塑料（PVC）管材挤出模具设计

挤出法加工的塑料制品种类很多，如管材、薄膜、棒材、板材、电缆敷层、单丝以及异形截面型材等。

挤出机还可以对塑料进行混合、塑化 、脱水、造粒和喂料等准备工序或半成品加工。因此，挤出成型已成为最普通的塑料成型加工方法之一。

用挤出法生产的塑料制品大多使用热塑性塑料，也有使用热固性塑料的。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚甲醛、氯化聚醚等热塑性塑料以及酚醛、脲醛等热固性塑料。

挤出成型具有效率高、投资少、制造简便，可以连续化生产，占地面积少，环境清洁等优点。通过挤出成型生产的塑料制品得到了广泛的应用，其产量占塑料制品总量的二分之一以上。因此，挤出成型在塑料加工工业中占有很重要的地位。

1.1挤出成型机头典型结构分析

机头是挤出成型模具的主要部件，它有下述四种作用。

(1)物料由螺旋运动变为直线运动；

(2)产生必要的成型压力，保证制品密实；

(3)使物料通过机头得到进一步塑化；

(4)通过机头成型所需要的断面形状的制品。

现以管材挤出机头为例，分析一下机头的组成与结构，见图所示。

1．口模和芯棒

口模成型制品的外表面，芯棒成型制品的内表面，故口模和芯棒的定型部分决定制品横截面形状和尺寸。

2．多孔板（过滤板、栅板）

如图所示，多孔板的作用是 将物料由螺螺旋运动变为直线运动，同时还能阻止未塑化的塑料和机械杂质进入机头口此外，多孔板还能形成一定的机头压力，使制品更加密实。

3．分流器和分流器支架

分流器又叫鱼雷头。塑料通过分流器变成薄环状，便于进一步加热和塑化。大型挤出机的分流器内部还装有加热装置。

分流器支架主要用来支撑分流器和芯棒，同时也使料流分束以加强搅拌作用。小型机头的分流器支架可与分流器设计成整体。

4．调节螺钉

用来调节口模与芯棒之问的间隙，保证制品壁厚均匀。

5．机头体

用来组装机头各零件及挤出机连接。

6．定径套

使制品通过定径套获得良好的表面粗糙度，正确的尺寸和几何形状。

7．堵塞

防止压缩空气泄漏，保证管内一定的压力

1.2挤出成型机头分类及其设计原则

1．分类

由于挤出制品的形状和要求不同，因此要有相应的机头满足制品的要求，机头种类很多，大致

可按以下三种特征来进行分类：

(l)按机头用途分类

可分为挤管机头、吹管机头、挤板机头等；

(2)按制品出品方向分类

可分为直向机头和横向机头，前者机头内料流方向一与挤出机螺杆轴向一致，如硬管机头；后者机头内料流方向与挤出螺杆轴向成某一角度，如电缆机头。

3)按机头内压力大小分类

可分为:

低压机头（料流压力<40公斤／厘米2）、

中压机头（料流压力为40-100公斤／厘米2

高压机头（料流压力>100公斤／厘米2）。

2．设计原则

(l)流道呈流线型

为使物料能沿着机头的流道充满并均匀地被挤出，同时避免物料发生过热分解，机头内流道应呈流线型，不能急剧地扩大或缩小，更不能有死角和停滞区，流道应加工得十分光滑，表面粗糙度应在Ra 0.4um以下。

(2)足够的压缩比

为使制品密实和消除因分流器支架造成的结合缝，根据制品和塑料种类不同，应设计足够的压缩比。

压缩比：是指模具体内熔料流道空腔中，进料端最大截面积与口模处环形空腔截面积之比。压缩比一般取4 ~10，如果熔料粘度较高，取压缩比在2.5~6

(3)正确的断面形状

机头的成型部分的设计应保证物料挤出后具有规定的断面形状，由于塑料的物理性能和压力、温度等因素的影响，机头的成型部分的断面形状并非就是制品的相应的断面形状，二者有相当的差异，设计时应考虑此因素，使成型部分有合理的断面形状。由于制品断面形状的变化与成型时间有关，因此控制必要的成型长度是一个有效的方法。

(4)结构紧凑

在满足强度条件下，机头结构应紧凑，其形状应尽量做得规则而对称，使传热均匀，装卸方便和不漏料。

(5)选材要合理

由于机头磨损较大，有的塑料又有较强的腐蚀性，所以机头材料应选择耐磨、硬度较高的碳钢或合金钢，有的甚至要镀铬，以提高机头耐腐蚀性。

此外，机头的结构尺寸还和制品的形状、加热方法、螺杆形状、挤出速度等因素有关。设计者应根据具体情况灵活应用上述原则。

常见的管材挤出机头结构形式有以下三种：

(1)直管式机头 图示为直管式机头。其结构

简单，具有分流器支架，芯模加热困难，定型长度较长：适用于PVC、PA、PC、PE、PP等塑

料的薄壁小口径的管材挤出。是挤出成型塑料

管材应用最广泛的一种模具结构

(2)弯管式机头

右图为弯管式机头，其结构特点是内部不设分流器支架，熔体在机头中包围芯棒流动成型，因此只产生一条分流痕迹。这种机头最突出的优点是：挤出机机筒容

易接近芯棒上端，芯棒容易被加热；与它配合的冷却装置可以同时对管材的内外径进行冷却定型，所以定型精度较高：流动阻力较小，料流稳定，出料均匀，生产率高，产品质量好。但结构复杂，制造困难，生产占地面积较大。

应用 ：医用管材内径定型PVC管成型模具

内径定型管材挤出成型模具结构，多在成型医用管材中应用。此种塑料管多是透明，内、外壁光滑的小直径管。模具结构不同于通用塑料成型模具之处，是设有内径冷却定型装置。生产时、内径冷却定型装置在管坯内通过，为挤出模具的管坯冷却降温定型；内径冷却定型装置的外圆直径与管的内孔直径尺寸相符（或略大些），内有冷却水通过。

(3)旁侧式机头

图示为旁侧式机头。综合了直向式和横向式的优点。物料经改变方向消除了横向机头一次变向所造成的不均匀现象。占地面积小。

结构复杂，没有分流器支架，芯模可以加热，定型长度也不长。大小口径管材均适用。挤出阻力大

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