提高挤出机运行效率的关键：合理设置程序参数 (提高挤出机运输能力)

提高挤出机运行效率的关键：合理设置程序参数

一、引言

在现代制造业中，挤出机广泛应用于塑料、橡胶、食品、化工等行业。
随着市场竞争日益激烈，提高挤出机的运行效率已成为企业降低成本、提高生产效益的重要途径。
而合理设置程序参数是提高挤出机运行效率的关键所在。
本文将围绕这一主题展开讨论，探究如何通过合理设置程序参数来提高挤出机的运行效率及运输能力。

二、挤出机运行原理及程序参数概述

挤出机是一种通过螺杆旋转将物料向前推进，从而实现物料塑化、混合、输送的设备。
其运行原理涉及到物料特性、螺杆设计、加热系统、冷却系统等多个方面。
程序参数是控制挤出机运行的关键，包括螺杆转速、喂料速度、加热温度、冷却水温度等。
这些参数的设置直接影响到挤出机的产量、产品质量及能耗。

三、合理设置程序参数的重要性

1. 产量与产品质量：合理设置程序参数可以确保挤出机在最佳状态下运行，从而提高产量和产品质量。例如，过高的螺杆转速可能导致物料塑化不良，而过低的螺杆转速则可能影响产量。
2. 能源消耗：不合理的参数设置会导致挤出机运行过程中的能耗增加，浪费资源。通过优化参数设置，可以降低能耗，提高企业经济效益。
3. 设备维护：合理的参数设置可以减轻挤出机的磨损，延长设备使用寿命。

四、如何合理设置挤出机程序参数

1. 物料特性：不同物料的物理性质和化学性质不同，对挤出机的运行参数有不同的要求。因此，在设置参数时，应充分了解物料的特性，如熔点、粘度、密度等，以确保参数设置的合理性。
2. 螺杆设计：螺杆的设计直接影响到挤出机的塑化能力和输送能力。在设置参数时，应根据螺杆的设计特点进行调整。例如，对于具有强塑化能力的螺杆，可以适当提高螺杆转速。
3. 加热系统与冷却系统：加热温度和冷却水温度的设置对挤出机的运行有很大影响。过高的加热温度可能导致物料烧焦，而过低的加热温度则可能导致物料塑化不良。同时，合理的冷却水温度设置可以确保物料在挤出过程中的温度控制。
4. 操作经验：熟练的操作者可以根据实际情况调整参数设置，以达到最佳的运行效果。因此，培养专业的操作人员，积累实际操作经验，是提高挤出机运行效率的重要途径。

五、案例分析

以某塑料制造企业为例，该企业通过以下措施提高了挤出机的运行效率：

1. 对物料特性进行深入研究，根据物料的特性调整螺杆转速和加热温度。
2. 优化螺杆设计，提高塑化能力和输送能力。
3. 加强操作人员的培训，提高操作水平。
4. 定期对挤出机进行维护，确保设备处于良好状态。

通过以上措施，该企业的挤出机运行效率得到显著提高，产量增加，产品质量得到提升，能耗降低，取得了显著的经济效益。

六、结论

合理设置程序参数是提高挤出机运行效率的关键。
通过了解物料特性、螺杆设计、加热系统、冷却系统等方面的知识，结合实际操作经验，可以优化参数设置，提高挤出机的产量、产品质量，降低能耗，延长设备使用寿命。
因此，企业应重视挤出机程序参数的优化设置，提高生产效益，增强市场竞争力。

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橡胶线和pvc线挤出工艺有什么区别，生产pvc的设备可以生产橡胶线吗？

生产pvc的设备不可以生产橡胶线

解与掌握设定工艺温度的基准。大量生产实践证明，以下三个条件可作为基准：

2. 1. PVC树脂的热稳定性：PVC树脂是热敏性高聚物，单纯的PVC树脂在100℃条件下开始降解，150℃条件下，降解加速。 而反过来PVC在160℃条件下才开始由玻璃化态经高弹态向粘流态转化。 因此单纯的PVC树脂根本无法直接进行加工，必须通过添加热稳定剂来改善树脂的热稳定性。 而一般PVC树脂的稳定剂试验是在180℃、30min与200℃、20min条件下进行的。 因此PVC树脂的塑化温度与时间均不应超过这个范围。

2. 2. 塑化度：塑化度，亦称凝胶化程度，在PVC塑料中，塑化度是制品结晶程度与PVC初级粒子熔合程度的标志。 大量的研究和测试资料表明：未经改性的P VC—U塑化度在6 0%—65%时，即制品中初级粒子尚未完全塑化，仅大部分熔合时，抗冲性能最强，其中塑化度在60%时，断裂强度最高，塑化度在65%时断裂伸长率最大。 当熔体的温度在150℃以下时，塑化度为零;熔体温度在190℃以下时，制品中初级粒子清晰可见，塑化度在45%以下;熔体温度在200℃左右时，制品中初级粒子界限大部分消失，仅有少数初级粒子可见，塑化度为7 0%;熔体温度到200℃以上时，制品初级粒子完全塑化，塑化度可达8 0%以上。

2. 3. 与CPE共混体系的加工温度：CPE抗冲击改性剂的温度带比较狭窄，大量试验证明，经CPE改性的 PVC在190℃和200℃条件下形成的制品，其微观形态相差很大。 190℃时改性剂粒子形成了一个包覆PVC初级粒子的网状结构，可以获得良好的抗冲击增韧效果;200℃时PVC初级粒子完全熔融，网状结构消失转变为球体，分散于PVC树脂基体中，导致抗冲击性能大幅度下降。 从以上论述里可以看出：采用 CPE共混改性的PVC加工工艺条件是比较苛刻的。 同时PVC塑料是“不定性”高聚物，PVC降解不仅与温度有关还和时间相关。 温度越高，降解的时间越短，温度越低，降解的时间越长。 螺筒熔体温度宜控制在l80℃～185℃之间(这里要注意是指的熔体温度，而不是螺筒显示温度，二者是有很大区别的)，以防止因高温熔体在机内停留时间过长，发生分解。 剩余的熔体温差由口模来完成，口模段熔体温度则应控制190℃～200℃甚至更高些，以便熔体到达最佳塑化度的一瞬间，即刻从口模挤出，以期实现既能从最佳塑化度状态下成型，又不至于因受高温时间过长而分解。

