挤出模和真空定型模资料.pdf

一付模具交给你，首先你要了解的问题：什么材料？什么颜色？产品的重量？外 型尺寸？寸法精度？模具的外型尺寸？有无斜顶、抽芯？与注射机相关的安装尺 寸？等等。搞清楚上述问题后就可以选定注射机了。工艺的初设定:1、料量，可以用短射法设定料量。2、注射速度、压力，如果是薄壁制品(2.5mm)以下、流长比大，或者表面要 求不很严格的制品，速度可以设到60%以上，压力也可以设到3-6mpao如果 是厚壁制品，或者表面收缩痕迹要求严格的制品，就要用低速成型，速度可以设 到30%以下或者更低。不加保压，逐步调整到基本成型后再加保压。当然，材料的流动性能因素一定要考虑。经验积累多了，就可以根据你掌握的经验和了解的产品、模具的具体情况进行更 贴切的设定。3、温度的设定，主要是根据原料的性能设定，没有特殊原因，调整幅度不要太 大。4、背压设定，一般情况背压设定到0.5mpa就可以了。什么时候用高背压以后 再说。5、注射位置，先不考虑位置的转换，要留出1 0-20 mm的残料。基本成型后,用短射法找位置。其实，如何调整工艺说起来挺费劲的，最简单的方法就是，你首先保证料量不超,不打涨模，抽芯、斜顶等模具部分不撞坏，你就可以大胆的去调整。遇到什么问 题再到这里发帖子，大家针对具体问题共同探讨。塑料挤出模术语2009年04月05日 星期日22:281范围本标准规定了塑料挤出模的常用术语。本标准适用于塑料挤出模常用术语的理解和使用。2类型2.1塑料挤出模 plastics extrusion tooling在塑料挤出成形工艺中，连续成型塑件(制品)用的模具。2.2异型材挤出模 profile extrusion tooling采用挤出成形工艺，成型塑料异型材的模具。2.3管材挤出模 pipe extrusion tooling采用挤出成形工艺，成型塑料管材的模具。2.4片材挤出模 sheet extrusion tooling采用挤出成形工艺，成型塑料片材的模具。2.5板材挤出模 panel extrusion tooling采用挤出成形工艺，成型塑料板材的模具。2.6共挤挤出模 coextrusion tooling采用两台或两台以上挤出机成型同一塑件的模具。2.6.1前共挤挤出模 front-coextrusion tooling(FCE)共挤流道置于模头内的共挤挤出模。2.6.2后共挤挤出模 post-coextrusion tooling(PCE)共挤流道置于定型装置后的共挤挤出模。2.7多腔挤出模 multi-strand extrusion tooling在同一模具中，成型两个或两个以上塑件的挤出模具。2.8挤出压花模 surface embossment extrusion tooling采用挤出成形工艺，成型外表面有花纹塑件的模具。2.9低发泡挤出模 low foam extrusion tooling采用挤出成形工艺，成型发泡倍率在1.32.5以下的塑件用的模具。2.10自由发泡挤出模 free foam extrusion tooling采用挤出成形和自由发泡工艺，成型发泡塑件的模具。2.11结皮发泡挤出模 hard surface foam extrusion tooling 采用挤出成形和可控发泡工艺，成型表面具有结皮层发泡塑件的模具。2.12复合挤出模 coextrusion tooling采用挤出成形工艺，使塑料与非塑料制品在同一模具中复合成一种制品的模具。2.13木塑共混挤出模 Wood Plastic Composites（WPC）extrusion tooling 采用挤出成形工艺，使塑料与植物粉料混合后在同一模具中成型制品的模具。3挤出模部件3.1模头die安装在挤出机出口端，对挤出机供给的塑料进一步加热和塑化，挤出塑件型坯的装置（见图1）o3.2定型模 calibrator对模头挤出的塑件型坯进行冷却定型的装置（见图2）。3.3水箱 watertank采用冷却水进一步冷却和定型塑件的装置（见图3）。4挤出模零件4.1定位套 locating bush在模头与挤出机连接中起定位作用的零件（见图1中件12）。4.2多孔板 breaker plate；在模头流道入口处起稳定料流作用的多孔状零件（见图1中件H）。4.3机颈 neck adapter在模头进料端，与挤出机联接，起流道过渡作用的零件（见图1中件8）。4.4支架板 spider plate固定型芯或分流锥的零件（见图1中件6、件7）。