成都PC／ABS擠出模具設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)
        擠出成型是物料經(jīng)過擠出機(jī)和擠出模具的加熱、塑化、均化、擠壓、輸送、成型及定型等過程的加工處理，使其成為能夠使用的制品的過程。擠出成型生產(chǎn)線主要設(shè)備一般包括擠出機(jī)( 主機(jī))、附屬設(shè)備( 輔機(jī)) 和擠出模具三部分，其中擠出模具是擠出生產(chǎn)線的核心部分，對(duì)制品的形狀、尺寸精度、表面質(zhì)量、理化性能、擠出效率等都有一定或決定性的影響。擠出模具主要由模頭、定型模、水箱組成。
模頭設(shè)計(jì)及優(yōu)化
        模頭的作用是在一定的溫度和壓力下，將擠出機(jī)混煉塑化后的熔體通過模腔流道幾何形狀和尺寸的變化，使之形成符合預(yù)定斷面形狀的連續(xù)型坯。
        (1) 模頭基本結(jié)構(gòu)及參數(shù)確定。
        從模頭擠出的塑件型坯并不是所要求的制品，只是在形狀上相似。塑化了的物料從擠出機(jī)進(jìn)入模頭時(shí)幾何形狀一般為圓形。根據(jù)模頭在物料從圓形向幾何形狀變化的過程中所起的不同作用，可將模頭劃分為三個(gè)區(qū)段，即供料分流段、壓縮段和型坯成型段，考慮加工工藝、加工成本及后期修模等因素，又將模頭的三個(gè)區(qū)段分成一定數(shù)量模板[4]。圖3 為PC／ABS 型材頭基本結(jié)構(gòu)圖，其總體結(jié)構(gòu)框架遵循以上原則，但各個(gè)區(qū)段具體長(zhǎng)度則根據(jù)自身材料性能特點(diǎn)而定。

        黏流態(tài)的物料在模頭擠出成型過程中受壓縮、拉伸等作用產(chǎn)生彈性形變，當(dāng)它離開口模時(shí)產(chǎn)生彈性回復(fù)( 即巴拉斯效應(yīng))[5] ；同時(shí)由于型材牽引速度大于口模出料速度( 使分子鏈定向排列)，在冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生一定的收縮使型材外形尺寸變小，因此在口模設(shè)計(jì)時(shí)需適當(dāng)放大外形尺寸并減小壁厚。同時(shí)影響壁厚間隙尺寸的因素還有如熔體壓力、熔體溫度、物料的塑化情況等諸多因素。一般模頭出口間隙取斷面壁厚尺寸的0.90～0.95。型腔單臂外形尺寸根據(jù)物料收縮率值放大，型材腔體部分的外形尺寸由于在后續(xù)干定型過程中周邊真空度較高，真空吸附較好，其尺寸受干定型段型腔尺寸影響較大，可由式(1) 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算而得。

式中：LL1 為成型段長(zhǎng)度；LL2 為分流段長(zhǎng)度；ε 為壓縮比；m 為熔體流動(dòng)速率。
        其中壓縮比ε 是指模頭流道內(nèi)過流面積與模頭出口處過流面積的比值。壓縮比的合理取值有利于提高型材致密性并使型材具有良好的理化性能。其大小主要取決于原料特性、狀態(tài)、擠出機(jī)的類型以及異型材的壁厚。ε 一般經(jīng)驗(yàn)值2.5～4.5，本次取值3 ；m 取20 g／10 min。得到分流段的長(zhǎng)度約是成型段長(zhǎng)度的3 倍。
        模頭成型段長(zhǎng)度是指在擠出方向上保持口模間隙的部分，是型坯的形成段，同時(shí)也是保持模具擠出背壓的主體部分[7]。成型段長(zhǎng)度在多數(shù)資料中是根據(jù)模具流道的幾何特征參數(shù)、允許壓力降大小、物料的流動(dòng)度系數(shù)等進(jìn)行計(jì)算的表達(dá)式。在異型材擠出模頭的設(shè)計(jì)過程中，更多地使用式(3) 經(jīng)驗(yàn)公式。

                            
式中：β 為?？陂g隙尺寸。
        綜上所述，模頭相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)整理如下：出口間隙放大比率0.9 ；壓縮比3 ；單臂放大比率1.045 ；腔體放大比率1.015 ；成型段長(zhǎng)度55 mm ；分流段長(zhǎng)度165 mm。
        (2) 模頭流道優(yōu)化設(shè)計(jì)。
        由于制品斷面腔體較小，導(dǎo)致其型芯高度尺寸較小，僅有6 mm 左右，如果按常規(guī)PVC–U 擠出模具設(shè)計(jì)，型芯吊裝在分流板上，型芯需從分流板一直延伸至口模1，型芯高度方向的抗彎強(qiáng)度較差，模具在生產(chǎn)或加工返修過程中，容易造成型芯的彎曲甚至損壞。將左右型芯吊裝在模板2 上可以有效減短型芯長(zhǎng)度，避免以上問題的產(chǎn)生。但是這又會(huì)帶來新的問題，型芯吊裝在口模2 上，由于支撐筋距離模頭出口面較近，在型材表面支撐筋對(duì)應(yīng)位置又會(huì)產(chǎn)生凹痕現(xiàn)象。這是因?yàn)橛捎谌廴跔顟B(tài)的物料被支撐筋分割后，來不及重新融合完全所導(dǎo)致的結(jié)果。圖4 為支撐筋優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將支撐筋設(shè)計(jì)成出入口異型的形式，并在支撐筋附近給予一定的物料補(bǔ)償，來達(dá)到增加支撐筋附近的物料壓力，使其在流出模頭之前融合更加充分，可以解決凹痕現(xiàn)象。同時(shí)，由于型芯長(zhǎng)度減短，使得在分流段型腔成為了單獨(dú)的空腔，為保證料流道均勻性，通常會(huì)在空腔里設(shè)計(jì)若干限流筋來達(dá)到阻流效果，減緩空腔料流速度，但是限流筋根部空間較小，物料流動(dòng)不順暢，容易出現(xiàn)糊料進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品表面有暗痕的產(chǎn)生。為此可以進(jìn)一步優(yōu)化型腔設(shè)計(jì)，如圖5 所示，通過此種不采用限流筋設(shè)計(jì)而僅通過改變型腔形狀的辦法，既起到阻流作用又能達(dá)到物料順暢流動(dòng)的效果，有效防止了暗痕的產(chǎn)生。