三 工艺温度的设定

挤出机螺筒各段及合流芯、模具各段温度具体设定大致如下：

3. 1. 给料段：l85℃—195℃，依据挤出机剪切性能和挤出量大小而定，确保显示温度至少> 185℃;挤出量越大的这段要求温度越高，以便粉料能快速受热玻璃化而形成小块状。 我公司挤出生产穿线管与排水管都是高速挤出，特别是穿线管，在我查阅过的资料中还未见有如此快速度生产的，所以我们公司的穿线管和排水硬管挤出设备给料段温度都超高，普遍在195℃以上，个别机台甚至达到210℃— 220℃，实际的内部料温则只在100℃—130℃之间，要到给料段末端才能接近玻璃化态需要的温度150℃左右。

3. 2. 压缩段：一般在180℃;也可根据实际挤出速度适当提高，我们公司的穿线管生产在这一段是超过180℃的、达到了190℃—195℃排水管的生产大致差不多180℃。

3. 3. 熔融段：一般在180℃;也可根据实际挤出速度适当提高，我们公司的穿线管生产在这一段是超过180℃的、达到了190℃—195℃排水管的生产大致差不多180℃。

3. 4. 计量段：计量段的温度在整过挤塑过程中是非常重要的，其重要性在某种意义上甚至超过给料段。 温度一般应设定在170℃～180℃，依据挤出机剪切性能和挤出量大小而定，确保显示温度≤l 85℃。 因计量段内部剪切热很大，容易造成熔体升温，而过高的熔体温度会加速PVC分解形成制品发黄、变色线、发泡等等影响制品质量的情况出现。 因此、必要时可采用螺杆温度、给料速度等方法分别进行调节。

3. 5. 挤出模具模体段温度：挤出模具模体温度设定比较简单，主要是为防止熔体在模体内降温，一般设定在185℃左右，大部分产品的生产过程中，温度设置在这区间都没问题，个别产品(波纹管)比这要高、达到190℃。

3. 6. 口模段温度：190℃～210℃，视产品挤出时表面光亮度与挤出压力大小而定。 一般来说，升高口模的温度，能适当提高产品的表面的光亮度，也能一定程度地降低挤出机的内部压力，挤出机内部压力降低，摩擦剪切力自然就降低了，换句话说，适当增加口模温度，可以少量降低挤出机的内部的摩擦剪切热的产生(当内部摩擦剪切热过大的时候)，反之亦然。 我公司从事PVC挤出生产已经20来年了，当中已经有了一些经验丰富的挤出操作主机手，大部分已经知道通过口模具的温度调节来满足制品需要的生产工艺。

四 工艺温度的优化机理

根据各个加热段具体职能，用锥形双螺杆挤出机进行PVC-U挤出生产，其整个过程大致可分为加温、恒温、保温等三个区域。 加温与恒温主要在挤出机内，以排气孔为界，划分为两个相对独立又相互关联的部分，保温区过程由合流芯、挤出模体及挤出口模等部分构成。 在这里大家首先应清楚PVC-U挤出过程中有两种热源，一种是电加热器提供的外热，一种是由双螺杆对PVC-U物料进行剪切、压延和摩擦作用，以及PVC-U自身分之间的摩擦作用所产生的内热。 两种热源在挤出的不同阶段发挥着不同的作用。 温控装置控制的仅是外热。 没有内热存在的挤出机头、口模部分的温度一般都容易控制(部分参数设计超常规的挤出模具，也会产生内热);有内热存在，剪切作用较强，但尚未超越物料塑化需求的压缩段和主要为排气服务的熔融段，相对亦比较稳定，也较易控制。 剪切相对比较薄弱，主要依赖外加热，但外加热难以满足物料塑化需求的给料段(外加热功率配置较低的挤出机尤为突出);剪切热已超越物料塑化需求的计量段往往也不受温控装置的控制。 因此在整个挤出过程的温度控制中，给料段、计量段是温度控制的重点和难点。 挤出控制主体是物料温度，而不是螺筒和模具的温度。 设定温度仅是手段，而显示温度在不同工况条件下，和物料温度又有不同的对应(给料段物料温度低于显示温度，计量段物料温度高于显示温度)关系，加上热电偶安装位置的关系，显示温度仅能部分反映物料温度，只是设定温度的依据和基准。 下面具体说下各段的温度设置机理与重点。

4.1. 给料段温度：给料段是电加热器传递热给螺筒、显示的温度是该段螺筒的温度，并非是物料温度。 物料温度往往远远低于显示温度。 当物料通过给料螺杆刚进入挤出机时，温度仅有30℃—40℃左右，而螺杆产生的剪切热带来的物料温升距塑化(玻璃化)温度亦有很大的差距，同时物料经由压缩段，将通过排气孔，需要物料在加温区域完成由玻璃态向粘流态的转化过程，要求基本呈“橘皮状”，没有粉状物质存在，并紧紧包覆于螺槽表面，方不至被真空从排气孔抽出或堵塞排气孔，因此给料段的职能是重在外加热，设定温度应尽量高一些，以便电加热圈给物料提供足够的外热。 此时电加热器启闭比较频繁，甚至不停顿工作。 由于物料进入给料段，距离从口模挤出还有一段时间，加上为预防物料在加料口“架桥”或在机内“粘壁”，设定温度也不宜过高，应以显示温度185℃以上为宜。 虽然给料段设定温度低一些，比如温度设定为170℃左右甚至更低，也能生产出内在质量达标的产品。 但由于供给的外热比较少，过多依赖剪切热来提升熔体温度，对螺筒的磨损加大，会影响挤出机螺杆螺筒的使用寿命，是得不偿失的。 通过我们长期在挤出设备维护中观察发现，仅经过一两年(有的甚至不到一年)使用，螺筒就发会生严重磨损，磨损大多都集中在压缩比比较大的双头螺绫过后的第一道单头螺绫或第二道单头螺绫部位以及计量段等较宽的工作区域，最大磨损量达2 mm～3mm，这时候挤出生产会出现黄线(因物料回流，在高温状态下停留时间过长造成)，如对间隙进行调整，又会因螺杆与螺筒局部尖点摩擦，制品出现黑线和设备发出异常响声，无法正常工作，只得更换螺筒与螺杆。 这种现象的发生，分析起来尽管和制造厂家采用的钢材和热处理方法不当有密切的关系，但其重要要的一点原因也是因挤出温度设定过低，致使这些部位的剪切作用比较强而加剧磨损所致。 给料段采用较高设定温度不仅有利于物料熔化，而且可以充分利用外热来减少剪切作用对挤出机的磨损。 大量实践证明，在给料、挤出速度和计量段设定温度不变前提下，适当提高给料段的设定温度，可有效降低计量段显示温度与设定温度之间的温差，充分说明给料段温度在一定程度上发挥着调整剪切热的作用。