4.5压缩板 compressing plate起压缩料流作用的零件（见图1中件5）。4.6预成型板 pre-land plate初步成型塑件型坯的零件（见图1中件3）。4.7成型板land plate处于模头出料端，最终成型塑件型坯的零件（见图1中件7、件8）。4.8分流锥torpedo在流道内初步分流物料的锥形零件（见图1中件9）。4.9型芯 mandrel成型塑料型坯内腔的零件（见图1中件6）。4.10镶件insert镶在主体零件上的局部成形零件（见图1中件4）。4.11盖板 cover plate定型模顶部有主真空室内腔的零件（见图2中件7）。4.12上型板top rail定型模中定型塑件上表面的零件（见图2中件6）。4.13侧型板side rail定型模中定型塑件侧表面的零件（见图2中件4、件5、件8、件9、件10）。4.14下型板 bottom rail定型模中定型塑件下表面的零件（见图2中件3）。4.15底板 base plate定形模或水箱底部起支撑作用的零件（见图2中件1）。4.16底脚 retaing plate定形模或水箱底部，与挤出辅机工作台联接的零件（见图2中件1）。4.17定型块tankplate水箱内定型塑件的零件（见图3中件9）。4.18共挤联接件 coextusion connecting adapter联接模具与共挤机的零件。5挤出模设计要素5.1流道 flow channel模头中融熔塑料流动的通道。5.2扩张角 extending angle流道内扩张面的母线与挤出型腔轴线的夹角。5.3压缩角 compressing流道内压缩面的母线与挤出型腔轴线的夹角。5.4压缩比 compress rate支架板处流道截面积与成型板处流道截面积之比。5.5平直段land zone流道内，预成型段与成型段平直部分。5.6预成型缝隙pre-land预成型板处流道的缝隙。5.7成型缝隙land成型板处流道的缝隙。5.9真空室 vacuum room定型模中，开设在非成型面上的真空腔室。5.10真空槽vacuum型板成型面上开设的气槽。5.11真空孔 vacuum hole定型模真空系统中的孔状通道。5.12冷却1 通道 cooling channel模头或定型模内通过冷却介质的通道。5.13定型型腔 calibrator cavity定型模和定型块与塑件接触起冷却和定型作用的成型型腔。5.14定型型腔轴线 axis of calibrator cavity定型型腔的几何中心线。5.15挤出速度 haul-off speed单位时间内挤出成型塑件的长度。n加热板；2成型板；3预成型板；4镶件；5压缩板；6一型芯；7 支架板；8一支架板；9一机颈；10分流锥；11模具法兰；12多孔板；13 定位套；14一挤出机。8 971一底脚；2底板；3一下型板；4一侧型板；5一侧型板；6一上型板；7盖板；8一侧型板；9一侧型板；10一侧型板。图2定型模1底板；2一台板；3一定型块；4真空表；5调节阀。图3水箱塑料异型材挤出模具的使用与维护中国重工集团第716研究所翟步荣塑料异型材挤出模具是挤出生产线的核心部分，其技术状态直接关系到挤出生产的稳定性、挤出制品的质量、挤出生产效率以及模具本身的使用寿命。因此，型材模具的正确使用和维护就 显得非常重要。笔者自己根据多年从事挤出模具设计、制造的经验对此进行探讨，供参考。1、挤出模具的典型结构及各部分名称口模（模头、机头）（图1）图1 口模（模头、机头）1-挤出机机颈2-过度套3-多孔板4-法兰5-连接头6-加热圈7-加热板8-口模四 9-螺钉10-口模三11-锥销12-口模二13型芯14-型芯镶件15-口模一 16-螺钉 17-螺栓图2干式定型模1-脚板2-底板3-下模板4-左下侧模5-上模板6-上盖板7-标牌8-右上侧模9-把手10-排水管11-定位片12钱链13进水管接头14-密封条图3真空定型水箱1-定型端块2-定位块3-真空表4-放气开关5-定位块6-抽水接口 7-后侧板8-盖板9-密封条10-前侧板11底板12-拉杆2、模具到货后的开箱检查开箱检查，包装物完好无损；开箱后取出装箱清单、使用说明书等技术文件；按装箱清单的 内容逐件清点模具整件、附件、专用工具等。3、挤出模具的一般技术要求和状态挤出模具尤其在挤出物料为改性聚氯乙烯时，其成型零件一般采用不锈钢等具有抗腐蚀性的 材质，并调质至HRC24以上，以保证一定的使用寿命。