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(jì)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(shí)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(shì)必引起制品的變形,因此內(nèi)筋的設(shè)計(jì)成為模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。要提高內(nèi)筋的冷卻速度,從定型模設(shè)計(jì)的角度出發(fā),可以把真空槽的氣孔開(kāi)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(wèn)題。內(nèi)筋成型的好壞,實(shí)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(dòng)快慢對(duì)型材外觀上有
無(wú)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(diǎn),要保證均勻的分流和順利的匯流是內(nèi)筋口模設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。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(duì)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(jiàn)形式與設(shè)計(jì)
2. 1 　支撐型內(nèi)筋
支撐型內(nèi)筋對(duì)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(jì)

〔如圖1 (b) 所示〕。即在每一內(nèi)筋的位置上,從尾錐開(kāi)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(jiǎn)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(guò)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(huì)因?yàn)閮?nèi)筋出料太快,造成內(nèi)筋過(guò)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(shì)必將導(dǎo)致內(nèi)筋的缺料和外形成型的缺陷。所以對(duì)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(jì)〔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(lái)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(jì)方法能保證在聯(lián)接頭處就有一股單獨(dú)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(duì)獨(dú)立,整個(gè)流道過(guò)渡相對(duì)平緩,從而提高了模具的設(shè)計(jì)擠出速度。但是這種設(shè)計(jì)方法對(duì)加工要求高,型芯各段光滑過(guò)渡,各結(jié)合面光潔度不能低于0. 8 ,在口模裝配時(shí),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(jì)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(diǎn),極易粘料、糊料〔3〕。它的設(shè)計(jì)難點(diǎn)有兩點(diǎn):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(jì)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(jì)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(gè)由淺至深的圓形過(guò)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(lái)決定。由于板材型內(nèi)筋的壁厚一般不超過(guò)1. 2mm ,所以過(guò)渡段的長(zhǎng)度不必太
長(zhǎng),實(shí)際設(shè)計(jì)中,可取15～30mm ,經(jīng)過(guò)渡段之后,兩股料流匯合。因?yàn)榘宀牡膬?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(zhǎng)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(jì)要求。同時(shí)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(zhǎng),容易造成內(nèi)筋的缺料。所以在內(nèi)筋的設(shè)計(jì)時(shí),其中內(nèi)筋供料部分長(zhǎng)度應(yīng)由中央至兩側(cè)逐步加大。在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以取L = L 0 + X&tgα其中: L 為任意內(nèi)筋供料部分長(zhǎng)度;L 0 為制品中心內(nèi)筋供料部分長(zhǎng)度;X 為制品任意內(nèi)筋到中心的距離;α為L(zhǎng) 、L 0 的長(zhǎng)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(jì)可以采取分體式型芯單獨(dú)供料的形式〔如圖2 (c) 〕。
即將型芯分成若干件來(lái)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(guò)銑加工,作一方槽延伸至口模過(guò)渡段。方槽的寬度TS2可根據(jù)口模過(guò)渡段壁厚T2 與口模定型段壁厚T2 的比值來(lái)計(jì)算。實(shí)際設(shè)計(jì)
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(guò)渡段外壁壁厚;T1為口模定型段外壁壁厚;K 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),一般取K = 1～1. 2。這種設(shè)計(jì)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(jì)形式對(duì)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(jì)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(jì)合理,其流道并不難設(shè)計(jì)。這種內(nèi)筋的流道通常采取在型芯上開(kāi)槽的形式來(lái)保證供料,其定型長(zhǎng)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(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)可以取小一些,在高速擠出模具設(shè)計(jì)中,該經(jīng)驗(yàn)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(shí)可以免去焊接這一道工序,而通過(guò)螺釘直接連接。這種PVC內(nèi)筋在型芯的設(shè)計(jì)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(guò)渡段上,并不將其延伸入聯(lián)接頭內(nèi),對(duì)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(dú)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(zhǎng)度比前者長(zhǎng)些,前者可取20～30mm ,后者可取25～40mm。除擠出速度外,定型段長(zhǎng)度的取值還和壁厚有關(guān)。

3 　結(jié)語(yǔ)
(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(diǎn)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(dú)供料的較高形式。
(3) 突出物型內(nèi)筋由于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)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(kāi)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(zhǎng)度要比普通擠出速度下的要長(zhǎng)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(duì)應(yīng)的位置上呈凹型,以保證料流的供應(yīng)。

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