成型模具的使用和维护技巧

塑料挤出成型管材常用模具结构见图4-18～图4-23。

图4-18～图4-20所示的模具，结构比较简单，机械加工制造也较容易，制造费用较低，生产操作也较方便；不足之处是分流锥支架肋使熔料成型时有合流痕迹，对管的质量有些影响。这种模具结构适合聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺管挤出成型。其中，图4-18是生产硬质聚氯乙烯管，采用内压法定型用模具结构；图4-19是生产软质聚氯乙烯管用成型模具结构；图4-20是成型聚烯烃管用成型模具结构。

图4-21所示为直角形管成型模具结构，所成型的管材的运动方向与挤出机螺杆挤出熔料流动方向成直角。这种模具结构中没有分流锥支架肋，成型的管材没有熔料合流痕迹，对产品质量有保证；但制造时给机械加工增加了一定的难度。图4-22所示为高密度聚乙烯燃气管用成型模具结构。这是一种筛孔板式模具结构，挤入模具内的熔料通过筛孔板进入管坯成型中的定型段。模具结构比较紧凑、体积小、料流稳定，成型管没有熔料合流线，制品质量好，适合聚乙烯大口径管挤出成型。目前，高密度聚乙烯燃气管挤出成型大多采用此种结构模具。

图4-21所示为管成型模具结构，也可用于钢管表面复合一层塑料层进行生产成型。芯棒结构中设有熔料阻流凸台，使进入模具内的熔料沿整个圆周环流速度接近一致。钢管复合塑料层生产时，分别经除锈处理→加热→表面涂一层粘结剂→钢管从图示方向右端进入模具内→挤出熔料成管形，包覆在钢管外表面→冷却定型即为成品。

图4-18 聚氯乙烯硬管用成型模具结构

1—模具体 2—分流锥 3—分流锥支架 4—中套 5—压盖 6—口模 7—芯棒 8—定径套 9—气堵 10—进气管

图4-19 聚氯乙烯软管用成型模具结构

1—模具体 2—分流锥 3—中套 4—螺纹压环 5—芯棒 6—口模 7—调节螺钉 8—连接颈

图4-20 聚烯烃管材成型用模具结构

1—过滤网 2—分流板 3—分流锥 4—分流锥支架 5—进气管 6—芯棒 7—口模 8—模体 9—中套 10—压环

图4-21 直角形管成型模具结构

1—芯棒 2—模具体 3—中套 4—压紧螺母 5—口模 6—塑料包覆层 7—连接颈 8—钢管

图4-22 高密度聚乙烯燃气管用成型模具结构

1—连接颈 2—分流锥 3—中套 4—模芯 5—外套 6—口模 7—芯棒 8—微孔分流芯模

图4-23是一种芯棒表面为螺旋式管成型模具结构示意图。塑化的熔料从这种模具中流过，阻力较大，这样成型的制品较密实、表面也较光滑，所以，也开始有厂家应用。但这种模具加工难度较大，需要有数控仿型铣对其进行加工。

1.模具结构参数的确定

（1）压缩比ε成型模具的压缩比，是指模具体内熔料流道空腔中，进料端最大断面积与口模处环形空腔断面积之比。压缩比一般取4～10，如果熔料粘度较高，取压缩比为2.5～6。

图4-23 螺旋芯棒模具结构示意图

（2）分流锥角α及尖角弧r分流锥结构见图4-24。锥角一般取α≤60°；如果熔料粘度较低时，可取α角度大些，但一般不超过80°。α角度取小值，锥体长度增加，则模具体积增大；α角度取大值，则熔料流动阻力增加，物料在模具体内停留时间长。

图4-24 分流锥结构

锥顶部位的r值应尽量取小值，以避免在此处产生滞料区，一般取r≤2.5mm，L=（1～1.5）d₄。

分流锥与多孔板间的距离（见图4-25），一般取H为10～25mm。间距过大，则熔料停留时间长；间距过小，易使分流锥面上的料流量不均匀。

（3）分流锥支架 分流锥支架（见图4-26）是连接固定分流锥与芯棒的一个定位支架，其外圆与模具体内孔采用H7/h6配合，以保证分流锥和芯棒及模具体在同一中心线上。

图4-25 分流锥与多孔板间距离

1—分流锥 2—模具体 3—中套 4—机筒法兰 5—螺杆 6—机筒

进入模具空腔内的熔料，经分流锥和支架肋流向口模，产生几条熔料结合线，对管制品质量有些影响。所以，支架肋数在保证支架支撑强度的条件下应尽量减少。小规格管材成型用模具中的支架肋数取3～4根，大规格管材成型用模具中的支架肋数最多也不能超过8根。支架肋断面形状应是进料端角α₁大于出料端角α₂，大规格管材用模具中的支架肋还应设有通气孔和导线引进通孔。在生产时，通气孔能向挤出口模的管坯输入压缩空气，以防止管坯在没有冷却定形前变形；导线孔是为了芯棒加热升温时，为电热棒输入电流。小规格管材成型用模具中的分流锥、支架和芯棒，也可制成如图4-29所示的一体式结构，不用设有进气孔和导线穿入孔。

