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浅谈PVC-U管材挤出模具设计

浅谈PVC-U管材挤出模具设计

                            作者:占金福

黄石市中诚模具制造有限公司专业生产PVC-U管材模具,在多年的生产实践中,我们借鉴了国外西德克老死玛菲公司,奥地利辛辛那提公司,重庆互通管道有限公司等生产挤出模具特点,总和国内生产实际情况摸索出我们设计PVC-U管材挤出模具一些经验,现浅述如下:

 

一、概述

   挤出成型是将塑料在旋转的螺杆与料筒之间进行输送、压缩、熔融塑化、定量的通过出去挤出模具口模和定型装置,生产出连续型材的加工工艺过程,挤出成型及其定型装置的设计,在挤出成型加工过程中占有特别重要的的位置,挤出模具可以使来自挤出机的塑料熔体,有螺旋运动变成直线运动,使塑料熔体进一步塑化均匀。可以通过模腔内流道几何形状与尺寸的变化,产生必要的成型压力,却倒型材密实,通过模具成型及口模的调节作用,获得所需断面形状的连续管材。

设计挤出模具是我们主要考虑型腔流道尺寸,这涉及到流变学方面的知识,PVC熔体在环形流道中的流变情况,考虑热传递和热散失,这涉及到力学方面的知识,保证PVC熔体有足够的流量,无波动。考虑到经济耐用可靠,易加工,考虑模具应有的适宜的刚度,易于拆卸,清理等

  1. 挤出模具的设计

  2. 模具与挤出机的关系

       双螺杆挤出机生产PVC-U管材时,其直径可控制在螺杆直径的30%-500%

  3. 管材挤出模具的结构

       目前,我们公司PVC-U管材挤出模具采用中心供料机头,

       由挤出机提供给圆形流道的熔体,在机头模腔内被芯棒锥尖变成环形熔体流,在芯棒支架区,熔体被分割成若干独立的熔体流,并环绕支架支撑流动,在机头内连接的收敛区,形成10-20度的斜角(资料介绍为10-15度),并逐渐变窄,独立的熔体流在此区域内再一次汇合在一起,在收敛区后紧接——平直流道的成型区,其成型段长度与口模间隙之比通常为8-30(资料介绍为10-30),芯棒支架直径与出口直径之比,对于PVC1.4-3.0(资料介绍为1.4-1.6),大管相应取小值;

       与芯棒支架相连接的各部分,即模芯,模体和模套,可以更换,因而一个中心供料的机头,可用于若干不同直径的挤出管材,如ф75-125mm规格的管材可用一个中心供料机头;

  4. 芯棒支架的设计

      芯棒支架的长度我们采用一般不超过30-80mm,宽度不大于8-25mm(资料介绍一般为9-12mm),芯棒支架的数目一般为4-16mm,原则是大管取大值,中心供料的芯棒支架机头,可承受高达60MPa的压力,支架支撑的尺寸要符合强度和刚度的要求。

  5. 分流锥的设计

       因外部常采用90°锥角,使经细颈压缩的熔体一方面继续受阻,另一方面尽量展开;国内文献介绍一般取60°锥角,相应增加了模具尺寸;而我们的经验,分流锥锥角一般取60°-90°,尖角半径R一般取1-2.5mm,长度一般取L=(1.0-1.5)do。

       Do---挤出机与机头连接口处直径

  6. 口模的设计

       口模是成型的关键部分,平直段长度L,视管材的壁厚t不同,通常我们取L=(18-33)t,口模内径:小管我们采用小于管材外径的尺寸,管材离模后,压力变小会膨胀,提高管材的性能,例如ф110管材口模内径我们ф106.

  7. 芯棒的设计

       为了使PVC熔体离开分流锥后很好的融合,芯棒的压缩角β应小于扩张角α,我们一般取10°到30°,国外的机头有高达55°,芯棒的平直段长度L比口模上的平直段长度略长,芯棒的直径要考虑PVC材料的膨胀性,同种材料的管材壁厚厚度膨胀程度大。

  8. 挤出模具压缩比C

       模具流道应具有足够的压缩比使制品密实,挤出模具压缩比为分流区支架出口处截面积与成型区环形截面积之比,目前双螺杆PVC挤出机模具压缩比我们经验认为:小管机头压缩比一般比大管大些,小管在10-30左右,大管在6-15左右,压力管取大些好。

  9. 拉伸比T

       经过牵引的管材,可明显提高其力学性能,管材拉伸比即为机头成型区环形性截面积与管材截面积之比,PVC-U管材的T值一般为1.0-1.5;

    三,管材定型模的设计

  10. 定径方法

       有三种:压缩空气外定径,真空外定径,内定径,目前PVC-U管材定径方法我们采用真空外定径法,真空度一般在30-60KPa比较好操作,正空冷却套采用开槽,槽宽一般取1.0-1.5mm为佳;

  11. 定径套尺寸

       定径套是设计中的关键尺寸,设计合理与否,对管材的冷却与定型影响极大;

       PUC-U管材才用外定径,应烤炉管材质量与产量,管材的冷却收缩性能,我们采用定径套内径比管材外径大0.8-1.2%左右。

  12. 定径套长度

       定径套长度取决与管材尺寸,塑料性能,管坏温度,挤出速度,冷却效率及热传导性能等待,我们的经验是,对直径小于300mm的PUC-U 管材,其定径套长度为管径的3-6倍,且倍数随直径的减少而增加,当管径小于35mm时,定径套长度可增至管径的8倍。

  13. 定径套材料

       定径套宜以导热性良好的金属材质支撑,我们选用铝合金、铜材效果较好。

     

    以上就是我们多年来在设计模具和客户生产中积累的一些经验,有不当之处敬请批评指正。

    参考文献

    <<挤塑模设计>>   唐志玉等编著

     

                                               2017.11.18

 

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