許多PVC型材有各種不同類型的內(nèi)筋,從而形成種類不同的模具芯體結(jié)構(gòu)。如果型材的內(nèi)筋寬厚比較小,內(nèi)筋流道設(shè)計也比較容易,然而有些內(nèi)筋的寬厚比往往大于外壁的寬厚比。因此在保證各分流道的壓力降相同的原則下,內(nèi)筋流道的匯合條件就比較惡劣。一套模具芯體裝配的方案合適與否,很大程度上決定于芯體結(jié)構(gòu)工藝性。由于內(nèi)筋在進(jìn)入定型模冷卻時一般不能直接冷卻,冷卻速度慢;而異型材制品的外壁直接與定型模接觸,冷卻速度快,這樣內(nèi)外冷卻不均勻,勢必引起制品的變形,因此內(nèi)筋的設(shè)計成為模具設(shè)計的難點之一。要提高內(nèi)筋的冷卻速度,從定型模設(shè)計的角度出發(fā),可以把真空槽的氣孔開在內(nèi)筋的位置上。但是僅從定型模的冷卻系統(tǒng)入手,是很難從根本上解決這一問題。內(nèi)筋成型的好壞,實質(zhì)上是口模的流道結(jié)構(gòu)是否合理。要解決由內(nèi)筋成型不良而引發(fā)的塑料異型材制品變形,關(guān)鍵是改善模具中口模流道的結(jié)構(gòu)。另外,口模內(nèi)筋處流道物料流動快慢對型材外觀上有
無收縮痕及型材變形關(guān)系極大。

1 　內(nèi)筋口模流道分析
塑料擠出模具的內(nèi)筋口模流道大致可以分為分流段、壓縮段、匯流段、定型段。由于內(nèi)筋的結(jié)構(gòu)特點,要保證均勻的分流和順利的匯流是內(nèi)筋口模設(shè)計的難點。不同結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)筋,其分流段、壓縮段、匯流段、定型段各不相同。本文對不同形式的內(nèi)筋和在不同的擠出速度下,內(nèi)筋的口模流道結(jié)構(gòu)和供料方式作了探討。

2 　內(nèi)筋常見形式與設(shè)計
2. 1 　支撐型內(nèi)筋
支撐型內(nèi)筋對塑料異型材主要起著加強(qiáng)、承托、連接的作用〔如圖1 (a) 〕。在普通擠出速度下,一般模具的支撐型內(nèi)筋口模流道可采取兩側(cè)供料的形式設(shè)計

〔如圖1 (b) 所示〕。即在每一內(nèi)筋的位置上,從尾錐開始,在上下表面各加工兩道寬物料壓縮為4～7. 5mm的料槽,料槽由尾錐至口模出口面逐步變窄,以滿足物料的壓縮段的要求,保證了和口模中其他的物料的壓力保持一致。兩股物料在距離口模出口面20～40mm的位置匯合,以滿足物料定型段的要求。采用這種供料形式的模具結(jié)構(gòu)簡單,便于加工。在普通的PVC改性粒料擠出速度下,牽引速度一般不超過1. 2～1. 5m/ min〔1〕,這種口模流道結(jié)構(gòu)既能滿足內(nèi)筋的供料要求,又不會因為內(nèi)筋出料太快,造成內(nèi)筋過厚或彎曲,而影響制品的成型。而在高速擠出速度下,模具的支撐型內(nèi)筋若也采用兩側(cè)供PVC顆粒料的形式,擠出速度將上不去,若強(qiáng)行提高擠出速度,勢必將導(dǎo)致內(nèi)筋的缺料和外形成型的缺陷。所以對于高速擠出模具的支撐型內(nèi)筋應(yīng)采取中央供料的形式設(shè)計〔如圖1 (c) 〕,

