塑料异型材挤出模具

1、塑料异型材挤出模具挤出模头设计挤出模头设计 在塑料异型材挤出成型过程中，对于由挤在塑料异型材挤出成型过程中，对于由挤出机挤出的熔融的模塑料，挤出模头起着出机挤出的熔融的模塑料，挤出模头起着稳流稳流、分流分流和和成型成型3种作用种作用通过挤出模头流道被挤出的模塑料型坯，通过挤出模头流道被挤出的模塑料型坯，还须经过气隙之后，被牵引进入定型模进还须经过气隙之后，被牵引进入定型模进行定型和冷却，才能最终成为塑料异型材行定型和冷却，才能最终成为塑料异型材产品。产品。挤出模头流道的基本要求挤出模头流道的基本要求要有正确的出口截面形状要有正确的出口截面形状从模头挤出的异型材型坯的截面形状，不是从模头挤出的异

2、型材型坯的截面形状，不是产品的最终截面形状，最多只是产品的最终截面形状，最多只是近似形状近似形状。型坯挤出模头后受牵引经过气隙进入定型模型坯挤出模头后受牵引经过气隙进入定型模中，至少还将受到中，至少还将受到3种不能忽略的作用：种不能忽略的作用：离模膨胀离模膨胀拉伸变形拉伸变形冷却收缩冷却收缩，改变型坯截面的形状和尺寸改变型坯截面的形状和尺寸挤出模头出口截面形状的挤出模头出口截面形状的设计必须考虑到这些作用的设计必须考虑到这些作用的结果结果离膜膨胀离膜膨胀聚合物熔体挤出物的尺寸和截面形状与挤出口聚合物熔体挤出物的尺寸和截面形状与挤出口模不同，有明显的胀大，这一现象被称为巴拉模不同，有明显的胀大，

3、这一现象被称为巴拉斯斯(Barus)效应，又称为离模膨胀效应，又称为离模膨胀(Die Swell)或或出口膨胀出口膨胀要让型材坯料均匀地挤出要让型材坯料均匀地挤出 在模头出口处，在模头出口处，要求要求料流截面上各部分的料流截面上各部分的平均流速应相等平均流速应相等（亦有称之为流速分布均匀）。（亦有称之为流速分布均匀）。否则否则，在同样的牵引速度下，在同样的牵引速度下，离开模头离开模头后的后的型型坯坯各部分的形状就会产生不一样的变化。各部分的形状就会产生不一样的变化。流速流速较快的部分就会比流速较慢的部分体积增加较快的部分就会比流速较慢的部分体积增加，这样，很难保证对型材产品截面形状的要求这样，

4、很难保证对型材产品截面形状的要求问题问题：异型材绝大部分是薄壁型材，且一般：异型材绝大部分是薄壁型材，且一般截截面形状都十分复杂面形状都十分复杂，壁厚也并不完全相等壁厚也并不完全相等。尤。尤其是异型材的其是异型材的各种功能块结构大多数不是规范各种功能块结构大多数不是规范的几何形状的几何形状。方法方法：必须对各部分流道中的：必须对各部分流道中的流动阻力进行调流动阻力进行调整整。另外，异型材各部分流道的前后级之间是。另外，异型材各部分流道的前后级之间是相互关联的，分流部分的流道设计也会影响成相互关联的，分流部分的流道设计也会影响成型部分流道中流速的分布型部分流道中流速的分布合理的流道设计合理的流道

5、设计需要产生适当的背压需要产生适当的背压模塑料只有在一定的压力下才能实现塑化的要模塑料只有在一定的压力下才能实现塑化的要求，该压力称为背压。求，该压力称为背压。背压的大小主要是由模塑料料流通过模头流背压的大小主要是由模塑料料流通过模头流道时产生的压力降道时产生的压力降(p)所决定的。所决定的。背压过低背压过低会导致模塑料塑化不良，不能保证制品的物会导致模塑料塑化不良，不能保证制品的物理性能；而理性能；而背压高背压高将消耗更多的动力，过高将消耗更多的动力，过高还可能对设备造成过度的磨损，甚至损坏。还可能对设备造成过度的磨损，甚至损坏。影响背压的因素影响背压的因素：型坯截面的复杂程度、模头：型坯截

6、面的复杂程度、模头流道的结构、型坯的挤出速度和模塑料的流变流道的结构、型坯的挤出速度和模塑料的流变性能等都有直接的影响。性能等都有直接的影响。流道的变化应尽量平缓流道的变化应尽量平缓流道壁面曲线应呈流线型，不能有突变。引起流道壁面曲线应呈流线型，不能有突变。引起料流方向改变的扩张或收缩角的半角的角度，料流方向改变的扩张或收缩角的半角的角度，一般要求不大于一般要求不大于1 2 。流道变化的过程，应尽可能做到均匀流道变化的过程，应尽可能做到均匀，或只是，或只是让熔体料流平缓地加速；这样做的目的都是为让熔体料流平缓地加速；这样做的目的都是为了减轻熔体料流中的高分子链段可能产生的弹了减轻熔体料流中的高

7、分子链段可能产生的弹性变形的程度，使得弹性效应所引起的性变形的程度，使得弹性效应所引起的离模膨离模膨胀等不利影响减至最低胀等不利影响减至最低，而让，而让熔体破裂等现象熔体破裂等现象产生的可能性趋于零产生的可能性趋于零。要让型材坯料在离开模头之要让型材坯料在离开模头之前有足够的纯剪切流动过程前有足够的纯剪切流动过程让料流在纯剪切流动的过程中尽可能充分地实让料流在纯剪切流动的过程中尽可能充分地实现弹性松弛，这也就是说，模头流道出口前都现弹性松弛，这也就是说，模头流道出口前都要要有一段足够长的平直段有一段足够长的平直段（或称成型段）。（或称成型段）。平直段长度也绝不是越长越好。平直段长，平直段长度也

