塑料異型材擠出模具講述

1、擠出模頭設(shè)計(jì) ? 在塑料異型材擠出成型過(guò)程中，對(duì)于由擠 出機(jī)擠出的熔融的模塑料，擠出模頭起著 穩(wěn)流、分流和成型3種作用 ?通過(guò)擠出模頭流道被擠出的模塑料型坯， 還須經(jīng)過(guò)氣隙之后，被牽引進(jìn)入定型模進(jìn) 行定型和冷卻，才能最終成為塑料異型材 產(chǎn)品。 擠出模頭流道的基本要求 ?要有正確的出口截面形狀 ?從模頭擠出的異型材型坯的截面形狀，不是 產(chǎn)品的最終截面形狀，最多只是 近似形狀。 ?型坯擠出模頭后受牽引經(jīng)過(guò)氣隙進(jìn)入定型模 中，至少還將受到3種不能忽略的作用： ?離模膨脹 ?拉伸變形 ?冷卻收縮， 改變型坯截面的形狀和尺寸 擠出模頭出口截面形狀的設(shè)計(jì) 必須考慮到這些作用的結(jié)果 離膜膨脹 ?聚合物熔體擠

2、出物的尺寸和截面形狀與擠出口 模不同，有明顯的脹大，這一現(xiàn)象被稱(chēng)為巴拉 斯(Barus) 效應(yīng)，又稱(chēng)為離模膨脹(Die Swell)或 出口膨脹 要讓型材坯料均勻地?cái)D出 在模頭出口處，要求料流截面上各部分的 平均流速應(yīng)相等（亦有稱(chēng)之為流速分布均勻）。 否則，在同樣的牽引速度下，離開(kāi)模頭后的型 坯各部分的形狀就會(huì)產(chǎn)生不一樣的變化。流速 較快的部分就會(huì)比流速較慢的部分體積增加， 這樣，很難保證對(duì)型材產(chǎn)品截面形狀的要求 問(wèn)題：異型材絕大部分是薄壁型材，且一般截 面形狀都十分復(fù)雜，壁厚也并不完全相等。尤 其是異型材的各種功能塊結(jié)構(gòu)大多數(shù)不是規(guī)范 的幾何形狀。 方法：必須對(duì)各部分流道中的流動(dòng)阻力進(jìn)行調(diào)

3、整。另外，異型材各部分流道的前后級(jí)之間是 相互關(guān)聯(lián)的，分流部分的流道設(shè)計(jì)也會(huì)影響成 型部分流道中流速的分布合理的流道設(shè)計(jì) 需要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋硥??模塑料只有在一定的壓力下才能實(shí)現(xiàn)塑化的要 求，該壓力稱(chēng)為背壓。 ?背壓的大小主要是由模塑料料流通過(guò)模頭流 道時(shí)產(chǎn)生的壓力降(p)所決定的。背壓過(guò)低 會(huì)導(dǎo)致模塑料塑化不良，不能保證制品的物 理性能；而背壓高將消耗更多的動(dòng)力，過(guò)高 還可能對(duì)設(shè)備造成過(guò)度的磨損，甚至損壞。 ?影響背壓的因素：型坯截面的復(fù)雜程度、模頭 流道的結(jié)構(gòu)、型坯的擠出速度和模塑料的流變 性能等都有直接的影響。 流道的變化應(yīng)盡量平緩 ?流道壁面曲線(xiàn)應(yīng)呈流線(xiàn)型，不能有突變。引起 料流方向改變

4、的擴(kuò)張或收縮角的半角的角度， 一般要求不大于1 2 。 ?流道變化的過(guò)程，應(yīng)盡可能做到均勻，或只是 讓熔體料流平緩地加速；這樣做的目的都是為 了減輕熔體料流中的高分子鏈段可能產(chǎn)生的彈 性變形的程度，使得彈性效應(yīng)所引起的離模膨 脹等不利影響減至最低，而讓熔體破裂等現(xiàn)象 產(chǎn)生的可能性趨于零。 要讓型材坯料在離開(kāi)模頭之 前有足夠的純剪切流動(dòng)過(guò)程 ?讓料流在純剪切流動(dòng)的過(guò)程中盡可能充分地實(shí) 現(xiàn)彈性松弛，這也就是說(shuō)，模頭流道出口前都 要有一段足夠長(zhǎng)的平直段（或稱(chēng)成型段）。 ?平直段長(zhǎng)度也絕不是越長(zhǎng)越好。平直段長(zhǎng)， 會(huì)增大背壓，增加功耗； ?會(huì)延長(zhǎng)模塑料在高溫段的停留時(shí)間，這尤其 對(duì)PVC塑料是十分不利的