以保證料流的供應(yīng)。所謂中央供料形式就是將內(nèi)筋的流道分成進(jìn)料段、壓縮段和定型段來分別加工,從內(nèi)筋位置的尾錐部分上,在中央部分作一方形進(jìn)料孔,然后逐步經(jīng)口模壓縮段、定型段,從口模出口面擠出。這種設(shè)計方法能保證在聯(lián)接頭處就有一股單獨的物料供應(yīng)給內(nèi)筋,避免了口模中提供給外壁的熔融物料和內(nèi)筋熔融物料之間牽連,各截面部分的流道相對獨立,整個流道過渡相對平緩,從而提高了模具的設(shè)計擠出速度。但是這種設(shè)計方法對加工要求高,型芯各段光滑過渡,各結(jié)合面光潔度不能低于0. 8 ,在口模裝配時,各段用螺釘緊固,并用圓銷定位,以保證型芯各段拼合緊密,否則易發(fā)生溢料的現(xiàn)象。此外,在含有支撐型內(nèi)筋的制品設(shè)計中,筋的厚度應(yīng)至少比外壁薄20 % ,這是內(nèi)筋成型良好的前提條件。

2. 2 　板材型內(nèi)筋
PVC板材型內(nèi)筋制品由于壁薄、幅寬、內(nèi)筋多,流道中存在大量的停滯點,極易粘料、糊料〔3〕。它的設(shè)計難點有兩點:一是內(nèi)筋多,且所有內(nèi)筋壁厚必須均勻一致;二是內(nèi)筋的設(shè)計不當(dāng)將引起外形產(chǎn)生收縮痕。普通速度下,板材型內(nèi)筋的流道設(shè)計可以采取整體式型芯局部供料的形式〔如圖2 ( b) 所示〕。

即在距離口模出口面60～100mm 的位置上,內(nèi)筋的上下表面各銑一個由淺至深的圓形過渡料槽,兩圓的直徑可以根據(jù)外壁的口模放大系數(shù)比來決定。由于板材型內(nèi)筋的壁厚一般不超過1. 2mm ,所以過渡段的長度不必太
長,實際設(shè)計中,可取15～30mm ,經(jīng)過渡段之后,兩股料流匯合。因為板材的內(nèi)筋比較多,為了保證所有內(nèi)筋的出口模的速度穩(wěn)定一致,板材型內(nèi)筋的口模定型段一般比同樣厚度的支撐型內(nèi)筋的長一些。這種供料形式便于保證加工精度,且在普通擠出速度下能保證內(nèi)筋的設(shè)計要求。同時還必須注意到制品中央部分的內(nèi)筋,由于擠出阻力小,流程短,內(nèi)筋易于成型;而制品兩側(cè)部分的內(nèi)筋擠出的阻力大,流程長,容易造成內(nèi)筋的缺料。所以在內(nèi)筋的設(shè)計時,其中內(nèi)筋供料部分長度應(yīng)由中央至兩側(cè)逐步加大。在實際設(shè)計中可以取L = L 0 + X&tgα其中: L 為任意內(nèi)筋供料部分長度;L 0 為制品中心內(nèi)筋供料部分長度;X 為制品任意內(nèi)筋到中心的距離;α為L 、L 0 的長度差與水平方向的夾角, 其值小于6°。