8、绝不是越长越好。平直段长，会增大背压，增加功耗；会增大背压，增加功耗；会延长模塑料在高温段的停留时间，这尤其会延长模塑料在高温段的停留时间，这尤其对对PVC塑料是十分不利的；塑料是十分不利的；很重的模头对于制造和使用也都是很不利的。很重的模头对于制造和使用也都是很不利的。 流道壁表面需要十分光滑流道壁表面需要十分光滑由于流道壁表面的状况，对于聚合物熔体由于流道壁表面的状况，对于聚合物熔体在流道中的在流道中的挤出流动状态挤出流动状态会产生很大的影会产生很大的影响。所以要求流道壁表面不但要平整光滑，响。所以要求流道壁表面不但要平整光滑，而且要求粗糙度一致。不能有缺陷，更不而且要求粗糙度一致。不能有

9、缺陷，更不能有能有死角和毛刺死角和毛刺，以至出现，以至出现挂料挂料现象，这现象，这一点对于一点对于PVC塑料更加重要塑料更加重要挤出模头的基本结构挤出模头的基本结构影响挤出模头结构设计的主要因素影响挤出模头结构设计的主要因素（1）异型材的截面形状）异型材的截面形状-影响挤出模头结构影响挤出模头结构 挤出模头的总体结构根据异型材的类型区分，挤出模头的总体结构根据异型材的类型区分，中中空型材的挤出模头必须设计分流锥、分流支架和型空型材的挤出模头必须设计分流锥、分流支架和型芯结构来形成中空型材的主空腔芯结构来形成中空型材的主空腔；开式型材开式型材（包括半开式型材）没有主空腔，所以开（包括半开式型材）

10、没有主空腔，所以开式型材的挤出模头一般式型材的挤出模头一般没有分流锥没有分流锥、分流支架和型分流支架和型芯构件芯构件。 挤出模头流道的复杂程度挤出模头流道的复杂程度，主要是，主要是由由于于异型材截异型材截面的复杂情况决定面的复杂情况决定的。异型材截面上功能块和空腔的。异型材截面上功能块和空腔数目越多，截面形状就越复杂，挤出模头的流道也数目越多，截面形状就越复杂，挤出模头的流道也会更加复杂。异型材截面面积的均匀分布，有利于会更加复杂。异型材截面面积的均匀分布，有利于模头中料流的均匀分流，容易实现均匀挤出模头中料流的均匀分流，容易实现均匀挤出（2）挤出模塑料的配方）挤出模塑料的配方-影响挤出模头结

11、构影响挤出模头结构模塑料配方不但决定着塑料熔体的黏度，而且模塑料配方不但决定着塑料熔体的黏度，而且也影响着塑料熔体的弹性效应，因此是影响挤也影响着塑料熔体的弹性效应，因此是影响挤出模头结构设计的重要因素。出模头结构设计的重要因素。对于对于PVCPVC塑料：抑制或缓解塑料：抑制或缓解PVCPVC塑料的热降解过程，是塑料的热降解过程，是PVC-UPVC-U加工中首先要考虑的重要问题。添加热稳定剂，加工中首先要考虑的重要问题。添加热稳定剂，或利用润滑剂和加工助剂等改变熔体流变状况，以获或利用润滑剂和加工助剂等改变熔体流变状况，以获得较低的加工温度，是得较低的加工温度，是模塑料配方方面模塑料配方方面可

12、采取的措施；可采取的措施；而缩短模头流道长度，改善流道结构，减少料流在模而缩短模头流道长度，改善流道结构，减少料流在模头内的时间，杜绝积料和挂料现象，则是头内的时间，杜绝积料和挂料现象，则是模头结构设模头结构设计方面计方面可考虑采取的措施。对于一定的要求来说，这可考虑采取的措施。对于一定的要求来说，这两方面的措施是可以互补的。两方面的措施是可以互补的。实际上，实际上，PVC-U模塑料是有十多种组分的模塑料是有十多种组分的干混粉料，其采购和混料作业的过程，难免干混粉料，其采购和混料作业的过程，难免存在一些不确定因素。因此出料不均现象所存在一些不确定因素。因此出料不均现象所引起的异型材型坯形状的畸

13、变，在一定范围引起的异型材型坯形状的畸变，在一定范围内，是塑料异型材的尺寸公差所允许的；进内，是塑料异型材的尺寸公差所允许的；进而可以通过各种工艺手段（如微调温度和速而可以通过各种工艺手段（如微调温度和速度等），减轻或改善；度等），减轻或改善；（3）挤出机的性能）挤出机的性能-影响挤出模头结构影响挤出模头结构在一台挤出机上已经实现型坯均匀挤出的挤出在一台挤出机上已经实现型坯均匀挤出的挤出模头，调换挤出机后原先的流道平衡状态被打模头，调换挤出机后原先的流道平衡状态被打破，不再有均匀的出料，型坯发生了畸变。甚破，不再有均匀的出料，型坯发生了畸变。甚至在同一规格型号的两台挤出机之间，也会出至在同一规

14、格型号的两台挤出机之间，也会出现型坯畸变。现型坯畸变。（4）型材挤出的速度）型材挤出的速度-影响挤出模头结影响挤出模头结构构 塑料异型材挤出的速度是挤出模具（包括模头和塑料异型材挤出的速度是挤出模具（包括模头和定型模）设计的一个十分重要的参数。对于模头来定型模）设计的一个十分重要的参数。对于模头来说，随着说，随着挤出速度挤出速度的提高，的提高，熔体剪切速率熔体剪切速率将提高，将提高，体积流量体积流量Q将增加，模头将增加，模头压力降压力降p将增大将增大剪切速率的提高剪切速率的提高也将改变也将改变熔体的黏弹性熔体的黏弹性状况，很明状况，很明显，分流引起的拉伸流动会强烈；熔体入口效应、显，分流引起的

15、拉伸流动会强烈；熔体入口效应、离模膨胀等弹性现象也都会增强，超过一定界限离模膨胀等弹性现象也都会增强，超过一定界限（临界剪忉速率（临界剪忉速率 ）还将会出现熔体破裂现象。）还将会出现熔体破裂现象。在较低挤出速度下料坯均匀挤出，截面形状正确的在较低挤出速度下料坯均匀挤出，截面形状正确的挤出模头，提高挤出速度后，将可能失去平衡，出挤出模头，提高挤出速度后，将可能失去平衡，出现出料不均现象和型坯形状的畸变。现出料不均现象和型坯形状的畸变。（5） 挤出模头的制造工艺挤出模头的制造工艺 -影响挤出模头结构影响挤出模头结构制造工艺强烈地影响着挤出模头的结构设计，制造工艺强烈地影响着挤出模头的结构设计，满足

