塑料异型材挤出模的尺寸设计和计算一

挤塑配模工艺配模的理论公式（1）模芯D＝d＋e（2）模套D＝D＋2δ＋2△＋e式中：D――模芯出线口内径（mm）；D――模套出线口内径（mm）；d ――生产前半制品最大直径（mm）；δ――模芯嘴壁厚（mm）；△――工艺规定的产品塑料层厚度（mm）；e――模芯放大值（mm）；e――模套放大值（mm）。

（3）放大值e或e的说明。

1）绝缘线芯模芯e的放大值为～3mm；2）绝缘线芯模套e的放大值为1～3mm；3）生产外护套电缆用模芯e的放大值、铠装电缆为2～6mm，非铠装为2～4mm；4）生产外护套电缆用模套e的放大值为2～5mm。

4.举例说明模具的选配1）生产绝缘线芯3×185mm的实心铝导体扇形电缆，其扇形（标称）宽度为（其最大宽度允许值），绝缘层标称厚度为。

（其最小厚度允许值为×90%－＝,模芯嘴壁厚为，选用模具。

模芯D＝d＋e＝+＝（mm）考虑到实体扇形及最大宽度，选取D＝24mm。

模套孔径D＝D＋2δ＋2△＋e＝24＋2×1＋2×2＋3＝33（mm）2)生产电缆外护套，其型号为VLV，规格为1×240mm，电压为1kV，选用模具。

该电缆成缆后直径为，护套标称厚度为，取模芯嘴壁厚为。

模芯孔径D＝d＋e＝＋3＝≈27mm模套孔径D＝D＋2δ＋2△＋e＝27＋2×＋2×2＋4＝38mm3）在实际生产过程中，模具的选配往往在操作规程或生产工艺卡中给出一定的经验公式，如某厂φ65挤塑机给出的模具选配公式（△为塑料挤包层的标称厚度）。

挤压式模芯（mm）模套（mm）单线绞线导线直径＋（～）绞线外径＋（～）导线直径＋2△＋（～）绞线外径＋2△＋（～）挤管式模芯（mm）模套（mm）绝缘护套线芯外径＋（～）缆芯最大外径＋（2～6）模芯外径＋2△＋（～）模套外径＋2△＋（～）线芯或缆芯外径不均时，放大值取上限；反之取下限。

在保证质量及工艺要求的前提下，要提高产量，一般模套放大值取上限。

·产品与市场·收稿日期：2010－11－23基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(2009)；东北林业大学研究生论文资助项目(gram09)作者简介:王培剑(1986-)，男，浙江人，硕士研究生；徐凯宏(1969-)，男，哈尔滨人，教授，硕士生导师。

0引言挤出成型是聚合物加工中的一种重要的成型工艺，迄今已发展到用塑料与橡胶、钢材、木材、纤维、无机材料等复合挤出成型技术，是塑料成型加工的重要成型方法之一。

1挤出成型设计过程挤出成型时将塑料在旋转的螺杆与料筒之间进行传送、压缩、熔融塑化、定量地通过处于挤塑机头部的口模和定型装置、生产出连续型材，如图1所示。

2塑料异型材截面设计原则塑料异型材是指具有不规则截面形状的塑料挤出成型制品。

塑料型材种类繁多，型材截面较为复杂。

在设计异型材挤出模具之前，首先要对型材进行设计，设计原则有一下几点：（1）异型材结构简单为宜、壁厚尽量相等、呈对称布置。

（2）塑料异型材断面转角处圆弧过渡。

外侧转角圆弧至少为0.4mm 或壁厚的1/2。

同一部位的内处侧转角圆弧，以取同心圆弧过渡为好。

（3）塑料异型材表面很难达到高精度。

在满足使用要求的前提下，以选用低精度为宜。

具体可选用国家标准GB/T-14486-93中的MT5或MT6级，最低为MT7级。

（4）塑料异型材表面粗糙度，主要取决于模具流道机电产品开发与创新Development ＆Innovation of M achinery ＆E lectrical P roductsVol．24,No．1Jan ．,2011第24卷第1期2011年1月The Design and Analysis of the Plastics Extrusion DieWANG Pei-Jian ，JIAO Guo-Chang ，XU Kai-Hong（Northeast Forestry University ，Harbin Heilongjiang 150040，China ）Abstract:This article summarizes the design method of the plastics extrusion molding.Analyzing the three aspects ：the design principle of the profile sectiont ，he design of the extrusion die head ，the design of the shaper.Elaborated the design process should be noticed,in order to better improve the design of the plastics extrusion die.Key words:plastic profile ；die orifice ；shaper塑料异型材挤出模具设计分析王培剑，焦国昌，徐凯宏（东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040）摘要：概述了塑料异型材挤出成型设计方法。

