模具应用案例展示

塑料管挤出成型用模具结构比较简单，这里举例说明模具中主要零件的技术要求及制造工艺。供读者应用参考。

1.聚乙烯管成型模具结构尺寸举例

（1）分流锥、分流锥支架和芯轴 管成型模具中的分流锥、分流锥支架和芯轴，在大规格管成型用模具中是三个分别独立的零件，装配时用螺纹连接把三个零件组成如图3-9所示的结构。也可把分流锥和支架制成一体，芯轴为一个独立的零件，这主要由管的规格大小来决定。

1）结构尺寸。如图3-9所示，分流锥、分流支架及芯轴组合后的尺寸见表3-3。

表3-3 分流锥、支架、芯轴组合后的结构尺寸应用举例 （单位：mm）

2）制造及应用技术要求：

① 三个零件分别用45钢制造，最好采用锻造成型毛坯。

② 粗车各部，留出2～3mm的加工余量。

③ 调质处理，硬度达260～290HBW。

④ 半精车、精车各部位。三个零件配合孔、轴应采用H7/h6加工精度，保证三个零件装配接触端面与轴心线的垂直度。

⑤ 精车后的各外圆（指与熔料接触面）表面粗糙度Ra应不大于0.25μm，配合接触端面表面粗糙度Ra不大于1.25μm。

⑥ 三个零件装配组合后，各平面应光滑过渡，不允许有凸凹台或平面结合缝隙出现。

⑦ 铣出支撑肋圆弧孔后，钳工进行修磨。支撑肋出料端锐角应小于进料端锐角，以利于熔料通过此处后熔料结合线的消除。

⑧ 进气孔要与模具体配钻。

⑨ 钳工装配、修整各部并去毛刺。

（2）口模（有些模具中，把口模分成中套和口模两部分） 模具中的中套和口模，有的模具中把这两个零件制成一体。有些分两部分制造，目的是为了方便加工和生产时对管坯壁厚的调节。这两个零件的结构如图3-14和图3-15所示，具体尺寸见表3-4。

图3-14 中套结构尺寸

图3-15 口模结构尺寸

表3-4 中套、口模结构尺寸应用举例 （单位：mm）

中套、口模制造及应用技术要求如下：

1）中套和口模应采用50钢锻造成型毛坯。

2）粗车两零件各部留出2～3mm的加工余量。

3）粗车后的零件进行调质处理，硬度达260～290HBW。

4）半精车、精车零件各部至图样尺寸。注意：①中套外圆与模具体内孔应采用H7/h6配合加工精度；②两零件结合端面应保证与轴心线垂直，表面粗糙度Ra应不大于1.25μm；③熔料流经的模具平面应光滑平整，表面粗糙度Ra应不大于0.25μm；④除了锥圆与端面交界处不倒角，其他各部位应倒角C2。

（3）模具体 模具体的功能主要是把组成模具的分流锥、分流锥支架、芯轴、中套和口模等各零件包容、固定在模具体内，形成熔料流道空腔，使进入模具腔内的熔料从模具的口模挤出后，形成制品。另外，成型模具还需通过模具体与机筒连接固定。模具与机筒连接方式可采用如图3-16所示的几种方法。应用时应视机筒所具备的联接条件，选择适宜的联接方法。