口模、定型模及其零件的工作表面应光滑，不应有碰伤、划伤、毛刺、附着物以及锈蚀等缺 陷，表面粗糙度在以0.2下。模头流道系统顺着熔体流动方向应平缓，尽量避免截面的突变和滞料区。各模板间应有可靠的定位，模头各模板间相对位置的装卸重复性误差不大于0.03mm；模头各接合面和拼合面应良好密合，其局部间隙不得大于0.02mm。模头应备有拆卸槽和电热元件的测温插孔。定型模的冷却系统、真空系统应通畅、不泄漏，一般情况下水气系统不应相互串通。定型模 的水管接头、真空管接头应有明显的标示，并不得影响管路的连接。定型模应起闭灵活，各节定型模及水箱中的型块应保证一定的同轴度。4、挤出模具的使用条件挤出模具只有满足一定的使用条件，才能很好地发挥作用；挤出设备状态良好，实际挤出量、牵引速度范围、对接关系与模具的要求相一致，所采用的 配方、配料及混料工艺应成熟、稳定，不宜经常更改。冷却水供水量：生产主型材时一般需保证每条生产线7m3/h以上，辅型材2-5m3/h,水温控 制在14-18为宜，有效水压0.3Mpa以上；主型材一般需要用三台真空泵，其极限真空度-0.092 Mpa以上。高速（或准高速）挤出时，生产线需配备真空定型水箱的抽水装置，以便形成冷却水的快速 循环。5、挤出模具的交验挤出模具的交验，是模具正式使用前必不可少的也是十分重要的一项工作，整个交验条件必 须与今后的正常生产条件相一致，且应在设备状态正常，配方及挤出工艺成熟，水、电、气等符 合要求的情况下进行。模具验收应达到以下指标：挤出效率（牵引速度）符合既定要求；在基本确认模具合格的情况下，稳定生产3-4根型材后取样，其表面质量，截面形状、尺寸 符合GB8814-98中的有关条款；相互配合的型材应符合组装要求；在上述指标合格的情况下进行连续挤出时间考核；供需双方规定的其它技术要求。应该提醒的是：必须在确信模具验收合格，样件的形状、尺寸、配合关系符合要求的前提下 进行批量生产，否则可能带来不应有的损失！6、模头的使用6.1 模头的装配与安装模头装配时，将各零、部件贴合面、定位销孔内清理干净（必要时请使用铜制工具，尽量不 用砂布），以连接头为基件，逐件进行装配。装配时定位销应擦干净、涂少许硅油、并轻轻敲紧,螺钉的丝扣部分涂少许高温油脂。装配后各板件间不应有间隙，模隙不应有明显变化。口模安装前，装法兰4,在主机出口端安装过渡套2（筛板3）,模头与主机进行对接，在 拧紧螺钉17之前，用水平仪仔细校正口模上平面及出口面的水平度和垂直度，拧紧螺钉时应成 对角交替进行，最后检验两法兰间距离（H）四周应相等。模头装好后，安装加热板、热电偶测头。加热板与模具间、测头与测温孔底面应保持良好接 触。升温时，模头升温时一般应分段进行，即先升至150,保温15-20分钟，再升至工作温度，保温5分钟左右。开机挤出前，将各处螺钉再一次拧紧。开机时先开低速，出料稳定后再提速，在物料塑化达 到理想状态后切片观察，如出料均匀则可进行牵引。6.2模头的拆卸与清理停机前应加清机料，在清机料挤出口模后停机，适当松开连接螺钉，取下加热板，卸下口模 整件，将其置于出口面向上的位置，拆下螺钉，用拔销器拔出锥销，用铜制撬棒从两侧翘口处起 撬口模板（或用直径8mm的圆钢插入两侧圆孔向上拔），在拆卸模板的同时，借助于尖咀钳、铜 针、铜片、棉纱和压缩空气等将型腔内及模板间的物料趁热清理干净。待模具冷却后按6.1条装 成整件，出口面用油沾纸封口后入库保管。对非异常情况停机，模头内的清机料可不必清理。7、定型模及定型水箱的使用7.1 定型模及定型水箱的安装将定型模及水箱置于定型台面上，调整好位置后将其紧固，目测检查定型模及定型块型腔面 应在同一平面内；如果水箱前端有密封要求，应将水箱贴紧定型模。分别按黄色、蓝色、红色标 记插接真空、进水、出水管。第一节定型模最好单独使用一台真空泵。7.2定型模及定型水箱的使用在牵引之前应检查模具型腔面及真空槽内有无异物、物料碎渣或灰尘（可用水冲干净）。提 倡在物料弹性比较好的条件下，尽量不打开定型模进行牵引，以减少拆卸对模具的损害；遇上卡 模需要拆卸模板时应轻拿轻放，避免磕碰划伤，模具内的残留物可借助于木棒、紫铜棒将其击出；真空槽内的异物、析出物可用铜针、铜片剔除水道堵塞或不畅可用压缩空气输通或拆去堵头螺钉 加以清理。使用后的定型模、定型水箱应清除型腔及真空槽内的异物、析出物，吹去料渣和水份，用棉 纱擦干，送仓库保管。