5、； ?很重的模頭對(duì)于制造和使用也都是很不利的。 流道壁表面需要十分光滑 ?由于流道壁表面的狀況，對(duì)于聚合物熔體 在流道中的擠出流動(dòng)狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生很大的影 響。所以要求流道壁表面不但要平整光滑， 而且要求粗糙度一致。不能有缺陷，更不 能有死角和毛刺，以至出現(xiàn)掛料現(xiàn)象，這 一點(diǎn)對(duì)于PVC塑料更加重要 擠出模頭的基本結(jié)構(gòu) 影響擠出模頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素 ?（1）異型材的截面形狀-影響擠出模頭結(jié)構(gòu) ? 擠出模頭的總體結(jié)構(gòu)根據(jù)異型材的類(lèi)型區(qū)分，中 空型材的擠出模頭必須設(shè)計(jì)分流錐、分流支架和型 芯結(jié)構(gòu)來(lái)形成中空型材的主空腔； ?開(kāi)式型材（包括半開(kāi)式型材）沒(méi)有主空腔，所以開(kāi) 式型材的擠出模頭一般沒(méi)有分流錐、分流

6、支架和型 芯構(gòu)件。 ? 擠出模頭流道的復(fù)雜程度，主要是由于異型材截 面的復(fù)雜情況決定的。異型材截面上功能塊和空腔 數(shù)目越多，截面形狀就越復(fù)雜，擠出模頭的流道也 會(huì)更加復(fù)雜。異型材截面面積的均勻分布，有利于 模頭中料流的均勻分流，容易實(shí)現(xiàn)均勻擠出 （2）擠出模塑料的配方- 影響擠出模頭結(jié)構(gòu) ?模塑料配方不但決定著塑料熔體的黏度，而且 也影響著塑料熔體的彈性效應(yīng)，因此是影響擠 出模頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素。 ?對(duì)于PVC塑料：抑制或緩解PVC塑料的熱降解過(guò)程， 是PVC-U 加工中首先要考慮的重要問(wèn)題。添加熱穩(wěn) 定劑，或利用潤(rùn)滑劑和加工助劑等改變?nèi)垠w流變狀況， 以獲得較低的加工溫度，是 模塑料配方方面

7、可采取的 措施；而縮短模頭流道長(zhǎng)度，改善流道結(jié)構(gòu)，減少料 流在模頭內(nèi)的時(shí)間，杜絕積料和掛料現(xiàn)象，則是 模頭 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面可考慮采取的措施。對(duì)于一定的要求來(lái) 說(shuō)，這兩方面的措施是可以互補(bǔ)的。 ?實(shí)際上，PVC-U模塑料是有十多種組分的干 混粉料，其采購(gòu)和混料作業(yè)的過(guò)程，難免存 在一些不確定因素。因此出料不均現(xiàn)象所引 起的異型材型坯形狀的畸變，在一定范圍內(nèi)， 是塑料異型材的尺寸公差所允許的；進(jìn)而可 以通過(guò)各種工藝手段（如微調(diào)溫度和速度 等），減輕或改善； （3）擠出機(jī)的性能-影響擠出模頭結(jié)構(gòu) ?在一臺(tái)擠出機(jī)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)型坯均勻擠出的擠出 模頭，調(diào)換擠出機(jī)后原先的流道平衡狀態(tài)被打 破，不再有均勻的出料

8、，型坯發(fā)生了畸變。甚 至在同一規(guī)格型號(hào)的兩臺(tái)擠出機(jī)之間，也會(huì)出 現(xiàn)型坯畸變。 （4）型材擠出的速度- 影響擠出模頭結(jié)構(gòu) ? 塑料異型材擠出的速度是擠出模具（包括模頭和 定型模）設(shè)計(jì)的一個(gè)十分重要的參數(shù)。對(duì)于模頭來(lái) 說(shuō)，隨著擠出速度的提高，熔體剪切速率將提高， 體積流量Q將增加，模頭壓力降p將增大 ?剪切速率的提高也將改變?nèi)垠w的黏彈性狀況，很明 顯，分流引起的拉伸流動(dòng)會(huì)強(qiáng)烈；熔體入口效應(yīng)、 離模膨脹等彈性現(xiàn)象也都會(huì)增強(qiáng)，超過(guò)一定界限 （臨界剪忉速率Y ）還將會(huì)出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。 ?在較低擠出速度下料坯均勻擠出，截面形狀正確的 擠出模頭，提高擠出速度后，將可能失去平衡，出 現(xiàn)出料不均現(xiàn)象和型坯形狀

9、的畸變。 （5） 擠出模頭的制造工藝 - 影響擠出模頭結(jié)構(gòu) ?制造工藝強(qiáng)烈地影響著擠出模頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 滿(mǎn)足同一種異型材擠出成型的流道基本要求， 可以設(shè)計(jì)出很多種可行的擠出模頭結(jié)構(gòu)形式。 ?由于電加工技術(shù)的不斷完善，特別是慢走絲大 錐度線(xiàn)切割機(jī)床的普遍使用，以及磨料流加工 技術(shù)和高速高精度銑削加工技術(shù)的發(fā)展，使得 擠出模頭模板和流道的加工都更加方便快捷， 加工質(zhì)量也更加有保障； 擠出模頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?塑料異型材擠出模頭的設(shè)計(jì)是從合理的異型材 截面圖開(kāi)始的。 ?在異型材擠出模頭的設(shè)計(jì)中，當(dāng)然也是在整個(gè) 擠出模具的設(shè)計(jì)中，首先要考慮的是異型材在 擠出生產(chǎn)線(xiàn)上的坐標(biāo)位置。 異型材的擠出中心 ? 異型材

