2.3.4. 机头

模头是挤出机的主要部件，也是制造半成品的模具。 其作用是将螺旋运动的橡胶材料转变为层流状态下的直线运动，同时形成必要的压力，完成半成品的形状。

机头材质应：耐磨、耐腐蚀； 有足够的强度和刚度； 在较高温度下不应变形； 并且易于加工。 材质一般采用高强度铸铁或铸钢，也可采用碳钢焊接。 型芯、口及型芯支撑的材质应采用中碳钢40Cr或T8A工具钢，表面硬度为HRC42~66。

1、机头设计原理

机头设计原则包括：

1）机头内腔应能保证胶料流动均匀，不允许有急剧过渡和停滞区域。 即机头内腔应呈流线型，表面应光滑，以平衡机头各部位胶料的流动阻力。

2）机头定型部分的设计与胶坯形状、加热条件、螺杆形状和挤出速度有关。 如果定型部分太长，会增加胶料流动的阻力和机头压力，增大机头尺寸； 如果定型部分太短线缆挤出机，则定型尺寸不准确，挤出的胶坯表面不光滑。

3）圆柱形机头的内腔通常为圆锥形，但其入口直径应与机筒直径相同。

4）机头出胶孔的孔形状应考虑胶料收缩率和挤出速度的影响。

5）机头加热冷却夹套的设计应能满足多种橡胶挤出材料的温度要求，并达到快速冷却的要求，以防止胶料流量较低或胶料过早硫化时发生过早硫化。机器停止。

6）在保证强度的情况下，机头结构应尽可能紧凑，装卸方便，传热均匀。

2、机头结构

(1) 管状机头

圆柱形模具的特点是由挤出系统挤出的橡胶材料通过模具可以获得所需形状和尺寸的半成品。

口形可调机头结构

1-口框架、2-机头壳、3-口、4-螺母、5-调节螺栓、6-芯子、7-口支撑、8-隔离剂导向件、9-螺母、10-喷嘴体、11-喷嘴体石棉垫、12 螺柱、13 喷嘴盖

圆筒机头用于制造各种中空制品，如胶管、内管等。此类机头有口形调节式和芯形调节式两种结构。 通过调节口型或芯型可以改变挤出半成品的厚度和厚度均匀度。 根据工艺要求，一般机头的芯形均设有喷射隔离剂的通道。

(2) 片头

片状头又称为花纹头、薄膜头。 主要用于挤出轮胎胎面或薄膜。

下模板固定在下机头上，上模板用楔板夹紧。 气缸活塞杆上的齿条带动齿轮抬起楔板，完成模板的夹紧和取出。 为了保证不同厚度的胎面断面能够均匀挤出，胎面机头的流道做成一定的曲线，即流道中间的间隙小于两侧的间隙，保证胶料的流动速度沿胎面宽度方向。 均匀地放在上面。

近年来，用于挤出轮胎胎面、胎侧、三角胶等半成品的机头结构发生了很多变化。 主要改进是：机头采用液压缸锁紧和开启，大大方便了机头的清洁； 可根据半成品的要求更换流道； 将两种或多种橡胶材料通过不同的挤出机挤出线缆挤出机，然后合并到一台机头进行挤出，适合子午线轮胎的多种复合材料生产需要，技术要求高。 鼻子。

新型胎面单挤出机头外观如图2.3.2-24所示。 上机头铰接安装，可在油缸驱动下绕铰链轴打开。 机头上下壳体用左右两侧的斜角楔块锁紧。 斜楔块由油缸驱动，用于锁紧机头。 口板由油缸驱动的插板锁紧。

为了利用各种橡胶混合物的特性并降低成本，现代轮胎胎面和半成品胎侧组件由多种橡胶材料组成。

PCR胎面及胎侧技术发展趋势

十多年前，PCR胎面主要由冠胶、基部胶、翼部胶等组成，因此可以采用二料或三料挤出机来挤出其胎面组分。

进入21世纪以来，为了满足欧盟标签法对轮胎湿地性能等级和滚动阻力等级的技术指标要求，保护环境，保证车辆行驶安全，轮胎行业不断开发新配方和新配方。突破滚动阻力和滚动阻力水平。 在湿滑性能的技术指标方面，比较成功的解决方案是采用高比例的二氧化硅配方，以满足降低滚动阻力和湿滑性能的要求。 一般来说，如果橡胶的电阻率小于108Ω·cm，就可以成功消除汽车行驶时产生的静电，满足汽车安全性能的要求。 高比例二氧化硅配方化合物的电阻率远大于108Ω·cm，无法满足汽车行驶的安全要求。 目前，轮胎行业解决轮胎导电性能最成功的方法是采用“烟囱法”生产轮胎，即在电阻率大于108Ω·cm的橡胶中嵌入电阻率远大于108Ω·cm的橡胶。小于108Ω·cm作为导电路径。 ，满足轮胎导电性能的要求。

