直歧管衣架式模具制造技术

本实用新型专利技术公开一种直歧管衣架式模具，其流道的阻流区沿流道长度方向设计为厚度不同的阻流I区和阻流II区，将歧管设计为沿流道宽度方向截面尺寸不变的直歧管。还涉及在不改变衣架式模具流道的入口区、松弛区和成型区的情况下，通过对熔体在流道中的流动行为进行分析，基于熔体出口流率沿流道宽度方向均匀的条件，利用流变学理论推导了两个阻流区的分界曲线。该模具的流道具有阻流区长度短、熔体出口流率均匀性好的优点。流率均匀性好的优点。流率均匀性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
直歧管衣架式模具


[0001]本技术涉及模具设计
，特别涉及一种直歧管衣架式模具。

技术介绍

[0002]衣架式模具广泛应用于塑料片材和流涎膜的挤出成型。为了保证制品横向厚度的均匀性，衣架式模具的流道设计要求熔体沿流道宽度方向出口流率均匀。基于熔体在流道宽度方向出口流率均匀以及熔体在歧管和阻流区中停留时间相等的原则，针对单一厚度阻流区对歧管尺寸及轨迹进行计算，所设计的衣架式模具的流道阻流区长度较大，难以用于宽幅片材和流涎膜的挤出成型。将熔体在歧管中的停留时间扩大到熔体在阻流区中的停留时间的数倍，对上述方法进行改进，可缩短流道阻流区的长度，但歧管半径增加，显著增加熔体在流道中的停留时间。采用该方法设计的歧管的半径及其轨迹较复杂，增加了模具制造的难度。
[0003]工业生产中所用衣架式模具的流道大都采用直歧管和单一厚度阻流区的结构。由于缺乏设计理论的指导，工程中通常采用经验设计并通过试模和修模来改善熔体出口流率均匀性。在模具中加装阻流棒也是提高熔体出口流率均匀性的常用方法，但当流道结构设计不良时，即使调节阻流棒也难以使熔体出口流率均匀性达到成型要求。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阻流区长度短、熔体出口流率均匀性好的直歧管衣架式模具。
[0005]本技术的技术方案为：一种直歧管衣架式模具，所述直歧管衣架式模具的流道包括沿流向依次设置的入口区、歧管、阻流区、松弛区和成型区，所述阻流区包括沿流道长度方向设计的阻流I区和阻流II区，阻流I区和阻流II区的厚度不等，所述歧管为截面尺寸沿流道宽度方向不变的直歧管。
[0006]所述阻流区中，靠近歧管的区域为阻流I区，靠近松弛区的区域为阻流II区；阻流I区的厚度和阻流II区的厚度沿流道宽度方向不变。
[0007]所述阻流I区在流道对称面位置和流道末端与歧管之间设有间距，所述阻流II区在流道对称面位置和流道末端与松弛区之间设有间距；歧管的截面采用圆形，歧管半径沿流道宽度方向不变。
[0008]一种直歧管衣架式模具平衡流道的流变学设计方法，适用于沿宽度方向对称的模具的流道设计，包括以下步骤：
[0009]构建物理模型：假设a.熔体为不可压缩流体；b.熔体流动为稳态层流流动，忽略惯性力和体积力；c.熔体在流动过程中温度不变；d.熔体在歧管中仅沿歧管轴向流动，在阻流I区、阻流II区、松弛区和成型区中仅沿挤出方向流动，且熔体在歧管中的流动和在阻流I区中的流动互不干涉；e.忽略流道末端两侧壁面对熔体流动的影响；
[0010]构建流道几何模型：模具流道包括沿流向依次设置的入口区、歧管、阻流区、松弛
区和成型区；将阻流区沿挤出方向设计为阻流I区和阻流II区，阻流I区和阻流II区的厚度不等；将歧管设计为沿流道宽度方向截面尺寸不变的直歧管；
[0011]利用流变学理论推演阻流I区和阻流II区分界曲线：构建坐标系。基于熔体沿流道宽度方向的出口流率均匀，计算歧管中沿流道宽度方向的熔体压力，计算熔体沿挤出方向流动时由阻流I区入口到阻流II区出口之间的压力降；根据歧管中的熔体压力与阻流I区入口处的熔体压力相等以及阻流II区出口处的熔体压力沿流道宽度方向不变，得到阻流I区和阻流II区的分界曲线在所述坐标系中的表达式。
[0012]作为一种优选，构建流道几何模型中，靠近歧管的区域为阻流I区，靠近松弛区的区域为阻流II区。