模具使用时应做好工艺参数记录，对比较成熟的配方，混料、挤出工艺参数不要随意更改，否则，模具有可能出现不正常工作状态。8、挤出模具的维护和保管从模具进厂起，应建立每付模具的使用档案，记载模具的订购及交验情况、工艺参数、技术 状况、日常维护等。除了日常维护保养外，视物料析出物多少，冷却水质以及模具使用情况，定期（3飞个月）对真空系统、冷却系统进行清理；模具型腔面的细小划伤、点蚀等可用0#砂布、800目以上的金相砂纸抛光，对比较严重的损 伤及点蚀可局部堆焊（亚弧焊）不锈钢并加以修复；模具应放在干燥、清洁、通风的库房内，严禁与化学品和潮湿物品同库存放，对较长时间不 用的模具应油封。模具的修理、维护、保养一定要由经过专门培训的，具有一定专业技能的钳工承担！9、常用工具与附件在使用、维护挤出模具过程中，除通用五金工具外，还经常用到以下专用工具与附件；9.1拔销器（图4）图4拔销器9.2连接法兰与过渡套按挤出机出口和口模连接端形状、尺寸制做。9.3加热圈、加热板（图5）图5加热板、圈加热板（圈）分铸铝材质和不锈钢材质两种。加热器需到专业厂家订做并符合电器安全性能 要求。9.4铜铲、铜撬棒、铜针、铜片（图6）图6铜制工具a-铜铲b-铜撬棒c-铜件d-铜片10、挤出成型过程中的常见故障、原因及排除方法挤出成型过程中的生产要素比较多，发生故障的机率较大且原因复杂多变，应着眼于整个系 统进行分析加以排除。现将一些常见故障、原因及排除方法列表如下，供参考。序号故障现象原因排除方法1型材表面划痕1、定型模型腔内异物2、定型模或定型块成型面有1、将其清除2、修复并抛光碰、划伤3、口模型腔面有磕、碰伤3、修复并抛光2表面光泽差1、温度设置不当、物料塑化 过度或不足2、机颈、衬套或口模内有物 料停滞3、混有不同批次、牌号的树 脂4、配混料工序有问题5、口模、定型模不光洁1、检查各测温点的实际温度 并加以调整2、停机清理，对粘料处抛光3、应予避免4、检查混料机，严格按工艺 执行5、检查并抛光3制品壁厚及配合部 尺寸发生改变或波 动1、进料发生波动2、物料混合不均匀3、加热板工作不正常4、模具间隙发生变化5、模头内有物料停滞6、牵引机打滑7、牵引机速度波动1、改善粉料的流动性，检查并调整进料段温度2、严格执行混料工艺3、检查、维修或更换4、清模后重装并检查。5、清模6、加大压紧力7、检查并修理4型材截面不规整1、牵引机压力过大2、口模出料不均3、抽真空系统有堵塞4、真空泵抽气量不够5、冷却能力不够6、真空水箱冷却定型效果差1、适当调小2、切片检查，清模，抛光3、检查、清理4、检查、维修5、清理水路、降低水温或降 低牵引速度6、改善水箱的密封效果，增 加供、抽水量5型材弯曲变形1、模具或生产线不直2、冷却不平衡3、冷却能力不够4、牵引机上下牵引带不同步5、口模出料不均6、定型模各成型面阻力不平 衡1、调整成一条直线2、加强凸边冷却能力，降低 凹边冷却能力3、加大供水量，降低水温或 降低牵引速度4、检查并调整5、检查切片、清模、抛光6、在专业人员指导下进行维 修6局部出现收缩痕1、内筋等交叉面出料偏慢2、抽真空效果差3、局部冷却过快1、清模并加以抛光2、检查、清理3、关小冷却水7制品中夹有气泡或 表面有斑点，鱼眼1、物料中水份、挥发份含量过高2、主机抽真空系统堵塞3、物料热稳定性差4、螺杆温度设置偏高1、烘干，使发挥发份小于0.避2、检查并清理3、检查热稳定剂质量或调整 酉己方4、调整5、螺杆导热油路不通或油量不够6、挤出速度过高5、检查并维修6、适当降低挤出速度8口模内异常糊料1、型腔面光洁度差2、过渡面不够平缓3、温度设定偏高4、物料热稳定性差1、清模并加以抛光2、加以修整3、检查并调整4、同上3 UPVC型材高速挤出模具探讨UPVC型材高速挤出模具探讨彭吉跃近几年来，塑料门窗中空异型材和建筑用排水管材作为化学建 材的主力军在我国有了突飞猛进的发展，随着产品的推广应用和市 场的开拓，接踵而来的将是激烈的市场竞争。因此，如何提高生产 效率，形成规模经营是企业降低成本、增加利润、走内涵发展的重 要途径。故高速挤出成型已迫在眉睫地成为各生产商欲捷足先登的 技术领域，同时也是当今硬聚氯乙烯塑料异型材制品挤出成型的一 大发展趋势。高速挤出成型是一个系统工程，无论在模具、配方、工艺等方 面均有别于先前的普通挤出成型。通常，衡量一条生产线的生产效 率不是单纯看其挤出机的挤出量，而主要是看挤出的线速度。因此,欲进行高速挤出成型，模具是首当其冲需要改进的。