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摘 要：在改革开放的新时期，我国的综合国力在不断的加强，社会在不断的进步，过对管材挤出机头的研究，说明了管材挤出机头的结构和工作原理;阐述了管材挤出机头的发展现状及趋势，为管材挤出机头的研究指明了方向。
关键词：管材;挤出机头;发展现状
引言
挤出成型是使固态塑料塑化并加压使其从挤出机机头挤出，成为截面积形状与机头流道截面相似的连续体。管材生产过程中，挤出机使物料塑化，并将其送至管材成型机头，在机头中建立起挤出成型压力。因此，成型机头是UPVC管材生产中的重要部件。挤出机中物料靠螺桿旋转输送，流动呈螺旋方向，且前端敞开，压力很小，故机头的设计应能够改变塑料熔体的流动方向并施以一定的阻力形成一个适当的压缩区域，使物料均匀、紧实地通过口模，实现良好成型。针对挤出机型号、管材规格等因素，设计出与之匹配的成型机头是管材生产中的重要因素。笔者对成型机头的一些设计参数进行了针对性的调整，取得了较好的效果。
1 挤出机头的结构特点和工作机理
芯棒旋转式长玻纤维螺旋在线复配塑料管材挤出机头的特点在于，安装在各种通用塑料挤出机上，将一定长度，经偶联剂处理的玻璃纤维输入机头内的熔体腔中，并使玻纤与聚合物熔体相混合，然后使混合熔体绕管材芯棒轴线螺旋流动。图1是芯棒旋转式长玻纤维螺旋在线复配塑料管材挤出机头的结构简图。从图1可见，挤出机头具有常规芯棒旋转式管材挤出机头的各个部件，增加和改进的部件有：长玻纤维输入装置和长玻纤维与熔体的混合与分布装置。长玻纤维的输入装置由两个相切的钢辊6和钢辊驱动齿轮5组成。其中，主动辊轴与驱动齿轮轴为一体，由两个支座固定在混合腔体9上面，两个相切的钢辊之间的间隙，由从动钢辊两端支座内的弹簧控制。长玻纤维与熔体的混合与分布装置由一钢制圆筒形混合腔体9与搅拌装置7所组成。其中，混合腔体9一端面的中心孔与搅拌装置7的轴光滑接触，另一孔螺纹联接塑料熔体输入口8，另一端面的中心孔与管材口模10螺纹联接，其侧壁内圆环中心线相隔120°均匀固定三根圆柱销钉;搅拌装置7为一空心圆轴，其内壁与芯棒4光滑接触，一端在混合腔体外固定一齿轮与过渡齿轮3啮合，另一端在混合腔体内沿径向固定两组销钉，每组三根，每根间的夹角120°，两组间的距离稍大于固定在混合腔体壁上销钉的直径。芯棒旋转式长玻纤维在线复配塑料管材挤出机头的工作原理为：由塑料挤出机挤出的塑料熔体通过塑料熔体输入口8进入机头的熔体混合腔体9;同时电机1带动过渡齿轮3和钢辊驱动齿轮4，经过偶联剂处理的无碱无捻玻璃纤维被两个相切的钢辊6挤入混合腔体9，在混合腔体9中由搅拌装置7的旋转使玻纤被塑料熔体浸润并分散到塑料熔体之中，形成纤塑熔体;在熔体压力作用下纤塑熔体被挤入口模10和芯棒4间的间隙内;在芯棒4的旋转带动下熔体从外壁到内壁的流动方向逐渐由沿芯棒轴向改变为绕芯棒螺旋向，并在口模10和芯棒4之间成型为圆形管材形状，经过冷却，最后获得塑料分子和玻璃纤维沿管壁螺旋取向的高强度管材。
2 固定芯型式结构
