專利名稱：一種塑料異型材同模異出擠出模具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于擠出模具設計與制造技術領域，涉及到一種塑料異型材同模異出擠出模具的設計。
背景技術：
塑料擠出成型由于具有效率高、投資少、制造方便、連續(xù)性生產(chǎn)和環(huán)境清潔等優(yōu)點而成為塑料制品主要的成型方法之一。據(jù)統(tǒng)計，擠出制品的產(chǎn)量已占
整個塑料制品總產(chǎn)量的40%以上。擠出成型模具幾乎能夠模塑成型所有的熱塑性塑料和某些熱固性塑料，特別是門窗用塑料異型材具有節(jié)能、省材、防腐、阻燃、隔音、美觀耐用、施工便捷等一系列特點，使其得到迅速地應用和推廣。
在塑料異型材擠出生產(chǎn)過程中，擠出模具起著十分重要的作用，它直接影響著異型材制品的質量和生產(chǎn)效率。為了提高生產(chǎn)效率，目前擠出模具可以進行同一種異型材的雙股或多股同步擠出，模具流道為完全相同的兩個或多個獨立型腔。由于塑料異型材制品需求具有單品工期短、周期內產(chǎn)品需求量大、品種變化多等特點，以及連續(xù)性生產(chǎn)的特殊性，使得異型材生產(chǎn)對水、電、氣等能源的單機消耗量大，使得異型材生產(chǎn)成為周期短、品種多的集中生產(chǎn)，因此使用雙腔和多腔擠出模具可以顯著提高生產(chǎn)效率。
然而，隨著塑料異型材新系列新品種的逐漸增多，更新速度不斷加快，雙腔和多腔擠出模具已不能滿足實際需求，這就需要企業(yè)進行大規(guī)模投入購買擠出模具和擠出生產(chǎn)設備，這已經(jīng)成為異型材生產(chǎn)企業(yè)尤其是中小企業(yè)進一步發(fā)展的資本瓶頸。因此，如何更好的解決生產(chǎn)設備投入少、模具生產(chǎn)的可塑性高
3和產(chǎn)品匹配性強等問題，成為目前異型材生產(chǎn)企業(yè)主要考慮的問題。如果能夠 在不增加擠出生產(chǎn)設備的前提下，利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，通過設計制造新型的 擠出模具生產(chǎn)出多品種的塑料異型材，這將直接加快異型材生產(chǎn)企業(yè)迅速發(fā)展 壯大，同時也將解決目前擠出生產(chǎn)線產(chǎn)能低的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種塑料異型材同模異出擠出模具，用于在同一條 擠出生產(chǎn)線上同時擠出兩種不同截面形狀的塑料異型材制品，可以解決企業(yè)為 增加異型材品種大幅增加對擠出設備資本投入的問題，顯著提高生產(chǎn)效率，縮 短制造周期、降低制造成本。
本發(fā)明的技術方案是一種塑料異型材同模異出擠出模具，包括分流底座、 過渡板、分流錐、過渡墊板、分流支架板、預壓縮板、壓縮板、預成型板、口 模板和型芯。該模具安裝在擠出機的法蘭盤上，熔融的聚合物熔體在壓力的作 用下通過分流底座上不同結構參數(shù)的分流道分流后，各自進入不同結構參數(shù)的 模具左側和右側流道，經(jīng)過分流和壓縮后，最后從口模板擠出，形成不同截面 形狀的塑料型坯，最后經(jīng)過冷卻定型后形成不同截面形狀的塑料異型材。該模 具中影響熔體流動平衡的流道結構參數(shù)采用有限元數(shù)值分析和優(yōu)化方法來確 定，即以流動平衡作為優(yōu)化目標函數(shù)，以結構參數(shù)作為設計變量，以壓力降作 為狀態(tài)變量，結合有限元流動數(shù)值分析方來實現(xiàn)。該模具各板之間的連接都采 用銷釘定位、螺栓緊固的方式。分流底座在水平方向分為上和下兩部分，利于 機械加工，采用銷釘定位、螺栓緊固的方式連接成一個整體。
對于截面尺寸較小的塑料異型材制品，模具中與分流底座相連的左右兩側 流道，也可以各自設計成兩個或多個流道，實現(xiàn)兩種異型材制品一模四出或一 模多出的擠出成型。本發(fā)明的效果和益處是通過設計制造的新型塑料異型材同模異出擠出模 具，可以實現(xiàn)在同一條擠出生產(chǎn)線上擠出成型兩種不同截面形狀的塑料異型材 制品，這將直接解決型材生產(chǎn)企業(yè)對擠出模具和生產(chǎn)設備進行大規(guī)模投入的資 本瓶頸，顯著提高生產(chǎn)效率，縮短制造周期，降低制造成本，促進塑料擠出行 業(yè)的快速發(fā)展。


圖1是塑料異型材同模異出擠出模具示意圖。
圖中1分流底座；2過渡板；3分流錐；4過渡墊板；5分流支架板； 6預壓縮板；7壓縮板;8預成型板；9 口模板；10型芯；11左分流道； 12右分流道。
圖2是本發(fā)明模具流道結構參數(shù)設計流程圖。
圖3是PVC塑料異型材BR80的截面圖。 圖4是PVC塑料異型材HS80的截面圖。 圖5是同模異出擠出模具裝配圖主視圖。 圖6是同模異出擠出模具裝配圖俯視圖。
