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挤塑机机头几何形状因子的初步探讨

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２００２年第３期　
ＮＯ．３　２００２　
电线电缆　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　

２ＯＯ２年６月　

Ｊｕｎ．，２００２　

挤塑机机头几何形状因子的初步探讨　
彭　峰　
（湘潭电缆厂职工大学，湖南湘潭　４１１１０１）　

摘要：本文在考虑到现代电线电缆的高速挤出和线芯的拖曳作用影响挤出量时，对机头几何形状因子　、Ｂ与　
线芯直径、模孔尺寸的定量关系进行了探讨．并讨论了影响挤出量的因素。　
关键词：挤塑机；机头几何形状因子　、Ｂ；线芯直径；模孔尺寸；挤出量；影响因素　
中图分类号：ＴＭ２０５．１　文献标识码：Ａ　文章编号：３卜１３９２（２００２）０３—００４７—０２　

Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓ—ｈｅａｄ　
ＰＥＮＧ　Ｆｅｎｇ　
（Ｗｏｒｋｅｒｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｔｏ　Ｘｉａｎｇｔａｎ　Ｃａｂｌｅ　Ｗｏｒｋｓ．Ｘｉａｎｇｔａｎ　４　１　１　１　０１，Ｈｕｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｍｏｄｅｒｍ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ，ｅｘｔｒｕｄａｔｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｉｓ　ａｄｖｅｒｓｅｌｙ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　
ｏｆ　ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ．Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｍａｄｅ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　
Ａ　ａｎｄ　Ｂ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｈｅａｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｄｉｅ　ｚｉｚｅ．ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒｕ—　
ｄａｔｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ；ｇｅｏｍｅｔｒｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　Ａ　ａｎｄ　Ｂ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｈｅａｄ；ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｃｏｎｄｕｃ—　
ｔｏｒ；ｄｉｅ　ｓｉｚｅ；ｅｘｔｒｕｄａｔｅ　ｏｕｔｐｕｔ；ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　

ｌ　引　言　
国内电缆行业挤出理论均采用塑料加工行业的　
挤出理论，忽略了塑料管是空心的，而电缆挤出有内　包线芯的拖曳作用。文献Ｅｌｉ考虑到现代电线电缆的　高速挤出和线芯的拖曳作用，根据流体力学理论，提　出了挤绝缘层或护套层不同于挤塑料管，其机头流　率公式分别为　挤塑料管时：Ｑ—ＫＰ／　（１）　挤绝缘或护套时：Ｑ＝Ｑ拖曳＋Ｑ压力一　＋ＢＰ／　（２）　式中：Ｋ、　、Ｂ为机头几何形状因子；Ｑ为流率　（ｃｍ。／ｓ）；Ｐ为机头压力（Ｐａ）；Ｖ为线芯牵引速度　（ｃｍ／ｓ）；　为熔体粘度（Ｐａ・Ｓ）。但文献［１］没有讨论　它们与线芯直径、模孑Ｌ尺寸的关系，本文对此做出定　量分析，并讨论它们对挤出量的影响。　２　影响Ｋ、Ａ、　的因素　挤塑模具的定径区是一个环形流道，流道一端　的压力为机头压力Ｐ（Ｐａ），另一端的压力是出口压　力，其压力为零。流道内径是线芯外径Ｄ。（ｃｍ）。流　道外径是模孔内径Ｄ（ｃｍ），线芯与模孔之间的间隙　收稿日期：２００１一ｌ１一ｌ３　作者简介：彭峰（１９６１一），男，湖南茶陵人，讲师　作者地址：湖南省湘潭市建设南路１号Ｅ４１１１０１３．　（即挤包厚度）为ｔ一（Ｄ—Ｄ。）／２。　２．１流道中任意处的流速ｕｌ的计算　在此环形流道中任取一微元流体，并以空间坐　标系ｘｙｚ来表示（见图１）。　

（ｔ＋ｄＴ）试ｚ　
图１　
图中，　为微元流体的流动速度（ｃｍ／ｓ）；Ｐ为微　

元流体所受的压力（Ｐａ）；ｒ剪切应力（Ｎ／ｃｍ　）；　
ｐｄｙｄｚ为微元体所受的推力；ｄｙｄｚ为微元体尾部面　
积；ｒｄｘｄｚ、（ｒ＋ｄｒ）ｄｘｄｚ分别为微元体上、下面所受　
到的剪切应力（摩擦力）。　
根据力的平衡原理可得　
ｐｄｙｄｚ＋（ｒ＋ｄｒ）ｄｘｄｚ一（户＋ｄｐ）ｄｙｄｚ＋刊　ｄ２　
（３）　
整理后可得　
ｄｒ／ｄｙ—ｄｐ／ｄｘ　（４）　

