异型材截面形状与结构设计

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前几章所论述的几种塑料制品(如管材、薄膜、塑料单丝和扁丝、棒材、板材)形状都比较简单，而异型材的截面形状比较复杂。

在塑料异型材设计中，要特别注意壁厚的均匀性、圆角及加强筋等方面，稍有疏漏，就会给制品带来难以弥补的缺陷。不同的冷却定型方法，制品设计也有很大的不同。

在用户允许的条件下，图12－2中所提供的设计方案可供参考。

图12－2 异型材结构设计

(一)口模形状与制品形状

异型材断面形状的设计要根据制品的用途、使用要求、原材料的性能，并考虑到口模断面的设计和成型工艺等因素。因此，其断面形状应尽量做到这样几点：

①形状尽可能简单，没有重迭部分。如果制品有重迭部分，就使模具结构变得复杂，容易造成出料不均匀；且重迭部分粘在一起，也会给冷却定型增加困难。

②壁的厚度应尽量趋于一致。壁的厚薄相差过大，在挤出时易造成出料速度不均匀，增加修正机头的困难。在冷却定型时，若厚薄相差过大，则引起冷却快慢不一，使异型材变形。

③断面形状最好是对称的。形状对称的制品，其收缩变形应力可以平衡，并能减少翘曲现象。

④应尽量减少容易造成料流不匀的加强筋和凸起部分。一定要设置加强筋和凸起部分时，也要以小尺寸为好。因为这些部分容易造成收缩变形。

⑤形状变化处以平滑过渡为好。尖角处的料易产生滞流，制品容易造成应力集中。

制品断面形状确定之后，口模是机头设计的关键，它与管材口模的工艺参数有很大的不同。例如，制品要求是正方形的异型材，那么，口模形状肯定不是正方形的孔。如果将口模的孔设计成正方形，则挤出的制品就是方鼓形，见图1－26。

图12－6 流线型机头型腔剖面结构

对于圆形口模来说，圆心到圆周各点的距离是相等的；而对于异型材，即使是对称的异型材如正方形，对称中心到周边各点的距离是不等的。距离不等就造成剪切应力大小不同，因而，离模膨胀的程度也就不同。

另外，异型材的收缩与管材的收缩也是有区别的。管材只要正确地选择机头压缩比和收缩角就行了，而异型材还要考虑到在不同的方向应该有不同的收缩。

(二)机头设计原则

异型材机头设计的原则除参照管材机头设计原则外，还须注意如下几点。

①拼块应尽量减少，以减少装配的工作量和过多的拼缝线痕迹。

②拼镶块的接缝应尽量与挤出方向一致。

③拼镶块应有足够的机械强度。

④拼镶块之间应尽量采用凹槽嵌接。

⑤个别易磨损的部件应制成独立部件，以便于加工与更换。

⑥应尽可能使复杂的内形加工变为外形加工。

⑦哈夫部件应设有定位装置。

⑧哈夫部件除使用螺钉接牢外，还可用坚固的模套箍紧。

⑨采用线切割加工，将口模设计成整体式。

(三)机头工艺参数设计

异型材模具设计时的经验数据见表12－1。

表12－1 异型材模具设计时的经验数据

表12－1中，CA是醋酸纤维素塑料，EC是乙基纤维素塑料。L是口模定型段的长度，H是口模缝隙宽度，H_s是异型材的厚度，A_s是异型材的高度，B_s是异型材的宽度。

异型材定型模分段参考数据见表12－2。

表12－2 异型材定型模分段参考数据 单位：mm