帶阻流裝置的管材機頭設(shè)計

陳 俊

（新疆天業(yè)節(jié)水灌溉股份有限公司，新疆 石河子 832000）

帶阻流裝置的管材機頭設(shè)計

陳 俊

（新疆天業(yè)節(jié)水灌溉股份有限公司，新疆 石河子 832000）

介紹一種帶阻流裝置的塑料管材機頭模具設(shè)計，為了增強管材的密實度和消除分流器支架上的分流筋產(chǎn)生的結(jié)合線，對機頭的結(jié)構(gòu)特點進行了優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明：與普通擠出管材機頭對比，物料密實度得到增加，加工性能和擠出穩(wěn)定性得到顯著提高。

優(yōu)化；機頭；增強；管材；

生產(chǎn)普通管材擠出機頭模具主要有2種形式。一種是直通式擠出機頭，如圖1所示，機頭特點是結(jié)構(gòu)設(shè)計比較簡單，制造容易，成本低。物料擠出方向與擠出機螺桿軸線是一致的，物料在機頭中流動助力小，管材與機頭、機筒三者同軸，管材容易擠出成型。但是，物料密實度較差，表面粗糙，易出現(xiàn)鯊魚皮現(xiàn)象。同時，由于分流器支架上的分流筋產(chǎn)生的結(jié)合線，使管材的強度降低。另一種是直角式擠出機頭，如圖2所示，機頭特點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造困難，成本較高，一般很少使用[1]。因此，研究者對2種結(jié)構(gòu)形式的擠出機頭進行分析對比后，進行改進優(yōu)化設(shè)計了帶阻流裝置的管材擠出機頭。其改進后的管材機頭，物料擠出穩(wěn)定，管材的表面光澤度好，強度高。

圖1 直通式擠出機頭

1 改進后的直通式擠管機頭的優(yōu)化設(shè)計

圖1 直角式擠出機頭

如圖3所示，與未改進前的直通式擠管機頭對比可看出，改進優(yōu)化后的芯棒處設(shè)計了二道阻流裝置，這樣當(dāng)使物料通過雙阻流芯棒時，物料將產(chǎn)生一定的阻力來增強管材的密實度，便于消除分流器支架產(chǎn)生的結(jié)合線，實現(xiàn)增強管材的抗爆破強度和表面光澤度，同時為了進一改善和提高物料的塑化性能和擠出穩(wěn)定性，又在阻流芯棒處的前端增設(shè)了一段緩沖槽。其改進后的直通式擠管機頭模具結(jié)構(gòu)主要由五部分組成。

圖3 改進后的直通式擠管機頭的優(yōu)化設(shè)計

1.1 分流器

如圖3所示部件3，這一部件，主要是物料通過分流器，使料層變薄，便于均勻加熱，以利于塑料的進一步塑化。設(shè)計時，分流器的擴張角r不得大于90°，過大，物料流動阻力增加，再加上分流器處溫度較高，容易造成物料分解。過小，不利于物料均勻受熱，塑化不好。一般擠出PVC管r≤60°[2]。

1.2 分流器支架

如圖3所示部件4，主要用來支承阻流芯棒和分流器的。在設(shè)計分流器支架上的分流筋形狀和數(shù)量時應(yīng)注意，為了消除物料通過分流筋產(chǎn)生的結(jié)合線，分流筋應(yīng)設(shè)計成流線型[3]。分流筋寬度和長度盡可能小些，出料端角度應(yīng)小于進料端角度，同時分流筋數(shù)量也應(yīng)合理設(shè)計，盡量少，一般為4～8根。

1.3 阻流芯棒

如圖3所示部件5，阻流芯棒是成型管材內(nèi)表面的主要部件，也是增強管材強度的核心零件。當(dāng)物料通過芯棒二道阻流器時，物料被壓縮，管材密實度被增加，塑化性能被提高，分流器支架產(chǎn)生的結(jié)合線被消除，管材強度得到提高。這里應(yīng)注意在設(shè)計雙阻流芯棒時，芯棒二道凸起部分與平直部分之間要以適當(dāng)?shù)陌霃较噙B接，連接處不得有死角和接痕，以免造成物料在流道中停滯和分解。二道凸起的阻流半徑的大小設(shè)計，應(yīng)適應(yīng)塑料的流動特性和生產(chǎn)管經(jīng)的大小合理設(shè)計，阻流半徑過大，塑料流動阻力增加，容易造成物料分解。過小，不能有效的消除分流器支架產(chǎn)生的結(jié)合線。為了加工方便，將雙阻流芯棒單獨設(shè)計一件。