在較高速度下,其內(nèi)筋的設(shè)計可以采取分體式型芯單獨供料的形式〔如圖2 (c) 〕。
即將型芯分成若干件來加工,每一件稱為分體式型芯,每一分體式型芯直接用帶燕尾的鑲件直接裝配在口模的模體上,型芯之間留有間隙,間隙值為內(nèi)筋的壁厚。分體式型芯一直伸入聯(lián)接頭內(nèi),并在尾部通過銑加工,作一方槽延伸至口模過渡段。方槽的寬度TS2可根據(jù)口模過渡段壁厚T2 與口模定型段壁厚T2 的比值來計算。實際設(shè)計
中可參考以下公式:TS2 = K&( T2/ T1) &TS1其中: TS2為方槽的寬度;TS1為口模定型段內(nèi)筋的壁厚;T2為口模過渡段外壁壁厚;T1為口模定型段外壁壁厚;K 為經(jīng)驗系數(shù),一般取K = 1～1. 2。這種設(shè)計方法能很好的解決內(nèi)筋供料與提高擠出速度之間的矛盾。但是這種流道設(shè)計形式對加工精度的要求較高,裝配難度較大,分體的小型芯之間,型芯與模體之間都要求配磨。此外含板材型內(nèi)筋的制品同支撐型內(nèi)筋一樣,在制品截面的設(shè)計中,內(nèi)筋的厚度應(yīng)是外壁厚度的50 %～75 %〔2〕。為改善制品的成型和內(nèi)筋與外壁的結(jié)合強(qiáng)度,還可以在內(nèi)筋與外壁的結(jié)合處加圓角。除了良好的供料形式和良好的定型冷卻系統(tǒng)之外,這是板材外表面避免收縮痕的訣竅所在。

2. 3 　突出物型加強(qiáng)筋
突出物型內(nèi)筋往往起著裝飾、加強(qiáng)的作用。在一些非封閉型腔制品中,有些突出物型加強(qiáng)筋還能起到減少收縮痕的作用。這種加強(qiáng)筋只要制品截面設(shè)計合理,其流道并不難設(shè)計。這種內(nèi)筋的流道通常采取在型芯上開槽的形式來保證供料,其定型長度L 可以參照以下公式:L = (50～100) &t其中:t 為加強(qiáng)筋高度。在一般擠出速度下,這個經(jīng)驗系數(shù)可以取小一些,在高速擠出模具設(shè)計中,該經(jīng)驗系數(shù)可適當(dāng)取大一些。但是含有突出物型加強(qiáng)筋的制品截面要合理,突出物內(nèi)筋不應(yīng)大于壁厚,否則容易在制品的外表面產(chǎn)生收縮痕,不利于制品的成型。

2. 4 　十字花型內(nèi)筋
這種內(nèi)筋除了裝飾和加強(qiáng)的作用以外,在型材裝配時可以免去焊接這一道工序,而通過螺釘直接連接。這種PVC內(nèi)筋在型芯的設(shè)計與加工中存在很大的難度,所以在流道形式上考慮將十字花型內(nèi)筋的流道放置口模板過渡段上,并不將其延伸入聯(lián)接頭內(nèi),對應(yīng)的型芯部分為凹型,以保證料流的供應(yīng)。在口模板上利用線切割加工手段,作一單獨的小拼塊,其突出部分一直延伸到口模的出口面〔如圖3 (b) 〕。

在普通擠出速度和較高擠出速度下,十字花型內(nèi)筋的口模流道均采用同一種結(jié)構(gòu)形式。但后者的定型段的長度比前者長些,前者可取20～30mm ,后者可取25～40mm。除擠出速度外,定型段長度的取值還和壁厚有關(guān)。

3 　結(jié)語
(1) 支撐型內(nèi)筋在普通擠出速度下,口模流道應(yīng)采用兩側(cè)供料的結(jié)構(gòu)形式;在高速擠出下,為保證料流供應(yīng),口模流道應(yīng)采用中央重點供料的結(jié)構(gòu)形式。
(2) 板材型內(nèi)筋在普通擠出速度下,口模流道應(yīng)采用整體式型芯局部供料的結(jié)構(gòu)形式;在較高速度擠出下,板材型內(nèi)筋的口模流道應(yīng)采用分體式型芯單獨供料的較高形式。
(3) 突出物型內(nèi)筋由于結(jié)構(gòu)較為簡單,所以在普通擠出速度和較高擠出速度下均采用在型芯上開槽的口模流道結(jié)構(gòu)形式,但高速擠出模具中突出物型內(nèi)筋的口模定型長度要比普通擠出速度下的要長得多。
(4) 十字花型內(nèi)筋由于加工難度較高,所以將其作為口模板拼塊的一部分,而在型芯對應(yīng)的位置上呈凹型,以保證料流的供應(yīng)。

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