10、的擠出中心即擠出系統(tǒng)中心線(xiàn)與擠出中 的異型材截面的交點(diǎn)。 ?根據(jù)異型材截面圖，選擇異型材的擠出中心， 主要有3種做法。 ?選擇異型材橫截面的重心作為異型材的擠出 中心。這主要考慮有利于熔體質(zhì)量流的均勻分 流。對(duì)于橫截面面積相對(duì)比較集中的異型材擠 出模具，作這樣選擇的較多。 T為型材重心 O為異型材擠出中心 ?選擇異型材橫截面外形的中心作為異型材 的擠出中心。這是主要考慮讓熔體分流路徑 上壓力損失均衡（圖b） ? 對(duì)于橫截面形狀較分散的異型材，這樣的選擇 會(huì)較有利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)模頭流道均衡地分流，對(duì) 提高模頭的出料穩(wěn)定性是大有好處的（圖c） 選擇異型材的擠出中心方法二 選擇異型材的擠出中心方法三 ?

11、選擇異型材橫截面的主要型腔的中心，作為擠 出中心 ?或根據(jù)前兩種選擇方法作適當(dāng)調(diào)整 ?選擇異型材的擠出中心，也就是在確定模頭的 料流開(kāi)始分流前的流道中心，與擠出生產(chǎn)線(xiàn)上 異型材截面的位置關(guān)系，這對(duì)實(shí)現(xiàn)均衡分流是 有影響的。 ?選擇異型材的擠出中心對(duì)分流流道的形狀、大 小和方向，對(duì)均衡分流的影響會(huì)更加強(qiáng)烈。因 此，選擇異型材的擠出中心，應(yīng)該綜合考慮分 流流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 異型材擠出的方位 ?異型材擠出方位的選擇主要取決于型材牽引夾持 的需要和定型模型腔的型板分塊加工的有關(guān)要求 ?要求既能便于穩(wěn)定地夾緊型材，又不至于讓夾緊 力造成形狀還沒(méi)有完全穩(wěn)定的異型材有大的變形， 要求異型材在擠出生產(chǎn)線(xiàn)上的上下

12、兩個(gè)面最好能 為平行面（異型材牽引幾乎都是采用履帶式牽引 裝置，牽引力是通過(guò)兩根履帶的橡膠塊夾持型材 來(lái)傳遞的)。 ?決定了大部分塑料門(mén)窗主型材在擠出生產(chǎn)線(xiàn)上都 是以可視面為上下面，而且，為方便型坯進(jìn)入定 型模，常讓面積較小的一個(gè)可視面在下邊 ?對(duì)于推拉窗框型材可以有兩種方法來(lái)夾持。但 是，型材的夾持方法不同，定型模型腔的型板 分塊方式會(huì)有改變。這對(duì)型腔板的加工、水氣 路的布置和定型模的操作影響很大，直接影響 到擠出模具的制造成本和作業(yè)穩(wěn)定性，所以是 擠出模具設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的問(wèn)題。 口模截面圖設(shè)計(jì) P279 ?口模截面圖（簡(jiǎn)稱(chēng)為口模圖形）是擠出模頭流 道出口的截面形狀，是由擠出模頭的型芯（包

13、 括型芯鑲件）和口模板（亦稱(chēng)成型板）兩種零 件構(gòu)成的。 ?口模圖形確定了型芯（包括內(nèi)筋）的外形和口 模板的內(nèi)腔尺寸，是擠出模頭上最關(guān)鍵的尺寸。 正確的口模圖形是擠出模頭設(shè)計(jì)的基本要求之 一。 ?口模出口處，如果型坯各部分的平均速度相等，若不 考慮自重的影響，那么均勻擠出的型坯還要受到三方 面的作用：熔體離模膨脹；型坯牽伸收縮；型坯冷卻 收縮。 ?對(duì)于平縫口模中熔體的流動(dòng)可以看作是一維流動(dòng)，其 擠出型坯的離模膨脹也是一維 的，只發(fā)生在型坯壁厚 方向。 ?關(guān)于型坯的牽伸收縮，擠出物受牽伸作用產(chǎn)生的形狀 和尺寸變化，遵循幾何相似形規(guī)律。在均勻冷卻的條 件下，型坯的冷卻收縮也是線(xiàn)性的 。 ?設(shè)型坯在進(jìn)

14、入定型模后，由于真空吸附的定型作用， 能夠基本保持原有的擠出形狀。那么，通過(guò)定塑模后 型材的最終尺寸應(yīng)該是，型坯離開(kāi)口模時(shí)的尺寸與這 三方面作用結(jié)果的線(xiàn)性疊加。 型材主體口模圖形的設(shè)計(jì) 口模圖形設(shè)計(jì)舉例 塑料異型材的型材主體 絕大部分是中空薄壁框，我 們以中空薄壁矩形框型材為 例，來(lái)推導(dǎo)型材主體口模圖 形設(shè)計(jì)的計(jì)算公式 ?設(shè)型材壁厚為h，口模出口縫隙高度為h。由。由 于型材壁厚h是擠出型坯離開(kāi)口模時(shí)的尺寸 （即口模出口縫隙高度h ），經(jīng)過(guò)離模膨脹、 牽伸收縮和冷卻收縮三方面作用線(xiàn)性疊加后的 尺寸，所以有： 則口模圖形中口?？p隙高度h的計(jì)算公式 為 設(shè)矩形框型材截面外形長(zhǎng)為A，寬為B，其相 應(yīng)的