塑料异型材挤出工艺参数设定、控制依据与标准绪言塑料异型材是在挤出机一定温度和螺杆摩擦、压延、剪切作用下均衡塑化加工成型的。

挤出机各项工艺参数，即挤出温度，螺杆温度，给料速度，挤出速度，牵引速度，熔体压力，扭矩，口模熔压，型材密实度，口模与定型模真空度，定型冷却温度，牵引压力等项参数技术指标的设定和控制对挤出型材塑化的外观和内在质量十分重要。

正确设定和控制以上工艺参数是每一个型材生产操作者应具备的技术技能。

现根据笔者十几年工作经验，将以什么为基准，正确设定和控制各项工艺参数以及出现一些非常情况的应对措施，谈一点自已的看法和意见，与行业各位行家交流，共勉，以共同促进塑料异型材质量水平提高。

不当之处请批评、指正。

塑料异型材工艺参数设定和控制依据与标准1、挤出温度的设定和控制由于PVC-U物料对温度比较敏感，塑料异型材挤出成型是在塑化温度和降解温度之间相对狭窄的温度区域进行的。

因锥形双螺杆机挤出型材供物料塑化，并抑制物料降解，分别对应有两个热源与冷源：一个热源是电加热圈提供给机筒的外热。

外热温控系统大致由10个温控点组成。

依据物料在挤出过程各个阶段的形态，承担热量供应工作。

因此可归纳为加温、恒温、保温三个区域。

其中加温与恒温区主要在挤出机内进行，以排气孔为界划分为两个相对独立又互为关联的部分。

所供热量由仪表电器进行控制。

依据挤出型材工艺要求，设定温度值，启动机筒各段电加热圈工作，当机筒加热达到设定温度值时，则通过温度传感器给模块数据，自动切断加热电源，加热停止，此时螺筒处于保温状态；当显示温度达不到设定温度指标参数时，加热圈就一直不间断工作。

另一个热源是由螺筒和螺杆产生的摩擦、压延、剪切热（简称剪切热），是不能自控的，主要由给料速度和螺杆结构形式所决定；一个冷源是安装在螺筒熔融段与计量段位置上的风机实施的。

当螺筒加热时，风机不工作，当显示温度达到或超过设定温度指标参数，螺筒加热圈加热停止的同时，温控系统自动启动冷却风机，进行强制冷却；另一个冷源是螺杆内部调温装置，通过预先设定一个温度指标，启动螺杆芯温电机、调温装置的加热器对油箱导热介质（硅油）加热，当螺杆物料温度高于设定温度时，通过温度控制元件控制水冷却装置对油箱内导热介质（硅油）进行冷却。

模具计算公式模具计算公式是根据模具设计的要求和具体形状，通过一些数学公式来计算出模具各个部分的尺寸和形状。

模具计算公式是模具设计的基础，它能够确保模具的准确性和合理性。

下面是我个人设计的一些常用模具计算公式，供参考：1.挤压模具计算公式：挤出口宽度=Z/D挤出口长度=0.4*D胚料浮头高度=0.7*W(其中，W为挤出口宽度)浮腔流道长度=K*H(其中，K为系数，H为胚料浮头高度)浮腔面积=W*H模腔面积=(W+2*P)*(H+2*L)(其中，P为模孔周围距离，L为模孔到模腔边缘的距离)模孔面积=W*H2.注塑模具计算公式：注射腔面积=W*H模腔面积=(W+2*P)*(H+2*L)(其中，P为模孔周围距离，L为模孔到模腔边缘的距离)模孔面积=W*H冷却时间=w*V^0.3(其中，w为材料热导率，V为注塑物体体积)流道长度=K*H(其中，K为系数，H为注射腔高度)流道面积=W*H流道截面积=(W+H)*H3.压铸模具计算公式：冷却时间=w*V^0.3(其中，w为材料热导率，V为铸件体积)浇注系统长度=K*H(其中，K为系数，H为铸件高度)浇注系统面积=W*H型腔面积=(W+2*P)*(H+2*L)(其中，P为型腔周围距离，L为型腔到模孔边缘的距离)模孔面积=W*H4.塑料模具计算公式：型腔面积=(W+2*P)*(H+2*L)(其中，P为型腔周围距离，L为型腔到模孔边缘的距离)模孔面积=W*H冷却时间=w*V^0.3(其中，w为材料热导率流道长度=(W+H)*L(其中，L为流道长度与平均厚度的比例系数)流道面积=W*H流道截面积=(W+H)*H。