4. 2. 压缩段温度：物料进入剪切作用较大的压缩段，在螺杆剪切力作用下，升温较快。 设定温度高一些，有助于降低物料粘度，加快流动性，同给料段一样，可以减少剪切热的危害。

4. 3. 熔融段温度：熔融段的物料基本熔化，因螺槽容积的变化，(一般压缩比小于1 )，熔压骤然降低，可以发挥充分恒温和排气的职能。 设定温度和压缩段保持一致或略高，有助于防止熔体降温，因熔体压力的降低会使熔体温度也呈下降的趋势。

4. 4 计量段温度：计量段显示的温度不是物料温度。 仅是物料在剪切热作用下传递给螺筒的温度，物料温度往往高于显示温度。 设定温度的目的不是为了提供外热，而主要是为了及时停止外加热，并利用螺筒冷却装置和螺杆油温度的适当调节来转移多余的热量，防止物料分解。 有的磨损严重的螺筒这段的冷却装置，在设备开机不久就会处于长期工作状态才能勉强保持温度不上升。 因此设定温度不宜过高，以显示温度≤l 85℃为宜。 当挤出量过小，显示温度过低时，又可视情况适时提高螺筒、螺杆设定温度或给料速度以增加剪切。

4. 5 合流芯及挤出模体温度：熔体进入合流芯，已完全呈熔体状态，并开始由变速变压的螺旋运动转变为匀速直线运动，并通过口模建立熔体压力，使温度、粘度和流动速度更趋均匀，为制品成型做最后的准备。 由于改变运动方向，建立熔体压力需牺牲一定的能量为代价，同时该区域由剪切作用产生的内热已不复存在。 因此温度设定宜高一些，以减缓物料的热损失。 从本人查阅的大量行业文献来看，行业中对合流芯温度设定的意见分歧较大，有的人主张将合流芯温度设定在1 65℃～175℃之间，认为提高合流芯设定温度，会导致主机功率和型坯熔压降低，从而影响挤出制品的理化性能。 经本人结合生产实际分析和试验证明，其实那是一个误区，因为提供或输出热量与否并不完全由设定温度高低来决定，主要和加热对象的实际温度和设定温度的差值有关。 当设定温度远远大于物料温度时，如给料段物料温度那样，提高设定温度，可以给物料提供大量的外热;当设定温度小于物料温度时，不但没给物料加热，反而起着降温的作用。 前面已经讲过，经过计量段的熔体实际温度是高于显示温度的，如果显示温度在185℃左右，那么物料温度也大致在190℃以上。 合流芯及模体设定温度的目的不是为了加热，只是为了保护熔体热量不因合流芯和模体温度过低而被散失掉。 同时熔体在机内被挤出时，靠近螺筒附近的熔体因与螺筒内壁摩擦，流动速度会低于熔体中心速度，发生所谓的“边际”效应。 所以设定温度高一些，反而可有效调节熔体截面的流动速度。 当设定温度低于合流芯部位熔体实际温度时，其熔体不仅得不到外热，反而会处于完全散热状态，表面熔体流动速度则会减慢，与芯部熔体发生不均衡流动，则会影响口模挤出制品成型质量。 甚至在模具分流锥流通截面阻力大的部位，因物料滞留出现黄线。 当然提高合流芯设定温度是针对计量段熔体温度而言的。 合流芯设定温度过高，表面熔体流动过快，也会使截面流动速度不均衡。 还有人认为(我公司大部分操作人员也是如此认为的)：合流芯温度设定高一些，会导致合流芯“糊料”。 实际上合流芯发生“糊料”，主要是合流芯内壁光洁度过低，连接部位不平整或存在过渡抬肩，使物料发生滞留或者开机升温后，没有紧固连接螺栓，连接部位出现间隙造成的，并非设定温度过高所致。 为了防止合流芯糊料，有意降低合流芯设定温度，无疑是不正确的，过低的合流芯温度反而会使靠近合流芯壁的物料因降温硬化而流动减慢，边角地方甚至不流动，造成因受热时间过长而分解糊料，产生适得其反的效果。

4. 6口模温度：口模设定温度主要是为成型和调整流速及表面光亮度服务的，由于熔体进入口模，在分流锥导向下，已由圆柱体转化为呈产品需要形状的薄壁熔体，依靠外加热，也可以将型坯熔体温度均匀提升到最佳塑化度区域。 因此、口模温度直接关系到产品的外在成型质量，值得指出的是，当挤出制品轻微塑化不良时，还可以通过适当提高口模温度来解决。 但当挤出制品出现严重塑化不良时，过度依赖提高口模温度来解决也是不当的。 会因表面温度过高，熔体从口模挤出，发生不均匀膨胀，同时也会因熔体压力的降低而改变设备内部的摩擦和剪切程度，反而加剧物料的塑化不良，这时候还是要通过螺筒各段的温度综合调节来解决。