那么提高模具 挤出线速度的途径在哪里呢？笔者认为有如下几方面的因素。一、机头机头也称模头，通常包括机颈、分流锥、支承板、压缩套、口 模、芯模等几个主要部件，其基本结构见图1,这种流道的机头也是 UPVC异型材挤出成型模具较早采用的流道形式。机颈和分流锥构成 机头的第一部分，即预成型区段；支承板、压缩套和芯模的压缩段 构成机头的第二部分，即压缩区段；口模和芯模的平直段构成机头 的第三部分，即成型区段。这种流道的机头一方面料流经历了从厚 德W米歇利挤出模头设计及工程计算，黄振华译北京：煌加工.。参考文献：至薄的变化过程，有利于对聚合物进行加热塑化，使之内外温度趋 于均匀，且又使料流产生了一定的压缩比，以保证料流有足够挤压 力、速度、挤出量、密实度以及消除由于支承筋所产生的熔接痕，从而形成塑化较均匀、内应力较小、形状合理的型坯。但这种结构 流道的机头总的来说不利于消除型坯中记忆效应（巴拉斯效应）的 影响，不利于形成稳定的料流，进而将给其后的冷却定型工序带来 不稳定因素，导致型材制品内应力增大，物理力学性能变差，这在 高速挤出成型时更为突出。挤出成型有别于其它成型工艺的显著特点是物料及制品的成 型、定型始终是在连续的、动态的过程中进行，因而要求料流及其 它工艺因素应尽量突出一个“稳”字，要有稳定的温度、稳定的压 力、稳定的料流、型坯、稳定的冷却水流、稳定的真空、稳定的牵 引等，其间哪一个环节、哪一个因素出现波动，都会对后阶段相应 的因素产生不良影响，甚至发生连锁反应而影响其它因素，形成恶 性循环，以至生产不能正常进行，型材制品质量达不到相关标准。高速挤出成型要求在较短的时间内完成同样的历程，不稳定因素更 容易生成，也不易消除，更容易产生连锁反应，在形状复杂且不规 则的中空异型材挤出成型过程中尤为突出。图2所示的机头流道较图1有利于高速挤出成型。它在流道结 构上明显不同的是：在相同的机头长度内（热历程内）缩短了容易 引起形变和紊流的压缩区段，增加了稳流区段，使料流在模头内能 最大限度地形成稳定流动，后者把前者中长长的压缩区段从单纯的 压缩作用变为稳流（匀速）、亚成型和压缩作用。料流在经过预成 型区段时，由于机颈、分流锥的联合作用而发生很大的剪切、形变,当通过支承板进入稳流区段时形成了形状、尺寸接近口模成型区段 形状、尺寸并有足够压力的料坯（亚成型）。由于稳流区段比呈锥 面的压缩区段长得多，相应地压缩区段较短（不像图1所示很长）因此不易产生紊流，进入口模后能较快、较好地消除形变应力，在 型坯离开模时的记忆应力也就小得多，大大有利于型坯的定型和型 材制品的物理力学性能。图2所示机头与图1另一个不同之处是由于芯模是平直走向，无B角，因而缩小了分流锥径向的尺寸，也相应减小了 a角，这对 于减小料流阻力，预防高聚物降解，提高挤出成型线速度是很有意 义的。图2与图1还有一个明显不同之处是芯模内开设了单独供料的 流道腔，专门用于给型材内筋供料，它们之间以及它们与型材外壁 流道在通过预成型区段后一直是各走各的道，只是在离开模头前才 合在一起，这样有利于减少料流在模内的界面应力，有利于减少型 坯内的形变应力，这对于提高挤出成型线速度也是很有意义的。笔 者现推荐一种新的机头流道，它对于型材的高速挤出成型更为有利。这种机头流道是在支承板和压缩段之间增设了“储料池”，以加大 口模入口处的空间，也相当于加长了稳流区段，它的外形尺寸与支 承板的流道外形尺寸一样，但之所以称为“储料池”是因为该段没 有支承筋。当料流通过有支承筋的稳流区段时是处于一种被分割的 状态（即分束流），当它通过压缩段到达口模成型区段时需重新合 流，这就大大地削弱了成型区段的功能，相当于缩短了成型区段。而“储料池”则不一样，它型腔内没有任何多余的分流、阻流物，加之形状、尺寸与口模接近，又具有相当的压力，高聚物料流在储 料池内被充分混合、剪切、塑化并得到初步成型，这样在其通过压 缩段时已合流结束，完全成为一个整体，从而使离模之前型坯内的 大分子得到充分地松弛，形变应力控制在最低状态，冷却定型后制 品内的残余应力也相应在最低状态，更加有利于改善制品的物理力 学性能和外观质量，达到高速（高性能）挤出成型的目的。机头流道结构中的几个主要参数对于提高型材挤出线速度也很 重要。口模成型段长度：该段太短不能有效地克服料流在挤出过程中 产生的记忆效应，同时也因料流阻力太小而不利塑化、不利制品的 密实度；反之成型段太长，则会因料流阻力太大造成料流不匀，滞 留时间太长而分解，加之，由于通过口模的流量与成型段长度成反 比，该段太长会减少挤出量，不利于提高挤出线速度。