1.4 緩沖芯棒

如圖3所示部件6，在阻流芯棒處的前端又增設(shè)了一段緩沖芯棒，是為了進一步提高物料的塑化性能和消除分流器支架中產(chǎn)生的熔接痕。當(dāng)物料經(jīng)過緩沖槽之后，物料可得到更為理想的穩(wěn)壓和穩(wěn)流速度。同時，為了生產(chǎn)不同管徑和壁厚的管材，只要將緩沖芯棒卸下，更換另一件不同直徑的緩沖芯棒，就可實現(xiàn)生產(chǎn)不同管徑和壁厚的管材，不用調(diào)換整個機頭模具，為生產(chǎn)節(jié)省了時間和人力成本。

1.5 口模

如圖3所示部件9，口模是成型管材外表面的重要零件，口模的定型區(qū)平直段部分長度的確定很重要，因為機頭產(chǎn)生的壓力主要由口模與芯棒來決定的。當(dāng)物料通過芯棒時料流阻力增加，壓力增大，制品密實。同時，也是物料產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的流動。因此，口模的定型長度設(shè)計時不宜過長或過短，應(yīng)與管材的壁厚，直徑大小，塑料特性合理設(shè)計。過長，料流阻力加大，物料易分解。過短，則起不到定型作用。一般設(shè)計時按管件外徑公稱尺寸承以系數(shù)的0.5—3之間確定。同時為了方便加工和裝拆，單獨設(shè)計為一件。

2 成型原理

將配比好的原料加入擠出機料斗內(nèi)，經(jīng)擠出機的外部加熱器的加熱和內(nèi)部螺桿與機筒對物料的剪切作用使物料熔融塑化，將塑化好的物料進入機頭流道中，然后匯集到口模被擠出，冷卻、牽引得到塑料管材。

3 機頭設(shè)計要點

為了確保機頭模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性，達(dá)到提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和物料的加工性能，設(shè)計時使物料保持穩(wěn)定的流動狀態(tài)應(yīng)滿足以下要求：

3.1 所有物料經(jīng)過的流道應(yīng)光滑，不能有死角存在，過渡部分連接應(yīng)呈流線型，如，阻流芯棒凸起部分與平直部分之間的連接處不得有死角和接痕。否則會造成物料局部停滯和分解。

3.2 機頭模具應(yīng)有合理的壓縮比。壓縮比是指分流器支架的出口處面積與口模芯棒間的環(huán)形截面積之比。一般單螺桿擠出機的壓縮比為5-12，雙螺桿擠出機的壓縮比為10-50，大口徑管模具取小值，小口徑管模具取大值。

3.3 在滿足制品強度的條件下機頭結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，同時便于拆裝，連接處應(yīng)嚴(yán)密，防止擠出時物料漏出。

3.4 模具關(guān)鍵部位的材料應(yīng)選擇硬度較高的合金鋼，如 38CrMoAl、40Cr或硬度較高的碳鋼，以延長模具的使用壽命。

4 結(jié)論

帶阻流裝置的管材機頭與普通擠管機頭相比，改進優(yōu)化后的管材機頭對物料的加工性能適應(yīng)性更強，管材的抗爆破強度顯著提高。整個機頭設(shè)計合理，裝卸方便，結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，物料擠出穩(wěn)定，管材內(nèi)外表面光澤度好。

[1]葉 蕊,王加龍.實用塑料加工技術(shù)[M].北京:金盾出版社,2000:59-61.

[2]成都科技大學(xué)集合編，塑料成型模具[M].北京，輕工業(yè)出版社，1990（4）319-320

[3]張小文.塑料管道及管件加工與應(yīng)用[M].北京:中國石化出版社,2003:26-28.

Blocking device with head pipe design

Chen Jun
(Xinjiang day of water-saving irrigation industry Co., LTD, xinjiang shihezi 832000)

A device with a blocking head mold design of plastic pipe, pipe in order to enhance the density and the elimination of the shunt shunt stent combined with lines generated tendons, head of the structural features of the optimized design. The results showed that: compared with ordinary pipe extrusion die, the material density to be increased, and extrusion processing performance has been signifi cantly improved stability.

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