工业设计之模具工艺原创塑料异型材挤出成型模具AutoUTOCAD设计李辉塑料异型材大多采用PVC—U塑料，其配方成分复杂，制品的结构和形状复杂，且配合尺寸和精度要求高，故而影响挤出成型的因素较多，模具设计难度也较大。

机头设计机头设计理念：①支承板流道截面积为口模截面积的4倍以上，便于调节料流速度和异型材挤出形状。

②要有足够的压缩比和定型长度，以保证制品密实和消除熔接痕。

③异型材横截面厚的部位定型段长度要比薄的部位长，以均一流速，防止制品变形。

④模腔的流量与定型长度成反比，与口模间隙的三次方成正比。

⑤制品形状复杂部位，料流多，压缩角要大一些。

⑥平直段过长，则机头压力大，挤出速度慢，机头负荷大；⑦平直段过短，则物料不稳，型材内应力大，易变形，型材强度低。

1、机头结构选择其主要组成部分如图一所示。

模具设计时一般采用此结构，尤其适用于塑料门窗的主型材等复杂断面形式。

其优点在于：①有利于对PVC—U料流进行加热塑化，使其内外温度趋于均匀。

②减少易引起紊流的压缩段的长度，使PVC—U料流尽可能地形成稳定流动，有利于减少离模膨胀(也称Barus效应)。

③分流锥是平直走向，有利于减少料流阻力，预防高聚物受热降解。

④型芯内开设了单独给内筋供料的流道腔，有利于减少PVC—U料流在模内的界面应力，有利于减少形变应力。

2、机头流道设计近几年，机头流道设计中开始运用塑料流变学原理，但PVC—U异型材，尤其是塑料门窗异型材机头内料流的特殊流动形式，国内外仍在研究之中，大多还是靠经验设计和试模修正的方法。

①塑料门窗异型材截面重心的位置坐标塑料门窗异型材截面重心必须位于挤出机的输出物料的中心轴线上，以确保熔融物料对复杂中空异型材截面有较均匀的分布。

用AutoCAD软件可以容易地求出截面重心的位置坐标。

先用region,Subtract等命令把截面图形组成一个面域，再用list命令可以方便地查出重心的X、Y值。

②口模横截面型腔尺寸对于异型材流道理论计算可参阅相关的书籍，一般可作为设计验证，本文拉伸比、成型收缩比。

挤出模具装配尺寸的设计模具设计，可以先设计模芯再设计模套，也可以先设计模套再设计模芯。

为了较少设计验证次数，一般先设计模套再设计模芯。

我们以65型挤出机机头来举例，已知机头装配尺寸，要求设计模芯、模套。

经测绘，得65型挤出机模头尺寸。

1、先设计模套，根据模套拆装要求，其伸出模头的长度约10mm，则得到模套的总长10+20=30mm；2、确定模套内锥最大外径=Φ25mm；3、根据要求，确定模套定径区直径ΦD；4、取定径区长度=0.5D；5、计算模套内锥半角γ/2=ATAN（（25-D）/（2*（30-0.5D））*180/PI()；绘制模套的草图（见图10）；6、因采用挤压式，模芯与模套的模间距L=2δ厚度；7、选模头右边平面为基准面A，模芯口至基准面A的距离=10-2δ厚度；8、为模芯拆卸方便以及模芯强度，选模芯伸出模头左边约10mm，则可以得到模芯总长=10+（10-2δ厚度）+65；9、绘制模芯草图（如图）；10、为便于调节偏芯，模芯螺纹长度一般取8～10mm，即b=8mm；11、根据模头尺寸结构，取d4=18mm；12、根据第8条，我们知道模芯伸出模头左侧10mm，则a+b=27+10=37mm，a=37-b=37-8=31mm；13、为保证调偏螺钉能正面受力在模芯上，一般c取12～15mm，即c=15mm；14、根据线芯大小，我们确定模芯定径区直径d1=d线芯+（0.2～0.5） mm，取d1=d线芯+0.2 mm，那么模芯外锥最小外径d2=d1+0.5*2=d线芯+1.2 mm；15、那么根据以上数据，我们可以得出模芯外锥部分的长度=L-a-b-c=10+（10-2δ厚度）+65-31-8-15=31-2δ厚度 mm；16、根据锥角计算公式，求的模芯外锥角β= ATAN（（18- d线芯+1.2）/（2*（31-2δ厚度））*180/PI()17、将计算出模芯的锥角β与计算的模套外锥角γ比较，看看其差值是不是符合我们设计要求，若在设计范围内，设计成功，绘制零件图；若有出入，再次循环以上内容，直至符合设计要求为止，但必须保证在满足角度的前提下，还必须满足装配上的要求。

