擠出跑步機塑料邊條模具的設計

摘要：當前，市場上流通的塑料制品中，擠出成形的制品在種類方面比較繁多。在日常應用中，塑料管材、板材、薄膜和異形材等占據重要地位。其中應用范圍最廣的是異型材制品。擠出機頭作為擠出成型的關鍵設備，物料在擠出過程中，擠出機頭發揮著重要的作用，主要表現在：在流道中分布塑料熔體，在一定程度上使物料從機頭中以均勻的速度擠出，進而使制品達到相應的設計要求。在設計流道的過程中，其關鍵是對擠出機頭進行設計，這是因為擠出機頭結構的合理性直接影響擠出制品的質量和生產效率。

關鍵詞：塑料異型材 擠出機頭 流道

1 機頭設計

通常情況下，機頭由兩種材料制成，通過選用較好的鎳鉻鋼、不銹鋼，工具鋼等，對這些鋼材進行淬火處理、表面拋光、鍍鉻等，使其硬度達到HRC60～62。對表面進行鍍層處理時，鍍層厚度通常控制在0.01～0.02mm，進而用于與塑料直接接觸的零件上。對于組成機頭的其他零件，由于對鋼材要求不是太高，一般選用普通鋼材進行制作。在機頭法蘭上通過螺紋連接機頭，并且對其進行固定處理。其安裝順序如下：松動螺栓，打開機頭法蘭，將柵板裝入機筒，將機頭安裝在機頭法蘭上，將機頭法蘭閉合，緊固螺栓。另外，通過機頭的內徑和柵板的外徑相互配合的方式實現對機頭與擠出機的同心度的控制。

2 分流錐及其支架設計

分流錐、支架和芯棒三者之間的組合比較普遍。對料流進行匯集和穩定是通過分流錐與多孔板之間的空腔來實現的，為了確保出料的均勻性，頂尖與多孔板端面之間的距離不宜過小。同時也不能過大，否則因停留時間過長，在一定程度上導致物料分解，其距離通常情況下控制在10～20mm，或者為螺桿直徑的1/5～1/10。在擴張角α方面，對于低黏度且不易分解的物料，其擴張角α為45°～80°，反之α為30°～60°。

分流錐支架的作用是對分流錐和芯棒進行支撐，并且對物料進行攪拌。對于小機頭中，通常情況下將分流錐和分流錐支架設計成整體。在結合線方面，為了及時消除物料通過分流錐后形成的結合線，通常按流線型的方式設計分流錐上的分流筋，在角度方面，出料端的角度要小于進料端的角度。在一定程度上，為了提高塑料通過分流錐和支架后的熔接強度，按照流線型方式設計分流筋斷面。無論是結合線還是角度，只要機械強度符合一定的條件，其厚度、長度、寬度等都可以制作的盡量小些。另外，出口端的尖角應小于入口端的尖角，同時將分流筋的數量控制在3～8根。

為了便于通入壓縮空氣和穿入內加熱裝置的導線，通常在分流錐支架筋上設置進氣孔和導線孔。分流錐體長L，通常情況下L取1～1.5D（D為螺桿直徑）。對于分流錐頭部圓角R通常為0.5～2mm。

3 冷卻定徑套設計

3.1 內定徑芯模

對內定徑進行定徑處理，利用一段能進行冷卻水循環的芯模來實現，在機頭口模之外安裝芯模，在芯模上連接直徑，但與芯模之間要隔熱，進而降低芯模的溫度，對于直角機頭、斜角機頭或旁側機頭，這種定徑法比較適用。對芯棒上的塑料管進行冷卻時，受收縮的影響和制約，往往會產生相當大的包緊力，為了達到相關的要求，需要配置強有力的牽引機。產品經芯模冷卻處理后直至完成定型，經牽引機和鋸割裝置鋸變為成品。

3.2 壓縮空氣外定徑套

如果定徑套（定型模）采用壓縮空氣進行定徑，將0.03～0.25MPa的壓縮空氣借助分流錐支架的分流筋進行導入，在一定程度上為了保持管內氣壓，在管內設置一個橡皮塞，同時確保該橡皮塞與內壁滑動配合，避免管內發生漏氣。借助鏈條，在機頭芯棒上拉住該橡皮塞。由于導入壓縮空氣的影響，使得機頭芯棒出現降溫，在一定程度上使管子內壁變得不光滑，這時需要對壓縮空氣進行預熱處理。通過空氣間隙或絕熱材料在低溫的定徑套和口模之間進行絕熱處理。從口模擠出后，由于型材存在一定的出模膨脹，在出模時為了使型材避免出現阻力，進而順利進入定徑套，需要對口模內徑進行設置。如果管子直徑小于100mm，那么定徑套內徑要超過口模內徑0.5～0.8mm；如果管子直徑在100～300mm，那么其定徑套內徑要超過口模內徑約1mm，型材在冷卻過程中，直徑還會進一步減小。