15、壁厚中心線(xiàn)之間的距離分別為Ao和Bo 設(shè)該 型材口模圖形外形的長(zhǎng)和寬分別為A和 B，其 相應(yīng)的口?？p隙中心線(xiàn)之間的距離分別為A0 和 B0。 由于平縫口模的離模膨脹只發(fā)生在型坯壁厚 方向，所以可以認(rèn)為該型材型坯的離模膨脹，以 口?？p隙中心線(xiàn)為中心對(duì)稱(chēng)發(fā)生，即型材壁厚中 心線(xiàn)之間的距離不受離模膨脹作用的影響，但仍 受到牽引收縮和冷卻收縮兩方面的作用， -（5-6） -5-9 型材壁厚中心線(xiàn)之間的距離不受離模膨脹的 影響，僅受到牽伸收縮和冷卻收的作用 成型段（平直段）流道設(shè)計(jì) p324 ?模腔成型段流道都分成多塊模板來(lái)加工，這是 因?yàn)楫愋筒膹?fù)雜的結(jié)構(gòu)所形成的細(xì)小流道，只 有分塊才能進(jìn)行精整加工，才

16、方便模具調(diào)試時(shí) 的修正 ? 有兩種分塊的方法：縱向分塊和橫向分塊 ?縱向分塊是將模腔中刀具或精整工具無(wú)法觸及 的流道剖分開(kāi)來(lái)方便加工；橫向分塊是將整個(gè) 模腔流道截成幾段，以便精整工具從每段的兩 端觸及流道內(nèi)部加工。 ?不論縱向分塊或橫向分塊，一般都要在模頭的 出口處設(shè)計(jì)一塊橫截流道的口模板（成型板）， 保證模頭出口為完整的口模圖形形狀。口模板 的厚度，一般設(shè)計(jì)為20mm，少有15mm，這 是在方便加工和強(qiáng)度之間找平衡的結(jié)果。 ? L= (2050)h 收縮段流道設(shè)計(jì) P323 收縮段流道有兩種構(gòu)成方法 分流支架設(shè)計(jì) P294 ?分流支架結(jié)構(gòu)是針對(duì)中空型材（塑料門(mén)窗異型 材絕大部分是中空型材）設(shè)

17、計(jì)的，為保證型芯 和分流錐在模頭流道中懸空，以形成異型材的 空腔，所以要有分流筋支撐型芯和分流錐。 ?特征：形成了由分流筋分開(kāi)的若干個(gè)分流道， 成為分流支架流道的一個(gè)特征。 ?分流支架流道另外一個(gè)要求： ?即在口模圖形基礎(chǔ)上擴(kuò)大流道截面，使分流 支架流道在向成型段流道（即形成口模圖形 的平直流道過(guò)渡時(shí)有一個(gè)明顯的收縮過(guò)程。 ?作用一:是使得經(jīng)分流筋分流后再匯合的熔料 在收縮流道中，對(duì)流動(dòng)有穩(wěn)定作用 ?作用二:是可以通過(guò)控制收縮角(即控制平直 段長(zhǎng)度，來(lái)局部調(diào)節(jié)模頭各部分的出口流量， 實(shí)現(xiàn)均勻擠出。 ? 收縮段斜面的角度稱(chēng)為收縮角a，常在 1020之間選擇； ?根據(jù)分流支架流道在口模圖形基礎(chǔ)上外

18、擴(kuò) 35mm的情況； ?收縮段流道長(zhǎng)度約1015mm。 ?而獨(dú)立的收縮板的厚度一般設(shè)計(jì)為20 30mm ?因此對(duì)于開(kāi)式型材，沒(méi)有型芯和分流錐，不需要分流支架， 但是也要設(shè)計(jì)一段在口模圖形基礎(chǔ)上擴(kuò)大流道截面形的平直 流道，一端與圓柱流道展開(kāi)后的機(jī)頸流道相連接，另一端與 進(jìn)入成型段之前的收縮流道相連接這一段平直流道的長(zhǎng)度可 以被設(shè)計(jì)得很短，但是，都要在成型段流道之前形成一段收 縮的流道，以便調(diào)節(jié)模頭出口的流量 ?分流支架流道a為平行于擠出方向的平直流道， 內(nèi)側(cè)邊界b-般選擇與口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界一致， 也就是和模頭中型芯的外形尺寸一致。 ?這樣設(shè)計(jì)的最大好處是，從分流錐經(jīng)分流支架 到型芯，由多塊模板