图3-16 模具与机筒的连接方式

图3-16a）为活节螺栓连接。此种连接方式应用较多，应用举例见图3-17a。拆卸安装方便，但结构较复杂。

图3-16b）螺钉连接。结构较简单，拆卸、安装略慢些，应用举例见图3-17b。

图3-16c）剖分连接。适用于小规格挤出机，拆卸、安装方便、快速。应用举例见图3-17c。

图3-16d）冕形螺母连接。拆卸安装方便快速。

图3-17 模具与机筒连接应用参考尺寸

a）活节螺栓连接 b）螺钉连接 c）剖分连接的机筒端面尺寸

1）模具体结构尺寸。模具体结构如图3-18所示。实际应用中的各部尺寸见表3-5。

图3-18 模具体结构

2）模具体制造及应用技术要求

① 模具体用45钢制作，毛坯经锻造成型。

② 粗车各部，留出2～3mm的加工余量。

表3-5 模具体结构尺寸应用举例 （单位：mm）

③ 调质处理，硬度为260～290HBW。

④ 半精车、精车各部至图样尺寸。注意：a.D₇、D₁和D₃圆在同一次装夹中精车至要求尺寸，以保证三个圆周直径的同心度；b.D₇和D₃圆直径按H7精度加工，表面粗糙度Ra不大于1.25μm；c.端面A应与D₃圆中心线垂直；d.D₁锥孔表面粗糙度Ra应不大于0.25μm；e.L₃位置孔应与分流锥支架筋孔配钻。

（4）定径套 聚乙烯管挤出成型用定径套，都采用图3-12c型真空冷却定径套结构。定径套的内径尺寸，通常应是进料端直径略大于出料端直径。具体尺寸应视口模直径，管坯被牵引速度大小、模具压力和原料的性能决定。还应注意：进管端直径要与口模的出口端直径尺寸匹配；采用图3-12a、b型定径套时，相连接处要平滑过渡，定径套内径可略大于口模直径，但绝不能使定径套的内圆直径小于口模直径。定径套的出口端直径应比成品管的外径尺寸略小些，同时还应有些锥度。具体应用尺寸例见表3-6。

表3-6 真空冷却定径套结构尺寸 （单位：mm）

注：参照图3-12c。

定径套的材料，一般采用45钢或Q235普通碳素钢。经机械加工的定径套内径表面粗糙度Ra应不大于0.32μm，必要时进行镀铬层处理，以改善管制品表面的光洁程度。真空定径套的夹套层，分通冷却循环水段和抽真空段。真空段内壁钻有直径为ϕ0.5mm交错排列的通孔。经由此段的管坯外圆在真空套通孔的吸力作用下，紧贴在定径套内壁上，以保证管坯的定型圆度；冷却循环水段为管坯降温。

定径套与口模的连接，有的采用螺纹连接固定，有的采用螺栓连接；口模与定径套连接接触平面间，注意要有隔热垫（可采用聚四氟乙烯垫），以保证模具温度控制的稳定。

2.聚氯乙烯管成型模具结构举例

聚氯乙烯管挤出成型用模具结构及各部零件结构尺寸设计，与聚乙烯管挤出成型用模具结构尺寸设计相同。图3-19～图3-33为不同管规格挤出成型用模具结构举例；表3-7～表3-10为聚氯乙烯管直径为ϕ25×2和ϕ32×2.4成型用模具结构尺寸应用举例，组装参照图3-1可供应用时参考。

表3-7 分流锥、支架和芯轴组合后的结构尺寸 （单位：mm）

注：参照图3-9。

表3-8 中套结构尺寸 （单位：mm）

注：参照图3-14。(https://www.xing528.com)

表3-9 口模结构尺寸 （单位：mm）

注：参照图3-15。

表3-10 定径套结构尺寸 （单位：mm）

注：参照图3-12a。

聚氯乙烯管挤出成型用模具，不管是直径较大的管材，还是直径较小的管材成型，用模具的结构型式没有多大的变化。不同规格管材成型模具结构中的变化，主要是从对模具零件的机械加工方便、保证零件的制造精度、装配精度和减轻零件重量及安装、拆卸方便等方面考虑，对一些零件结构进行适当的调整。

图3-19 PVCϕ25mm硬管成型模具

1—分流锥 2—模具体 3—定径套 4—螺母 5—口模 6—芯轴 7—螺母 8—调节螺钉 9—进气嘴

图3-20 PVCϕ32mm硬管成型模具

1—分流板 2—进气嘴 3—分流锥支架 4—分流锥 5—定径套 6—芯轴 7—螺母 8—调节螺钉 9—口模 10—模具体 11—螺钉 12—模具体 13—连接板

图3-19～图3-21是管材直径小于50mm用模具结构。这种结构中的模具零件安装，拆卸都比较方便；分流锥支架的外圆与模具体内表面采用H7/h6级精度配合定位，保证了分流锥、分流锥支架和芯轴间用螺纹连接后，三者与模具体在同一条中心线上的配合精度。图3-21中的芯轴上设有R形凸台，这对熔料经过分流锥支架肋时产生的熔料接合线消除有利，可使管材更密实，内表面光洁。这种模具结构既可成型硬质PVC管，也可成型软质PVC管。定径套与口模连接，成型的管坯挤出定径套后即进入水槽冷却定型。

