塑料模具设计教程_8-5异型材挤出成型机头（图文教程）

    塑料异型材是指除圆管、圆棒、片材、薄膜等挤出制品外具有其它截面形状的塑料挤出制件。塑料异型材由于其优良的使用性能和技术特性，目前已广泛应用于土木建筑、家用电器、汽车零件等领域。

    异型材的形状很多，按形状不同大致可以将异型材分为五大类，如图8-14所示。

图8-14  常见的异型材结构

（1）异型管材

    如图8-14a所示，特点是壁厚均匀，无尖角，用直支管机头或圆机头成型。

（2）中空异型材

    如图8-14b所示，截面形状为由肋连接而成的中空状，壁厚不均匀。

（3）空腔异型材

    如图8-14c所示，截面为封闭的中空断面，结构不对称，且带锐角。

（4）开放式异型材

    如图8-14d所示，截面形状不带中空室，具有各种形式。

（5）实心异型材

    如图8-14e所示，具有矩形、正方形、三角形、椭圆形等各种截面形状，可采用普通的棒材机头来成型。

    由于异型材的截面形状不规则，几何形状复杂，尺寸精度要求高，成型工艺要求苛刻，模具结构复杂，因此异型材的成型效率较低。 

8-5-1 异型材挤出机头的形式

    异型材挤出成型机头结构可分为板状机头和流线型机头两种形式。

1. 板式异型材机头

    图8-15所示为典型的板式异型材机头结构。板式异型材机头的特点是结构简单、制造方便、成本低、安装调整容易。

图8-15  板式异型材机头

机头内的流道截面变化剧烈，从进口的圆形急速地演变为接近塑件形状的截面，物料的流动状态不好，容易造成物料滞留现象。流道截面的急剧变化还会对热敏性塑料（如硬聚氯乙烯等）产生热分解，因此，板式异型材机头一般用于熔融粘度低且热稳定性高的塑料（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等）的挤出成型，而对于硬聚氯乙烯，则只在其形状简单、生产批量小时才使用板式机头挤出成型。

2. 流线型机头

    流线型机头如图8-16所示。这种机头由多块钢板组成，为避免机头内的流道截面的急剧变化，要将连接处加工成曲线，使各截面光滑地过渡，即机头各处不能有急剧过渡的截面尺寸或死角，以使熔料流动顺畅。

图8-16  流线型机头

    流线型机头结构复杂，制造难度较大，但它没有物料滞留的缺陷，可以保证挤出塑件的成型质量，适合大批量生产。热敏性塑料（如硬聚氯乙烯等）也可以用流线型机头挤出成型。

    流线型机头分为整体式和分段式两种形式。图8-16所示为整体式流线型机头，该机头内流道由圆环形渐变过渡到塑件所要求的形状，其各截面形状如剖视图所示。制造整体式流线型机头要比制造分段拼合式流线型机头困难。

    当异型材截面形状复杂时，整体式的流线型机头加工就会很困难。为了降低机头的加工难度，可以采用分段拼合式流线型机头成型。分段拼合式流线型机头的制造方法是将机头体分段，然后分别加工，最后再装配成整体．这样就可以降低整体流道加工的难度。用这种方法加工的机头在其流道拼接处易出现不连续光滑的截面尺寸过渡，其制造工艺过程的控制也比较困难。

8-5-2 异型材机头的结构设计

    异型材机头的设计是决定异型材质量的关键。在设计机头结构之前，应考虑塑件的设计。要想获得理想状态的异型材，必须对塑件的结构工艺性、熔料在机头中的流动特性、挤出成型的工艺控制过程及机头的加工制造等因素进行综合考虑。

1. 塑件的设计

    设计异型材塑件时应考虑以下几方面的问题：

（1）尺寸精度

    异型材的尺寸精度与截面形状有关。由于异型材的结构比较复杂，很难得到较高的尺寸精度，因此在满足使用要求的前提下，应选择较低精度（7、8级）等级。

（2）表面粗糙度

    异型材的表面粗糙度一般取Ra≥0.8 μm。

（3）加强肋的设计

    设置中空异型塑件加强肋时，肋板厚度应取较小值，常取制件厚度的80％，过厚会使塑件出现翘曲、凹陷现象。

（4）异型材的厚度

    异型材的截面应尽量简单，壁厚要均匀，一般壁厚为1.2～4.0mm，最大可取20mm，最小可取0.5mm。

（5）圆角的设计

    异型材的转角如果是直角，则易产生应力集中现象，因此在形状变化的地方应采用圆角过渡。增大圆角半径，可改善料流的流动性，避免塑件变形，一般外侧圆角半径应大于0.5 mm，内侧圆角半径应大于0.25 mm。圆角半径的大小取决于塑料材料，在条件允许时，应选择较大的圆角半径。

2. 异型材机头结构设计

    异型机头的结构设计应保证物料挤出成型后满足技术要求，具有规定的截面形状，但由于受塑料的物理性能和压力、温度等因素的影响，成型部分的截面形状与塑件的截面形状相差很大，因此，异型材机头口模形状的确定是机头结构设计的关键。

（1）机头口模成型区的形状修正

    从理论上讲，异型材口模成型处的截面形状应与异型材规定的截面形状相同，但由于受塑料性能和成型过程中的压力、温度、流速以及离模膨胀和长度收缩等因素的影响，从口模中挤出的异型材型坯会发生严重的形状畸变，导致塑料制件的质量不合格，因此，必须对口模成型区的截面形状进行修正。口模形状与塑件形状的关系，如图8-17所示。

图8-17  口模形状与塑件形状的关系

1－塑件；2－口模

（2）机头结构参数

    机头内分流器的扩张角小于70o，但对硬聚氯乙烯等成型条件要求苛刻的塑料应控制在60o左右，机头压缩比为3～13，压缩角为25o～50o。

（3）口模尺寸的确定

    口模的尺寸包括口模流道缝隙的间隙尺寸δ、截面的高度尺寸H、宽度尺寸B及定型段的长度L1。具体尺寸可参考相关设计手册。

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