16、同一种异型材挤出成型的流道基本要求，满足同一种异型材挤出成型的流道基本要求，可以设计出很多种可行的挤出模头结构形式。可以设计出很多种可行的挤出模头结构形式。由于电加工技术的不断完善，特别是慢走丝大由于电加工技术的不断完善，特别是慢走丝大锥度线切割机床的普遍使用，以及磨料流加工锥度线切割机床的普遍使用，以及磨料流加工技术和高速高精度铣削加工技术的发展，使得技术和高速高精度铣削加工技术的发展，使得挤出模头模板和流道的加工都更加方便快捷，挤出模头模板和流道的加工都更加方便快捷，加工质量也更加有保障；加工质量也更加有保障；挤出模头结构设计挤出模头结构设计塑料异型材挤出模头的设计是从合理的异型材塑料异型

17、材挤出模头的设计是从合理的异型材截面图开始的。截面图开始的。在异型材挤出模头的设计中，当然也是在整个在异型材挤出模头的设计中，当然也是在整个挤出模具的设计中，首先要考虑的是异型材在挤出模具的设计中，首先要考虑的是异型材在挤出生产线上的挤出生产线上的坐标位置坐标位置。 异型材的挤出中心异型材的挤出中心 异型材的挤出中心异型材的挤出中心即挤出系统中心线与挤出即挤出系统中心线与挤出中的异型材截面的交点。中的异型材截面的交点。根据异型材截面图，选择异型材的挤出中心，根据异型材截面图，选择异型材的挤出中心，主要有主要有3种做法。种做法。选择异型材横截面的重心选择异型材横截面的重心作为异型材的挤出作为异型

18、材的挤出中心。这主要考虑中心。这主要考虑有利于熔体质量流的均匀分有利于熔体质量流的均匀分流。流。对于横截面面积相对比较集中的异型材挤对于横截面面积相对比较集中的异型材挤出模具，作这样选择的较多。出模具，作这样选择的较多。T为型材重心为型材重心O为异型材挤出中心为异型材挤出中心选择异型材横截面外形的中心作为异型材选择异型材横截面外形的中心作为异型材的挤出中心。这是主要考虑让熔体分流路径的挤出中心。这是主要考虑让熔体分流路径上压力损失均衡（图上压力损失均衡（图b） 对于横截面形状较分散的异型材对于横截面形状较分散的异型材，这样的选，这样的选择会较有利于实现整个模头流道均衡地分流，择会较有利于实现整

19、个模头流道均衡地分流，对提高模头的出料稳定性是大有好处的（图对提高模头的出料稳定性是大有好处的（图c）选择异型材的挤出中心选择异型材的挤出中心方法二方法二选择异型材的挤出中心选择异型材的挤出中心方法三方法三选择异型材横截面的主要型腔的中心选择异型材横截面的主要型腔的中心，作为挤，作为挤出中心出中心或根据前两种选择方法作适当调整或根据前两种选择方法作适当调整选择选择异型材的挤出中心异型材的挤出中心，也就是在，也就是在确定模头的确定模头的料流开始分流前的流道中心料流开始分流前的流道中心，与，与挤出生产线上挤出生产线上异型材截面的位置异型材截面的位置关系，这对实现均衡分流是关系，这对实现均衡分流是有

20、影响的。有影响的。选择选择异型材的挤出中心异型材的挤出中心对对分流流道的形状、大分流流道的形状、大小和方向小和方向，对均衡分流的影响会更加强烈。因，对均衡分流的影响会更加强烈。因此，选择异型材的挤出中心，应该综合考虑分此，选择异型材的挤出中心，应该综合考虑分流流道的结构设计流流道的结构设计异型材挤出的方位异型材挤出的方位异型材挤出方位的选择主要取决于型材牵引夹持异型材挤出方位的选择主要取决于型材牵引夹持的需要和定型模型腔的型板分块加工的有关要求的需要和定型模型腔的型板分块加工的有关要求要求既能便于要求既能便于稳定地夹紧型材稳定地夹紧型材，又不至于让夹紧，又不至于让夹紧力造成形状还力造成形状还没

21、有完全稳定没有完全稳定的异型材有大的的异型材有大的变形变形，要求异型材在挤出生产线上的要求异型材在挤出生产线上的上下两个面最好能上下两个面最好能为平行面为平行面（异型材牵引几乎都是采用履带式牵引（异型材牵引几乎都是采用履带式牵引装置，牵引力是通过两根履带的橡胶块夹持型材装置，牵引力是通过两根履带的橡胶块夹持型材来传递的来传递的)。决定了大部分塑料门窗主型材在挤出生产线上都决定了大部分塑料门窗主型材在挤出生产线上都是是以可视面为上下面以可视面为上下面，而且，为方便型坯进入定，而且，为方便型坯进入定型模，常让型模，常让面积较小的一个可视面在下边面积较小的一个可视面在下边对于推拉窗框型材可以有两种方

22、法来夹持。但对于推拉窗框型材可以有两种方法来夹持。但是，型材的夹持方法不同，是，型材的夹持方法不同，定型模型腔的型板定型模型腔的型板分块方式分块方式会有改变。这对会有改变。这对型腔板的加工、水气型腔板的加工、水气路的布置和定型模的操作路的布置和定型模的操作影响很大，直接影响影响很大，直接影响到挤出模具的制造成本和作业稳定性，所以是到挤出模具的制造成本和作业稳定性，所以是挤出模具设计时首先要考虑的问题。挤出模具设计时首先要考虑的问题。口模截面图设计口模截面图设计 P279口模截面图（简称为口模图形）是挤出模头流口模截面图（简称为口模图形）是挤出模头流道出口的截面形状，是由挤出模头的型芯（包道出口