19、組成的流道的內(nèi)側(cè)尺寸一 致，可以直接用線(xiàn)切割的方法獲得，這樣大大 方便了機(jī)械加工，也有利于保證多塊模板裝配 的精度，獲得平滑的銜接。 ?分流支架流道的外側(cè)邊界 c，一般是在型材主體的口 模圖形基礎(chǔ)上，將口模圖形的外側(cè)邊界向外平移 約 35mm形成。在有功能塊的部位，需要根據(jù)功能塊 截面面積所占整個(gè)型材截面面積的比例，適當(dāng)增加向 外平移的平移量d。所以，分流支架之后的收縮流道 一般是從外側(cè)向內(nèi)側(cè)收縮的單面收縮流道 (h)。 ?形成分流支架分流道的 分流筋布置e，追求分布和受 力的均勻性。 ?分流筋的布置將分流支架流道分隔成若干個(gè)分流道， 我們必須讓這些分流道符合前文所提出的流量平衡的 設(shè)計(jì)原則

20、流量平衡的計(jì)算 分流筋外形尺寸 ? 分流筋一般與流道壁垂直相交（如圖），這樣 設(shè)計(jì)方便加工，對(duì)流道中的剪切流動(dòng) 的干擾 也最小。 ? 分流筋的厚度f(wàn)，從減少對(duì)剪切流動(dòng)的干擾考 慮也希望薄一點(diǎn)，但保證承載強(qiáng)度是第一位的。 實(shí)際一般在13mm選取，最后通過(guò)強(qiáng)度校核 確定。 ? 分流筋入口角-般在40左右， 可以更小一 些，但不能夠形成“刀口”，因?yàn)檫@樣反而容 易“卷刃” 掛料。 ? 分流筋的出口角對(duì)減輕兩股料流合流線(xiàn)的 不良影響有一定的作用， 對(duì)有16的要求。 但是，異型材對(duì)于合流線(xiàn)的影響不是那么敏感， 出口角 -般取30 左右，也要避免出現(xiàn)過(guò)薄的 “刀口”。 分流筋與流道壁面相連接的根部 都要設(shè)

21、計(jì)圓角。圓角的半徑r一般取0. 20. 5mm。 ? 分流筋的設(shè)置在兩塊分流支架板中的位置不一致，使得兩 塊分流支架板上的分流道相互交叉圖5-20(a)，這樣做應(yīng)該能 夠減輕由分流筋引起的，料流分合所形成的合流線(xiàn)的不良影響。 ? 分流筋的設(shè)置盡量避開(kāi)主型材可視面的位置。這樣做可以 避免可視面的異型材外壁強(qiáng)度受合流線(xiàn)的影響，對(duì)于提高主型 材的落錘沖擊性能應(yīng)該是有好處的圖5-20(b)。 ? 將分流支架板（二）的流道外側(cè)向內(nèi)側(cè)少量收縮，形成一 段收縮流道c。這樣有利于消除由分流支架板（一）的分流筋 造成的合流線(xiàn)，同時(shí)也增加了一段便于調(diào)節(jié)流動(dòng)平衡的收縮流 道。 ? 由于加工技術(shù)的進(jìn)步，型芯的外壁也可

22、以在流動(dòng)方向上加 工出斜面，這樣收縮段可以形成雙面收縮的收縮流道，更方便 分流支架流道流量平衡的調(diào)節(jié)。 型芯和分流錐設(shè)計(jì) P304 ? 型芯和分流錐錐底的外形依據(jù)口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界進(jìn)行設(shè)計(jì)， 一般選擇和內(nèi)側(cè)邊界一致。然而，形成異型材內(nèi)筋和內(nèi)部功能 塊的料流的流道，都要設(shè)置在型芯與分流錐上，這使得型芯的 結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。 ? 口模圖形中確定了內(nèi)筋和內(nèi)部功能塊的流道的出口位置和形狀 大小，但是它們的供料流道各不相同，需要根據(jù)不同的內(nèi)筋和 內(nèi)部功能塊的結(jié)構(gòu)耍求，結(jié)合不同的異型材的結(jié)構(gòu)空間和模頭 制造工藝的可行性進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)有很大的差異。而且，內(nèi)筋流 道的合理設(shè)計(jì)非常重要，會(huì)直接影響到模頭制作的難易

23、程度和 模頭擠出的穩(wěn)定性水平，已成為進(jìn)一步提高擠出模頭設(shè)計(jì)水平 的一個(gè)關(guān)注重點(diǎn)。 ? 總結(jié)起來(lái)，內(nèi)筋流道可以分成三類(lèi)結(jié)構(gòu)形式：內(nèi)流道（也有 稱(chēng)為內(nèi)供料），外流道（也有稱(chēng)為外供料）和型芯分塊安裝 型芯與分流錐外形設(shè)計(jì) ?型芯和分流錐底部的外形與分流支架流道的內(nèi) 側(cè)邊界是一致的，都是根據(jù)口模圖形的內(nèi)側(cè)邊 界設(shè)計(jì)的，其中要去掉準(zhǔn)備作型芯吊錐處理的 個(gè)別型芯塊和螺釘孔功能塊流道的部分。 ?型芯實(shí)際上是口模圖形的內(nèi)側(cè)邊界，在擠出方 向投影所形成的柱體，高度等于分流支架之后 的模頭長(zhǎng)度，即口模板、預(yù)成型板和收縮板加 在一起的高度。如果需要在型芯上設(shè)置內(nèi)筋內(nèi) 流道，則要將型芯截出一段作為型芯鑲件，分 別加工