(www.xing528.com)

图4-26 分流锥支架

图4-27 口模结构

（4）口模与芯棒结构尺寸的确定 口模在管材成型模具的熔料出口端。口模的作用是与芯棒配合，形成管材的坯腔，熔料从这里挤出，成型出管材的结构形状尺寸。口模和芯棒结构见图4-27和图4-28。

1）口模结构尺寸。从图4-27中可以看出，口模结构尺寸主要是平直段长度、内径和压缩角。平直段（也叫定型段）长度L₂=（0.5～3）D，内径d₁=D/K。式中，D为管材外径（mm）；K为系数，K=1.01～1.06。

压缩角α取14°～50°之间。

图4-28 芯棒

图4-29 分流锥、分流锥支架和芯棒为一体式结构

口模与芯棒结构尺寸的选择，要考虑原料性能、模具的压缩比和对管材牵伸比大小的影响。从理论上讲，口模平直段内径应与管材的外径尺寸相等，芯棒的平直段外径应与管的内径尺寸相等。但由于挤出模具后管坯由于压力降低了而出现壁厚膨胀的现象；另外，由于管坯受牵伸比和冷却收缩的关系，管壁厚还有收缩的现象，所以，口模平直段内径应进行适当修正。

2）芯棒结构尺寸。从图4-29中可以看出，芯棒结构中的主要尺寸是平直段长度、芯棒外径及收缩角。一般规律是芯棒平直段长度与口模平直段长度相等，或略长些，可在L₁=（1～2.5）D范围内选择，也可按表4-12中经验数据选择。

表4-12 芯棒平直段长度与管制品壁厚t关系

收缩角α₁应小于分流锥的扩张角，以利于分流锥支架肋造成的熔料结合线，在此处能尽快消除。这个收缩角的选择要注意熔料粘度的大小，粘度大时应取较小的收缩角，如PVC料取α₁=10°～30°；粘度较小的PE料取α₁=25°～40°。芯棒平直段部分的直径应略小于管制品内圆直径。

管挤出成型用模具结构中，主要零件是分流锥、分流锥支架、芯棒、口模（可分为中套和口模两部分）等。这几个零件组合装配在模具体内，结构尺寸确定得合理与否将直接影响成型管材的质量。

2.模具对制品质量影响

模具的结构和制造精度及其工艺条件变化，将对成型的塑料制品质量有直接影响。常见的制品质量问题与模具结构、精度和工艺有关的项目见表4-13。

表4-13 制品质量与模具

3.模具使用与维护注意事项

①成型模具中各零件装配前要清洗干净，去掉毛刺；装配时要防止相互撞击，轻拿轻放；不许用手锤敲击各零件工作配合面。

②管制品成型模具装配顺序：先安装与机筒连接的法兰，然后是模具体，其次是分流锥、芯棒和口模等型体内模具，最后是定径套和压盖等零件。装配后的模具，其内腔熔料流道表面应光滑，无熔料流动阻滞死角。

③各部位连接螺钉安装使用前，应先在螺纹部位涂一层二硫化钼或硅油，以方便高温条件下模具零件的拆卸；紧固时对角线两螺钉要同时用力拧紧，用力均匀，保证各零件的连接面全面接触靠严。

④出现管坯壁厚不均时，调节口模和芯棒间的间隙，要先松开壁薄侧调节螺钉，然后再紧壁厚侧调节螺钉，避免损坏零件或拧断螺钉。

⑤生产初期清理口模端残料时，要用竹刀或铜质刀，不许用钢刀刮口模端，以防止划伤零件。

⑥清理后的模具，如果暂不使用，各零件要涂防锈油后组装在一起；进、出料口要封严，存放在干燥通风木架上；模具体上不许放重物。

⑦模具零件出现伤痕或毛刺，不许用锉刀修复，只能用细油石或细砂布修磨棱角或毛刺；最后修光时，要顺着熔料流动方向用细砂布修光。

模具在生产使用中常会出现一些故障，产生故障原因有多方面条件影响，如制造材料的选择是否合理，制造加工精度是否符合工艺要求，平时使用维护是否不当等，任何一种条件变化都会造成模具工作出现故障。模具工作常见故障与排除方法见表4-14。

表4-14 模具工作常见故障与排除方法

（续）