具體實施例方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的最佳實施例。
下面以PVC塑料門窗異型材HS80和BR80的同模異出為例，說明同模異出
擠出模具的設計制造過程，圖3和圖4分別為異型材制品HS80和BR80的截面
圖。實施例步驟如下
步驟l.建立三維流動分析仿真模型
在CAD系統(tǒng)中建立模具流道三維模型，然后導入到流動仿真軟件系統(tǒng)中，建立流動分析仿真三維模型。歩驟2.單元劃分
采用分步單元劃分策略，對流動仿真三維模型進行單元劃分，在保證計算
精度的前提下，提高計算效率。本實施例采用3D FL0TRAN 142單元對模型進行單元劃分。
步驟3.施加初始與邊界條件
首先施加初始條件塑料PVC密度、比熱和導熱系數(shù)，流變方程采用Bird-Carreau模型；然后施加邊界條件熔體的入口速度、出口壓力、壁面滑移速度和成型溫度。步驟4.流動仿真結果與分析
完成模頭內熔體流動過程的有限元求解后，通過設置相應的后處理，即可獲得模具流道內塑料熔體的速度分布和壓力分布，判斷流道內熔體流動是否平衡和模具左右兩側出口處擠出速度是否相同，如果流動不平衡和擠出速度不相同，則需要調整模具結構參數(shù)。如果流動不平衡，則需要調整模具流道的結構參數(shù)(擴張角、分流角、壓縮比、壓縮角、成型段長度)；如果擠出速度不相同，則需要調整分流底座分流道的結構參數(shù)(直徑、角度、長度)。步驟5.模具流道結構的優(yōu)化設計
如果熔體流動不平衡和擠出速度不相同，需要將模具流道結構參數(shù)作為優(yōu)化設計變量進行模具流道結構參數(shù)的優(yōu)化設計，優(yōu)化目標用模頭出口處各子區(qū)域平均速度對出口截面平均速度的均方差來表示。優(yōu)化設計后模具出口處各部位熔體流速更為均勻、同模異出具有相同的擠出速度。根據(jù)優(yōu)化設計結果進行模具設計，圖5和圖6分別為異型材HS80和BR80同模異出擠出模具裝配圖的主視圖和俯視圖。步驟6.同模異出擠出模具的制造與擠出生產(chǎn)
采用機械加工技術完成擠出模具的制造。擠出模具的流道主要以截面變化 和細長流道為主，因此模具流道加工主要是采用線切割和數(shù)控銑加工方法。完 成整套模具制造后，在擠出生產(chǎn)線上進行擠出成型調試和生產(chǎn)。 步驟7.同模異出型材制品質量檢測
經(jīng)過同模異出擠出成型得到HS80和BR80兩種異型材制品，對制品的截面 形狀、尺寸和表面質量進行相關檢測，結果表明兩種異型材制品完全達到合格 標準。
權利要求
1. 一種塑料異型材同模異出擠出模具，包括分流底座(1)、過渡板(2)、分流錐(3)、過渡墊板(4)、分流支架板(5)、預壓縮板(6)、壓縮板(7)、預成型板(8)、口模板(9)和型芯(10)，其特征在于分流底座(1)上左分流道(11)與模具左側流道相連，右分流道(12)與模具右側流道相連；分流底座(1)上左分流道(11)與右分流道(12)結構不同，模具左側和右側流道結構不同，采用有限元數(shù)值分析和優(yōu)化方法確定，使流道內熔體流動平衡和擠出速度相同。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種塑料異型材同模異出擠出模具，其特征在于 模具中與分流底座(l)相連的左右兩側流道，各自設計成兩個或多個流道，實現(xiàn) 兩種異型材制品一模四出或一模多出的擠出成型。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種塑料異型材同模異出擠出模具，其特征在于分流底座(l)在水平方向分為上、下兩部分，采用銷釘定位、螺栓緊固的方式連 接成一個整體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塑料異型材同模異出擠出模具，屬于塑料擠出模具設計與制造領域。其特征是該擠出模具包括分流底座、過渡板、分流錐、過渡墊板、分流支架板、預壓縮板、壓縮板、預成型板、口模板和型芯。從擠出機擠出的塑料熔體通過分流底座上不同結構參數(shù)的分流道分流后，各自進入不同結構參數(shù)的模具左側流道和右側流道，經(jīng)過分流和壓縮后從口模板擠出，形成不同截面形狀的塑料型坯，最后經(jīng)過冷卻定型后形成不同截面形狀的塑料異型材。模具流道結構參數(shù)采用有限元數(shù)值分析和優(yōu)化方法確定，保證各自流道內熔體的流動平衡和擠出速度的相同，實現(xiàn)在一條擠出生產(chǎn)線上同時生產(chǎn)兩種不同截面形狀的塑料異型材制品。該發(fā)明具有結構簡單、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。
文檔編號B29C47/12GK101462351SQ20091001002
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權日2009年1月5日
發(fā)明者宋滿倉, 王敏杰, 趙丹陽 申請人:大連理工大學