作者：華僑大學(xué)模具技術(shù)研究中心 劉斌 來(lái)源：《現(xiàn)代模具》
F!k3 /z ig-V^P 在擠出成型技術(shù)中，模頭設(shè)計(jì)是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，擠出模頭的設(shè)計(jì)影響著生產(chǎn)效率、制品精度、模具壽命、模具生產(chǎn)周期和模具成本等諸多因素，因而研究擠出模頭設(shè)計(jì)尤為重要。塑料異型材擠出成型過程非常復(fù)雜，是一個(gè)連續(xù)的模塑成型過程，涉及到高分子材料熔體流變學(xué)、熱力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械學(xué)等多種學(xué)科，加之?dāng)D出異型材截面復(fù)雜多變，因而擠出模的設(shè)計(jì)相對(duì)于其它塑料成型模具的設(shè)計(jì)更為困難。
$ ,:3I*}be ~wejy3|@0 1.擠出模設(shè)計(jì)理論和思想方面的研究
cWp5' e]A 4n9".UHh 歐洲特別是德國(guó)是塑料門窗異型材的發(fā)祥地，塑料擠出技術(shù)和理論也比較發(fā)達(dá)，許多擠出模的設(shè)計(jì)思想都源于此。文獻(xiàn)[1]提出了著名的橫向流動(dòng)最小化（Cross Flows Minimized）原則。認(rèn)為熔體流過一系列的截面，把截面再分為不同的小段，通過調(diào)整截面形狀尺寸，使截面上各個(gè)區(qū)域上的質(zhì)量流率成比例，其比例大小為該截面區(qū)域占截面總面積之比。該思想比較經(jīng)典，與擠出模機(jī)頸段建模方法中的面積測(cè)繪法有異曲同工之妙。
.Iu8bN(L` g?7I7W~?` 文獻(xiàn)[2]進(jìn)一步發(fā)展了這種思想，總結(jié)了調(diào)節(jié)流動(dòng)平衡的方法和數(shù)值分析的三種途徑，討論了橫截面計(jì)算和單獨(dú)流動(dòng)對(duì)擠出流動(dòng)的影響。
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jPPgI j\I{ pW- 波蘭Sarsaw 理工大學(xué)的K.Wilczynski在《A computer model for a polymer single-screw extrusion》中提出了一個(gè)針對(duì)單螺桿擠出成型過程的計(jì)算機(jī)模型SSEM。SSEM能模擬擠出成型的全過程，可根據(jù)給定的工藝參數(shù)預(yù)測(cè)流動(dòng)特性。在實(shí)驗(yàn)中對(duì)其設(shè)計(jì)及模擬的正確性進(jìn)行了檢驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)比顯示模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相差4%～10%，其設(shè)計(jì)具有較高的可信度。
YLX LaC[ >Bw<THx 英國(guó)Dundee大學(xué)的G S H Chan和K K B Hon在《Integration of computing techniques for plastics extrusion die design》中介紹了他們應(yīng)用DUCT軟件根據(jù)給定的模頭進(jìn)口截面與模頭出口截面尺寸自動(dòng)生成流線型擠出流道。為使DUCT軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，文獻(xiàn)中作了兩個(gè)假設(shè)，即模頭進(jìn)口截面形狀恒為圓形和模頭出口截面尺寸等于異型材產(chǎn)品截面尺寸，即不考慮離模膨脹問題。文中總結(jié)了以前兩種生成流道的常規(guī)算法，對(duì)其作了巧妙的修改與組合，思路非常新穎。
%yyvB5Y^ |2Krxi3* Queen's University of Belfast的Sun Da-Wen和華南理工大學(xué)的彭玉成指出，目前異型材擠出制品應(yīng)用很廣，但其模具設(shè)計(jì)很復(fù)雜，現(xiàn)有的文獻(xiàn)介紹實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的很少，因而他們?cè)凇禤ractical method to design hollow profile dies》中提出了一種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)異型材擠出流道輪廓的方法，其依據(jù)條件是熔體在擠出模模頭出口流速一致，該方法利用過渡線理論（transitional line method）與變流道厚度法理論（variable channel thickness method）對(duì)組成整個(gè)擠出流道的每一塊模塊型腔輪廓進(jìn)行計(jì)算，并且在設(shè)計(jì)中考慮了各模塊組合成整體型腔的平衡問題。
f6of8BOg sn!E$ls3O 擠出脹大和流動(dòng)平衡是擠出模設(shè)計(jì)中必須考慮的兩個(gè)主要問題�，F(xiàn)有文獻(xiàn)給出的擠出脹大數(shù)據(jù)主要是基于乙烯基塑料的毛細(xì)管測(cè)量結(jié)果，不能直接用于熱塑性工程塑料，而CAE技術(shù)的發(fā)展雖然可以定量分析擠出流動(dòng)平衡問題，但現(xiàn)有技術(shù)還很難求解高剪切率下的黏彈性問題。為此，美國(guó)的Wang, H P等人提出了半經(jīng)驗(yàn)（Semi-empirical approach）擠出模設(shè)計(jì)方法[3]，該方法把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬有機(jī)結(jié)合起來(lái)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
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