23、的截面形状，是由挤出模头的型芯（包括型芯镶件）和口模板（亦称成型板）两种零括型芯镶件）和口模板（亦称成型板）两种零件构成的。件构成的。口模图形确定了口模图形确定了型芯（包括内筋）的外形和口型芯（包括内筋）的外形和口模板的内腔尺寸模板的内腔尺寸，是挤出模头上最关键的尺寸。，是挤出模头上最关键的尺寸。正确的口模图形是挤出模头设计的基本要求之正确的口模图形是挤出模头设计的基本要求之一。一。口模出口处，如果型坯各部分的平均速度相等，若不口模出口处，如果型坯各部分的平均速度相等，若不考虑自重的影响，那么均匀挤出的型坯还要受到三方考虑自重的影响，那么均匀挤出的型坯还要受到三方面的作用：面的作用：熔体离模膨

24、胀熔体离模膨胀；型坯牵伸收缩型坯牵伸收缩；型坯冷却型坯冷却收缩收缩。对于平缝口模中熔体的流动可以看作是一维流动，其对于平缝口模中熔体的流动可以看作是一维流动，其挤出型坯的离模膨胀也是一维挤出型坯的离模膨胀也是一维的，只发生在的，只发生在型坯壁厚型坯壁厚方向方向。关于型坯的牵伸收缩，挤出物受牵伸作用产生的形状关于型坯的牵伸收缩，挤出物受牵伸作用产生的形状和尺寸变化，遵循和尺寸变化，遵循几何相似形规律几何相似形规律。在均匀冷却的条。在均匀冷却的条件下，件下，型坯的冷却收缩也是线性的型坯的冷却收缩也是线性的。设型坯在进入定型模后，由于真空吸附的定型作用，设型坯在进入定型模后，由于真空吸附的定型作用，

25、能够基本保持原有的挤出形状。那么，通过定塑模后能够基本保持原有的挤出形状。那么，通过定塑模后型材的最终尺寸应该是，型坯离开口模时的尺寸与这型材的最终尺寸应该是，型坯离开口模时的尺寸与这三方面作用结果的三方面作用结果的线性叠加线性叠加。型材主体口模图形的设计型材主体口模图形的设计口模图形设计举例口模图形设计举例 塑料异型材的型材主体塑料异型材的型材主体绝大部分是中空薄壁框，我绝大部分是中空薄壁框，我们以中空薄壁矩形框型材为们以中空薄壁矩形框型材为例，来推导型材主体口模图例，来推导型材主体口模图形设计的计算公式形设计的计算公式设型材壁厚为设型材壁厚为h，口模出口缝隙高度为，口模出口缝隙高度为h。由

26、。由于型材壁厚于型材壁厚h是挤出型坯离开口模时的尺寸是挤出型坯离开口模时的尺寸（即口模出口缝隙高度（即口模出口缝隙高度h ），经过离模膨胀、），经过离模膨胀、牵伸收缩和冷却收缩三方面作用线性叠加后的牵伸收缩和冷却收缩三方面作用线性叠加后的尺寸，所以有：尺寸，所以有：则口模图形中口模缝隙高度则口模图形中口模缝隙高度h的计算公式的计算公式为为 设矩形框型材截面外形长为设矩形框型材截面外形长为A，宽为，宽为B，其相，其相应的壁厚中心线之间的距离分别为应的壁厚中心线之间的距离分别为Ao和和Bo 设该设该型材口模图形外形的长和宽分别为型材口模图形外形的长和宽分别为A和和B，其相应的口模缝隙中心线之间的距

27、离分别为其相应的口模缝隙中心线之间的距离分别为A0 和和B0。 由于由于平缝口模的离模膨胀只发生在型坯壁厚平缝口模的离模膨胀只发生在型坯壁厚方向方向，所以可以认为该型材型坯的离模膨胀，所以可以认为该型材型坯的离模膨胀，以以口模缝隙中心线为中心对称发生口模缝隙中心线为中心对称发生，即型材壁厚中，即型材壁厚中心线之间的距离不受离模膨胀作用的影响，但仍心线之间的距离不受离模膨胀作用的影响，但仍受到牵引收缩和冷却收缩两方面的作用，受到牵引收缩和冷却收缩两方面的作用，-（5-6） -5-9 型材壁厚中心线之间的距离不受离模膨胀的型材壁厚中心线之间的距离不受离模膨胀的影响，仅受到牵伸收缩和冷却收的作用影响

28、，仅受到牵伸收缩和冷却收的作用成型段（平直段）流道设计成型段（平直段）流道设计 p324模腔成型段流道都分成多块模板来加工，这是模腔成型段流道都分成多块模板来加工，这是因为异型材复杂的结构所形成的细小流道，只因为异型材复杂的结构所形成的细小流道，只有分块才能进行精整加工，才方便模具调试时有分块才能进行精整加工，才方便模具调试时的修正的修正 有两种分块的方法：纵向分块和横向分块有两种分块的方法：纵向分块和横向分块纵向分块是将模腔中刀具或精整工具无法触及纵向分块是将模腔中刀具或精整工具无法触及的流道剖分开来方便加工；横向分块是将整个的流道剖分开来方便加工；横向分块是将整个模腔流道截成几段，以便精整

29、工具从每段的两模腔流道截成几段，以便精整工具从每段的两端触及流道内部加工。端触及流道内部加工。不论纵向分块或横向分块，一般都要在模头的不论纵向分块或横向分块，一般都要在模头的出口处设计一块横截流道的口模板（成型板），出口处设计一块横截流道的口模板（成型板），保证模头出口为完整的口模图形形状。口模板保证模头出口为完整的口模图形形状。口模板的厚度，一般设计为的厚度，一般设计为20mm，少有，少有15mm，这，这是在方便加工和强度之间找平衡的结果。是在方便加工和强度之间找平衡的结果。 L= (2050)h 收缩段流道设计 P323收缩段流道有两种构成方法分流支架设计分流支架设计 P294分流支架结构

30、是针对中空型材（塑料门窗异型分流支架结构是针对中空型材（塑料门窗异型材绝大部分是中空型材）设计的，为材绝大部分是中空型材）设计的，为保证型芯保证型芯和分流锥在模头流道中悬空和分流锥在模头流道中悬空，以形成异型材的，以形成异型材的空腔，所以要有空腔，所以要有分流筋分流筋支撑型芯和分流锥。支撑型芯和分流锥。特征：特征：形成了由分流筋分开的若干个分流道，形成了由分流筋分开的若干个分流道，成为分流支架流道的一个特征。成为分流支架流道的一个特征。分流支架流道另外一个要求：分流支架流道另外一个要求： 即在口模图形基础上扩大流道截面，使分流即在口模图形基础上扩大流道截面，使分流支架流道在向成型段流道（即形成