[0013]作为一种优选，构建流道几何模型中，阻流I区和阻流II区的厚度沿流道宽度方向不变。
[0014]作为一种优选，构建流道几何模型中，阻流I区的厚度小于阻流II区的厚度。
[0015]作为一种优选，构建流道几何模型中，阻流I区的厚度大于阻流II区的厚度。
[0016]作为一种优选，所述阻流I区在流道对称面位置和流道末端与歧管之间设有间距，所述阻流II区在流道对称面位置和流道末端与松弛区之间设有间距。
[0017]作为一种优选，构建流道几何模型中，歧管截面采用圆形，歧管半径沿流道宽度方向不变。
[0018]作为一种优选，构建流道几何模型中，松弛区和成型区的厚度和长度沿流道宽度方向不变。
[0019]作为一种优选，流道宽度方向任一位置，歧管中的熔体压力与阻流I区入口处的熔体压力相等，阻流II区出口处的熔体压力沿流道宽度方向不变。
[0020]作为一种优选，流变学理论的推演过程为：
[0021]熔体在流动过程中温度不变，熔体的黏度采用幂律模型描述，即
[0022][0023]式中，η为熔体黏度；K为稠度系数；为剪切速率；n为幂律指数；
[0024]根据流道在宽度方向的对称性，取流道一半进行分析。忽略入口区的影响，歧管截面采用圆形，以流道宽度方向为x轴，流道长度方向为y轴，歧管与阻流I区的交界线为z轴构建坐标系，如图2所示。
[0025]熔体沿歧管流动的压力梯度为
[0026][0027]式中，p(z)为歧管中熔体在z处的压力；Q(z)为歧管中熔体在z处的体积流率；R为歧管半径；
[0028]假定熔体在流道入口处的体积流率为2Q0，要求熔体出口流率沿流道宽度方向均匀，则歧管中熔体沿歧管方向的体积流率为
[0029]Q(z)＝Q0(1
‑
zsinθ/W)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0030]式中，W为流道宽度的一半；θ为阻流区扩张角的一半；
[0031]式(3)代入式(2)并积分，设歧管末端的熔体压力为p
E
，有
[0032][0033]根据所述坐标系，有
[0034]x＝z sinθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0035]p(x)＝p(z)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0036]式中，p(x)为歧管中熔体在x处的压力；
[0037]式(5)～(6)代入式(4)，有
[0038][0039]由于松弛区和成型区的厚度和长度沿流道宽度方向不变，要求熔体出口流率沿流道宽度方向均匀时，阻流II区出口处的熔体压力沿流道宽度方向不变。取阻流区在流道对称面处的长度为L，阻流II区出口处(即y＝L)的熔体压力为p
L
，在流道宽度方向任一位置x处，熔体在阻流区中沿挤出方向流动时，阻流I区入口到阻流II区出口之间的压力降为
[0040][0041]式中，h1和h2分别为阻流I区和阻流II区的厚度；y为阻流I区和阻流II区的分界曲线，是坐标x的函数；
[0042]在流道宽度方向末端，即x＝W时，y＝y
E
，p(x)＝p
E
，代入式(8)得
[0043][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直歧管衣架式模具，其特征在于，所述直歧管衣架式模具的流道包括沿流向依次设置的入口区、歧管、阻流区、松弛区和成型区，所述阻流区包括沿流道长度方向设计的阻流I区和阻流II区，阻流I区和阻流II区的厚度不等，所述歧管为截面尺寸沿流道宽度方向不变的直歧管。2.根据权利要求1所述一种直歧管衣架式模具，其特征在于，所述阻流区中，靠近歧管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻向军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：