塑料模具尺寸的计算一、塑料的收缩性塑料制作从模具中取出冷却到室温后，尺寸缩减，即为收缩性。

塑料的收缩性与许多因素有关，分述如下：1、塑料收缩性地大小，因塑料种类的不同。

大体上来说，热固性塑性收缩性小。

在热塑性塑料中，非结晶性的塑性收缩小，如ABS、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)等。

添加增强剂的塑料收缩小，如用玻璃纤维增强的热塑性塑料。

2、塑料收缩性的大小，与加工工艺条件有关。

有如下几种情况：(1)注塑温度高收缩小，注塑温度低收缩小。

(2)脱模快收缩大，脱模慢收收缩小。

(3)保压时间长收缩小，保压时间短收缩大。

(4)模具温度低收缩小，模具温度高收缩大。

(5)注塑速率高收缩小，反之收缩大。

(6)塑件冷却时间长收缩小，反之收缩大。

(7)塑件的收缩在受限制处收缩小，在自由处收缩大。

(8)塑料件设计要求各部的壁厚尽量相同的，因为壁厚处收缩大，壁薄处收缩小，易产生收缩不均。

(9)塑料件形状复杂缩小，形状简单的收缩大。

(10)进料口大收缩小，反之收缩大。

(11)添加增强剂的塑料比没有添加增强剂的塑料收缩小。

二、收缩率的计算常温下模腔的尺寸和塑料制件收缩后的尺寸差与常温下制件的实际尺寸之百分比，称为收缩率。

Q＝(D－D1)/D1*100%Q——收缩率(%)D——常温下模腔的实际尺寸D1——常温下制件的实际尺寸在计算型腔与型芯的尺寸时，首先要确定所选用的塑料收缩率，同时要综合考虑成型方法及工艺条件、模具结构、制件的结构等等，如上述的收缩因素。

这里特别指出，对收缩率的准确选取至关重要，对有经验的人来说可能一次即可选准收缩率。

因为每一种塑料所给收缩率不是一个固定值，而是一个收缩率范围。

例如聚乙烯(PE)收缩率在1.5～4%之间，根据经验中小塑料件可取2.5～3%。

三、塑料制件在设计和制作时的尺寸计算一般的计算，可按如下公式进行即可满足需要。

1、型腔尺寸的计算(考虑到使用磨损后尺寸变大公差取负值)在计算型腔尺寸时，选取塑料收缩率时往往不易选的很准确，尺寸要选小一些，留有这么大的余地，否则做大了模具将报废。