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２００２年第３期　
Ｎｏ．３　２００２　
电线电缆　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｗｉｒｅ＆Ｃａｂｌｅ　
２００２年６月　

Ｊｕｎ．．２００２　

根据牛顿流动定律　
ｒ—ｌ￣ｄＵ／ｄｙ；ｄｒ／ｄｙ＝ｌＬｄ　Ｕ／ｄｙ　
将上式代人式（４）可得　
ｄ　Ｕ／ｄｙ　一ｄｐ／ｄｘ　
对式（５）进行两次积分可得　
Ｕ一（ｄｐ／ｄｘ）ｙ　／２ｚ＋Ｃ　Ｙ＋Ｃ２　积分的边界条件是　（５）　（６）　当Ｙ一０时，　—Ｖ（　是线芯的牵引速度）　当Ｙ—ｔ时，Ｕ一０（模孔内壁处的塑料熔体流　率，取为０）　将边界条件代人式（６）可得积分常数　Ｃ　一一（ｄｐ／ｄｘ）ｔ／２ｌ￣－－Ｖ／ｔ　Ｃ２＝Ｖ　从而可得流道中任意一点的流速　一（ｄｐ／ｄｘ）ｙ　／２　一［（ｄＰ／ｄｘ）ｆ／２　＋　］　＋　（７）　２．２挤出量Ｑ的计算　在流道的截面上取一环形微元面积Ｓ（ｃｍ　），如　图２，并可由式（８）求得　Ｓ一２ｎ（Ｄ。／２＋Ｙ）ｄｙ　（８）　图２　挤出量为环形微元面积在间隙ｔ中的积分，即：　ｒｆ　Ｑ—ｌ　Ｓ　（９）　Ｊ　Ｏ　将式（７）、式（８）中的　、５代人式（９），积分可得　挤出量　Ｑ一［７【ｆ（３Ｄ０＋２ｔ）／６］　一［７【ｆ。（Ｄ０＋ｆ）／１２ｚ３×　（ｄｐ／ｄｘ）　（１０）　２．３　机头几何形状因子Ａ、曰、和置的求取　假定从机头到模套出口的压力下降均匀，机头　到模套出口的距离为Ｌ（ｃｍ），则有　ｄｐ／ｄｘ＝～Ｐ／Ｌ　（１１）　因　轴的设定方向与压力的增加方向相反，故　式（１１）的等式右边为负号，将式（１１）代人式（１０）可　得　Ｑ一［７【ｆ（３Ｄ０＋２ｔ）／６］　＋［７【ｆ。（Ｄ０＋ｆ）／１２Ｌ］Ｐ／Ｉ￣　（１２）　・４８・　式（１２）等号右边第一项与线芯速度有关，是拖　曳流动产生的挤出量Ｑ拖曳；等号右边第二项与机头　压力有关，是压力产生的挤出量Ｑ　。对照式（１）和　式（２），可得机头几何形状因子Ａ、Ｂ和Ｋ　Ａ一７【ｆ（３Ｄ．．＋２ｔ）／６　（１　３）　Ｂ一７【ｆ。（Ｄ　＋ｔ）／１２Ｌ　（１４）　
由于挤塑料管时，Ｖ一０，无拖曳流动，所以　
Ｋ—Ｂ一７【ｆ。（Ｄ　＋ｆ）／１２Ｌ　（１５）　

３影响挤出量的因素　
（１）线芯牵引速度的影响　线芯牵引速度　越　
大，拖曳流动的作用加强，因此挤出量增大。　
（２）机头压力的影响　机头压力　越大，压力　
流动的作用加强，因此挤出量增大。应当指出的是．　
机头压力不是一个孤立的量，它与整台挤塑机的流　
道形状和大小、漏流率、螺杆转速以及塑料熔体的粘　
度有关。应分析挤塑机的综合工作点。　
（３）塑料熔体粘度的影响　粘度越低，熔体流动　
性越好，熔体流速　越高，从而使挤出量增大。熔体　
粘度主要与挤塑机温度有关，温度越高，粘度越低。　
（４）机头几何形状的影响　线芯直径Ｄ。和挤　
包厚度ｔ越大，即模孑Ｌ内径Ｄ越大（Ｄ—Ｄ。＋２ｔ），则　
流道横截面积越大，故挤出量大。机头到模套出口间　
的距离Ｌ越小，摩擦损耗小，故挤出量增大。　

４　结　论　
本文推导了挤塑机机头挤出量公式，得到了机　
头几何形状因子的计算式，并初步分析了影响挤出　
量的主要因素，对了解挤出过程中各因素的相互关　
系有一定的定量概念。然而，挤出是一个非常复杂的　
过程，譬如塑料熔体粘度在各处并不是处于常数，它　
与各处的温度、剪切力有关系；其次，假设的ｄｐ／ｄｘ　