31、口模图形支架流道在向成型段流道（即形成口模图形的平直流道的平直流道过渡时有一个明显的收缩过程。过渡时有一个明显的收缩过程。作用一作用一:是使得经分流筋分流后再汇合的熔料是使得经分流筋分流后再汇合的熔料在收缩流道中，对流动有稳定作用在收缩流道中，对流动有稳定作用作用二作用二:是可以通过控制收缩角是可以通过控制收缩角(即控制平直即控制平直段长度，来局部调节模头各部分的出口流量，段长度，来局部调节模头各部分的出口流量，实现均匀挤出。实现均匀挤出。 收缩段斜面的角度称为收缩角a，常在1020之间选择；根据分流支架流道在口模图形基础上外扩35mm的情况；收缩段流道长度约1015mm。而独立的收缩板的厚度

32、一般设计为2030mm 因此对于开式型材，没有型芯和分流锥，不需要分流支架，因此对于开式型材，没有型芯和分流锥，不需要分流支架，但是也要设计一段在口模图形基础上扩大流道截面形的平直但是也要设计一段在口模图形基础上扩大流道截面形的平直流道，一端与圆柱流道展开后的机颈流道相连接，另一端与流道，一端与圆柱流道展开后的机颈流道相连接，另一端与进入成型段之前的收缩流道相连接这一段平直流道的长度可进入成型段之前的收缩流道相连接这一段平直流道的长度可以被设计得很短，但是，都要在成型段流道之前形成一段收以被设计得很短，但是，都要在成型段流道之前形成一段收缩的流道，以便调节模头出口的流量缩的流道，以便调节模头出

33、口的流量分流支架流道分流支架流道a为平行于挤出方向的平直流道，为平行于挤出方向的平直流道，内侧边界内侧边界b-般选择与口模图形的内侧边界一致，般选择与口模图形的内侧边界一致，也就是和模头中型芯的外形尺寸一致也就是和模头中型芯的外形尺寸一致。这样设计的这样设计的最大好处最大好处是，从分流锥经分流支架是，从分流锥经分流支架到型芯，由多块模板组成的流道的内侧尺寸一到型芯，由多块模板组成的流道的内侧尺寸一致，可以直接用线切割的方法获得，这样大大致，可以直接用线切割的方法获得，这样大大方便了机械加工，也有利于保证多块模板装配方便了机械加工，也有利于保证多块模板装配的精度，获得平滑的衔接。的精度，获得平滑

34、的衔接。分流支架流道的外侧边界分流支架流道的外侧边界c，一般是在型材主体的口，一般是在型材主体的口模图形基础上，将模图形基础上，将口模图形的外侧边界向外平移口模图形的外侧边界向外平移约约35mm形成。在有功能块的部位，需要根据功能块形成。在有功能块的部位，需要根据功能块截面面积所占整个型材截面面积的比例，适当增加向截面面积所占整个型材截面面积的比例，适当增加向外平移的平移量外平移的平移量d。所以，分流支架之后的收缩流道。所以，分流支架之后的收缩流道一般是从外侧向内侧收缩的单面收缩流道一般是从外侧向内侧收缩的单面收缩流道(h)。形成分流支架分流道的形成分流支架分流道的分流筋布置分流筋布置e，追求

35、分布和受，追求分布和受力的均匀性。力的均匀性。分流筋的布置将分流支架流道分隔成若干个分流道，分流筋的布置将分流支架流道分隔成若干个分流道，我们必须让这些分流道符合前文所提出的流量平衡的我们必须让这些分流道符合前文所提出的流量平衡的设计原则设计原则流量平衡的计算流量平衡的计算分流筋外形尺寸分流筋外形尺寸 分流筋一般与流道壁垂直相交分流筋一般与流道壁垂直相交（如图），这（如图），这样设计方便加工，对流道中的剪切流动样设计方便加工，对流道中的剪切流动 的干的干扰也最小。扰也最小。 分流筋的厚度分流筋的厚度f，从减少对剪切流动的干扰考从减少对剪切流动的干扰考虑也希望薄一点，但保证承载强度是第一位虑也希

36、望薄一点，但保证承载强度是第一位的。实际一般在的。实际一般在13mm选取，最后通过强度选取，最后通过强度校核确定。校核确定。 分流筋入口角分流筋入口角-般在般在40左右，左右， 可以更小一可以更小一些，但些，但不能够形成不能够形成“刀口刀口”，因为这样反而，因为这样反而容易容易“卷刃卷刃” 挂料。挂料。 分流筋的出口角分流筋的出口角对减轻两股料流合流线的对减轻两股料流合流线的不良影响有一定的作用不良影响有一定的作用， 对对有有16的要的要求。但是，异型材对于合流线的影响不是那求。但是，异型材对于合流线的影响不是那么敏感，出口角么敏感，出口角 -般取般取30 左右，也要避免左右，也要避免出现过薄

37、的出现过薄的“刀口刀口”。 分流筋与流道壁面分流筋与流道壁面相连接的根部都要设计圆角。圆角的半径相连接的根部都要设计圆角。圆角的半径r一一般取般取0. 20. 5mm。 分流筋的设置在两块分流支架板中的位置不一致，使得两分流筋的设置在两块分流支架板中的位置不一致，使得两块分流支架板上的分流道相互交叉块分流支架板上的分流道相互交叉图图5-20(a)，这样做应该能，这样做应该能够减轻由分流筋引起的，料流分合所形成的合流线的不良影够减轻由分流筋引起的，料流分合所形成的合流线的不良影响。响。 分流筋的设置尽量避开主型材可视面的位置。这样做可分流筋的设置尽量避开主型材可视面的位置。这样做可以避免可视面的

38、异型材外壁强度受合流线的影响，对于提高以避免可视面的异型材外壁强度受合流线的影响，对于提高主型材的落锤冲击性能应该是有好处的主型材的落锤冲击性能应该是有好处的图图5-20(b)。 将分流支架板（二）的流道外侧向内侧少量收缩，形成将分流支架板（二）的流道外侧向内侧少量收缩，形成一段收缩流道一段收缩流道c。这样有利于消除由分流支架板（一）的分流。这样有利于消除由分流支架板（一）的分流筋造成的合流线，同时也增加了一段便于调节流动平衡的收筋造成的合流线，同时也增加了一段便于调节流动平衡的收缩流道。缩流道。 由于加工技术的进步，型芯的外壁也可以在流动方向上由于加工技术的进步，型芯的外壁也可以在流动方向上