4. 7 螺杆温度：螺杆温度的控制一般有两种装置，一种是螺杆自调温，利用热管对流原理，实施热量在螺杆内部的均衡交换，不用外加能量，但换热效率较低。 我国目前在5 5型以下的锥形双螺杆挤出机大致都是这种配置;一种是外加热与冷却装置，通过外加能量调节螺杆加热区和恒温区的温度。 螺杆温度的的设定，主要依据加温区和恒温区的设定与显示的温差来确定。 其主要职能是辅助给料段加温或为计量段降温，平衡两者的温差(我们公司的双螺杆都是采用的这种装置)。 从目前实际的挤出机情况和存在的问题来看，主要是发挥后者的作用。

4. 8. 工艺温度控制机理小结：挤出温度设定之所以要求为“马鞍型”，主要是为确保物料和熔体温度呈“阶梯型”，由低到高，始终处于平稳上升，均衡塑化状态，而不至于因物料在加温区域设定温度太低，物料至排气孔时还未能塑化，从排气孔冒料;在恒温区域因设定温度过高，导致物料发生降解。 行业文献中有人主张将设定温度呈“阶梯型”设置，显然是一个误区。 当显示温度处于受控状态时，外热和内热是可以相互调节和平衡的。 在设定温度一定条件下，当因剪切作用大，内热较高时，外加热圈会自动减少工作时间和加热量，辅助以从外部提供风冷(或油冷)，内部提供油冷，进行冷却，以防止物料分解;当因剪切作用小，内热较低时，外热圈也会自动增加工作时间，从而自动保持所供热量和所需热量的平衡。 提高设定温度，在增加外供热量的同时，因物料粘度减少，流动性增加，导致剪切热减少;反过来说，如果降低设定温度，在减少外供热量的同时，因物料粘度增加，流动性减少，导致剪切热增加。 挤出机提供的能量总是和设定温度保持协调一致。 并不因挤出机剪切性能强弱，挤出量大小而变化。 在较高的加工温度、较低的剪切作用下，可获得与较低加工温度与较高的剪切作用下相同的塑化度。 因此无论挤出机剪切性能强弱，挤出量大小，挤出工艺温度的设定应基本一致，不应当有太大的不同。 这也是本人近期在参考了大量行业文献和充分考虑物料塑化的同时，兼顾如何利用外加热，减缓剪切热，在确保挤出制品塑化质量的基础上，减少螺筒磨损，延长其工作寿命的新思路。

五 超负荷挤出、温度不受控状态与对策

上述新思路是有前提的，是建立在正常挤出条件下，以显示温度处于受控状态为基准的。 若不适当地提高挤出效率时，亦会发生给料段所供热量难以满足物料塑化所需热量需求，显示温度不受控，往往低于设定温度，物料至排气孔未能良好塑化，仍有部分粉料，被真空从排气孔抽走;这时候大部分的操作人员会提高后段的温度来弥补，压缩段和溶融段的危害还不大，主要危害在计量段，计量段总热量本来就超越熔体恒温所需热量的需求，是因为挤出速度的增加带来计量段剪切摩擦热的大量增加而造成，使显示温度不受控，往往会高于设定温度，导致挤出制品局部过热、分解。 这种现象随挤出效率提高的幅度而变化，挤出效率提的越高，设定温度与显示温度的温差越大，产生的不良后果越严重。 给料段螺杆剪切热或外加热功率配置偏低的挤出机，此现象尤为突出。 当显示温度不受设定温度控制时，所谓工艺优化是难以取得实效的。 上述现象是挤出机所供热量与物料塑化所需热量失衡的表征。 供料段设定温度与显示温度的温差大小，是外加热或剪切热欠缺程度的标志，计量段设定温度与显示温度温差大小，是剪切热过剩程度的标志。 目前我国生产的挤出机在给料段热量匹配上，分别采取了两项措施：一是提高加热圈功率，如6 5/132型锥形双螺杆挤出机给料段功率配置已达9 kW;二是改革螺杆螺纹结构，在给料段或压缩段双头螺纹后设置一单头螺纹，有效提高螺槽的压缩比。 挤出机给料段热量供给欠缺现象已比过去明显改观。 但计量段剪切热过剩，依然制约着挤出效率的提高。 在这个问题上我们也进行了专门的研究，现在我们的所有挤出机使用双螺杆都是特殊定做的，其参数都是经过调整，适当增加了计量段螺菱与螺菱之间的间隙，以适应我们的超高速挤出的。 剪切热除受螺杆结构的制约外，还直接受给料速度与挤出速度比的影响。 当降低计量段设定温度，加热圈已停止加热，冷却装置不停顿工作，显示温度控制无效时，可根据需要，依照如下程序，采取相应措施，以有效降低计量段显示温度：

注塑件的流道如何设计？

基本概念

流道是指液压系统中流体在元件内流动的通路。

模具流道系统

普通的流道系统(RunnerSystem)也称作浇道系统或是浇注系统，是熔融塑料自射出机射嘴(Nozzle)到模穴的必经信道。 流道系统包括主流道(PrimaryRunner)、分流道(Sub-Runner)以及浇口(Gate)。 下图显示了典型的流道系统组成。

主流道：也称作主浇道、注道(Sprue)或竖浇道，是指自射出机射嘴与模具主流道衬套接触的部分起算，至分流道为止的流道。 此部分是熔融塑料进入模具后最先流经的部分。

分流道：也称作分浇道或次浇道，随模具设计可再区分为第一分流道(FirstRunner)以及第二分流道(SecondaryRunner)。 分流道是主流道及浇口间的过渡区域，能使熔融塑料的流向获得平缓转换；对于多模穴模具同时具有均匀分配塑料到各模穴的功能。

