3）、压缩区锥角β：
压缩区的锥角一般在10°～60°范围内选取，当β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=（1.5～2.5）D0
3-4
式中： L2——口模压缩段长度（mm）
D0——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
•
式中： D——口
模内径（mm）
•
d1 ——塑
料管材外径（mm）
•
ｋ——
系数（见表１）
• 2）、口模定型段长度L1：
•
L1=（0.3～3.0）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）
通常取（0.83～0.94）×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= （1.5～2.5）
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
口模膨胀率主要影响因素
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
• (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。
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4~10，RPVC管压缩比为 3~10，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。
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：
• 3-5
d=D -2δ
•
式中：d——芯棒外径（mm）
•
D——口模内径（mm）
•
δ——口模与芯棒的单边间隙，
图 2 膨胀率B 与长径比L / D 的关系
口模入口角度
当口模入口角A小于临界入口角时, 膨胀率 随A增加而减小, 反之随A的减小而增加。另 外研究表明, 熔体从狭缝口模中挤出的膨胀 比圆管的大, 由此可见, 挤出口模的截面几 何形状对出口膨胀有非常大的影响。
谢谢！
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, 弹性储能将最 后完全消除, 挤出胀大主 要是由口模流动中剪切变 形所致.
• 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α、分流锥面长度L3、 分流器头部圆角R、分 流器表面粗糙度Rα。 各参数的确定原则如 表5。
a
A-A A A
图8-8 分流器及其支架
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。
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
❖ 一，管材挤出机机头的结构组成
❖ 二， 压缩比 ❖ 三，拉伸比 ❖ 四，离模膨胀
管材挤出机头
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
• 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。
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。
• 2）根据硬质PVC为高粘度材料，故确定压缩比 ε=5。
(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β。尺寸的设计主要
靠经验公式，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
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？
一般在挤出过程中,处于熔体状态的高分子 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 。
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。
分流器支架主要用来支撑分流器和芯棒,同时也能对分流 后的塑 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 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。
• 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。