用来生产直径150毫米以上的硬质PVC管材机头，一般采用固定芯型式结构。该结构与中、小型管材机头相比，有其独特的结构特点。多数大型管材的直径大于主机螺杆直径，可大于螺杆直径的2-4倍。机头关键件是机头主体6，它本身又起着分流架的作用，芯型、口型皆集装于此。机头流道采用扩张式直线型或扩张式曲线型，扩张角以小于80”为宜。机头芯型内应设内加热元件13。机头通过铰链板与挤出机连接，机头主体和口型均应设起重吊环，机头下方应设置支承。芯型11固定在机头主体上，Ll型由兰盘压紧，成型间隙的调整方式与中、小型机头相同。压缩空气需要通过专用的导气管l4输入PVC管内，避免因冷空气输入而引起叽头温度波动，影响产品质量。
3 挤出流动分析
为进一步验证挤出机头的实用性，采用ANSYS有限元软件对口模内熔体进行模拟，芯棒旋转式长玻纤维塑料管材挤出机头使挤出的管材内层纤维绕芯棒周向排列，其排列是沿芯棒轴向逐渐完成的，所需要的距离与混合熔体的粘度、芯棒旋转角速度有关。但由于纤塑混合熔体属于假塑性剪切变稀流体，各层沿周向取向排列达到一定程度后不再变化。管材在挤出口模时，管材内层纤维绕芯棒周向排列，外层沿轴向排列，将具有理想的力学性能。
4 定径长度L的调整
定径长度L，即口模平直部分的长度。塑料通过定型部分，料流阻力增加，使制品密实，同时也使料流稳定均匀，消除螺旋运动和接合线。定径长度不宜过长或过短，过长料流阻力增加很大，过短则起不到定型作用。定径长度应能保持将分束的料流完全汇合，L=Rt（t为管材壁厚，R为系数，硬聚氯乙烯一般为18～33），根据以往生产经验、产品外观和配方特点，对L进行了如下调整。
5 管材挤出机头的发展趋势
近几年，我国在管材挤出机头发展上取得了很大的进步，但同国外相比仍然存在一定的差距，建议今后在一段时期内重点进行以下几个方面的研究：（1）管材的直径系列有很多，生产不同直径的管材一般需要不同的机头模具，导致有很多的管材挤出机头模具，投入大，制造周期长。目前的挤出机一般是一个机头可以生产多种直径管材，但各种管材机头的生产规格有不少重复，应对管材挤出机头进行进一步调整，并研发新的管材挤出机头，使之可以生产更多规格不同的管材。（2）高速高产化一直是挤出设备的研究重点，为此不仅要提高挤出机的螺杆转速，同时要求挤出机头与更高性能的挤出机相匹配。（3）塑料管材要求的精度和质量都越来越高，挤出机头的高度精密化可以提高产品的质量，更好地满足市场的需求。（4）标准件的应用可以提高产品的质量，降低制造成本。国外先进国家的标准件覆盖率已达到70%以上，我国却只有45%左右。（5）利用CAD/CAM可以使设计的挤出机头更合理，并可以对挤出机头进行模拟优化。普及CAD/CAM的应用，以提高管材的生产质量和稳定性。
结语
塑料管材已应用到各个领域，广阔的市场为塑料管材行业的发展带来了良好的机遇。我们要抓住机遇，大力发展管材生产设备，提高管材生产效率和质量，引进先进的挤出设备和技术，提高我国挤出设备的整体水平，促进我国塑料管材挤出设备的进一步发展。
参考文献
[1]高峰，李海梅，申长雨.塑料成型加工实用技术讲座（第五讲）塑料管材和板材的挤出成型[J].工程塑料应用，2003（7）：52-57.
[2]王银霞.高速挤出过程中管机头流道模拟及结构参数影响分析[D].北京：北京化工大学，2005：4-5.
[3]杨涛.常用PVC-U管材生产设备[J].塑料科技，2007（5）：80-85.
[4]张友根.挤出设备的现状及调整产品结构的研究[J].上海塑料，2010（4）：25-33.