口模横截面型腔尺寸：异型材制品，尤其是中空异型材制品因其横 截面各处的结构、形状不一样，相应的口模横截面各处的尺寸设计 也不一样。高分子聚合物由于在挤出机和机头内受到挤压、剪切、高温等作用，分子会产生取向和弹性形变，成为粘弹性熔体，而当 熔体离开机头的约束后，分子会发生重新取向和弹性回复应变，这 种分子的重新取向和弹性回复现象就称作记忆效应（巴拉斯效应），它导致了熔体的膨胀（型坯外形尺寸和壁厚双向膨胀）；而当离开 口模后的型坯受到牵引力的拉伸时，其外形尺寸又会发生双向收缩,在其进入定型模后，由于水的冷却作用，还将进一步发生线性收缩。这种膨胀、牵伸、收缩是在一种连续的、动态的复杂过程中发生的系列物理现象，况且这些现象还会因物料成份、压力、温度、剪 切速率、牵伸程度的不同而不同，因此尚无一套计算该过程微观量 值的、完善而成熟的理论和系统，经验和实验的成份较大。因此，如何合理地框算口模横截面型腔的尺寸及型坯的牵伸比也是提高模 具线速度的重要因素。型腔尺寸和牵伸比选得适当，当型坯进入定 型模时，横截面各部位均能较好地充满并与之贴合，这样就能使型 坯在冷却过程中达到与定型模形状、尺寸保持一致而成为合格的制 品。牵伸比太小，在型坯受到拉伸进入定型模时，不能很好地充满、贴合定型模型腔，不能得到与定型模形状、尺寸接近的合格制品。但牵伸比过大，同样不利于型坯充满、贴合定型模，并会因口模与 定型模之间距离过大导致型坯变硬而影响吸附定型，同时将导致制 品产生过大的残留应力，劣化制品的物理力学性能，对高速挤出成 型尤为不利。型腔尺寸和牵伸比值的确定除了与配方、机头压力有 关外，还与冷却定型方法、真空吸附布局等有关。二、定型模定型模的作用是保证从机头挤出的高温型坯在玻璃化过程中得 到固定的几何形状和尺寸，并在此过程中将型坯的形变内应力和热 内应力基本消除，以获得符合相关质量标准的制品，它是塑料挤出 成型过程中的主要工艺装置。塑料挤出成型的定型方法一般分外定径（型）法和内定径（型）法两大类，UPVC异型材制品的定型方法绝大多数采用外定径（型）法。外定径法的方法较多，有定径板法、内压法、真空法等,UPVC 异型材采用的是真空外定径法。真空法外定型较先采用的是干式真 空法，它是异型材挤出成型的主要定型方法，其装置俗称“定型模”或“定型套”。干式真空定型是指从机头出来的高温熔融型坯在进入定型模被 真空负压吸附在型腔的同时，采用流动水冷却型腔模套而使型坯冷 却，达到定型目的的方法。在这个过程中流动水不直接与型坯和制 品接触，而是通过冷却模套来把型坯和制品传递给模套的热量及时 地带走。图3是定型模横截面的主要结构，它由型腔及布置在其周 围的冷却水道、真空通道组成。在高温熔融型坯通过定型模时，由 于真空负压的作用使其紧紧贴附于型腔内壁上，同时流动的冷却水 将熔融型坯传递到模套内的热量及时地、陆续地带走，使型坯被吸 附在型腔框定形状的同时又被逐步地冷却到玻璃化温度。在这个过 程中，冷却水的温度、冷却速度（效率）和型腔周围被冷却的均衡 性是至关重要的，是影响制品挤出线速度和质量的关键因素。其中 冷却速度和冷却均衡性与定型模有着直接的关系，在水压设定的条 件下，冷却速度与冷却水道的横截面积成正比，冷却水道离型腔越 近冷却速度越快，冷却水道布置越均匀则制品冷却越均衡，残留应 力越小，挤出线速度越快。图3a中的冷却水道总的横截面积比b的 大，但布置不均匀，其上下两面的水道面积比左右两面水道面积大，故而冷却不均衡；b中冷却水道总的面积比a的小，冷却速度慢，但 其布置均匀，相应地制品残留应力小，物理力学性能好，后变形小。所谓线速度，当然是相对同等质量条件下的速度，若质量缺乏可比 性就谈不上速度的比较。笔者现推荐图4所示形式的定型模，它兼顾了冷却水道的均匀 性和大的冷却水道面积这两大因素。如图所示，其特征是冷却水道 与型腔的外形呈平行闭合状，包容了全部型腔，显而易见的是大大 地提高了冷却水道的面积；加之冷却水是沿型腔的外形呈双向包抄 流动，这又大大缩短了单位时间内的水流路程，相应地缩短了水流 时间，提高了冷却效率。同时，由于冷却水道布置得与型腔外形几 何形状相似，使得型腔各处在横截面方向的冷却均匀性几乎可以一 致，且该定型模的冷却水道在定型模纵截面方向呈螺旋状布置，因 而在整个定型模型腔各处的冷却都很均匀。这种高冷却效率、高冷 却均匀性的定型模对于提高型材的挤出线速度是很有意义的。