流道的设计构思
异型材挤出机头流道的典型结构如图1所示。
异型材模具一般采用此结构,整个流道采用流线型,无任何死角,避免造成物料的滞留分解。按照物料流动过程可分为4个区域:
(1)发散段
将螺杆挤出的熔体由旋转流动变为稳定的平衡流动,并且通过分流锥,熔体截面形状由挤出机出口处的圆形向制品形状逐渐转变。
(2)分流段
此段中的分流支架将流动分为几个特征一致的简单单元流道,使熔体流动行为更加稳定,从而保证制品的均匀性。
(3)压缩段
使物料产生一定的压缩比,以保证有足够的挤压力,消除由于支撑筋而产生的熔接痕,从而使制品塑化均匀,密实度良好,内应力小。压缩角不能过大,否则容易引起内应力加大,造成挤出不稳定,使制品表面粗糙,降低外观质量。
(4)定型段
口模定型段除了赋予制品规定的形状外,还提供适当的机头压力,使制品具有足够的密度,并进一步消除由支承筋产生的熔接痕及由于分流变截面等原因一而产生的内应力。 2.1基本原则
在进行流道设计时,应遵循以下几点基本原则:
(1)型材重心轴线应位于螺杆的轴线上。
(2)流道应渐变,不应急剧扩大或缩小,不得有“死点”和台阶,并遵守物料流动行为。
(3)应有足够的压缩比,消除结合缝。
(4)保证物料从机头等速挤出。
(5)熔体进入机头直至从模唇挤出时,必须尽可能恒定加速,直至在成型区之前达到所要求的出口速度。
2.2设计方法
2.2.1定型段口模流道
(1)口模间隙:型材壁厚不单单取决于口模间隙,还取决于挤出机对物料的塑化性能、挤出压力、挤出温度、物料性能、熔体离模膨胀和牵引收缩等,这些条件任何一个发生变化,都很影响壁厚的变化,很难用理论来计算。对于异型材制品中经常使用的HPVC材料,制品壁厚与口模间隙的关系为:式中:
hs/hm=1.1~1.2(1)
hs——制品壁厚;
hm——口模间隙。
挤出速度较高时取小值,反之取大值。
(2)口模流道的外围尺寸与制品外围尺寸。对于HPVC材料:
As/Am=0.80.93sm(2)
Hs/Hm=0.90.97(3)式中:
As——制品宽度;
Hs——口模流道外围宽度;
H。——制品高度;
Hm——口模流道外围高度。
(3)型芯尺寸:根据口模型腔外围尺寸及口模间隙,可得到型芯各部分的尺寸。
(4)定型段流道长度:异型材挤出口模定型段主要由宽度、高度不同的矩形狭缝流道组成,可以按照所示经验公式计算:
主流道:L1=(30-40)δ1,(4)
内筋流道:L2=L1/(δ1/δ2)n+1(5)式中:
L1——主间隙定型段长度;
L2——内筋定型段长度;
δ1——主间隙;
δ2——内筋间隙;
n——非牛顿指数。
2.2.2压缩段流道
压缩比。及压缩角梦:压缩比是支承板和口模板型腔横截面的面积比,一定的压缩比能保证足够的挤压力,使塑化均匀,减小内应力。
一般压缩比ξ取3-7,压缩角ψ取15~20度
2.2.3分流段流道
经过分流锥的配料后,在支撑板中又由支撑筋分成许多小腔进一步分割。此段流道为平直区,长度一般在高速挤出时取5060mm,型腔尺寸是根据压缩比设计的最大型腔和型体外围决定。在强度允许的条件下,支撑筋最大截面尺寸应尽量小,从而减少其对料流的影响。2.2.4分流锥
分流锥的作用是将供料区的材料全部按比例分配到各个区域,角度在70度以内,物料流动性越好,角度取值越大,以便形成背压,使物、料进一步塑化。
分流锥应尽量短,从而减少对料流分配的影响。
2.2.5内筋流道
前面已经介绍了内筋定型段长度的计算公式,下面对内筋的供料形式做简单介绍。