[5]杨超美.管材生产领域的巨大突破[J].国外塑料，2008，26（12）：60.
关键词：管材;挤出机头;发展现状
引言
挤出成型是使固态塑料塑化并加压使其从挤出机机头挤出，成为截面积形状与机头流道截面相似的连续体。管材生产过程中，挤出机使物料塑化，并将其送至管材成型机头，在机头中建立起挤出成型压力。因此，成型机头是UPVC管材生产中的重要部件。挤出机中物料靠螺桿旋转输送，流动呈螺旋方向，且前端敞开，压力很小，故机头的设计应能够改变塑料熔体的流动方向并施以一定的阻力形成一个适当的压缩区域，使物料均匀、紧实地通过口模，实现良好成型。针对挤出机型号、管材规格等因素，设计出与之匹配的成型机头是管材生产中的重要因素。笔者对成型机头的一些设计参数进行了针对性的调整，取得了较好的效果。
1 挤出机头的结构特点和工作机理
芯棒旋转式长玻纤维螺旋在线复配塑料管材挤出机头的特点在于，安装在各种通用塑料挤出机上，将一定长度，经偶联剂处理的玻璃纤维输入机头内的熔体腔中，并使玻纤与聚合物熔体相混合，然后使混合熔体绕管材芯棒轴线螺旋流动。图1是芯棒旋转式长玻纤维螺旋在线复配塑料管材挤出机头的结构简图。从图1可见，挤出机头具有常规芯棒旋转式管材挤出机头的各个部件，增加和改进的部件有：长玻纤维输入装置和长玻纤维与熔体的混合与分布装置。长玻纤维的输入装置由两个相切的钢辊6和钢辊驱动齿轮5组成。其中，主动辊轴与驱动齿轮轴为一体，由两个支座固定在混合腔体9上面，两个相切的钢辊之间的间隙，由从动钢辊两端支座内的弹簧控制。长玻纤维与熔体的混合与分布装置由一钢制圆筒形混合腔体9与搅拌装置7所组成。其中，混合腔体9一端面的中心孔与搅拌装置7的轴光滑接触，另一孔螺纹联接塑料熔体输入口8，另一端面的中心孔与管材口模10螺纹联接，其侧壁内圆环中心线相隔120°均匀固定三根圆柱销钉;搅拌装置7为一空心圆轴，其内壁与芯棒4光滑接触，一端在混合腔体外固定一齿轮与过渡齿轮3啮合，另一端在混合腔体内沿径向固定两组销钉，每组三根，每根间的夹角120°，两组间的距离稍大于固定在混合腔体壁上销钉的直径。芯棒旋转式长玻纤维在线复配塑料管材挤出机头的工作原理为：由塑料挤出机挤出的塑料熔体通过塑料熔体输入口8进入机头的熔体混合腔体9;同时电机1带动过渡齿轮3和钢辊驱动齿轮4，经过偶联剂处理的无碱无捻玻璃纤维被两个相切的钢辊6挤入混合腔体9，在混合腔体9中由搅拌装置7的旋转使玻纤被塑料熔体浸润并分散到塑料熔体之中，形成纤塑熔体;在熔体压力作用下纤塑熔体被挤入口模10和芯棒4间的间隙内;在芯棒4的旋转带动下熔体从外壁到内壁的流动方向逐渐由沿芯棒轴向改变为绕芯棒螺旋向，并在口模10和芯棒4之间成型为圆形管材形状，经过冷却，最后获得塑料分子和玻璃纤维沿管壁螺旋取向的高强度管材。
2 固定芯型式结构
用来生产直径150毫米以上的硬质PVC管材机头，一般采用固定芯型式结构。该结构与中、小型管材机头相比，有其独特的结构特点。多数大型管材的直径大于主机螺杆直径，可大于螺杆直径的2-4倍。机头关键件是机头主体6，它本身又起着分流架的作用，芯型、口型皆集装于此。机头流道采用扩张式直线型或扩张式曲线型，扩张角以小于80”为宜。机头芯型内应设内加热元件13。机头通过铰链板与挤出机连接，机头主体和口型均应设起重吊环，机头下方应设置支承。芯型11固定在机头主体上，Ll型由兰盘压紧，成型间隙的调整方式与中、小型机头相同。压缩空气需要通过专用的导气管l4输入PVC管内，避免因冷空气输入而引起叽头温度波动，影响产品质量。