行驶过程中，轮胎通过“烟囱胶”与地面接触，消除了汽车行驶过程中产生的静电荷，保证了汽车的行驶安全。 因此，“烟囱橡胶”基本上被纳入高性能PCR胎面结构的设计中。 随着结构和工艺的变化，在复合挤出机的技术发展中，出现了四复合、四加一、五复合等新型多机复合机型。

中国化工桂林工程有限公司（以下简称CGEC）于2005年成功研制出国内第一套四复合挤出机组，并在米其林工厂投入生产。 迄今为止，国内只有CGEC能够独立系统地设计和生产四复合材料单元。

为了提高胎面耐磨性和抓地性能之间的平衡，一些轮胎公司的设计人员将高档PCR轮胎的胎冠橡胶分为两种不同的橡胶材料，以分别提高其耐磨性和抓地性能。 。 这一新技术要求为橡胶机械公司提供了开发五种复合挤出机组的机会。 CGEC抓住这一市场机遇，于2015年成功开发出90C/120C/250C/200C/150C五种复合挤出机组，并提供给国外轮胎企业。

PCR胎冠胶和胎侧胶的多元复合结构如图2.3.2-25和2.3.2-26所示。

图2.3.2-25 PCR胎冠胶多元复合结构示意图

为了生产各种橡胶材料的复合胎面，可以采用外部混炼或机内混炼的方式。 所谓机外复合，就是根据胎面的复合结构，配备数台带有普通胎面头的挤出机，将各个部件分别挤出，然后在联动线上贴附到复合胎面上。 机内复合是指采用两台或多台挤出机，使用共用模具（复合模具）挤出复合胎面。

采用复合模具挤出胎面，可以使组成胎面的各部件配合良好，且尺寸精确，这是机外复合无法比拟的。 但复合模头中各挤出机的螺杆转速和橡胶温度的控制要求严格，流道板的设计和加工难度大。 复合机头的结构形式有：顶置式（如图2.3.2-27所示）和鞍背式。

早期的复合胎面机头采用架空式结构，即两台挤出机同轴相对安装。 这种机头的缺点是口板安装在机头下部。 口板安装、检查困难。 现在已经很少使用了。

骑背式多复合机头按复合胶种类的多少来划分。 现已形成二复合、三复合、四复合、五复合等系列复合机头。 从复合材料模具的挤出断面宽度来划分，现已形成挤出宽度为350、500、650、850等系列宽度的复合材料模头。

马鞍背式多元复合机头结构如图2.3.2-28所示。 下面以四复合机头为例进行说明。 PCR胎面四复合挤出机的典型配置为90C/120C/250C/150C。 上部是直径较小的螺杆挤出机，分别挤出导电胶和翼胶。 中下部是直径较大的螺杆挤出机，分别挤出冠胶和底胶。 这种机头由上模、上中模、中模、下模、锁紧装置、流道、嘴部装置、上翻转装置、下翻转装置、锁嘴装置、上、下模体可通过油缸驱动翻转打开和关闭。 打开后用于清洁机头和更换流道块。 关闭时，由油缸驱动，并由楔块锁紧。 模板固定在预成型板上，橡胶通过过渡套和流道块、预成型板和模板从螺杆输入机头挤出。 每个模体均设有加热和冷却水道，口箱可采用专用电加热装置进行预热。 机头上每台挤出机出口均装有压力传感器和温度传感器，测量机头内胶料的压力和温度。 还有热电偶和温度控制装置。

该结构机头中，油缸驱动后部横梁，使锁紧机构中的锁紧门向前移动，使上、下模体脱离。 然后锁门绕中模旋转打开一定角度。 模型可以翻转并打开进行清洁。 由于后梁占用空间较大，挤出机机筒与机头之间的连接螺钉拧紧和拆卸不太方便。 另外，拆卸/拧紧挤出机机筒的销钉也不是很方便。

为了解决上述问题，CGEC开发了侧锁式多元复合手机。 其结构如图2.3.2-29所示。 下面以三复合机头为例进行说明。 这种结构的机头后部没有横梁，不利于组装和维修操作，并且其锁门只有一侧移动。 这是CGEC的专利产品。

(3) 直角头和斜头

直角机头和斜角机头又称T型、Y型，主要用于电线包覆、电缆包覆和径向钢丝层包覆。

如图2.3.2-30所示，左侧为斜角拉线机头。 此类机头对橡胶的流动阻力较小。 但由于没有均压装置，机头内部压力不均匀，容易造成封装。 厚度不均匀。 图右侧为带有均匀环分流器的直角机头，用于电缆的包覆，与连续硫化管材一体化。 均压环内孔支撑导管，防止导管在挤压压力作用下发生偏转，影响涂层厚度的均匀性。