39、加工出斜面，这样收缩段可以形成双面收缩的收缩流道，更加工出斜面，这样收缩段可以形成双面收缩的收缩流道，更方便分流支架流道流量平衡的调节。方便分流支架流道流量平衡的调节。型芯和分流锥设计型芯和分流锥设计 P304 型芯和分流锥锥底的外形依据口模图形的内侧边界进行设计，型芯和分流锥锥底的外形依据口模图形的内侧边界进行设计，一般选择和内侧边界一致一般选择和内侧边界一致。然而，形成异型材内筋和内部功。然而，形成异型材内筋和内部功能块的料流的流道，都要设置在型芯与分流锥上，这使得型能块的料流的流道，都要设置在型芯与分流锥上，这使得型芯的结构变得非常复杂。芯的结构变得非常复杂。 口模图形中确定了口模图形中

40、确定了内筋内筋和和内部功能块内部功能块的流道的出口位置和形的流道的出口位置和形状大小，但是它们的状大小，但是它们的供料流道供料流道各不相同，需要根据不同的内各不相同，需要根据不同的内筋和内部功能块的结构耍求，结合不同的异型材的结构空间筋和内部功能块的结构耍求，结合不同的异型材的结构空间和模头制造工艺的可行性进行设计，会有很大的差异。而且，和模头制造工艺的可行性进行设计，会有很大的差异。而且，内筋流道的合理设计内筋流道的合理设计非常重要，会非常重要，会直接影响到模头制作的难直接影响到模头制作的难易程度和模头挤出的稳定性水平易程度和模头挤出的稳定性水平，已成为进一步提高挤出模，已成为进一步提高挤出

41、模头设计水平的一个关注重点。头设计水平的一个关注重点。 总结起来总结起来，内筋流道可以分成三类结构形式，内筋流道可以分成三类结构形式：内流道（也有：内流道（也有称为内供料），外流道（也有称为外供料）和型芯分块安装称为内供料），外流道（也有称为外供料）和型芯分块安装型芯与分流锥外形设计型芯与分流锥外形设计型芯和分流锥底部的外形与分流支架流道的内型芯和分流锥底部的外形与分流支架流道的内侧边界是一致的，都是根据口模图形的内侧边侧边界是一致的，都是根据口模图形的内侧边界设计的，其中要去掉准备作型芯吊锥处理的界设计的，其中要去掉准备作型芯吊锥处理的个别型芯块和螺钉孔功能块流道的部分。个别型芯块和螺钉孔功

42、能块流道的部分。型芯实际上是口模图形的内侧边界，在挤出方型芯实际上是口模图形的内侧边界，在挤出方向投影所形成的柱体，高度等于分流支架之后向投影所形成的柱体，高度等于分流支架之后的模头长度，即口模板、预成型板和收缩板加的模头长度，即口模板、预成型板和收缩板加在一起的高度。如果需要在型芯上设置内筋内在一起的高度。如果需要在型芯上设置内筋内流道，则要将型芯截出一段作为型芯镶件，分流道，则要将型芯截出一段作为型芯镶件，分别加工，但是型芯的总高度不变。型芯镶件也别加工，但是型芯的总高度不变。型芯镶件也可仅取型芯上的部分型芯块截出，这样常常可可仅取型芯上的部分型芯块截出，这样常常可以更加方便内筋流道的构建

43、和加工以更加方便内筋流道的构建和加工 分流锥底部外形与分流支架流道的内侧边界一分流锥底部外形与分流支架流道的内侧边界一致，顶部收缩，设计成棱锥或锲块形状（图致，顶部收缩，设计成棱锥或锲块形状（图5-32）。）。要保证分流锥的迎流面不会出现流动的要保证分流锥的迎流面不会出现流动的“死死区区”，也不应有尖角挂料，也不应有尖角挂料a。在锥面与底面之间应该留在锥面与底面之间应该留23mm长的一小段长的一小段底面的垂直面底面的垂直面b，以保证分流锥与分流支架流，以保证分流锥与分流支架流道内侧的平顺连接。道内侧的平顺连接。分流锥的锥、锲的角度常常是设计者关注的参分流锥的锥、锲的角度常常是设计者关注的参数数

44、机颈内腔设计机颈内腔设计 P333 机颈内腔都需要从圆形的截面形状，转变成机颈内腔都需要从圆形的截面形状，转变成与分流支架流道外侧一致的形状。与分流支架流道外侧一致的形状。对于不设置多孔板的机颈，这一过程是从圆柱对于不设置多孔板的机颈，这一过程是从圆柱流道（图流道（图52）的末端开始；）的末端开始；在多孔板之后直接扩展的机颈，从多孔板过流在多孔板之后直接扩展的机颈，从多孔板过流面（图面（图5-39）开始；）开始；多孔板之后设计缩颈的机颈，可以认为是从缩多孔板之后设计缩颈的机颈，可以认为是从缩颈的外截圆热（图颈的外截圆热（图5-40）开始。）开始。入口截面为圆形，出口截面为一任意形状，如入口截面

45、为圆形，出口截面为一任意形状，如何在人口圆周上确定与出口截面上各点相对应何在人口圆周上确定与出口截面上各点相对应的点，是设计内腔形状转变的关键。这里有一的点，是设计内腔形状转变的关键。这里有一种比较简便的方法，称为比例间隔法种比较简便的方法，称为比例间隔法 内筋口模图形的设计内筋口模图形的设计 P283 内筋是指中空型材主体内部起分腔作用的分内筋是指中空型材主体内部起分腔作用的分隔筋，与型材主体内部的功能块，如凸筋、螺隔筋，与型材主体内部的功能块，如凸筋、螺钉孔等是相区别的。钉孔等是相区别的。 内筋口模图形设计有两方面的问题：内筋口模图形设计有两方面的问题：内筋与内筋与外壁连接位置的确定外壁连