图3-21 PVC硬管成型模具

1—分流锥 2—进气孔 3—分流锥支架 4—定径套 5—口模 6—芯轴 7—螺母 8—调节螺钉 9—模具体 10—定位销 11—模具体 12—分流板

图3-22 PVCϕ50mm硬管模具

1—调节螺钉 2—拉杆 3—气堵拉杆 4—冷却定径套 5—螺母 6—芯轴 7—口模 8—压环 9—螺钉 10—分流锥支架 11—进气孔 12—分流锥 13—模具体

图3-22和图3-23所示是成型管材直径小于80mm用成型模具结构。采用内压法定径，定径套外腔是带有能通冷却循环水的环形套，冷却管坯；生产时，通过分流锥支架肋上的小孔，把压缩空气输入管坯内，管坯前端装有气堵，防止管内压缩空气逸出。分流锥、支架和芯轴也是用螺纹连接成一体，依靠分流锥支架外圆与模具体内圆紧密配合定位。保证分流锥、支架和芯轴与模具体装配后的同心精度。

图3-23 PVCϕ75mm硬管模具

1—螺钉 2—连接板 3—分流锥 4—分流锥支架 5—调节螺钉 6—芯轴 7—口模 8、9—压环 10—螺钉 11—模具体 12—进气孔

图3-24和图3-25所示模具成型的管材直径较大些（一般管直径在90～125mm范围）。模具结构与前两种结构不同处，是分流锥、分流锥支架和芯轴，三件由螺纹连接组合成一体后，是从模具体的左端（图示方向）装入模具体内，口模是从模具体右端（图示方向）装入模具体内；定径套外腔可采用能通冷却循环水的环形套，也可用带有抽真空腔段的冷却定径环形套（见图3-24）。这种真空定径套与口模的出料口端有20～50mm距离，挤出口模的管坯先经空气冷却，表面形成光滑冷层面后再进入真空定径套。生产厚壁管时，既可借助管内的压缩空气把管坯吹胀，又可用真空吸附管外表面紧贴在定径套内圆表面，保证了厚壁管冷却定型质量。

图3-24 PVCϕ90mm硬管模具

1—套 2—分流锥 3—分流锥支架 4—调节螺钉 5—芯轴 6—密封环 7—真空定径套 8—螺母 9—拉杆 10—口模 11—螺钉 12—压环 13—模具体 14—螺钉

图3-26和图3-27所示模具是成型管材直径在150～200mm时用的模具结构。为了模具零件机械加工和组装的方便，把模具体分成两段，机械加工后，组装时用螺钉连接固定。连接模具体的、与分流锥外圆为配合基准的结合圆（见图3-26），要采用H7/h6精度配合，以保证模具体内表面装配后的同心度和接触面过渡处不出现凸凹台现象。图3-26中芯轴上设有弧形凸台、这对熔料经过分流锥支架肋后、产生的熔料结合线消除有利，改进了熔料塑化质量、使产品质量得到进一步提高。

图3-25 PVCϕ125mm硬管模具

1—分流锥支架 2—调节螺钉 3—芯轴 4—口模 5—压环 6—螺钉 7—分流锥 8—进气孔 9—套 10—模具体

图3-26 PVCϕ160mm硬管模具

1—进气孔 2—气堵拉杆 3—定径套 4—螺母 5—拉杆 6—芯轴 7—口模 8—调节螺钉 9—螺母 10—模具体 11—分流锥支架 12—分流锥 13—螺钉 14—模具体