浇口：也称为进料口。 是分流道和模穴间的狭小通口，也是最为短小肉薄的部分。 作用在于利用紧缩流动面而使塑料达到加速的效果，高剪切率可使塑料流动性良好(由于塑料的切变致稀特性);粘滞加热的升温效果也有提升料温降低粘度的作用。 在成型完毕后浇口最先固化封口，有防止塑料回流以及避免模穴压力下降过快使成型品产生收缩凹陷的功能。 成型后则方便剪除以分离流道系统及塑件。

冷料井：也称作冷料穴。 目的在于储存补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴影响充填品质或堵塞浇口，冷料井通常设置在主流道末端，当分流道长度较长时，在末端也应开设冷料井。

模具流道设计基本原则

模穴布置(CavityLayout)的考虑

尽量采用平衡式布置(BalancesLayout)。

模穴布置与浇口开设力求对称，以防止模具受力不均产生偏载而发生撑模溢料的问题。 如图2的设计就以对称者较佳。

模穴布置尽可能紧凑以缩小模具尺寸。 如图3(b)的设计就模具尺寸考量而言优于图3(b)的设计。 流动导引的考虑

能顺利地引导熔融塑料填满模穴，不产生涡流，且能顺利排气。

尽量避免塑料熔胶正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，以防止型芯位移(CoreShift)或变形。

热量散失及压力降的考虑

热量损耗及压力降越小越好。

流程要短。

流道截面积要够大。

尽量避免流道弯折及突然改变流向(以圆弧角改变方向)。

流道加工时表面粗糙度要低。

多点进浇可以降低压力降及所需射压，但会有缝合线问题。

流动平衡的考虑

一模多穴(Multi-Cavity)充填时，流道要平衡，尽量使塑料同时填满每一个模穴，以保证各模穴成型品的品质一致性。

分流道尽量采用自然平衡式的布置方式(Naturally-BalancedLayout)。

无法自然平衡时采用人工平衡法平衡流道。

废料的考虑

在可顺利充填同时不影响流动及压力损耗的前提下，减小流道体积(长度或截面积大小)以减少流道废料产生及回收费用。

冷料的考虑

在流道系统上设计适当的冷料井(ColdSlugWell)、溢料槽以补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴影响充填品质。

排气的考虑

应顺利导引塑料填满模穴，并使模穴内空气得以顺利逃逸，以避免包封烧焦的问题。成形品品质的考虑

避免发生短射、毛边、包封、缝合线、流痕、喷流、残余应力、翘曲变形、模仁偏移等问题。

流道系统流程较长或是多点进浇(MultipleGating)时，由于流动不平衡、保压不足或是不均匀收缩所导致的成品翘曲变形问题应加以防止。

产品外观性质良好，去除修整浇口方便，浇口痕(GateMark)无损于塑件外观以及应用。

生产效率的考虑

尽可能减少所需的后加工，使成形周期缩短，提高生产效率。

顶出点的考虑

需考虑适当的顶出位置以避免成形品脱模变形。

使用塑料的考虑

粘度较高或L/t比较短的塑料避免使用过长或过小尺寸的流道。

挤出机头流道设计

近些年来，随着异型材制品应用范围的扩大，相应的异型材挤出机头的需求量也在增加。 挤出机头是挤出成型的关键设备，其主要作用是将塑料熔体分布于流道中，以使物料以均匀的速度从机头中挤出，形成所需要的端面形状和尺寸的制品。 流道设计是挤出机头设计的关键，其结构的合理性直接影响到挤出制品的质量和生产效率。 为满足市场需求，进一步提高型材制品的质量，有必要对异型材挤出机头内流道设计进行全面深入的研究。

1、典型结构

异型材挤出机头流道的典型结构如图1所示。

异型材模具一般采用此结构，整个流道采用流线型，无任何死角，避免造成物料的滞留分解。按照物料流动过程可分为4个区域：

（1）发散段

将螺杆挤出的熔体由旋转流动变为稳定的平衡流动，并且通过分流锥，熔体截面形状由挤出机出口处的圆形向制品形状逐渐转变。

（2）分流段

此段中的分流支架将流动分为几个特征一致的简单单元流道，使熔体流动行为更加稳定，从而保证制品的均匀性。

（3）压缩段

使物料产生一定的压缩比，以保证有足够的挤压力，消除由于支撑筋而产生的熔接痕，从而使制品塑化均匀，密实度良好，内应力小。 压缩角不能过大，否则容易引起内应力加大，造成挤出不稳定，使制品表面粗糙，降低外观质量。

（4）定型段

口模定型段除了赋予制品规定的形状外，还提供适当的机头压力，使制品具有足够的密度，并进一步消除由支承筋产生的熔接痕及由于分流变截面等原因一而产生的内应力。

2、设计

2.1基本原则

在进行流道设计时，应遵循以下几点基本原则：

（1）型材重心轴线应位于螺杆的轴线上。

（2）流道应渐变，不应急剧扩大或缩小，不得有“死点”和台阶，并遵守物料流动行为。

（3）应有足够的压缩比，消除结合缝。

（4）保证物料从机头等速挤出。

（5）熔体进入机头直至从模唇挤出时，必须尽可能恒定加速，直至在成型区之前达到所要求的出口速度。

2.2设计方法

2.2.1定型段口模流道

（1）口模间隙：型材壁厚不单单取决于口模间隙，还取决于挤出机对物料的塑化性能、挤出压力、挤出温度、物料性能、熔体离模膨胀和牵引收缩等，这些条件任何一个发生变化，都很影响壁厚的变化，很难用理论来计算。对于异型材制品中经常使用的HPVC材料，制品壁厚与口模间隙的关系为：式中：

hs/hm=1.1～1.2(1)

