新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的設計初探

摘 要：模具是工業的基礎，模具生產的質量水平和工藝水平直接影響我國工業機械制造的整體發展水平。文章對新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的方案設計進行了簡要闡述;圍繞結構工藝與設計要點兩個方面，對新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的設計實踐策略進行了重點研究。

關鍵詞：內芯棒;料流;螺紋溝槽

自20世紀80年代開始，復合薄膜吹塑機組便進入到我國工業生產領域中，主要表現為國外引進、國內制造兩種應用方式。其中，前者造價高昂，需要較高的設備投入成本。后者成本雖有所降低，但受到技術工藝、生產能力等方面的限制，其吹塑機組的制造質量也很難得到保證，難以滿足批量化、標準化的模具生產加工需求。在此背景下，有必要對新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的自主創新設計進行探究討論。

1 ? ?新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的方案設計

對新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的芯棒螺紋溝槽進行改良設計，將傳統中2～4個導程數改為0.75個，即采用短圓柱體的多頭螺旋芯棒，能有效縮短塑料在螺紋溝槽中的流程，從而提升產品的整體質量。同時，0.75導程芯棒在模具軸向上遠小于傳統芯棒，故而有助于實現模具整體長度的縮減，達到減小模具結構質量的效果。此外，在長度縮減的設計創新下，新型模具的體積相較傳統模具要小得多，故而可達到顯著節約制模材料的效果。在口徑為220 mm的模具制造中，可節約制模鋼材20 kg以上。

本文對模具復合結構的左右兩部分進行了改動，在內、外芯棒傳統主螺紋溝槽的基礎上，設置了截面較小、數量相同的副螺紋溝槽，以此形成渦流效應，促進塑料的快速塑化與穩定成型[1]。

2 ? ?新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的設計實踐

2.1 ?新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的結構工藝

模具主流道、分流道的截面積大小分別與內芯棒、外芯棒的孔徑相同，其參數都是由與芯棒相連的擠出機規格決定的。在設計實踐中，可將芯棒主螺紋溝槽的截面半徑設為R，將芯棒副螺紋溝槽的截面半徑設為r，這兩個參數與螺紋間隙值δ間保有相對固定的比例關系：當δ為0.15～0.2 mm時，r與R的比值保持在0.25～0.5。結合這一比例關系，即可對模具內芯棒、外芯棒的主螺紋與副螺紋進行標準化設計，進而形成相互作用的溝槽結構，使吹塑材料在進入模具內部后發生渦流效應。具體來講，當塑料注入模具中以后，料流會在內、外兩個芯棒螺紋溝槽的旋轉導向作用下發生十多次甚至數十次的分離與相交（具體由螺紋頭的數量決定），每次都可產生一定的液體渦流。在渦流效應的作用下，螺紋溝槽中料流的動能與壓力會被持續削弱，最終穩定在模具內部，為塑料的吹塑成型提供條件。

2.2 ?新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的設計要點

在進行新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的設計與制造時，主要應明確以下幾個實踐要點：

（1）在設置芯棒結構時，應在芯棒螺紋外部與對應內孔之間預留出一定縫隙，具體應以螺紋間隙值δ的具體參數為準。可使塑料在溝槽流動過程中分化出壓力較大的間隙流，從而進一步提高芯棒主、副螺紋溝槽中塑料流動的勢能與速度，增加不同料流間相遇、分離的次數，最終達成強化渦流效果的目的，為塑料的穩定成型、完全塑化提供保障。此外，在模具中科學設置間隙流的發生結構，還能顯著改善傳統吹塑工藝中塑料表面存在熔合線的問題，進而提高吹塑成本的整體質量[2]。

（2）在吹塑模具的投用運行中，若進氣桿與芯棒流道出現交叉沖突，有可能導致塑料成品表面形成額外的熔合線。這一現象在口徑180 mm以下的模具中發生較少，在口徑220 mm以上的復合模具中發生較多。究其原因，主要是模具的口徑參數越大，吹塑薄膜在吹脹牽引作用下形成的膜泡也就越大，進而導致熔合線的敏感度直線上升。基于此，在新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具結構設計與加工制造的過程中，應對傳統的進氣桿位置進行改裝處理，避免其直接與芯棒流道發生接觸，以防大口徑模具下塑料熔合線情況發生。

（3）基于旋轉模具的多層結構特點，在共擠復合的作用下，各層間料流的流動性很難趨于穩定，繼而導致塑料成型后的薄膜厚度難以均等，并容易因不同流速料流相互碰撞而產生異常波紋。結合行業經驗，造成各層間料流流動不均的問題有很多;如塑料出口速度波動較大、各層間黏度存在過大差距、擠出機運行功率過高等。對此，為了保證旋轉模具運行過程中內部料流的整體穩定，相關人員應對擠出機功率、轉數與擠出量之間的相互關系進行精確計算，并保證塑料進入模具的速度均衡，以實現塑料成型后薄膜厚度的充分均勻。

3 ? ?結語

新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具在設計上主要對內、外芯棒結構進行了改動，在傳統基礎上添加了一定量的副螺紋溝槽。此外，還對進氣桿的位置做出了適當調整。不僅能在模具內部形成漩渦效應，促進料流的快速塑化成型，達到高水平的熔合線消除效果，還能減小模具的本體質量與制造成本。因此，將新型多層共擠復合吹塑薄膜旋轉模具的設計方案應用到生產實踐中，將具有良好的經濟性與可靠性。

[參考文獻]

[1]吉宏選，張靜文，牛婧捷.復雜多腔鋁型材擠壓過程數值模擬與模具設計優化的實踐應用[J].模具工業，2020（3）：51-55.

[2]張輩欽.抽真空注塑模具設計及應用研究[J].科技創新與應用，2020（8）：87-88.

作者簡介：韓輝輝（1985— ），男，講師，學士;研究方向：機械類。