1 原料及设备
1.1 原料
软硬质pvc均采用浙江德清江南塑料化工厂产的颗粒料,这两种原料在我公司已使用多年,对其加工性能与流变性能比较熟悉,便于调试与修模。
1.2 设备
挤出生产线:单螺杆变频调速,xz-45作为主机,xz-25作为辅机。设计挤出速度为1.0-1.5m/min,定型方式采用先进的真空水冷定型,台湾世洲机械厂有限公司产。
2 挤出制品与模具设计
2.1 设计原则
在设计模具之前,必须认真检查型材的构造、形状,以保证型材的设计与机头口模和定型模的设计相适应。型材的形状应满足的条件为:横截面应尽量简单;型材的壁厚差不要过大,尽量均匀;型材的空腔和侧槽不能过小,否则机头口模中的定型模芯及冷却定型模芯就没有足够的强度;内筋壁厚比外筋壁厚应小一些;横截面应尽量对称。对于共挤产品,要充分考虑不同材料的相容性及界面结合形式。
2.2 制品分析
该制品壁厚不均,左右上下均不对称,型材的侧槽尺寸小,没有封闭腔,是敞口异型材。软硬pvc相容性较好,界面结合形式简单,在侧槽内共挤结合在一起,不需特殊设计,是典型的pvc软硬共挤产品。
2.3 模具设计方案
由制品分析可知,本套模具的设计难点在于,软pvc流道的设计比较复杂,要保证软硬pvc在保持各自界面下同时在口模内以同一速度流动,侧槽尺寸较小,模芯强度受影响。为解决以上问题,首先,针对侧槽尺寸小、左右上下均不对称的特点,将制品形状进行了修正,如图2所示。由机头口模挤出形状修正后的制品,然后靠定型模缩径再恢复到型材原来的结构形状。按修正后的制品形状制造模具,既能使制品近似对称,又解决了侧槽尺寸小强度受影响,以及软pvc流道无法布置的问题。其次,整个机头形式采用流线型长流道,从机头人口处的圆形截面逐渐变为接近于修正后的制品形状,并且定型段长度随壁厚不同作相应调整。将软pvc流道设计在压缩板上,使软pvc与硬pvc在定型段结合在一起,并保证二者以相同的速率流动。
3 机头设计
3.1 设计方案
机头设计要使机头流道中的熔体具有一定的压缩比,形成一定的挤压力,这样保证挤出机具有一定的挤出推力和背压,从而使机头的模芯支架筋所产生的合缝线易逾合且物料挤压密实;机头设计要使机头各流道部分的截面间隙的流料阻力平衡和流量对称,以便于达到料流在机头内受挤出压力而产生的内应力及流速均匀,并使挤出物以相同的流速通过口模各个部位。
3.2 参数确定
(1)口模缝隙与制品壁厚比值取0.9:1。
(2)口模定型段的确定原则,应使挤出物的内应力在口模内得到基本缓和,不要使剪切速率超过极限值,造成流速不稳定产生熔体破裂。定型段长度经验公式为:l=(20-70)t,式中:l为口模定型段长度,mm;t为口模缝隙,mm。在实际生产中,定型段常取40-60mm,结合经验公式,笔者取定型段长度为45mm。
(3)机头压缩比:一般取3-10,笔者取6。
(4)口模流速中心:一般将异型材截面重心作为口模流速中心,经计算,流速中心在图3所示位置o。
4 定型模设计
4.1 设计方案
定型模的型腔尺寸精度、冷却效果和真空吸附力,决定了型材制品的形状尺寸、精度和表面质量。为使型坯在真空吸附保持制品形状的同时及时冷却,笔者将冷却水回路与真空回路布置在同一块真空板上,优化了模具结构,提高了产品质量。
4.2 参数确定
(1)定型套放大率:根据生产经验,笔者取放大率为1%。
(2)定型段长度:根据生产速度、冷却能力及真空吸附面积并根据制品形状确定定型段为一段,长度为450mm。
(3)真空槽:笔者设计真空槽槽宽为0.8mm,长55mm,共10条。
5 模具装配、试模与修正
(1)模具装配 模具各部分端面间必须紧密连接,以免挤出生产过程中产生漏料现象;流动中心必须保持在一条直线上,并对齐挤出机的中心线;各零部件流道连接处必须光滑过渡,不得有死角;各定型套必须在一条直线上保持水平,同时,定型套装配后不能有漏水、漏气现象。
(2)开机、调试 开机时,注意开机顺序,先开主机,口模内出料后,再开辅机;调试时,要注意控制主机头温度不要过高,防止软pvc在主机头内分解。
(3)试模与修正 由于型材各截面厚度不均匀,窄缝隙处出料慢,虽然设计时已作了考虑,但由于理论与实际生产有偏差,还要对模具进行修正。试模时,关键在保证模具上下左右四面温度一致时,找出出料快与出料慢的区域;修模时综合整个流道,从流道内入手进行修整,达到给出料慢的区域输送较多的熔料,并逐渐过渡到定型段。注意不能只修整定型段的长短。
6 结论
(1)软硬pvc异型材共挤模具在结构设计难以实现时,考虑使用制品修正法,在机头口模内改变制品形状,靠定型模恢复到所需制品形状。
(2)对于定型模设计,将真空回路与冷却水回路布置在同一块板上,优化了结构,制品冷却均匀,有利于提高制品质量。
(3)模具设计时,应充分考虑修模,并且要从流道内入手修整,逐渐过渡到定型段。