hs——制品壁厚；

hm——口模间隙。

挤出速度较高时取小值，反之取大值。

（2）口模流道的外围尺寸与制品外围尺寸。对于HPVC材料：

As/Am=0.80.93sm（2）

Hs／Hm=0.90.97（3）式中：

As——制品宽度；

Hs——口模流道外围宽度；

H。——制品高度；

Hm——口模流道外围高度。

（3）型芯尺寸：根据口模型腔外围尺寸及口模间隙，可得到型芯各部分的尺寸。

（4）定型段流道长度：异型材挤出口模定型段主要由宽度、高度不同的矩形狭缝流道组成，可以按照所示经验公式计算：

主流道：L1=(30-40)δ1，（4）

内筋流道：L2=L1／（δ1／δ2）n+1（5）式中：

L1——主间隙定型段长度；

L2——内筋定型段长度；

δ1——主间隙；

δ2——内筋间隙；

n——非牛顿指数。

2.2.2压缩段流道

压缩比。 及压缩角梦：压缩比是支承板和口模板型腔横截面的面积比，一定的压缩比能保证足够的挤压力，使塑化均匀，减小内应力。

一般压缩比ξ取3-7，压缩角ψ取15～20度

2.2.3分流段流道

经过分流锥的配料后，在支撑板中又由支撑筋分成许多小腔进一步分割。 此段流道为平直区，长度一般在高速挤出时取5060mm，型腔尺寸是根据压缩比设计的最大型腔和型体外围决定。 在强度允许的条件下，支撑筋最大截面尺寸应尽量小，从而减少其对料流的影响。 2.2.4分流锥

分流锥的作用是将供料区的材料全部按比例分配到各个区域，角度在70度以内，物料流动性越好，角度取值越大，以便形成背压，使物、料进一步塑化。

分流锥应尽量短，从而减少对料流分配的影响。

2.2.5内筋流道

前面已经介绍了内筋定型段长度的计算公式，下面对内筋的供料形式做简单介绍。

通常内筋的壁厚为0.9-1.5mm之间，而外壁一般为1.8-3.0mm之间。 对于不同外壁厚的型材，其供料腔的大小也不同，设计中应保证内筋的供料压力足够。 确定内筋供料腔的大小可参照外壁供料的压缩比，预设内筋供料压缩比与外壁相同。 根据内筋的成型缝隙和预设的压缩比得到初步的内筋供料腔大小，再考虑物料的粘弹性对物料流动的影响，适当调整内筋供料腔，保让内筋供料腔的物料流速接近外壁供料腔，通常要稍慢一点。 这样，就得到了内筋供料腔的大小。

3、实例

下面以常用的60平开扇梃为例说明异型材挤出模头流道的设计思路，并用SolidWorks2003软件建立其三维立体模型。

将整个流道分为4段：发散段长为115mm，分流段长60mm，压缩段长20mm，定型段长60mm。 其整体流道尺寸如图2所示。

按照前文所述的设计思路，其关键尺寸的具体设计如下。

3.1口模尺寸

由图4可见，口模流道的外围尺寸及口模间隙都较原制品尺寸发生了一定的变化。 由于异型材挤出过程中物料流动的复杂性，其口模尺寸的确定并非单纯的扩大或缩小，而是要考虑多方面的因素，需要不断的试模、修模，以便能够获得最佳的挤出效果。

3.2定型段流道的长度确定

主流道：L1=(30-40)δ1，

内筋流道：L2=L1／（δ1／δ2）n+1

此例中，δ1=2mm，取L1=60mm

n=0.3，占δ2=1mm，取L2=24mm

3.3压缩段流道及分流段尺寸的确定

取压缩角ψ为15度，压缩比ε为4，压缩段长度为20mm；分流段长度取60mm，适用于高速挤出，其型腔尺寸同压缩段入口处截面相同，只是增加了几个支撑筋，在满足强度要求的情况下，支撑筋的尺寸尽量小。 其截面尺寸图如图5。

3.4三维立体模型的建立

本例用SolidWorks2003软件建立其三维模型，如图6所示。

SolidWorks2003软件是美国SolidWorks公司开发的基于Windows平台的三维机械设计软件，其最大特点是采用全新的Windows操作界面，草图绘制灵活，并且有强大的特征建模能力，从而能大大缩短设计时间。

通过对流道三维模型的建立，可以将形成的203文件导入分析软件，如polyflow软件，有利于对流道内物料的压力、速度或剪切应力做模拟分析，从而达到优化设计的目的。

沿物料的挤出方向，截取A、B、C、D四个流道截面，其截面图如图6中a、b、c、b。

从图6中可以看出，异型材挤出成型机头流道是一个由开始的圆形逐步过渡到挤出制品型坯形状的过程。 其具体尺寸的计算可参照前文所述内容，由于异型材挤出过程的复杂性，很难用理论来计算，所以设计中存在很多的经验数据，例如前后支撑板长度选为60mm，这样适用于目前应用较为广泛的高速挤出。

4、结束语

由于异型材截面的复杂性及多样性，其机头流道设计目前还依赖大量的生产实践经验，从而增加了试模、修模，延长了生产周期，增加了生产成本。 在本文总结的机头流道设计方法的基础上辅以先进的模具流道分析软件，如MOLDFLOW模流分析等进行分析，将会使模具产品质量达到一个全新的技术水平。