通常内筋的壁厚为0.9-1.5mm之间,而外壁一般为1.8-3.0mm之间。对于不同外壁厚的型材,其供料腔的大小也不同,设计中应保证内筋的供料压力足够。确定内筋供料腔的大小可参照外壁供料的压缩比,预设内筋供料压缩比与外壁相同。根据内筋的成型缝隙和预设的压缩比得到初步的内筋供料腔大小,再考虑物料的粘弹性对物料流动的影响,适当调整内筋供料腔,保让内筋供料腔的物料流速接近外壁供料腔,通常要稍慢一点。这样,就得到了内筋供料腔的大小。 下面以常用的60平开扇梃为例说明异型材挤出模头流道的设计思路,并用SolidWorks2003软件建立其三维立体模型。
将整个流道分为4段:发散段长为115mm,分流段长60mm,压缩段长20mm,定型段长60mm。其整体流道尺寸如图2所示。
按照前文所述的设计思路,其关键尺寸的具体设计如下。
3.1口模尺寸
由图4可见,口模流道的外围尺寸及口模间隙都较原制品尺寸发生了一定的变化。由于异型材挤出过程中物料流动的复杂性,其口模尺寸的确定并非单纯的扩大或缩小,而是要考虑多方面的因素,需要不断的试模、修模,以便能够获得最佳的挤出效果。
3.2定型段流道的长度确定
主流道:L1=(30-40)δ1,
内筋流道:L2=L1/(δ1/δ2)n+1
此例中,δ1=2mm,取L1=60mm
n=0.3,占δ2=1mm,取L2=24mm
3.3压缩段流道及分流段尺寸的确定
取压缩角ψ为15度,压缩比ε为4,压缩段长度为20mm;分流段长度取60mm,适用于高速挤出,其型腔尺寸同压缩段入口处截面相同,只是增加了几个支撑筋,在满足强度要求的情况下,支撑筋的尺寸尽量小。其截面尺寸图如图5。
3.4三维立体模型的建立
本例用SolidWorks2003软件建立其三维模型,如图6所示。
SolidWorks2003软件是美国SolidWorks公司开发的基于Windows平台的三维机械设计软件,其最大特点是采用全新的Windows操作界面,草图绘制灵活,并且有强大的特征建模能力,从而能大大缩短设计时间。
通过对流道三维模型的建立,可以将形成的.STEP203文件导入分析软件,如polyflow软件,有利于对流道内物料的压力、速度或剪切应力做模拟分析,从而达到优化设计的目的。
沿物料的挤出方向,截取A、B、C、D四个流道截面,其截面图如图6中a、b、c、b。
从图6中可以看出,异型材挤出成型机头流道是一个由开始的圆形逐步过渡到挤出制品型坯形状的过程。其具体尺寸的计算可参照前文所述内容,由于异型材挤出过程的复杂性,很难用理论来计算,所以设计中存在很多的经验数据,例如前后支撑板长度选为60mm,这样适用于目前应用较为广泛的高速挤出。 由于异型材截面的复杂性及多样性,其机头流道设计目前还依赖大量的生产实践经验,从而增加了试模、修模,延长了生产周期,增加了生产成本。在本文总结的机头流道设计方法的基础上辅以先进的模具流道分析软件,如FLOW2000、POLYFLOW等进行分析,将会使模具产品质量达到一个全新的技术水平。
大中型泵站工程中,由于工程的重要性,进水条件要求高,多将进水池和进水管合为进水流道。进水流道是泵房内部水泵进口渐缩段(泵吸水室、泵底座)之前的过流部分,采用钢筋混凝土现浇于泵房之中,并与泵房底板成整体,成为泵房的块形基础。进水流道按水流方向可分为单向进水流道和双向进水流道;单向进水流道按形状又有肘形弯管型、平面蜗壳(钟形)型及其他型式(如室型等)。
进水流道一般应满足以下要求:
①水力损失小;
②过流平顺,各种工况下流道内不产生涡带,更不允许涡带进入水泵;
③线型简单、施工方便;
④尺寸合理,满足泵房土建和结构设计要求,尽可能减少流道宽度和开挖深度,以减少工程投资。
1、模具制造公司在让供应商设计热流道时,不仅仅需要提供给供应商2D或3D图,更重要的是需要提供有关产品的设计信息,这样才能确保方案的可行性,使方案更加完美。在这一点上我公司做的较好,在给客户做方案时,需要让客户填写一份设计信息表,表中包含产品所用的材料(有无其他添加剂,助燃剂),重量,壁厚以及产品是否需要换色等信息。如此一来,信息完整,热流道的设计也将更加完美。