(4)胶水过滤头

橡胶过滤头用于过滤橡胶材料中的杂质。 其结构如图2.3.2-31所示。 胶水过滤头配有孔板和滤网。 孔板用于支撑滤网。 直径为4～8mm的锥孔沿橡胶材料的流动方向扩展。 孔板上小孔的总面积约占板面积的40～50%，孔板直径为螺杆直径的1.65～1.8倍。 过滤网一般采用钢丝网，其网孔尺寸根据工艺要求确定。 一般采用两层网，一层粗网，一层细网。 粗网格起到支撑细网格的作用。

挤出机机头还可分为：①低压机头，压力小于4MPa； ②中压头，压力为4~10MPa； ③高压头，压力高于10MPa。

(5) 宽挤出机头

机头由两台250挤出机供料，可挤出宽度2200～3200mm的薄膜。 经压延机压延后即可得到合格厚度的宽幅薄膜。 如图2.3.2-32所示。

2.3.5。 机头模具

螺杆挤出机机头连接的机头流道和模板称为机头模具。 机头的作用是将胶料由螺旋运动状态转变为直线运动状态，建立生产致密制品所需的机头压力，并形成制品的形状。 挤出橡胶制品有不同的类型、形状和尺寸，具有不同的机头流道和模板形式。 挤压模具的设计和制造应考虑以下几个方面：

1）机头内腔的流道形状是从螺杆头的直径开始，到进入预口形状为止。 它应该有一个流线型和平滑的过渡部分，没有突然的变化或任何死角。 内腔表面至少应有不小于0.8的粗糙度，以保证胶料挤出流动顺畅，并有足够的表面硬度，以抵抗胶料的长期腐蚀。

2）流道截面形状应考虑橡胶材料的粘弹性，使压力尽可能均匀地分布在橡胶材料的过流截面上。

3）机头长度要合适。 较长的长度有利于胶料变形应力的释放，挤出后制品尺寸更加稳定。 但如果太长，机头的压力就会增大； 较短的机头长度不足以满足橡胶材料变形应力释放所需的时间，挤出后的尺寸会不稳定。

4）口形有一条直线长度，称为定型长度，一般在4～6毫米范围内，根据胶料的性能、制品的形状和尺寸以及挤出速度来选择。 成型时间过长，出口阻力增大，胶料易烧焦； 如果太短，则成型不充分，挤出后制品尺寸不稳定。

5）机头需要有压力检测控制，需要引入介质进行加热/冷却实现恒温控制，口部加热需要恒温控制。 必须考虑结构以可靠地组装自动检测所需的部件。

6）在满足强度的前提下考虑结构紧凑的同时，还需要考虑机头体必要的热惯性，以保证更好的温度稳定性。 ‍

VMI-AZ 开发了主要用于轮胎行业的各种交叉挤出头、宽幅挤出头和多元复合材料挤出头。 它们的特点是快速更换模具，只需几秒钟。 第二。 如图2.3.2-33所示。

1. 金属与纤维粘合用十字头

十字头用于粘合骨架材料以生产带束层或胎体帘布层。 十字头主要采用特殊设计的导轨，确保框架材料就位并包裹橡胶。 在大多数应用中，手机将与齿轮泵一起使用，以实现平稳的压力和流量。 机头内部的压力非常重要，因为它确保框架材料和橡胶之间的充分接触。 VMI-AZ十字头可以根据应用需求通过特定的嘴部设计来控制压力。 如图2.3.2-34所示。

2.宽挤出机头

VMI-AZ 宽挤出头用于生产胎面和橡胶板。 该挤出头旨在通过缩短螺杆模头距离、精心设计的温控区和新颖的流道结构，在相对较高的产量和可控温度下实现最佳效率。 宽挤出机头配有简单的换模系统，可在 300mm (12") 至 800mm (32") 范围内使用。 如图2.3.2-35所示。

3.多复合机头（MFK三明治系统）

VMI-AZ 的多复合挤出机头基于通用模块化设计，允许挤出机头的上部缩回，从而可以快速更换流道。 所有系统均通过中央液压动力装置进行液压操作和控制。 机头上部可通过垂直定位的液压缸打开，方便清洗和更换流道。 下流道与机头下半部一体（单机头），或置于机头下半部并受上部压紧，通过液压缸向上移动，方便清洗和更换（二络合物、三络合物）化合物、四元化合物等）。 如图2.3.2-36所示。

吹嘴组用螺栓固定在一起并作为一组使用，并且可以在使用前重新排列。 口型同步装置可以预热并快速更换。 整个口形组通过口形锁紧系统向后压向流道，并被夹紧块向下压紧。 将电子嘴形加热棒置于夹紧块内。

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