另外,由于该形式的定型模其型腔可采用一次整体加工而成，它对于降低 模具制造成本，提高模具制造精度也是很有意义的。该形式的定型 模已获国家专利(ZL0 0 21 81 73.8)o除上述冷却方面的因素对挤出成型线速度有重要影响外，定型 模总长度及定型模型腔的形状、尺寸也是提高挤出线速度的重要参 数。定型模总长度：定型模越长，制品的挤出定型线速度可越快。定型 模长度应视制品的壁厚、形状来定，制品壁越厚，形状越复杂，定 型模应越长。其目的是使从最终定型段出来的制品在横截面内外各 处温度达到完全冷却(1 4C左右)，只有这样，制品在离开定型模 之后才不会继续发生收缩、变形。也就是说，制品的线速度加快了 而制品在定型模内的作用时间不能减少，这就有赖于加长定型模，以保证制品的定型时间不变。当然，定型模并不是越长越好，过长 的定型模只会毫无疑义地增加生产成本，况且，定型模长度是受牵 引设备的能力所制约的。定型模型腔形状、尺寸：制品挤出线速度不同、壁厚不同、定 型模长度不同及冷却定型水箱的结构形式不同则定型模型腔的形 状、尺寸也不尽相同。一般来说，挤出线速度越快型腔横截面平面 应越凸翘，相应外形尺寸要越大，制品壁越厚型腔横截面平面应越 凸翘，相应外形尺寸要越大，反之亦然；定型模越长其型腔横截面 平面可越平坦，尺寸可越小，反之亦然；冷却定型水箱无真空负压 时则定型模型腔尺寸应大，横截面平面应凸翘，反之亦然。干式定型法由于在冷却定型时制品没有直接接触冷却水，高温 型坯在玻璃化过程中冷却速度相对较慢，因此制品残留应力小，物 理力学性能优良，不易产生变形、曲翘等缺陷。但也正是由于其冷 却速度相对较慢，在一定的定型模长度内，当挤出速度提高时便不 能在有限的长度内完成全部的冷却定型，制品离开定型模后其形状 和尺寸还会发生变化，故而干式定型法提高挤出线速度的潜力有限。因此，与之相对应的湿式定型法应运而生。湿式定型装置俗称“冷却定型水箱”。较早的冷却水箱并无真 空负压，定型作用不大，主要是帮助冷却，它仅在敞开的水槽内嵌 入一些较薄的型腔块，用以支撑不断挤出的制品及保持制品形状，这种冷却水箱属“定径（型）板法”。当高温型坯通过水箱时，完 全浸泡在冷却水中，能得到及时、快速的冷却而达到玻璃态，但其 在冷却过程中基本上处于自由收缩状态，形状和尺寸得不到有效保 持，挤出的制品形状、尺寸不规范，表面粗糙，无光泽，物理力学 性能差，根本不适于高速挤出成型。要想既得到外形和尺寸符合要 求的制品又能有较高的挤出速度，必须使型坯向玻璃态转化的过程 要快，同时又必须及时地通过外力强迫可塑的型坯保持与型腔一致 的形状。因此，扼要地说，只要使上述的冷却水箱能具备一种使型 坯紧贴型腔的外力，就能达到目的。而形成这种外力的最简便方法 就是真空负压，通常把这种水箱叫做“真空定型水箱”。当高温型 坯进入真空水箱时不但能得到及时、快速地冷却，同时由于大气压 的作用使其向外膨胀紧贴于型腔而定型。真空定型水箱根据其冷却水流动的形式大概分为两种，较先采 用的是“喷淋真空水箱”，顾名思义，其冷却水是从四个方向同时 喷淋制品（呈雾状），使制品得到均匀地冷却，这时水环式真空泵 将水箱内的空气和水一起抽出，达到冷却定型的目的。另一种叫做“涡流式真空水箱”，其冷却水是从水箱前端进入，上下左右翻腾 着向后流动，水流轨迹呈螺旋式，最终经水环式真空泵排出。这种 冷却定型水箱由于其水流时刻充满着水箱且呈螺旋式运动，故而冷 却效率高，冷却均匀性好。湿式真空定型不失为一种高效、方便、廉价的挤出定型方法，但是对于形状复杂、壁厚不匀的中空异型材来说，由于冷却水直接 与高温型坯及制品接触，冷却速度过急，易使制品产生残留内应力 而影响形状、尺寸的准确性和物理力学性能，加之水箱内型腔板布 置间距较大，制品的形状保持性能不佳。干式真空定型正好能弥补 这一缺点，由于它是间接地冷却高温型坯及制品，使高温型坯向玻 璃态转化的过程相对而言没有那么剧烈，能有效地防止内应力的产 生和保持形状、尺寸的准确性。所以，把干式定型和湿式定型串接 起来，就能在保证形状、尺寸和物理力学性能的前提下大大地提高 制品的挤出成型速度。尽管上述干、湿式组合定型能解决UPVC中空异型材高速挤出成 型中的主要问题，但它所有冷却的手段和方法都是发生在制品的外 表面，其内表面却是无法冷却的，因此其内、外的冷却速度是不一 致的。这样，在一定的定型长度范围内要进一步提高挤出线速度，制品会因内、外冷却速度的差异而产生应力，从而引起变形等缺陷。