3.3 真空外定徑套

為了便于抽真空，需要在定徑套內壁上開設相應的小孔或窄縫，采取相應的措施，使管材通過定徑套與定徑套內壁緊貼，并且在定徑套上設置冷卻水夾套或向外壁噴淋冷卻水的結構。

冷卻定徑套的結構尺寸各工廠一般憑經驗確定。外徑定徑套的內徑過大會降低成品的光潔度，內徑過小擠出阻力大，使其不易出來或引起制品變形。對于擠出較小尺寸的制品，其定徑套的內徑應比口模內徑大0.5～1mm；對于擠出較大尺寸的制品，其定徑套的內徑應比口模內徑大1～1.5mm左右。但準確的數值還要視工藝條件而定。此外，冷卻定徑套必須具備足夠的長度，以保證制品能夠冷卻定型，進入水槽后就會變形。冷卻定徑套也不能選擇得太長，太長阻力增大，牽引的功率也就增大。

4 過濾部分

多數情況下，機頭入口與口模出口斷面形狀差異很大。目前擠出機機筒都是圓形的，那么必須有一個從圓形逐漸變為口模近似形狀的部分，包括入口部分，這是異型材機頭很重要的一部分。設計該部分時，應能使離開濾板的熔融物料無滯留的向口模輸送，為口模流道中物料均速流動創造條件。

中空異型材物料進入口模前必須要經過分流部分，這部分對熔融物料成型坯帶來很大不利條件，可是沒有這部分不行，對于中空異型材是不能跨越的。所以，在滿足強度要求的前提下，這部分越短越好，而且分流的支承筋斷面越小越好，這是考慮分散的物料再匯合容易，易于消除結合線。因此為了很好消除結合線，往往分流部分有效流道斷面比口模流道斷面大，即形成了所謂的機頭壓縮比。

在距離方面，分流板與螺桿頭部不能太遠，尤其是熱敏性物料，距離更要小，通過縮小距離在一定程度上可以防止積料發生熱分解。通常情況下，使分流板與螺桿頭部的容積不大于均化段一個螺槽的容積，其距離控制在0.1D。為保證物料流經分流板后速度一致，分流板的孔眼數目設計為中間疏、旁邊密，但孔眼的尺寸一般相等。對熱敏性物料，也可設計孔眼尺寸為中間孔眼直徑大而稀疏，以降低流動阻力，避免熱分解。

分流板孔道結構設計應光滑無死角，以便物料的流動及清理。所以，孔道的進料端要倒斜角，或從進料端到出料端加工成錐形，以便清理并增加物料壓力。分流板的材料一般用不銹鋼2Cr13～3Cr13。

異型材通過定型模的速度視定型模的長度和異型材的壁厚而定，對于1mm壁厚的異型材通過速度可達3～4.5m/min，厚4m者通過速度為0.5～0.7m/min。

5 機頭和擠塑機聯接設計

機頭與擠塑機聯接裝置稱為聯接器。聯接器的結構有好幾種類型。

采用的螺紋式聯接，機頭與擠塑機料筒之間一般均以法蘭盤對接，機頭法蘭盤與機頭之間采用大直徑的螺紋聯接，機筒法蘭盤與機筒間也用螺紋聯接。兩法蘭盤對接時采用4～6個或更多的螺釘緊固，但為了裝拆方便多采用螺栓聯接。將機頭法蘭盤上的螺栓孔做成帶缺口的，裝拆時無需將螺母擰下，只需擰松到一定程度即可翻轉該螺栓。中、小型機頭的法蘭盤上有兩個螺栓孔不開穿，在開啟機頭時用該螺栓作為機頭支撐與螺紋相聯接。

在機頭與料筒之間夾入柵板（多孔板），柵板的外徑分別與機頭的臺階孔內徑和料筒的臺階孔內徑相配合，使達到同軸同心的要求。夾緊時柵板兩平行端面與臺階孔的環形端面分別壓緊，保證不漏料。柵板的作用是支撐不銹鋼絲過濾網，調節機頭阻力并使物料通過柵板后將螺旋運動轉變為直線運動。

6 機筒

在擠出機中，機筒作為重要部件之一。在一定程度上，機筒結構設計的是否合理，擠出機的熱量傳遞的穩定性和均勻性將會受到直接的影響，并且機筒加工與裝配直接關系到擠出機的工作性能及機器壽命。所以，對于擠出機機筒涉及到其結構形式的選擇、機筒加料口形式的確定、機筒各段及其與機頭的連接等問題。

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