中空吹塑机头分类及壁厚原理
储料式机头分为中心入料式和侧向入料式。

侧向入料式是应用非常广泛的一种方式。

在储料式侧向入料中空吹塑机中，机头所起的作用是融合融料，并形成型坯，融料融合的关键是机头中的流道。

目前我国一些企业研究出了双层心形包络流道，但双层心形包络流道流道长度较短，压降较大，熔料融合后周向均匀性较差。

在此基础上国内研究出了双层双螺旋流道，如图1所示。

1.中心杆；
2.推料盘；
3.上端盖；
4.入料口；
5.分流芯套；
6.分流孔；
7.头外筒；
8.外芯；9.内芯；10.推料筒；11.固定套；12.衬套；13.下端盖；14.芯模；15.口模；16.导流套；17.键；18.储料腔；19.推杆；20.外螺旋流道；21.导流通孔；22.分流锥
图1双层双螺旋流道机头
图1中，外芯设有两条呈180o对称缠绕的外螺旋流道，内芯设有两条呈180o 对称缠绕的内螺旋流道，内螺旋流道与外螺旋流道呈180o对称布置，外芯和内芯上的每条螺旋流道（内螺旋流道与外螺旋流道）的缠绕角度均为360o，以使外芯和内芯的360o的外壁面上的熔料充分均匀地融合。

工作时，熔料从入料口进入机头外筒，经过分流芯套的分流孔，由外芯上的分流锥顺利完成分流，熔料向分流锥两侧流动，并经导向流道转向90o后，引流到内、外芯分流处，一部分
熔料由外芯上的外螺旋流道向下螺旋流动，另一部分则通过导流通孔流入到内芯的内螺旋流道中，熔料在内、外螺旋流道内流动时，一部分熔料随着内、外螺旋流道向下流动，另一部分熔料顺着内、外芯壁向下流向储料腔，这样可以保证360o都有熔料下流，使得熔料均匀融合。

型坯壁厚的自动控制有轴向控制和径向控制两种。

对于径向控制技术，我国还处于研究阶段，相对而言，轴向控制的研究成熟一些。

本文针对200L以上的大容量中空吹塑机进行了型坯壁厚的轴向控制研究。

型坯壁厚的轴向控制采用的是闭环控制技术。

用户在壁厚控制器的触摸屏面板上设定型坯壁厚轴向变化曲线，PLC控制器根据曲线把相应的电压或者电流信号传至电液伺服阀，由电液伺服驱动伺服油缸控制中心杆的上下移动，从而改变机头口模间隙。

同时，连接中心杆的伺服油缸活塞杆上安有传感器(磁悬浮电子尺)，电子尺可感知头口模间隙的大小并反馈给PLC控制器，在PLC控制器内与标准信号进行比较，然后经伺服功率放大器传送给电液伺服阀，再通过伺服阀驱动伺服油缸，油缸带动中心杆移动，最终控制口模的开度，完成对型坯壁厚的控制。

型坯壁厚控制的结构图如图2所示。

本文研究的型坯壁厚控制系统是一个位置控制系统，由电液伺服系统组成。

控制的核心部分是中心杆的位置，其中中心杆位置控制精度是决定型坯壁厚控制效果的关键。

因此本系统的研究重点为中心杆位置控制精度，即型坯壁厚的控制精度和系统的响应速度。

型坯壁厚的控制方法是：将每一个型坯形成过程分成数个点，分别对这些点的壁厚进行控制。

控制点数越少，响应速度越快，但是点数太少，达不到所要的壁厚控制精度，且在型坯周围形成了熔接缝（环纹）；点数太多，会造成系统响应时间过长，伺服油缸来不及对接收的信号做出反映，型坯就已经出来了。

传统的200L塑料桶壁厚控制器都是64点或者128点的。

本文针对200 L双L环桶进行了研究，经过实验验证，在满足壁厚控制精度为±1mm，每点的响应时间为0.3～0.4秒的前提下选用256点壁厚控制更为合适。

针对200L以上的大容量中空吹塑机机头的关键技术进行了研究。

所设计的双层双螺旋流道形式相比于其它结构形式。

其使熔料融合更加均匀，熔体的流动更加顺畅，消除了理论接缝，提高了制品强度；根据功能要求，采用优化方法确定了工艺参数和尺寸，为200L以上大容量中空吹塑机产品的优化设计奠定了基础；在已有的型坯壁厚控制的基础上，研究了200L双L环桶最优的控制点数和控制点的连接方法，提高了壁厚的均匀性、精度和制品的强度。

改善吹塑件壁厚均匀性的几种方法
1.异型口模
口模异型化是指挤出机头的口模或芯棒局部位置开设凹槽，增大对应制件拐角处的口模间隙，以增加型坯局部位置的壁厚，得到异型化的型坯，弥补吹胀比不一致造成的径向壁厚不均，从而得到壁厚较为均匀的制件。

