帶阻流裝置的管材機頭設計

陳 俊

（新疆天業節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計

陳 俊

（新疆天業節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生的結合線，對機頭的結構特點進行了優化設計。結果表明：與普通擠出管材機頭對比，物料密實度得到增加，加工性能和擠出穩定性得到顯著提高。

優化；機頭；增強；管材；

生產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，機頭特點是結構設計比較簡單，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，易出現鯊魚皮現象。同時，由于分流器支架上的分流筋產生的結合線，使管材的強度降低。另一種是直角式擠出機頭，如圖2所示，機頭特點是結構較復雜，制造困難，成本較高，一般很少使用[1]。因此，研究者對2種結構形式的擠出機頭進行分析對比后，進行改進優化設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化設計

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，改進優化后的芯棒處設計了二道阻流裝置，這樣當使物料通過雙阻流芯棒時，物料將產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生的結合線，實現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定性，又在阻流芯棒處的前端增設了一段緩沖槽。其改進后的直通式擠管機頭模具結構主要由五部分組成。

圖3 改進后的直通式擠管機頭的優化設計

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。在設計分流器支架上的分流筋形狀和數量時應注意，為了消除物料通過分流筋產生的結合線，分流筋應設計成流線型[3]。分流筋寬度和長度盡可能小些，出料端角度應小于進料端角度，同時分流筋數量也應合理設計，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表面的主要部件，也是增強管材強度的核心零件。當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，分流器支架產生的結合線被消除，管材強度得到提高。這里應注意在設計雙阻流芯棒時，芯棒二道凸起部分與平直部分之間要以適當的半徑相連接，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計，應適應塑料的流動特性和生產管經的大小合理設計，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生的結合線。為了加工方便，將雙阻流芯棒單獨設計一件。

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生的熔接痕。當物料經過緩沖槽之后，物料可得到更為理想的穩壓和穩流速度。同時，為了生產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，就可實現生產不同管徑和壁厚的管材，不用調換整個機頭模具，為生產節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，口模的定型區平直段部分長度的確定很重要，因為機頭產生的壓力主要由口模與芯棒來決定的。當物料通過芯棒時料流阻力增加，壓力增大，制品密實。同時，也是物料產生均勻穩定的流動。因此，口模的定型長度設計時不宜過長或過短，應與管材的壁厚，直徑大小，塑料特性合理設計。過長，料流阻力加大，物料易分解。過短，則起不到定型作用。一般設計時按管件外徑公稱尺寸承以系數的0.5—3之間確定。同時為了方便加工和裝拆，單獨設計為一件。

2 成型原理

將配比好的原料加入擠出機料斗內，經擠出機的外部加熱器的加熱和內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 機頭設計要點

為了確保機頭模具結構的設計合理性，達到提高產品的內在質量和物料的加工性能，設計時使物料保持穩定的流動狀態應滿足以下要求：

3.1 所有物料經過的流道應光滑，不能有死角存在，過渡部分連接應呈流線型，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構應緊湊，同時便于拆裝，連接處應嚴密，防止擠出時物料漏出。

3.4 模具關鍵部位的材料應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 結論

帶阻流裝置的管材機頭與普通擠管機頭相比，改進優化后的管材機頭對物料的加工性能適應性更強，管材的抗爆破強度顯著提高。整個機頭設計合理，裝卸方便，結構簡單，加工成本低，物料擠出穩定，管材內外表面光澤度好。

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

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

[3]張小文.塑料管道及管件加工與應用[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.

optimization; nose; enhancement; pipe;