＝一
Ｐ／Ｌ也有误差，因为模具中鱼雷头区压力降大　
于圆柱形定径区的压力降；模孔内壁处的熔体流速　
并不完全真正等于零；对于很小的线芯，环形流道中　
的流动也不能再看成是两块无穷大平面中的流动　
等。因此，要做出更精确的描述，需要进一步的科学　
实验。　

参考文献：　
［１］彭峰．线芯速度对挤塑机挤出量和挤包质量的影响［Ｊ］．电线电　
缆，２００１，（５）：３７～３９．　
［２］韩中洗．电缆工艺原理［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９１．　

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挤出机机头液压系统设计

挤出机机头液压系统设计

挤出机机头液压系统设计今天一起来探索一下挤出机机头液压系统的设计，这可就像是给的玩具小火车装上神奇的动力一样有趣！想象一下，你有一辆特别酷的玩具小火车，它要在轨道上欢快地跑起来，得有个给力的动力装置？挤出机机头的液压系统，就有点像这个动力装置，只不过它是在工厂里发挥大作用的。

比如说，在一个塑料玩具工厂里，工人们想要做出各种各样漂亮的塑料玩具。

这时候，挤出机就派上用场。

挤出机的机头就像是一个神奇的小嘴巴，它要把融化的塑料材料挤出来，变成玩具的形状。

那这个液压系统，就像是一个大力士，给这个小嘴巴提供足够的力量，让塑料能顺利地挤出来。

这个液压系统里面，有一个很重要的东西，就像我们的小火车的油箱一样，那就是油缸。

油缸里面装着一种特殊的液体，就像小火车的汽油一样，给整个系统提供能量。

当工人叔叔按下一个按钮的时候，油缸里的液体就会开始流动，就像小火车的汽油被点燃，开始带动火车前进一样。

液体流动的时候，会推动一个叫做活塞的东西。

活塞就像是一个勤劳的小工人，它在液体的推动下，会使劲地往前跑，然后把力量传递给挤出机的机头。

这时候，机头就有足够的力气把融化的塑料挤出来，就像我们用力捏橡皮泥，让它变成我们想要的形状一样。

而且，这个液压系统还特别聪明！它可以根据不同的需求，调整挤出塑料的速度和力量。

比如说，如果要做一个大大的塑料玩具，就需要更多的塑料材料，这时候液压系统就会加大力量，让塑料更快、更多地挤出来；要是做一个小小的塑料钥匙扣，那就不需要那么大的力量，液压系统就会变得温柔一点，慢慢地挤出刚刚好的塑料。

现在你们知道挤出机机头的液压系统有多神奇了？它就像一个隐藏在工厂里的魔法小助手，帮助工人们做出各种各样好玩的玩具。

下次当你拿到心爱的塑料玩具的时候，别忘了想想这个神奇的液压系统！。

挤出模头设计讲解

挤出模头设计讲解


挤出模头设计的基本要求
➢1）要有正确的出口截面形状 ➢从模头挤出的异型材型坯的截面形状——不 是产品的最终截面形状——近似 ➢型坯挤出模头后受牵引经过气隙进入定型模 中，其至少还将受到3种不能忽略的作用：离 模膨胀、拉伸变形和冷却收缩，这些作用将 会改变型坯截面的形状和尺寸
挤出模头设计的基本要求
3 挤出机的性能
➢挤出机机型和规格不同，机筒和螺杆的结构 等方面都存在有差异。这些差异会影响被塑 化的模塑料的结构形态，及其所表现出来的 熔体黏弹性性能
4 型材挤出的速度
➢ 塑料异型材挤出的速度是挤出模具（包括模头和定型 模）设计的一个十分重要的参数。对于模头来说，随 着挤出速度的提高，熔体剪切速率γ，将提高，体积流 量Q将增加，模头压力降△p将增大。剪切速率γ 的提 高也将改变熔体的黏弹性状况，很明显，分流引起的 拉伸流动会强烈；熔体入口效应、离模膨胀等弹性现 象也都会增强，超过一定界限（临界剪切速率Y。）还 将会出现熔体破裂现象。因此，在较低挤出速度下已 获得平衡（料坯均匀挤出，截面形状正确）的挤出模 头，提高挤出速度后，将可能失去平衡，出现出料不 均现象和型坯形状的畸变
➢PVC-U模塑料熔体的性能，是由其复杂的配方 体系所决定的。模塑料配方不但决定着塑料熔 体的黏度，而且也影响着塑料熔体的弹性效应， 因此是影响挤出模头结构设计的重要因素。
➢ 挤出模塑料配方对挤出模头设计的影响，还 可能是这样的情况：对于一个已经实现均匀出 料的挤出模头，这时若模塑料的成分出现波动， 就会改变模塑料的黏弹性状况，破坏原先流道 保证的均匀出料的平衡状态。因此，挤出模头 的结构设计需要对模塑料成分的波动有更好的 适应性，能让均匀出料的平衡状态在型材挤出 过程中保持稳定。
➢(2) PVC-U模塑料配方的影响 ： （ PVC-U模塑料需
聚乙烯塑料挤出机机头结构设计课程设计四川理工