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PVC木塑板挤出技术？？？

PVC木塑挤出生产技术,下面佛山南海远锦塑料机械厂现在告诉你：由于全球森林资源日益紧缺，国内外木塑制品的技术开发和应用发展迅速。 木塑复合材料具有坚硬、强韧、持久、耐磨、尺寸稳定等优点。 一般来说，木塑复合材料的硬度较未处理的木材高出2～8倍，耐磨性高出4～5倍，各种添加剂的应用还赋予其许多特殊的性能。 它还是一种环保材料，可回收重复使用，且原料廉价丰富，在减少环境污染、保护森林资源、促进经济发展方面都有良好的效益，受到了众多研究者关注。 此外，木塑复合材料还具有二次加工性，制作的各种产品外形美观。 是木材理想的替代品之一。 国外对木塑复合材料早已开始研究，但高含量的术粉填充近儿年才有较大发展。 如在日本有著名的“爱因木”；奥地利辛辛那提公司及PPT模具公司开发出了各种木塑板材制品；美国一些公司也正在积极开发和推广这类产品。 在国内，唐山塑料研究所、国防科技大学、广东工业大学等曾在低含量木粉改性填充树脂体系中进行过一些研究。 北京化工大学也在进行木塑产品专用设备的开发。 木塑复合材料挤出技术是在传统塑料异型材配方的基础上，加人木屑、刨花、边角废料及农作物纤维等填料，得到低成本的绿色材料，并设计出和该种配方相适应的模具，应用先进独特的挤出加工方法制成木塑制品。 在此笔者探讨了聚氯乙烯（PVC）／木粉复合材料的挤出技术。 1 实验部分1.1 原料选择木粉主要是使用木制品加工行业的边角余料和木屑，经机械粉碎、研磨制得。 PVC选择K值为57～60(平均分子量650～750)的原料。 另外还应加人发泡剂、偶联剂、助发泡剂、增塑剂、成核剂、润滑剂、着色剂、紫外线稳定剂等助剂。 1.2 试样制备试样制备流程见图1。 [m] 挤出机各段温度设置见表1。 [m] 2 配方及工艺参数确定2.1 配方确定配方设计的依据是制品的性能、原辅材料、成型工艺及其设备。 这是一种复杂而繁琐的工作，为了稳妥起见，通常只是在原有成熟配方的基础上根据经验作些小改革，然后再通过试验来确定其中符合要求的最优方案。 笔者是以普通PVC门窗异型材的配方为基础，加人木粉、发泡剂、助发泡剂、着色剂等，再根据正交试验确定不同原辅材料的用量。 木粉的加人一般会使材料的流动性能变差。 随着木粉含量的提高，塑化时间延长，流动性也会越来越低。 若材料的流动性太差，木粉将受到较大的剪切作用力，增加在挤出机中的停留时间，使木粉容易烧焦，不利于挤出；反之，如果流动性过大，不能形成足够的挤出压力，也会造成制品的强度缺陷和表面缺陷。 所以，在挤出过程中，体系的流变特性对加工过程和最终制品的各种性能都有较大的影响。 表2示出不同木粉含量时复合材料的加工性能。 [m] 由于试验所使用的木粉粒径较大、密度小，随着填充量的增加，木粉填料在体系中所占体积比增大，对润滑剂、增塑剂、加工助剂等吸附量大。 加工过程中虽能产生较大的摩擦热使塑化速度加快，但不足以抵消由于增塑剂、加工助剂等被吸附而使塑化速度减慢致使塑化时间增加的影响，从而使PVC的塑化延迟。 而木粉含量越大，吸收的加工助剂越多，这样会使塑化时间增长，加工性能变差。 最终确定选择木粉含量为30份。 其它原料用量为PVC 100份、三盐基性硫酸铅3份、二盐基性硫酸铅1.5份、硬脂酸铅0.5份、硬脂酸钙0.4份、硬脂酸0.8份、聚乙烯蜡。 ．3份、丙烯酸酷类共聚物5份、氯化聚乙烯6份、CaCO30份、AC发泡剂0.9份、ACR-530 5份、铁黄0.31份、铁棕0.15份。 2.2 螺杆转速对挤出成型的影响从固体输送理论公式和粘性流体输送理论公式可知生产能力与转速成正比。 提高转速可以有效地增加挤出产量、降低成本和提高生产效率，是工业化生产的需要。 但转速的提高受到功率、塑化质量和挤出温度的限制。 从粘性流体输送理论中的功率计算公式可知，随着转速的提高，功率消耗增加。 试验中还发现当螺杆转速逐渐提高的过程中有如下现象：①螺杆转速很小时，物料以层流向前推进，挤出物出口模后制品表面光滑，只是产量很低；②螺杆转速增加，物料在口模中逐渐向滑流过渡，如果滑流不顺利或受阻就会出现制品质量问题。 所以随着螺杆转速的不断提高，物料的受热历程缩短及其在口模中的融合效果变差而产生内应力，出口模后造成制品表面粗糙甚至破裂；其次，螺杆转速的升高会使物料在挤出机内停留时间缩短，物料的混合质量有所降低，影响最终产品的强度；再次，PVC和木粉都是热敏性材料，过高的螺杆转速容易导致物料的降解和糊化；最后，针对木塑挤出模具，在口模的出口段设计一段冷却板，若用较高的螺杆转速时，物料来不及冷却就被顶出来，这样会使制品冷却不均匀造成制品表面出现波纹，影响制品外观和挤出成型的质量，严重时造成制品不成型，使生产间断，不能连续生产。 因此，只有在满足物料的挤出温度、混合质量及生产线设计的经济指标的前提下，才能最大限度地提高转速以提高生产率。 最终确定加料转速为8.2 r/min;主机转速为8.8 r/min。 2.3挤出温度对挤出成型的影响由于木粉的吸水率高，一般含水率在40%a以上，这容易使材料在受热或长时间放置时变形，特别是在成型加工过程中水分的蒸发和木质素等成分的分解，在180℃以上时易发生“烧伤”而成褐色，使制品外观不良、弯曲强度和冲击强度下降。 所以挤出机的温度控制十分重要。 试验发现，木塑复合体系的粘度对温度非常敏感。 随着温度的升高，复合体系的熔体表观粘度大为降低。 在同一剪切速率下，160℃的熔体粘度要比200℃的熔体粘度高一个数量级。 从分子运动的角度来看，粘度与物料流动时分子的内摩擦扩散和取向等因素有关，当温度升高时，分子链段的活动能力增加，体积膨胀，分子问的相互作用力减弱，流动性增加，粘度降低。 