图3-28和图3-29所示是较大直径（ϕ250～ϕ315mm）塑料管成型模具结构。为了机械加工和组装的方便，把有较大重量的模具体分成三段，由螺钉连接成一体；连接接触面设计成锥形（见图3-28），这使组合的三个零件连接牢固可靠，同心度精度高，不会出现位移、保证了装配精度。较大直径的芯轴为中空型、这既可减轻芯轴重量、又可在空腔内安装电阻加热器，这既可加速模具芯轴的加热升温，又提高了熔料的塑化质量。组装后的模具体较重，应配置装运用吊环。

图3-27 PVCϕ200mm硬管模具

1—分流锥 2—螺钉 3—螺母 4—芯轴 5—螺钉 6—隔热垫 7—定径套 8—拉杆 9—口模 10—压环 11—调节螺钉 12—模具体 13—定位销 14—模具体 15—模具体 16—连接板 17—分流板

图3-28 PVCϕ250mm硬管模具

1—进气孔 2—中套 3—螺母 4—拉杆 5—口模 6—堵板 7—气堵拉杆 8—冷却水套 9—芯轴 10—调节螺钉 11—吊环 12—模具体组合件 13—螺钉 14—模具体组合件 15—分流板 16—分流锥 17—连接板

图3-29 PVCϕ315mm硬管模具

1—连接板 2—模具体组合件 3—螺钉 4—模具体 5—芯轴组合件 6—螺钉 7—压环 8—螺钉 9—芯轴组合件 10—芯轴组合件 11—冷却装置 12—芯轴组合件 13—拉杆 14—螺母 15—芯轴控温装置 16—口模 17—螺钉 18—调节螺钉 19—螺钉 20—螺钉 21—分流锥 22—螺钉 23—分流锥组合件

图3-30和图3-31所示管坯成型模具结构，不同于通用型管坯成型模具结构之处，是分流锥支架肋变成筛孔式料流板。这种筛孔板（筛孔直径为1.5～2mm）的作用和机筒前设置的分流板作用相同，可提高熔料塑化质量，使成型的管壁更密实。图3-30是成型硬质PVC管材用模具结构，芯轴上设有弧形凹槽，可消除流经筛孔后的熔料汇合痕迹线。图3-31是聚丙烯管挤出成型较大直径管材时用模具结构，为了减轻芯轴重量，应将其设计成中空型。

图3-32所示是一种挤出聚酰胺（尼龙）料包复弹簧增强管用模具结构。生产时，缓慢、匀速运行地弹簧，先在汞中通过（因为汞是一种非粘性、自动和低熔点金属，对弹簧条起到真空密封作用），再进入成型模具内。进入模具内的塑化熔料成型管坯挤出模具后，被抽真空，便会吸附在弹簧上，成为弹簧增强尼龙管。通过调节螺钉的调节，可使弹簧增强管上的尼龙层壁厚均匀。

图3-33所示是内径定型PVC管成型模具结构，多在成型医用管材中应用。此种塑料管多是透明，内、外壁光滑的小直径管。模具结构不同于通用塑料成型模具之处，是设有内径冷却定型装置。生产时、内径冷却定型装置在管坯内通过，为挤出模具的管坯冷却降温定型；内径冷却定型装置的外圆直径与管的内孔直径尺寸相符（或略大些），内有冷却水通过。

图3-30 PVC管成型用筛孔板式模具

1—连接板 2—模具体 3—芯轴 4—螺母 5—口模 6—水套 7—拉杆 8—调节螺钉 9—螺钉 10—分流板 11—筛孔套

图3-31 PP较大直径管成型模具

1—分流锥座 2—筛孔板 3—模具体 4—芯轴 5—口模 6—螺母 7—堵板 8—螺母 9—调节螺钉 10—连杆 11—键 12—螺钉 13—模具座 14—分流板 15—分流锥

图3-32 增强塑料弹簧包复成型模具

1—螺钉 2—牵引轮 3—冷却空气环 4—口模 5—调节螺钉 6—模具体 7—汞 8—导轮 9—螺钉 10—内芯

图3-33 PVC内径定型管模具

1—内冷却定型套 2—口模 3—螺母 4—模具体 5—调节螺钉 6—螺钉 7—水管 8—密封环 9—接头 10—水嘴 11—螺母 12—芯轴 13—连接颈