24、，但是型芯的總高度不變。型芯鑲件也 可僅取型芯上的部分型芯塊截出，這樣常?？?以更加方便內(nèi)筋流道的構(gòu)建和加工 機(jī)頸內(nèi)腔設(shè)計(jì) P333 ? 機(jī)頸內(nèi)腔都需要從圓形的截面形狀，轉(zhuǎn)變成與 分流支架流道外側(cè)一致的形狀。 ?對(duì)于不設(shè)置多孔板的機(jī)頸，這一過(guò)程是從圓柱 流道（圖52）的末端開(kāi)始； ?在多孔板之后直接擴(kuò)展的機(jī)頸，從多孔板過(guò)流 面（圖5-39）開(kāi)始； ?多孔板之后設(shè)計(jì)縮頸的機(jī)頸，可以認(rèn)為是從縮 頸的外截圓熱（圖5-40）開(kāi)始。 ?入口截面為圓形，出口截面為一任意形狀，如 何在人口圓周上確定與出口截面上各點(diǎn)相對(duì)應(yīng) 的點(diǎn)，是設(shè)計(jì)內(nèi)腔形狀轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。這里有一 種比較簡(jiǎn)便的方法，稱(chēng)為比例間隔法 內(nèi)筋口模圖

25、形的設(shè)計(jì) P283 ? 內(nèi)筋是指中空型材主體內(nèi)部起分腔作用的分 隔筋，與型材主體內(nèi)部的功能塊，如凸筋、螺 釘孔等是相區(qū)別的。 ? 內(nèi)筋口模圖形設(shè)計(jì)有兩方面的問(wèn)題：內(nèi)筋與 外壁連接位置的確定和內(nèi)筋擠出的縫隙高度及 形狀的設(shè)計(jì)。 (1)口模圖形中內(nèi)筋與外壁連接的位置 ?首先確定口模圖形中內(nèi)筋與外壁連接的位置。 ?根據(jù)口模圖形中壁厚中心線(xiàn)之間的距離不受離 模膨脹的影響，僅決定于牽伸收縮和冷卻收縮 的原則?？梢韵仍谛筒慕孛鎴D上確定內(nèi)筋的中 心線(xiàn)，及其與外壁中心線(xiàn)相交的交點(diǎn)； ?根據(jù)式(5-9)計(jì)算，在口模圖形中，該交點(diǎn)和與 其相鄰?fù)獗谥行木€(xiàn)之間的距離，或者和其他的 內(nèi)筋與外壁中心線(xiàn)的交點(diǎn)之間的距離（圖

26、5- 10），以中心線(xiàn)的交點(diǎn)來(lái)確定口模圖形中內(nèi)筋 與外壁連接的位置。 ?考慮一些特殊因素對(duì)連接位置的影響。(一):與外壁 拐角連接的內(nèi)筋，由于拐角處熱熔體相對(duì)集中，并 且散熱困難，往往會(huì)造成內(nèi)筋連接處的冷卻較慢。 所以，離開(kāi)模頭后，該處的連接點(diǎn)會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間處 于易移動(dòng)的黏流狀態(tài)，因而可能出現(xiàn)飄移現(xiàn)象。 (二）與圓拐角或圓弧面連接的內(nèi)筋。由于存在圓 弧面向圓心收縮的作用，造成內(nèi)筋連接點(diǎn)的偏移。 另外，重力對(duì)于還處于易移動(dòng)狀態(tài)的連接點(diǎn)的下沉 作用，也往往會(huì)對(duì)連接點(diǎn)的最終位置有影響。 ? 處理這些影響的辦法是預(yù)留偏移量，即在口模圖 形中按照型材成型后，內(nèi)筋連接點(diǎn)可能的最終位置 與設(shè)計(jì)位置的偏差，在相

27、反的方向按該偏差量移動(dòng) 內(nèi)筋連接點(diǎn)，致使內(nèi)筋連接點(diǎn)發(fā)生偏移后的位置， 正好在型材設(shè)計(jì)的位置上 (2)口模圖形中內(nèi)筋的縫隙高度和形狀 ?確定了口模圖形中內(nèi)筋與外壁中心線(xiàn)的交點(diǎn)位置后， 內(nèi)筋縫隙的高度一般可以在兩交點(diǎn)的連線(xiàn)兩邊均布。 ?內(nèi)筋的壁厚一般只有外壁厚度的 50% 70% ，若按式 (5-6)設(shè)計(jì)，內(nèi)筋擠出的縫隙高度會(huì)很小，為了 滿(mǎn)足與 外壁有相同的平均出料速度的要求 ，內(nèi)筋流道出口前 的平直段長(zhǎng)度會(huì)很短，可能造成內(nèi)筋出料不穩(wěn)定 。 ?另外，同一個(gè)模頭中內(nèi)筋流道的結(jié)構(gòu)可能有多種（如 內(nèi)流道、外流道和吊錐分流等結(jié)構(gòu)形式，料流所受到 的阻力不相同，無(wú)法按式 (5-6)假設(shè)的前提統(tǒng)一影響參 數(shù)。