木塑复合材料在挤出加工过程中常受机筒温度和口模温度的影响。 机筒温度对复合材料的混炼塑化效果具有决定性的影响，而口模温度则对挤出成型有重要的影响。 由于挤出机各段职能及粘流状态不同，片面地采用全冷却或全加热的方式都是不适宜的，必须适当地选择挤出机各段温度范围。 从固体输送理论中摩擦系数的分析，并结合试验体会可以发现，加料段温度的高低会影响物料与机筒的摩擦系数的大小，摩擦系数随加热温度的变化而变化。 生产时，机筒与螺杆的温度应根据不同的物料作相应的选择和控制，保证物料与机筒有较大的摩擦力，以满足固体输送的需要。 对塑化段而言，由于它是加料段向挤出段的过渡区，对生产能力的影响不十分明显，但由于此段是起塑化作用的，它的加热温度必须保持在物料的粘流温度范围内，以保证满足塑化温度及挤出段起始温度的要求。 挤出段的温度受到前两段温度的影响，一般根据不同的物料可选择在其相应的粘流温度与分解温度之问的某一范围内。 口模温度过高或过低都会造成熔体破裂。 如果温度过低，则会加大熔体与流道之间的摩擦作用，影响滑移，造成熔体破裂；还会增大木塑复合材料的粘度，造成流动困难，使流道壁面处的料流过早冷却固化，不能充满机头流道，难以挤出成型；还会使物料塑化不良，不能充分包裹木粉，使制品的强度受到影响。 若将温度升高，则挤出制品的表面质量会有很大改善，物料通过过渡段进人定型段流道时呈熔融状态。 为保证挤出顺利进行，机头的温度应分段控制，即温度逐渐降低。 2.4 挤出压力对挤出成型的影响挤出机的挤出压力和温度有密切的关系。 挤出温度高，机头压力低，使挤出的型材不密实，因此导致制品性能缺陷，破坏木粉作为填充剂的优良性质，并且严重影响外观。 当机头压力较低时，制品表面出现条纹，并产生分段现象，挤出不成型，出现物料堆积现象，得不到连续的外观质量好的制品，影响生产的连续性。 在压力许可范围内，挤出压力越高，挤出制品越密实，挤出质量就越好。 对排气挤出机而言，机头压力与第二计量段的充满长度有关。 该段充满程度取决于供料量，当充满长度超过排气口时，挤出机的螺杆扭矩上升并且从排气口冒料，影响挤出的稳定，则挤出制品出现“波纹状”，即不稳定的压力使物料不能均匀地流过机头流道，这种时快时慢的熔体流动造成了挤出成型制品中存在着一段一段的裂纹，严重影响了制品的物理力学性能。 当机头温度下降时，机头压力升高，这时挤出物成型性较好，制品表面较光滑。 但机头压力很大时，机头挤出的物料得到很好的冷却，制品较硬，后面还没冷却的物料较软，顶不动前面的硬制品，导致物料大部分在排气口溢出，使机头处供料不均匀，挤出不稳定，制品表面出现分段的条纹，影响制品外观质量。 所以，合理地增加挤出机的挤出压力，使得熔融物料平稳顺利挤出，既可保证制品的外观质量又可使制品致密、强度高。 3 模具设计3.1 口模设计口模是和挤出机接口相连的部件，其主要作用是使熔融物料由旋转运动变为直线运动，产生必耍的成型压力，成型出所需截面形状的塑料制品。 木塑复合材料模具除以上作用外，还必须在模具的平直段以前给熔融物料提供足够的压力，以保证物料在挤出机、合流芯、机头等模具人口部分不发泡，在口模出口部分将机头压力缓慢释放，出口模前在成核剂周围形成均匀的微泡。 异型材机头的流道结构一般分为过渡段、分流段、压缩段和定型段4个部分。 3.2 定型装置设计定型装置是用来将物料山高弹态按制品要求最终成型到固态。 应考虑到出口模后物料的温度还很高，在定型模内发泡并未完全停止，物料仍继续膨胀；木塑复合材料冷却收缩率较差，后期收缩较大。 定型装置分为干湿定型两部分。 其中干定型部分即通常所说的定型模，湿定型部分则是指水箱。 型材通过定型模时是靠真空吸附使型材与定型模紧密接触，冷却水流经水孔带走热量，与型材完成热交换，使型材冷却，但是型材本身不与水接触。 湿定型部分采用浸浴式真空涡流水箱，最大限度地对制品进行冷却和定型。 图2、图3分别为定型模和水箱的总装图。 [m] 3:3 软件分析Flow2000是Compu Plast国际公司专为塑料挤出工业开发的工业应用软件。 该系统共有12个模块（包括三维流动、挤出机、型材模头、型材冷却等。 ）现利用异型材模头系统分析口模设计方案。 异型材口模系统是基于有限元方法的任意形状异型材模头的设计和分析，适用于PVC门框窗框型材。 现以口模出口处的断面（图4）进行分析，分析过程为：① 输入。 将断面图存为dxf格式并输入；②有限元划分。 在编辑几何图形的环境下将断面图划分成小单元，并自动生成网格；③计算。 输入材料、设备挤出量、挤出速度等参数，进行计算。 计算结果见图5。 [m] 3.4 模具方案确定从图5可看出，由于边界效应，物料靠近模腔外壁和内壁的部分流速较慢，中心部分流速较快，在内筋与主壁的交汇处及拐角处物料流速也较快。 从Flow2000的分析结果看，采用最初的设计方案，料流基本均匀，能够符合挤出要求，确定该方案为最终方案。 如在调试过程中制品仍有缺陷，可以在调试过程中予以修整。 4 结语挤出加工是改性塑料的重要成型方法之一，在挤出加工过程中必然要涉及到加工对象性能的问题。 加工物料的性能不仅对制品的使用性能起着决定性的作用，而且对挤出质量、产量有极大的影响。 因此，研究改性塑料的性能与挤出过程的关系有着重要的现实意义。 木塑复合材料挤出技术的挤出过程是非常复杂的，影响因素很多，工艺、配方和模具的综合作用造成了变量之间的不确定性。 木塑复合材料挤出技术的关键问题是：①原材料选择（如木粉的品种）及如何提高塑料基体与木粉之间的界面结合力；②成型设备和成型工艺选择③成型模具设计。 木塑复合挤出技术是未来最为重要的发展方向之一，其挤出产品具有很大的市场潜力，但在最终生产出窗用型材之前，还需要很多人的辛勤工作。