3 挤出流动分析
为进一步验证挤出机头的实用性，采用ANSYS有限元软件对口模内熔体进行模拟，芯棒旋转式长玻纤维塑料管材挤出机头使挤出的管材内层纤维绕芯棒周向排列，其排列是沿芯棒轴向逐渐完成的，所需要的距离与混合熔体的粘度、芯棒旋转角速度有关。但由于纤塑混合熔体属于假塑性剪切变稀流体，各层沿周向取向排列达到一定程度后不再变化。管材在挤出口模时，管材内层纤维绕芯棒周向排列，外层沿轴向排列，将具有理想的力学性能。
4 定径长度L的调整
定径长度L，即口模平直部分的长度。塑料通过定型部分，料流阻力增加，使制品密实，同时也使料流稳定均匀，消除螺旋运动和接合线。定径长度不宜过长或过短，过长料流阻力增加很大，过短则起不到定型作用。定径长度应能保持将分束的料流完全汇合，L=Rt（t为管材壁厚，R为系数，硬聚氯乙烯一般为18～33），根据以往生产经验、产品外观和配方特点，对L进行了如下调整。
5 管材挤出机头的发展趋势
近几年，我国在管材挤出机头发展上取得了很大的进步，但同国外相比仍然存在一定的差距，建议今后在一段时期内重点进行以下几个方面的研究：（1）管材的直径系列有很多，生产不同直径的管材一般需要不同的机头模具，导致有很多的管材挤出机头模具，投入大，制造周期长。目前的挤出机一般是一个机头可以生产多种直径管材，但各种管材机头的生产规格有不少重复，应对管材挤出机头进行进一步调整，并研发新的管材挤出机头，使之可以生产更多规格不同的管材。（2）高速高产化一直是挤出设备的研究重点，为此不仅要提高挤出机的螺杆转速，同时要求挤出机头与更高性能的挤出机相匹配。（3）塑料管材要求的精度和质量都越来越高，挤出机头的高度精密化可以提高产品的质量，更好地满足市场的需求。（4）标准件的应用可以提高产品的质量，降低制造成本。国外先进国家的标准件覆盖率已达到70%以上，我国却只有45%左右。（5）利用CAD/CAM可以使设计的挤出机头更合理，并可以对挤出机头进行模拟优化。普及CAD/CAM的应用，以提高管材的生产质量和稳定性。
结语
塑料管材已应用到各个领域，广阔的市场为塑料管材行业的发展带来了良好的机遇。我们要抓住机遇，大力发展管材生产设备，提高管材生产效率和质量，引进先进的挤出设备和技术，提高我国挤出设备的整体水平，促进我国塑料管材挤出设备的进一步发展。
参考文献
[1]高峰，李海梅，申长雨.塑料成型加工实用技术讲座（第五讲）塑料管材和板材的挤出成型[J].工程塑料应用，2003（7）：52-57.
[2]王银霞.高速挤出过程中管机头流道模拟及结构参数影响分析[D].北京：北京化工大学，2005：4-5.
[3]杨涛.常用PVC-U管材生产设备[J].塑料科技，2007（5）：80-85.
[4]张友根.挤出设备的现状及调整产品结构的研究[J].上海塑料，2010（4）：25-33.
[5]杨超美.管材生产领域的巨大突破[J].国外塑料，2008，26（12）：60.