28、 ?內(nèi)筋縫隙高度的設(shè)計(jì)值比式(5-6)計(jì)算的結(jié)果大， 但是，內(nèi)筋出料的平均速度卻比外壁慢，因而 內(nèi)筋料流擠出后所承受的牽伸比i比外壁大最后， 內(nèi)筋型坯經(jīng)受較大比例的牽伸，形成比較平直 的內(nèi)筋，而且其中部的厚度還可能更薄一些。 這樣的設(shè)計(jì)似乎對(duì)防止較長(zhǎng)內(nèi)筋受重力影響而 發(fā)生彎曲有好處。在口模圖形中，內(nèi)筋縫隙高 度的具體數(shù)值，要根據(jù)內(nèi)筋流道的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行 設(shè)計(jì)。 內(nèi)筋口模圖形縫隙的形狀 ?型坯空腔內(nèi)部的交叉內(nèi)筋得不到定型模型腔壁的定型 作用，在自然冷卻的過(guò)程中，由于相交各內(nèi)筋的冷卻 速度不一致，最終造成交叉點(diǎn)的位置發(fā)生偏移 。 ?為了得到預(yù)期的內(nèi)筋形狀，需要考查交叉點(diǎn)的位置在 冷卻過(guò)程中的偏移量 ，

29、而在內(nèi)筋口?？p隙設(shè)計(jì)時(shí)改變 形狀，使得發(fā)生偏移后的交叉點(diǎn)位置和交叉內(nèi)筋的形 狀能夠符合預(yù)期的要求。然而， 偏移量很難準(zhǔn)確掌握， 因?yàn)槠浯笮〔坏c異型材中內(nèi)筋的位置和長(zhǎng)短相關(guān)， 而且和異型材擠出的工藝過(guò)程相聯(lián)系。擠出熔體溫度 的高低，模頭流道決定的相交各條內(nèi)筋的出料快慢， 牽引速度的改變以及冷卻定型結(jié)構(gòu)的布置和冷卻水溫 的變化等都會(huì)對(duì)偏移量產(chǎn)生影響。 內(nèi)筋流道結(jié)構(gòu)形式 P 304 ?內(nèi)筋流道可以分成三類(lèi)結(jié)構(gòu)形式： ?一 、內(nèi)流道（也有稱(chēng)為內(nèi)供料）； ?二、外流道（也有稱(chēng)為外供料）； ?三、型芯分塊安裝 內(nèi)筋內(nèi)流道設(shè)計(jì) P304 ?從分流錐開(kāi)始，設(shè)計(jì)一直通流道，經(jīng)過(guò)分流支 架板和型芯直接通往內(nèi)筋的

30、口模出口。所以， 內(nèi)筋的內(nèi)流道是設(shè)計(jì)在型芯等構(gòu)件內(nèi)部的流道 （所以稱(chēng)之為內(nèi)流道）。 ?相對(duì)于型材主體流道來(lái)說(shuō)，內(nèi)筋內(nèi)流道是不與 主體流道相通的獨(dú)立流道，直至接近口模出口， 離出口的距離為k 1時(shí)，才與型材主體流道相連 接 ?內(nèi)筋的內(nèi)流道設(shè)計(jì)依據(jù)內(nèi)筋的口模圖形在擠出方向投 影形成平直流道，流道截面多為矩形。根據(jù)內(nèi)筋口模 圖形的變化，內(nèi)筋內(nèi)流道的截面也要作相應(yīng)的改變內(nèi) 筋內(nèi)流道的寬度a，是用內(nèi)筋口模圖形的寬度 m，減 去兩邊的內(nèi)流道壁厚 k 2得到，即： ? a= m - 2k 2 ?內(nèi)流道的間隙高度一般有 3段不同尺寸，出口的一段 L3稱(chēng)為成型段，流道間隙高度與口模圖形尺寸 h2 -致。 入口的

31、一段L1稱(chēng)為供料段，設(shè)其流道間隙高度為 b。 在供料段與成型段之間應(yīng)該是一段收縮形流道 L2 ， 稱(chēng)為過(guò)渡段。在過(guò)渡段 L2，流道間隙高度從b收縮為 h2 ?型芯鑲件長(zhǎng)度(L2 +L3)，對(duì)于內(nèi)筋的內(nèi)流道設(shè) 計(jì)也是一個(gè)很重要的參數(shù)。型芯鑲件長(zhǎng)度 (L2+L3)的確定，主要取決于型材的內(nèi)筋與外 壁厚度之比h1 /h2和模頭的平直段長(zhǎng)度L3。 ?常見(jiàn)的模頭型芯鑲件長(zhǎng)度(L2 +L3)值，有 25mm、30mm、35mm等幾種。過(guò)渡段L2初始 值選擇方法，一般是先取收縮角口為20 ?設(shè)計(jì)供料段流道間隙高度b，時(shí)常會(huì)受到型芯 鑲件安裝空間的限制，這時(shí)可以讓供料段流道 適當(dāng)?shù)仄x原來(lái)的中心位置，或者在形

