挤出机头(图2．2－27)
图2．2－27 管材挤出机头
1．机头结构设计
(1)结构形式(表2．2－78)
表2．2－78 管材机头结构形式
(2)尺寸计算(表2．2－79)
表2．2－79 管材机头尺寸计算
注：表中符号意义见图2．2－27。
2．冷却定型设计
因为口模处的温度很高，以致制品被挤离口模后温度还相当高，尚需进一步定型和冷却，才会得到正确的管状和尺寸。常用的定型方法和结构见表2．2－80。
表2．2－80 管材定型方法
3．拉伸比
塑件挤出经冷却定型后，由牵引装置以适当的速度进行牵引，在牵引过程中进一步调节制品的尺寸和改善制品的质量。一般牵引速度必须与挤出速度相适应，才能保证均匀地引出制品、调节尺寸和保证质量。牵引速度过大，则塑料制品产生变薄甚至拉断、组织不密实、内部有真空泡等弊病。牵引速度过小，则使塑件变厚，产生波纹。
由于牵引作用，塑件的壁厚将变薄、尺寸将变小。反映这一过程变形程度的量即通常所说的拉伸比，是指口模与芯棒所形成的空间截面积与挤出管材截面积之比。各种塑料最合适的拉伸比见表2．2－81。
表2．2－81 各种材料的最佳拉伸比
(二)吹塑薄膜机头
塑料薄膜可以用压延、流延、拉伸、吹塑以及扁平机头直接挤出等方法生产。其中吹塑法最经济，而且物理机械性能良好，因此应用日益广泛。
常用的几种机头结构包括：
①芯棒式机头(见表2．1－20)；②十字形机头(见图2．2－28)；③螺旋机头(见图2．2－29)；④旋转机头(见图2．2－30)。
图2．2－28 十字形机头
图2．2－29 螺旋机头
图2．2－30 旋转机头
各种机头结构比较见表2．2－82。
表2．2－82 机头结构比较
口模间隙调节方法见表2．2－83。
表2．2－83 口模间隙调节方式
(三)机头与挤出机的关系
1．生产效率与塑化能力
所设计模具的生产效率应与挤出机的塑化能力适应。有关挤出机的主要参数见表2．2－12。
2．连接形式
挤出机的型号不同，连接方式亦不同。常见挤出机的连接形式见图2．2－31～图2．2－33，连接尺寸见表2．2－84～表2．2－85。
图2．2－31 机头连接形式(Ⅰ)
图2．2－32 机头连接形式(Ⅱ)
图2．2－33 机头连接形式(Ⅲ)
!#表2．2－84 挤出机连接部分尺寸表(机头连接形式Ⅰ、Ⅱ) (mm)!#
表2．2－85 机头连接形式Ⅲ的连接尺寸
注：1．表中①是安装管材机头尺寸；②是安装板材机头的尺寸。
2．表中符号意义：Φ——机头与机头法兰连接的内六角螺钉中心距；D——机头与机头法兰连接的定位孔直径；d——栅板外径；B——机头法兰厚度；H——机筒安装栅板处厚度(深度)；h——栅板厚度；m——机头与机头法兰连接的内六角螺钉直径；M——内六角螺钉直径；L1、L2、L3——铰链螺钉中心距。
(四)几种特殊挤出管材成型机头
近年来，挤出成型发展很快，开发出了许多新的特殊模具，如弹簧增强管挤出成型机头和波纹管挤出成型机头等，表2．2－86～表2．2－90是几种典型的特殊管材挤出成型机头。
表2．2－86 金属弹簧增强管机头
表2．2－87 金属弹簧软管机头
表2．2－88 塑料弹簧增强管机头
表2．2－89 外波纹硬管机头
表2．2－90 双壁波纹管机头
上述三种波纹管挤出成型机头，一般可用于直接挤出圆弧形、矩形、三角形和螺旋形等几种形状的直径较小的波纹管。直径较大的波纹管，一般采用普通管机头挤出管坯，然后趁热用内压法将管坯吹胀成型，依靠设有若干对型模的牵引机冷却定型并匀速直线牵出。