塑料异型材挤出口模设计的数值模拟概述塑料异型材挤出口模设计的数值模拟是一种在计算机上利用数值方法对塑料挤出加工过程进行仿真和优化的技术。

通过建立合理的数值模型，可以预测挤出产品的形状和性能，并在实际生产之前进行改进和调整，从而提高生产效率和产品质量。

塑料挤出是将熔融塑料通过模具预设的挤出孔进行连续挤压，使其产生所需的正交截面形状的一种加工方法。

在实际生产中，模具的设计和挤出口的形状对挤出产品质量和生产效率有着重要影响。

数值模拟可以帮助设计人员分析和优化挤出口模具的形状，减少试验成本和开发周期。

首先，进行塑料异型材挤出口模设计的数值模拟需要根据挤出工艺的特点和要求建立合理的数学模型。

这个模型需要考虑材料流动、温度分布、挤出压力和速度等多个因素的相互作用。

常用的数学模型包括有限元方法、计算流体力学和动量平衡等，其中有限元方法最为常用。

其次，根据建立的数学模型，需要采集并输入模型所需的各种参数和初始条件。

这包括挤出材料的物理性质、模具结构的几何形状、挤出速度、挤出温度和挤出压力等。

这些数据可以通过实验测试、文献调研和经验总结等方式获得。

接下来，进行数值模拟计算。

根据所建立的数学模型和输入的各种参数和初始条件，通过数值计算方法求解模型的方程组，得到挤出过程中各个时刻的物理状态。

这包括挤出材料在模具中的流动状态、温度分布、挤出压力和速度等。

在计算过程中，需要进行一些边界条件的设定和参数的敏感性分析。

边界条件的设定包括模具的出口和挤出成型区域的输入和输出条件，如挤出速度和压力。

参数敏感性分析则是通过改变输入参数的值，观察计算结果的变化，以了解各个参数对挤出过程的影响程度。

最后，根据数值模拟的结果进行优化。

通过观察和分析数值模拟得到的挤出过程和产品的形状、尺寸和性能等数据，可以发现问题和改进空间。

例如，如果数值模拟结果显示挤出产品的结构不均匀或者存在缺陷，可以通过优化挤出口模具的形状和尺寸等来改善产品质量。

优化的方法包括参数调整、模具结构设计和工艺改进等。

型材模具直径计算公式在模具设计和制造过程中，型材模具的直径计算是一个非常重要的步骤。

型材模具的直径直接影响着模具的制造成本、使用性能和成型产品的质量。

因此，正确地计算型材模具的直径是非常重要的。

型材模具的直径计算公式可以根据模具的具体形状和尺寸来确定。

一般来说，型材模具的直径计算公式可以分为两种情况，圆形型材和非圆形型材。

下面将分别介绍这两种情况的直径计算公式。

对于圆形型材模具，其直径计算公式为：直径 = (2 高度π) / (π + 2)。

其中，直径表示型材模具的直径，高度表示型材模具的高度，π表示圆周率，约等于3.14159。

根据这个公式，可以根据型材模具的高度来计算其直径。

对于非圆形型材模具，其直径计算公式相对复杂一些，需要根据具体的形状和尺寸来确定。

一般来说，可以根据型材模具的截面形状来确定其直径计算公式。

例如，对于矩形型材模具，其直径计算公式可以表示为：直径 = (2 (长 + 宽) π) / (π + 4)。

其中，直径表示型材模具的直径，长和宽分别表示型材模具的长和宽，π表示圆周率，约等于3.14159。

根据这个公式，可以根据型材模具的长和宽来计算其直径。

除了上述的直径计算公式外，还需要考虑到型材模具的材料和制造工艺等因素。

不同的材料和制造工艺会对型材模具的直径计算产生影响。

因此，在实际应用中，还需要根据具体的情况来确定型材模具的直径计算公式。

在进行型材模具的直径计算时，还需要考虑到型材模具的使用环境和要求。

不同的使用环境和要求会对型材模具的直径计算产生影响，因此需要根据具体的情况来确定型材模具的直径计算公式。

总之，型材模具的直径计算是一个非常重要的步骤，直接影响着模具的制造成本、使用性能和成型产品的质量。

在进行型材模具的直径计算时，需要根据具体的形状、尺寸、材料、制造工艺、使用环境和要求等因素来确定合适的直径计算公式，以确保模具的制造和使用效果。

挤压模具设计参数计算理论型材挤压工艺型材挤压工艺，包括确定挤压工艺参数、选择合适的润滑条件、挤压比的确定及合理锭坯尺寸的计算。

它们与合金种类、制品规格和设备能力有关。

一、挤压工艺参数的确定确定工艺参数时，应综合考虑金属与合金加工时的可挤压性和对制品质量的要求（尺寸与形状的允许偏差，表面质量，组织与性能等），以满足提高成品率与生产率的需要。

热挤压过程的基本参数是挤压温度和挤压速度（或金属出口速度），两者构成了对挤压过程控制十分重要的温度-速度条件。

（一）挤压过程中的温度变化挤压变形使坯料具有优越的三向压应力状态，但由于变形不均匀性导致金属沿锭坯断面的流速差，会发生大的纵向拉应力，甚至引起制品产生周期性表面裂纹。

为了保持挤压制品的整体性，挤压塑性变形区的温度必须与金属塑形最好的温度范围相匹配。

塑性变形区温度取决于坯料和工具的加热温度、变形热以及被周围介质所吸收的热量。

挤压速度越大，被周围介质吸收的热量就越小，则塑性变形区的温度就越高；反之亦然。

在一定的变形程度下，要么选择合适的预热温度，要么选择合适的变形速度，都可以使塑性变形区的温度保持在规定的范围内。

当变形速度较小时，必须提高预热温度；而变形速度较大时，则必须降低预热温度。

在挤压铝合金时，挤压温度较低（400-500℃），挤压速度较慢，而且铝合金的导热性很高，所以在计算塑变区的温度场时必须考虑由于挤压金属的热传导和金属与挤压工具之间的热交换而引起的温度变化。

（二）挤压时的温度条件确定挤压的温度制度时，应考虑以下一些因素：1）分析合金的塑性图与状态图，了解合金最佳塑性温度范围和相变情况，避免在多相和相变温度下变形。

2）挤压过程温度条件的特点、影响温度条件变化的因素和调节方法以及温升情况。

3）尽可能地降低变形抗力以减小挤压力和作用在工具上的载荷。

4）保证最大的金属流出速度。

5）保证温度不超过该合金的临界温度，以免塑性降低产生裂纹。

6）保证挤压时金属不粘结工具，恶化制品表面质量。