32、狀上作 一些改變。 ?內(nèi)筋內(nèi)流道與外壁流道合流處，離出口的距離 k1一般在84mm之間選擇，牽引速度快選大 值，以便讓兩部分料流合流充分。 ?內(nèi)流道的壁厚k2，常見(jiàn)的選擇在11.5之間。 供料段流道可選擇較大的r(r=0. 5 lmm)，方 便精整加工。 ? 設(shè)計(jì)交叉內(nèi)筋的內(nèi)流道，要考慮流道交叉處 的截面最大內(nèi)切圓半徑變大，局部流速會(huì)特別 快，需要設(shè)置阻流筋，或用阻隔板分隔交叉的 流道。 內(nèi)筋外流道設(shè)計(jì) P308 ? 內(nèi)筋的外流道是在分流錐和型芯的外部，或者是僅 在型芯的外部加工的，內(nèi)筋料流經(jīng)過(guò)的流道。因此， 內(nèi)筋外流道始終與外壁流道相連通。 ?由于內(nèi)筋外流道與外壁流道之間，在模頭中始終相互

33、連通，無(wú)法避免之間的橫向流動(dòng)和流料的重新分布。 (目前還很難找到合適的理論方法，能對(duì)內(nèi)筋外流道 的結(jié)構(gòu)參數(shù)給出準(zhǔn)確的解 )。內(nèi)筋外流道設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn) 成分很大，造成模頭調(diào)試修模的工作量也很大； ? 內(nèi)筋的外流道可以在模頭中兩個(gè)不同的位置生成。 對(duì)于長(zhǎng)度m較長(zhǎng)的內(nèi)筋，其外流道需要開(kāi)始于分流錐。 而對(duì)于長(zhǎng)度m較短的內(nèi)筋，其外流道可以在分流支架 之后的型芯上開(kāi)始形成。 (1)開(kāi)始于分流錐上的內(nèi)筋外流道 的基本結(jié)構(gòu) 在擠出方向投影，形成平直流道。在流道中心部位 保留支撐筋a，兩邊開(kāi)口與外壁流道連通，形成了 兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的矩形流道，直至離口模出口的距離為k1 時(shí)，支撐筋斷開(kāi)，支撐筋兩邊流道中的料流合流， 形成完

34、整的內(nèi)筋料流擠出。 (2) 開(kāi)始于分流支架之后的型芯上的 內(nèi)筋外流道 （3）型芯分塊安裝和內(nèi)筋組合流道設(shè)計(jì) 口模圖形中功能塊的設(shè)計(jì) P286 ?異型材的功能塊 形狀沒(méi)有幾何規(guī)律可循 功能塊在流道出口前的平直流道也是不能看作 一維流動(dòng)的 擠出型坯的離模膨脹在各個(gè)方向 是不相等的。 ?由于許多功能塊平直流道的截面形狀復(fù)雜，流 速的控制也困難 功能塊部分的設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)成 分是比較多的。 (1)功能塊圖形和型材主體圖形的連接點(diǎn) ?在功能塊口模圖形設(shè)計(jì)之前，首先要在異型材 截面圖中恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定功能塊圖形和型材主體圖 形的連接點(diǎn)。 ?連接點(diǎn)應(yīng)該有明確的位置特征， ?型坯 離模膨脹 牽伸與冷卻收縮作用對(duì)連 接點(diǎn)

35、位置的不同影響 (2)功能塊在異型材上的3種不同位置 ? 完全處于異型材空腔內(nèi)部的功能塊，如凸筋、 螺釘孔類(lèi)功能塊，定型模的型腔無(wú)法對(duì)其直接 冷卻定型 ?本身是型材空腔一段外壁的功能塊：如內(nèi)置 五金件槽、集水曲面和裝飾面等 ?功能塊在型材中空腔（或開(kāi)式型材）的外部： 如玻璃壓條 完全處于異型材空腔內(nèi)部的功能塊 ? 完全處于異型材空腔內(nèi)部的功能塊，如凸筋、螺 釘孔類(lèi)功能塊，定型模的型腔無(wú)法對(duì)其直接冷卻定型 ?功能塊進(jìn)入定型模后，處于自然冷卻的過(guò)程中，會(huì)由 于冷卻的不均勻和自重的作用而發(fā)生變形 目前 變形值根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲取，很難有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。 ?根據(jù)中心（線(xiàn)）之間的距離不受離模膨脹影響的原則， 先計(jì)算出圖形中實(shí)體壁（筋）的中心線(xiàn) 計(jì)算實(shí) 體壁（筋）的厚度，于中心線(xiàn)兩邊均布。實(shí)體壁（筋） 的厚度常常出于和內(nèi)筋口模圖形設(shè)計(jì)時(shí)同樣的考慮， 在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上放大。 本身是型材空腔一段外壁的功能塊 ?有內(nèi)置五金件槽、集水曲面和裝飾面等 ?這一類(lèi)功能塊的口模圖形設(shè)計(jì)基本上按照型材 主體口模圖形的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。 大部分的功能塊是在型材中空 腔（或開(kāi)式型材）的外部， ?直接通過(guò)定型模型腔對(duì)其冷卻定型，而且，這 一類(lèi)功能塊基本上都是有配合要求的功能塊， 因而有較高的尺寸精度要求。 ?功能塊口模圖形的設(shè)計(jì)，要綜合考慮功能塊的 整個(gè)流道和定型模型腔的設(shè)計(jì) ?通過(guò)調(diào)試修模才能獲得一個(gè)滿(mǎn)意