46、接位置的确定和和内筋挤出的缝隙高度及内筋挤出的缝隙高度及形状的设计形状的设计。(1)口模图形中内筋与外壁连接的位置口模图形中内筋与外壁连接的位置首先确定口模图形中内筋与外壁连接的位置。首先确定口模图形中内筋与外壁连接的位置。根据口模图形中壁厚中心线之间的距离不受离根据口模图形中壁厚中心线之间的距离不受离模膨胀的影响，仅决定于牵伸收缩和冷却收缩模膨胀的影响，仅决定于牵伸收缩和冷却收缩的原则。可以先在型材截面图上确定内筋的中的原则。可以先在型材截面图上确定内筋的中心线，及其与外壁中心线相交的交点；心线，及其与外壁中心线相交的交点；根据式根据式(5-9)计算，在口模图形中，该交点和与计算，在口模图形

47、中，该交点和与其相邻外壁中心线之间的距离，或者和其他的其相邻外壁中心线之间的距离，或者和其他的内筋与外壁中心线的交点之间的距离（图内筋与外壁中心线的交点之间的距离（图5-10），以中心线的交点来确定口模图形中内筋），以中心线的交点来确定口模图形中内筋与外壁连接的位置。与外壁连接的位置。考虑一些特殊因素对连接位置的影响。考虑一些特殊因素对连接位置的影响。(一一):与外壁与外壁拐角连接的内筋，由于拐角处热熔体相对集中，并拐角连接的内筋，由于拐角处热熔体相对集中，并且散热困难，往往会造成内筋连接处的冷却较慢。且散热困难，往往会造成内筋连接处的冷却较慢。所以，离开模头后，该处的连接点会在较长时间处所以

48、，离开模头后，该处的连接点会在较长时间处于易移动的黏流状态，因而可能于易移动的黏流状态，因而可能出现飘移现象出现飘移现象。(二）与圆拐角或圆弧面连接的内筋。由于存在圆二）与圆拐角或圆弧面连接的内筋。由于存在圆弧面向圆心收缩的作用，造成内筋连接点的偏移。弧面向圆心收缩的作用，造成内筋连接点的偏移。另外，重力对于还处于易移动状态的连接点的下沉另外，重力对于还处于易移动状态的连接点的下沉作用，也往往会对连接点的最终位置有影响。作用，也往往会对连接点的最终位置有影响。 处理这些影响的办法是处理这些影响的办法是预留偏移量预留偏移量，即在口模图，即在口模图形中按照型材成型后，内筋连接点可能的最终位置形中按

49、照型材成型后，内筋连接点可能的最终位置与设计位置的偏差，在相反的方向按该偏差量移动与设计位置的偏差，在相反的方向按该偏差量移动内筋连接点，致使内筋连接点发生偏移后的位置，内筋连接点，致使内筋连接点发生偏移后的位置，正好在型材设计的位置上正好在型材设计的位置上 (2)口模图形中内筋的缝隙高度和形状口模图形中内筋的缝隙高度和形状确定了口模图形中内筋与外壁中心线的交点位置后，确定了口模图形中内筋与外壁中心线的交点位置后，内筋缝隙的高度一般可以在两交点的连线两边均布。内筋缝隙的高度一般可以在两交点的连线两边均布。内筋的壁厚一般只有外壁厚度的内筋的壁厚一般只有外壁厚度的50%70%，若按式，若按式(5-

50、6)设计，内筋挤出的缝隙高度会很小，为了设计，内筋挤出的缝隙高度会很小，为了满足与满足与外壁有相同的平均出料速度的要求外壁有相同的平均出料速度的要求，内筋流道出口前内筋流道出口前的平直段长度会很短，可能造成内筋出料不稳定的平直段长度会很短，可能造成内筋出料不稳定。另外，同一个模头中内筋流道的结构可能有多种（如另外，同一个模头中内筋流道的结构可能有多种（如内流道、外流道和吊锥分流等结构形式，料流所受到内流道、外流道和吊锥分流等结构形式，料流所受到的阻力不相同，无法按式的阻力不相同，无法按式(5-6)假设的前提统一影响参假设的前提统一影响参数。数。内筋缝隙高度的设计值比式内筋缝隙高度的设计值比式(

51、5-6)计算的结果大，计算的结果大，但是，但是，内筋出料的平均速度却比外壁慢内筋出料的平均速度却比外壁慢，因而，因而内筋料流挤出后所承受的牵伸比内筋料流挤出后所承受的牵伸比i比外壁大比外壁大最后，最后，内筋型坯经受较大比例的牵伸，形成比较平直内筋型坯经受较大比例的牵伸，形成比较平直的内筋，而且其中部的厚度还可能更薄一些。的内筋，而且其中部的厚度还可能更薄一些。这样的设计似乎对防止较长内筋受重力影响而这样的设计似乎对防止较长内筋受重力影响而发生弯曲有好处。在口模图形中，内筋缝隙高发生弯曲有好处。在口模图形中，内筋缝隙高度的具体数值，要根据内筋流道的结构来进行度的具体数值，要根据内筋流道的结构来进

52、行设计。设计。内筋口模图形缝隙的形状内筋口模图形缝隙的形状型坯空腔内部的型坯空腔内部的交叉内筋得不到定型模型腔壁的定型交叉内筋得不到定型模型腔壁的定型作用作用，在自，在自然冷却然冷却的过程中，由于的过程中，由于相交各内筋的冷却相交各内筋的冷却速度不一致，最终造成交叉点的位置发生偏移速度不一致，最终造成交叉点的位置发生偏移。为了为了得到预期的内筋形状得到预期的内筋形状，需要考查需要考查交叉点的位置在交叉点的位置在冷却过程中的偏移量冷却过程中的偏移量，而在内筋口模缝隙设计时改变，而在内筋口模缝隙设计时改变形状，使得发生偏移后的交叉点位置和交叉内筋的形形状，使得发生偏移后的交叉点位置和交叉内筋的形状