针对性地采用异型口模，并通过多次试模、优化、设计加工出合理的异型口模，可以极大提高制件壁厚分布的均匀性.
2.轴向壁厚控制技术
轴向壁厚控制技术的作用是使得挤出的塑料型坯，根据制品不同的吹胀比沿轴向获得不同的厚度，从而保证最终制品有比较均匀的壁厚。

它是通过使芯棒或口模根据预设位置作轴向运动而改变机头的开口量，达到改变塑料型坯壁厚的目的。

目前中空成形机的储料机头一般都具有轴向型坯控制功能，其控制点从30点到256点不等.
3.径向壁厚控制技术
采用轴向壁厚控制技术虽然能改善吹塑制品高度方向上的壁厚分布，但由于其挤出塑料型坯的水平截面仍呈等厚圆形，对部分在径向某一部位有较大吹胀比要求的制品显得仍不是最佳，因此便产生了径向壁厚控制技术。

径向壁厚控制技术可以使挤出的型坯在所要求的区段内呈非圆截面的变化。

径向壁厚程序控制技术发展至今，大致形成了２种典型的设计，一种称为柔性环式，另一种称为口缘修形式。

（1）柔性环技术
柔性环式是通过电液伺服控制薄壁挠性环在１个方向或２个对称方向上的变形来改变挤出型坯的厚度。

它的特点是无论吹制什么形状的制品，只要口模直径不变，径向控制都能发挥作用。

对中空成形塑料型坯径向壁厚控制系统的研制工作，最近在江苏获得了关键性的技术突破。

这项控制技术可以实现塑料型坯径向壁厚的多点准确控制，控制点可以方便地实现２～１６点控制甚至更多点控制，目前正在产业化中.
（2）口缘修形技术
口缘修形是靠修形口模环的上下移动来实现型坯壁厚改变的。

与挠性环结构相比，其最大的优点是使用寿命长，加工技术难度低。

在某些设计中，口模环的修缘部分做成活动块嵌入式，方便更换，减少更换时的成本。

这种形式的设计，还需要进行深入研究，降低成本，加快推广步伐。

径向壁厚控制技术对于提高大型中空制品的品质是一个有效的方法，还能减轻制品的质量。

以200Ｌ塑料桶容器为例，至少可节省5％～10％的原料。

目前加工一套大型径向壁厚控制装置的附加费用较高，随着径向壁厚控制技术的深入研究和发展，将在更多的大中型挤出吹塑中空成形机上应用。

轴向壁厚控制与径向壁厚控制的联合作用，可获得最佳的塑料型坯，即可获得更为理想的制品壁厚分布。

目前国内多家中空成形机制造厂家可在大型中空成形机上选择配套径向壁厚控制系统。

（4）型坯温差法
型坯的变形抗力可用粘度来表示，粘度的大小与其温度的高低有关。

型坯温度高，黏度小，变形抗力小，吹塑过程中容易变形，变形量较大；相反，型坯温度低，黏度大，变形抗力大，吹塑过程中不容易变形，变形量较小。

在挤出过程中，通过冷却设备强制冷却型坯吹胀比较大的部位，使型坯具有合理的温度梯度。

型坯吹胀比较大的部位温度低，粘度增大，变形抗力增大。

在自由吹胀阶段，吹胀比较大的部位难于变形，变形量减小，而吹胀比较小的部位变形量增大。

当变形量较小部位完成变形，进入约束吹胀阶段，吹胀比较大部位继续变形，直至吹胀成形制件，以此提高制件壁厚分布的均匀性。

（5）真空吸塑与挤出吹塑相结合
型坯各部位吹胀比不同导致制品壁厚不均匀。

制品的吹胀过程可分为自由吹胀和
约束吹胀２个阶段。

从压缩空气进入型坯到型坯与模具内壁开始接触为止称为自由吹胀阶段。

在这一阶段，型坯具有相同的吹胀比，在各个方向的变形都不受约束，可在任意方向膨胀变形，且较均匀。

从型坯与模具型腔开始接触到型坯完全与模具内壁贴合为止称之为约束吹胀阶段。

在这一阶段，型坯外表面受模具冷却作用，温度下降，粘度增大，变形较为困难，甚至不再变形，导致制品壁厚较大；没有接触模具型腔的坯料，温度相对较高，粘度较小，变形较为容易，迅速变薄，紧贴模具内表面，导致制品壁厚较小，最终使整个制件壁厚不均匀。

如果型坯同时结束自由吹胀，就能得到壁厚完全均匀的制件。

使型坯在真空负压的拉力作用下，先向吹胀比较大部位发生变形，然后注入压缩空气，改善型坯各处的吹胀比，成功得到壁厚较为均匀的制件。