新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)計初探

摘 要：模具是工業(yè)的基礎(chǔ)，模具生產(chǎn)的質(zhì)量水平和工藝水平直接影響我國工業(yè)機械制造的整體發(fā)展水平。文章對新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的方案設(shè)計進(jìn)行了簡要闡述;圍繞結(jié)構(gòu)工藝與設(shè)計要點兩個方面，對新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)計實踐策略進(jìn)行了重點研究。

關(guān)鍵詞：內(nèi)芯棒;料流;螺紋溝槽

自20世紀(jì)80年代開始，復(fù)合薄膜吹塑機組便進(jìn)入到我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，主要表現(xiàn)為國外引進(jìn)、國內(nèi)制造兩種應(yīng)用方式。其中，前者造價高昂，需要較高的設(shè)備投入成本。后者成本雖有所降低，但受到技術(shù)工藝、生產(chǎn)能力等方面的限制，其吹塑機組的制造質(zhì)量也很難得到保證，難以滿足批量化、標(biāo)準(zhǔn)化的模具生產(chǎn)加工需求。在此背景下，有必要對新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的自主創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)行探究討論。

1 ? ?新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的方案設(shè)計

對新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的芯棒螺紋溝槽進(jìn)行改良設(shè)計，將傳統(tǒng)中2～4個導(dǎo)程數(shù)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(chǎn)品的整體質(zhì)量。同時，0.75導(dǎo)程芯棒在模具軸向上遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)芯棒，故而有助于實現(xiàn)模具整體長度的縮減，達(dá)到減小模具結(jié)構(gòu)質(zhì)量的效果。此外，在長度縮減的設(shè)計創(chuàng)新下，新型模具的體積相較傳統(tǒng)模具要小得多，故而可達(dá)到顯著節(jié)約制模材料的效果。在口徑為220 mm的模具制造中，可節(jié)約制模鋼材20 kg以上。

本文對模具復(fù)合結(jié)構(gòu)的左右兩部分進(jìn)行了改動，在內(nèi)、外芯棒傳統(tǒng)主螺紋溝槽的基礎(chǔ)上，設(shè)置了截面較小、數(shù)量相同的副螺紋溝槽，以此形成渦流效應(yīng)，促進(jìn)塑料的快速塑化與穩(wěn)定成型[1]。

2 ? ?新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)計實踐

2.1 ?新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的結(jié)構(gòu)工藝

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

2.2 ?新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)計要點

在進(jìn)行新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)計與制造時，主要應(yīng)明確以下幾個實踐要點：

（1）在設(shè)置芯棒結(jié)構(gòu)時，應(yīng)在芯棒螺紋外部與對應(yīng)內(nèi)孔之間預(yù)留出一定縫隙，具體應(yīng)以螺紋間隙值δ的具體參數(shù)為準(zhǔn)?？墒顾芰显跍喜哿鲃舆^程中分化出壓力較大的間隙流，從而進(jìn)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(shù)，最終達(dá)成強化渦流效果的目的，為塑料的穩(wěn)定成型、完全塑化提供保障。此外，在模具中科學(xué)設(shè)置間隙流的發(fā)生結(jié)構(gòu)，還能顯著改善傳統(tǒng)吹塑工藝中塑料表面存在熔合線的問題，進(jìn)而提高吹塑成本的整體質(zhì)量[2]。

（2）在吹塑模具的投用運行中，若進(jìn)氣桿與芯棒流道出現(xiàn)交叉沖突，有可能導(dǎo)致塑料成品表面形成額外的熔合線。這一現(xiàn)象在口徑180 mm以下的模具中發(fā)生較少，在口徑220 mm以上的復(fù)合模具中發(fā)生較多。究其原因，主要是模具的口徑參數(shù)越大，吹塑薄膜在吹脹牽引作用下形成的膜泡也就越大，進(jìn)而導(dǎo)致熔合線的敏感度直線上升?；诖?，在新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工制造的過程中，應(yīng)對傳統(tǒng)的進(jìn)氣桿位置進(jìn)行改裝處理，避免其直接與芯棒流道發(fā)生接觸，以防大口徑模具下塑料熔合線情況發(fā)生。

（3）基于旋轉(zhuǎn)模具的多層結(jié)構(gòu)特點，在共擠復(fù)合的作用下，各層間料流的流動性很難趨于穩(wěn)定，繼而導(dǎo)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(chǎn)生異常波紋。結(jié)合行業(yè)經(jīng)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(zhuǎn)模具運行過程中內(nèi)部料流的整體穩(wěn)定，相關(guān)人員應(yīng)對擠出機功率、轉(zhuǎn)數(shù)與擠出量之間的相互關(guān)系進(jìn)行精確計算，并保證塑料進(jìn)入模具的速度均衡，以實現(xiàn)塑料成型后薄膜厚度的充分均勻。

3 ? ?結(jié)語

新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具在設(shè)計上主要對內(nèi)、外芯棒結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改動，在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上添加了一定量的副螺紋溝槽。此外，還對進(jìn)氣桿的位置做出了適當(dāng)調(diào)整。不僅能在模具內(nèi)部形成漩渦效應(yīng)，促進(jìn)料流的快速塑化成型，達(dá)到高水平的熔合線消除效果，還能減小模具的本體質(zhì)量與制造成本。因此，將新型多層共擠復(fù)合吹塑薄膜旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)計方案應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，將具有良好的經(jīng)濟性與可靠性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]吉宏選，張靜文，牛婧捷.復(fù)雜多腔鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬與模具設(shè)計優(yōu)化的實踐應(yīng)用[J].模具工業(yè)，2020（3）：51-55.

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

作者簡介：韓輝輝（1985— ），男，講師，學(xué)士;研究方向：機械類。