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塑料模具 |
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PA66窗用异型材挤出成型模具设计 |
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作者： |
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某窗用隔热异型材制品如图1所示，其主要用于塑料门窗玻璃之间的连接、密封及其它的工程领域。所用原材料为25%玻纤增强尼龙66 ( PA66) 。
由图1可知，该制品的主要装配尺寸有公差要求，制品截面较复杂且截面壁厚不同，外壁壁厚为1.4mm，内筋壁厚为1.0mm。由于该制品是具有一定截面形状的连续型材，故采用挤出成型工艺。异型材复杂的形状及尺寸精度要求对挤出成型模具的设计也提出了较高的要求，在多次试模的基础上，笔者最终完成了口模、流道及定型模的设计，所加工的挤出成型模具能成型出符合要求的制品。
1 成型模设计
1. 1 口模截面形状设计
模具口模设计正确与否，直接影响到从机头中成型出的半成品的截面形状。该制品各处壁厚有差异，在厚度不同的异型模中，较厚的部分因阻力小而流速快，较薄的部分则流速慢。因此制品的牵引速率与薄的部分相吻合时，则在厚的部分出现弯折，产生波纹；而当牵引速率与厚的部分相吻合时，则薄的部分变得更薄，易在边缘产生锯齿状开裂。因此在模具设计中应保证熔体在流道每一截面的均衡流动，流道设计是否合理直接影响口模出口处的制品截面形状。笔者根据原材料的收缩率为0.3% ～1.4%，成型后尺寸收缩较小，并考虑到材料离模膨胀及随后的冷却收缩、牵引及异型材本身非对称形状对离模膨胀及收缩的综合影响，所设计的口模形状如图2所示。
1. 2 流道设计
流道形状设计是异型材挤出模具设计的要点。该制品截面形状复杂，只有正确设计流道的截面形状，才能保证物料根据制品的截面形状均匀分配、充满口模，得到需要的制品截面形状。制品截面形状复杂，口模各处对物料的流动阻力不同，只有设计成流线形流道，才能保证口模各处的料流速率一致，保证制品正确的截面形状。笔者设计的流道为流线形，主要几何设计参数见图3中的标注。
(1)压缩比ε模具压缩比是流道设计的重要参数，合理的压缩比可得到致密的具有较高力学性能的异型材，由于25%玻纤增强PA66的流动性较好，在挤出过程中不易选用过大的压缩比,故选取ε=4。
(2)压缩角β熔料离开分流锥支架后，应能很好地融合形成异型材型胚,因此流道应有一定的压缩角β，通常取β= 25°～50°。该玻纤增强PA66粘度适中，故取压缩角β=40°。
(3)扩张角(分流角)α异型材截面高度小于机筒内径而宽度大于机筒内径时，模具过渡体内腔的扩张角α应控制在70°以下。对于热敏感的塑料应控制在60°左右。本设计中取扩张角α= 53°。
(4)收缩角β′设计一定的收缩角可保证熔体受到一定的阻力时能得到致密的异型材。取收缩角β′= 44°。
1. 3 成型模结构
在口模及流道形状设计的基础上，通过选用合理的几何参数设计的成型模如图4所示。该模具整体结构简单，易于加工，流道内腔复杂，需采用整体加工。
1—螺钉; 2—压板; 3—凸块; 4—机筒; 5—法兰; 6—栅板;7—分流器及支架; 8—压缩体; 9—芯棒; 10—口模; 11—加热圈
图4 PA66窗用异型材成型模结构示意图
2 定型模设计
2. 1 定型模截面形状设计
制品的几何尺寸、形状和精度由定型模来控制，因此定型模的尺寸设计至关重要，考虑后续的冷却收缩及牵引的影响设计的定型模。
2. 2 定型模结构
根据制品使用要求及复杂截面形状的特点，笔者选用真空定型方式定型，对冷却传热面积及真空吸附面积均经过严格计算确定。由于制品结构复杂，定型模需用组合结构，以易于加工装配。
3 结论
笔者设计的PA66窗用异型材挤出成型模具尺寸是在多次试模的基础上得到的最后设计结果。经实践证明，该模具口模形状及尺寸设计正确，流线形流道设计合理，定型方式可靠，结构易于加工，生产出的异形材满足尺寸精度要求。
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(4/25/2011) |
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