53、能够符合预期的要求。然而，状能够符合预期的要求。然而，偏移量很难准确掌握，偏移量很难准确掌握，因为其大小不但与异型材中内筋的位置和长短相关，因为其大小不但与异型材中内筋的位置和长短相关，而且和异型材挤出的工艺过程相联系。挤出熔体温度而且和异型材挤出的工艺过程相联系。挤出熔体温度的高低，模头流道决定的相交各条内筋的出料快慢，的高低，模头流道决定的相交各条内筋的出料快慢，牵引速度的改变以及冷却定型结构的布置和冷却水温牵引速度的改变以及冷却定型结构的布置和冷却水温的变化等都会对偏移量产生影响。的变化等都会对偏移量产生影响。内筋流道结构形式内筋流道结构形式 P304内筋流道可以分成三类结构形式：内筋流

54、道可以分成三类结构形式：一一 、内流道（也有称为内供料）；、内流道（也有称为内供料）；二、外流道（也有称为外供料）；二、外流道（也有称为外供料）；三、型芯分块安装三、型芯分块安装内筋内流道设计内筋内流道设计 P304从分流锥开始，设计一直通流道，经过分流支从分流锥开始，设计一直通流道，经过分流支架板和型芯直接通往内筋的口模出口。所以，架板和型芯直接通往内筋的口模出口。所以，内筋的内流道是设计在型芯等构件内部的流道内筋的内流道是设计在型芯等构件内部的流道（所以称之为内流道）。（所以称之为内流道）。相对于型材主体流道来说，相对于型材主体流道来说，内筋内流道是不与内筋内流道是不与主体流道相通的独立流

55、道，直至接近口模出口，主体流道相通的独立流道，直至接近口模出口，离出口的距离为离出口的距离为k1时，才与型材主体流道相连时，才与型材主体流道相连接接内筋的内流道设计依据内筋的口模图形在挤出方向投内筋的内流道设计依据内筋的口模图形在挤出方向投影形成平直流道，流道截面多为矩形。根据内筋口模影形成平直流道，流道截面多为矩形。根据内筋口模图形的变化，内筋内流道的截面也要作相应的改变内图形的变化，内筋内流道的截面也要作相应的改变内筋内流道的宽度筋内流道的宽度a，是用内筋口模图形的宽度，是用内筋口模图形的宽度m，减，减去两边的内流道壁厚去两边的内流道壁厚k2得到，即：得到，即： a= m - 2k2内流道

56、的间隙高度一般有内流道的间隙高度一般有3段不同尺寸，出口的一段段不同尺寸，出口的一段L3称为成型段，流道间隙高度与口模图形尺寸称为成型段，流道间隙高度与口模图形尺寸h2 -致。致。入口的一段入口的一段L1称为供料段，设其流道间隙高度为称为供料段，设其流道间隙高度为b。在供料段与成型段之间应该是一段收缩形流道在供料段与成型段之间应该是一段收缩形流道L2 ，称为过渡段。在过渡段称为过渡段。在过渡段L2，流道间隙高度从，流道间隙高度从b收缩为收缩为h2型芯镶件长度型芯镶件长度(L2 +L3)，对于内筋的内流道设，对于内筋的内流道设计也是一个很重要的参数。型芯镶件长度计也是一个很重要的参数。型芯镶件长

57、度(L2+L3)的确定，主要取决于型材的内筋与外的确定，主要取决于型材的内筋与外壁厚度之比壁厚度之比h1 /h2和模头的平直段长度和模头的平直段长度L3。常见的模头型芯镶件长度常见的模头型芯镶件长度(L2 +L3)值，有值，有25mm、30mm、35mm等几种。过渡段等几种。过渡段L2初始初始值选择方法，一般是先取收缩角口为值选择方法，一般是先取收缩角口为20设计供料段流道间隙高度设计供料段流道间隙高度b，时常会受到型芯，时常会受到型芯镶件安装空间的限制，这时可以让供料段流道镶件安装空间的限制，这时可以让供料段流道适当地偏离原来的中心位置，或者在形状上作适当地偏离原来的中心位置，或者在形状上作

58、一些改变。一些改变。内筋内流道与外壁流道合流处，离出口的距离内筋内流道与外壁流道合流处，离出口的距离k1一般在一般在84mm之间选择，牵引速度快选大之间选择，牵引速度快选大值，以便让两部分料流合流充分。值，以便让两部分料流合流充分。内流道的壁厚内流道的壁厚k2，常见的选择在，常见的选择在11.5之间。之间。供料段流道可选择较大的供料段流道可选择较大的r(r=0. 5lmm)，方，方便精整加工。便精整加工。 设计交叉内筋的内流道，要考虑流道交叉处设计交叉内筋的内流道，要考虑流道交叉处的截面最大内切圆半径变大，局部流速会特别的截面最大内切圆半径变大，局部流速会特别快，需要设置阻流筋，或用阻隔板分隔

59、交叉的快，需要设置阻流筋，或用阻隔板分隔交叉的流道。流道。内筋外流道设计内筋外流道设计 P308 内筋的外流道是在分流锥和型芯的外部，或者是仅内筋的外流道是在分流锥和型芯的外部，或者是仅在型芯的外部加工的，内筋料流经过的流道。因此，在型芯的外部加工的，内筋料流经过的流道。因此，内筋外流道始终与外壁流道相连通。内筋外流道始终与外壁流道相连通。由于内筋外流道与外壁流道之间，在模头中始终相互由于内筋外流道与外壁流道之间，在模头中始终相互连通，无法避免之间的横向流动和流料的重新分布。连通，无法避免之间的横向流动和流料的重新分布。(目前还很难找到合适的理论方法，能对内筋外流道目前还很难找到合适的理论方法

60、，能对内筋外流道的结构参数给出准确的解的结构参数给出准确的解)。内筋外流道设计的经验。内筋外流道设计的经验成分很大，造成模头调试修模的工作量也很大；成分很大，造成模头调试修模的工作量也很大； 内筋的外流道可以在模头中两个不同的位置生成。内筋的外流道可以在模头中两个不同的位置生成。对于长度对于长度m较长的内筋，其外流道需要开始于分流锥。较长的内筋，其外流道需要开始于分流锥。而对于长度而对于长度m较短的内筋，其外流道可以在分流支架较短的内筋，其外流道可以在分流支架之后的型芯上开始形成。之后的型芯上开始形成。 (1)开始于分流锥上的内筋外流道开始于分流锥上的内筋外流道的基本结构的基本结构在挤出方向投