为了更进一步提高挤出线速度，国外已开发出内、外双冷的挤出定 型装置，它的外冷装置如上述干、湿式组合定型装置，它的内冷装 置则是在机头的支承筋、芯模开设一条冷却介质通道，以使型材内 表面也同时得到相应的冷却。这就更加有利于型材冷却速度的加快 和冷却的均匀性，有利于高速挤出成型。总之，欲使挤出成型模具能保证最大限度地提高塑料异型材的 挤出线速度，一是在高速剪切的情况下必须保证高聚物熔料在机头 内得到良好的塑化，不产生熔体破裂，在成型时尽量使高分子得到 充分松弛，最大限度地减少型坯的记忆效应。二是冷却定型时在最 大限度地减少制品产生内应力的情况下，尽量地提高冷却速度和冷 却均匀性，并保证有足够、均衡的真空负压力使型坯和制品紧贴型 腔。UPVC双腔高速挤出模具研究来源：（洛阳市建园模具制造有限公司）作者：詹黎焰摘 要：就UPVC高速双腔挤出模具的料流腔内匀化、冷却匀化、单 腔调节、模具寿命几个关键技术问题进行了初步探讨，以与行业同 仁共飨。关键词：双腔高速挤出模具；腔内匀化；冷却匀化随着建材市场的日益繁荣与发展，新型UPVC塑料异型材的地位也得 到了较大提升。如何快速生产出优质的异型材，已成为各大UPVC异 型材生产厂家急于解决的关键问题之一。目前，国内几个大的异型 材生产厂如大连实德、芜湖海螺、保定德马斯、北新建塑等，依靠 其雄厚的经济实力，从奥地利等西方发达国家引进了大型生产线，其挤出量达到240 560 kg/h,与其配套的挤出模具牵引速度单腔达到 5m/min,双腔达到4.5m/niin左右。因此，为适应市场需要，各大型 材生产商必须迅速更换其型材断面，更新其模具。但是进口模具的平均周期在半年以上，国内的挤出模具牵引速度又 只能达到3m/min左右，无法适应型材更新速度。为此，我公司充分 吸收2001年UPVC单腔高速挤出模具的研制经验着手开发了牵引速 度4m/min以上，挤出量高达560 kg/h的UPVC双腔高速挤出模具，并于2002年9月份研制成功，该产品的问世，成功地将国产挤出模 具提到了一个更新的发展高度。下面，针对该产品的研发进行简单介绍。1 UPVC双腔高速挤出模具工作原理如图1所示，一模双腔高速挤出模具的整体工作原理与普通模具相 同，同样需要通过挤出主机塑化、口模进一步塑化并成型、定型模水箱冷却定型、牵引机牵引及切割包装六个步骤。图1模具工作原理图同时，双腔模具具有其独特的设计方式和工作原理，主要表现在口 模分流结构与定型模调节结构上。如图2所示，熔体通过入口过渡套进入分流结构(下称分流支架)，在熔体分流点处结束分流，并通过曲线流道进入出口过渡套，然后 进入模具进行成型。根据以上分流情况，可以将分流支架看成是挤出机的一部分，其出 口过渡套相当于单腔模具的入口过渡套。这样，后续设计就可以参 考单腔流道设计方法进行。如图3所示，定型模部分分为固定腔、移动腔两个部分，通过移 动腔调节导块完成定型模调节动作，这就是一模双腔高速挤出模具 定型模与单腔模具不同的工作机理。图3定型模结构示意图2 UPVC双腔高速挤出模具的关键技术问题先看UPVC双腔高速挤出模具的技术指标；(1)型材牵引速度24.Om/min,挤出总速度28.Om/min。(2)挤出量达到560 kg/h。(3)连续生产稳定时间21 60 h。(4)模具寿命2200万米。参考上述指标可知，高牵引速度、长期稳定性、模具长寿命是双腔 高速挤出模具追求的目标。根据该目标，可提出下列相关关键技术 问题：料流腔内匀化；冷却匀化；定型模单腔调节；模具 寿命。在分析言题之前，我们需要确定其已知条件：首先，我们看图4所示异型材断面，其材料为SG4型PVC树脂混合 料UPVC(无增塑剂)。外壁厚2.60.2mm,内筋壁厚1.31.8mm,压条口、胶条口部位爪子壁厚2.0 mm。加热后尺寸变化率不超过2%,各部分值差不超过0.4%o其余未注技术条件按照GB/T881 4-1 998执行。图4型材断面图4料流腔内匀化分析型材挤出出现波动、物理指标瞬时超差，主要影响因素为两腔出料 的波动。这是因为，牵引速度是个相对稳定的参数，当分流支架内 分流不均匀时，会出现两腔供料不一致，两腔型材致密度出现波动，从而导致型材物理指标出现偏差。解决这一问题的关键，就在于分流支架处的分流系统设计。料流腔内匀化解决的就是分流支架部位匀流问题。当前，解决这一问题的方法有分流匀化、回流匀化、熔体匀化及温 度控制法等。4.1 分流匀