聚乙烯塑料挤出机机头结构设计课程设计四川理工

聚乙烯塑料挤出机机头结构设计课程设计四川理工1.1 挤出机的发展历程自第一台挤出机问世以来，挤出技术得到的良好快速的发展。

从开始的柱塞式到更为先进的螺杆式，从原始的手动操作到完全的自动控制，从产品单一到产品的多元化，挤出成型技术正逐渐成熟。

如今，挤出成型具有生产效率高，制造方便，可以连续化生产等特点，他、它在塑料成型加工工业中占有很重要的地位。

半个世纪以来，我国的塑料工业经历了从无到有，从小到大的发展过程，尤其是改革开放二十年来得到高速发展，已初步形成了部类齐全的工业体系，从产量上已跻身于世界先进行列。

塑料机械行业是为塑料工业提供技术装备的行业，强劲的市场需求促进塑料机械工业的发展。

挤出成型技术得到了很好的发展。

1.2 挤出机的分类及挤出制品用途1.2.1挤出机分类塑料挤出机按其螺杆数量分为单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。

目前以单螺杆挤出机应用最为广泛，适宜于一般材料的挤出加工。

双螺杆挤出机由于具有由摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留长,混合均匀。

单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位。

其发展的主要标志在于其关键零件、螺杆的发展。

近几年以来，人们对螺杆进行了大量的理论和实验研究，至今已有近百种螺杆且已标准化。

常见的有分离型、剪切型、屏障型、分流型与波状型等。

从单螺杆发展来看，尽管近年来单螺杆挤出机已较为完善，但随着高分子材料和塑料制品不断的发展，还会涌现出更有特点的新型螺杆和特殊单螺杆挤出机。

从总体而言，单螺杆挤出机向着高速、高效、专用化方向发展。

1.2.2挤出制品的用途热塑性塑料和部分热固性塑料适用于挤出成型。

其制品主要有管材、棒材、板材、异型材、薄膜、单丝、扁带和电线电缆等。

塑料挤出制品广泛应用于国民经济各个领域。

薄膜、中空制品、打包带等是包装材料的重要组成部分；农副业大量使用塑料薄膜作育秧薄膜、棚模；机械工业使用塑料棒材可以方便的加工各种零部件；建筑工业使用的挤出成型的制品越来越多，如墙壁装饰板、窗用密封条等；石油工业大量使用塑料管材作输油管道。

【计算机模具设计】第七章 挤出成型机头模具2

【计算机模具设计】第七章 挤出成型机头模具2


2）分流锥支架
分流锥支架的作用是分流锥和芯模的支架 ；分流锥上的分 流筋应加工成流线型 设计：根据芯棒承受轴向力的大小满 足机械强度筋的数目与断面面积大小，进行强度核核。 分 流锥支架上还须设有进气孔
ε=
(d1-d2)2/(D1-D2)2
3）口模
口模是挤出成型管材外表，口模的平直部分与芯棒的 平直部分组成管子的成型部分。平直部分的长短直接 影响到管子的质量。 L＝（0．5～3）D 或 L＝（10-20）t ß = 15-30° 1
多孔板
栅板一般安装在挤出机筒与机头的连接处。栅 板的主要用途是使来自挤出机螺旋运动的物料 转变为直线运动的物料，并使之再次分流混合。 另外一个作用是支承滤网。栅板上的孔眼大小 一般取 3-6mm，力求保持流道孔的有效面积 为栅板总面积的 40％-70％。 栅板应具有足够的机械强度。但厚度不能 太厚，流道孔排列紧凑合理。常用的栅板结构
1.流动状态的理论计算
熔体在管道内流动时流速变化有以下几 种形式 ：
1．一维流动：物料沿流道方向作平行流动，对应各点 其流速恒定不变，而在横截面上各点流速仅沿一个方 向变动。这样在口模内任意点物料的流速完全可以用 一个垂直于流动方向的座标来表示，故称一维流动。
2．二维流动：
流道的侧面与口模内熔助物流动方向的 流速的分布不能用单一的座标来表示。。 这时速度分布可用垂直于流动方向的两 个直角坐标来表示
（二）吹塑薄膜机头设计原则
（1）吹塑薄膜成型机头设计时，物料口 缝隙S是一个关键参数，一设在0.4-2mm 范围内选择。s值不能太大、也不能太小， 太小会造成机头内压增加，影响制品的 质量，太大则会影响薄膜厚度均匀性。 要得到一定厚度的薄膜，必加大吹胀比 和牵伸比，这两个参数会使薄膜生产工 艺不稳定