2、在掌握了越多的信息后,供应商将根据信息选择热流道类型(开放式、针点式或针阀式),并由此决定模具的设计和制造。在此过程中,模具公司必须密切配合供应商,对模具的修改方案方面紧密合作,对供应商提出的修改方案尽量配合,否则热流道做的再好,模具没有按方案改好,那也是枉然,如果在塑件加工时才发现模具错误,其错误是非常严重并很难挽救的。
3、 热流道在设计中型腔数的选择也是同样重要的,在选择型腔数时,除了尽量多放型腔提高生产效率外,还应考虑热流道的设计问题。 模具上型腔数与布局的选择应有利于塑料溶体在热流道系统里的流动平衡。流动平衡的好坏就取决于具体的热流道设计人员工作质量了。所以用户应尽量选择有利于流动平衡的型腔数(如选16型腔而不选15型腔等),以消除人为设计流动平衡所带来的任何失误。
4、 在第一点中提及了加工塑料的种类对热流道的选择有很大的影响,这取决于材料对热流道的选择的苛刻性。若加工PA材料(尼龙材料)就应选用耐磨性好的浇口镶件。 若加工流动性差的塑料(如PC)就应考虑选用较大的喷嘴系列,及在热流道板中使用较大的浇道截面尺寸等。因此,供应商需要了解客户产品的材料做具体可行性的方案。
分析如下:
冷凝器中,制冷剂有三个过程:
1. 冷却过程:压缩机排出的高温高压气体(90度以上,15kgf/cm2)进入冷凝器,经过第一阶段冷却,达到饱和温度。此过程中,气体比容逐渐变大,但是不太显著。在冷凝器中占的面积一般为10%左右。
2.冷凝(等温)过程:制冷剂继续流动,一边散热,一边凝结为液体,液体的量不断增加,气体的量不断减少。直至到出口时,气体完全冷凝。由于气体比容为液体的20多倍,因此,体积流量不断降低。此过程占得冷凝器面积为90%左右。
3.过冷过程:这个过程比较有争议,在有储液干燥器系统中,充注量适当,且稳定状态下,冷凝器出口为完全饱和状态,不存在过冷。但是,在变工况下,过冷不可避免。此过程,液体的比容没有变化,因此流速不变。
只要用心学,绝对有前途!
设计热流道工资高,要求会模具设计及塑料性能及注塑机相关参数,还有模流分析,要多动脑解决难点问题,深入学习及深入发展,才有前途!
热流道系统工作原理是在塑料模具内安装加热器,利用加热和温度控制的原理使模具的浇道保持熔融状态。犹如注塑机的炮台直接延伸到产品型腔的进胶点,使产品更直接轻松的成型。
热流道的优点:
1.
节约原材料,降低成。
2.缩短成型周期,提高机器效率
3.改善制品表面质量和力学性能。
4.不必用三板式模具即可以使用点浇口。
5.可经济地以侧浇口成型单个制品。
6.提高自动化程度。
7.可用针阀式浇口控制浇口封冻。
8.多模腔模具的注塑件质量一致。
9.提高注塑制品表面美观度。
热流道的缺点:
1.
模具结构复杂,造价高,维护费用高。
2.
开机需要一段时间工艺才会稳定,造成开始废品较多。
3.
出现熔体泄露、加热元件故障时,对产品质量和生产进度影响较大。
pc(聚碳酸脂),英文名Polycarbonate, 简称PC,是分子主链中含有—[O-R-O-CO]—链节的热塑性树脂,按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型,其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯,并以双酚 A型聚碳酸酯为最重要,分子量通常为3-10万。 是一种具有很高机械、光学、电气和热性能的热塑性工程塑料。这种极为坚韧的、易于加工的聚合物适应于多种用途:例如家用电器、汽车灯具、医疗仪器以及包装容器等。而高纯度的光学级 聚碳酸脂(OQ树脂)的开发,又促进了 光盘工业的发展。