擠出機口（kǒu）模與芯（xīn）模協同工作原理（lǐ）解析，塑料成型的核心技術（shù）

在（zài）塑料管材、異型材的生產（chǎn）線（xiàn）上，擠出（chū）機如同精密的心髒（zāng），而口模（mó）與芯模則是決定產品形態的核心（xīn）部（bù）件。它們的協同（tóng）工作直接關（guān）係到產品尺寸精度、表麵光潔度及生產效率。本文將深入（rù）剖析這對關鍵組件的運行機製，揭示它們在熱塑性材料加工中的科學原理與工程智慧。

一、擠出成型係統的“黃金搭檔”

擠出機（jī）的核心功能是將熔融塑料通過特（tè）定（dìng）流道轉變為所（suǒ）需截麵形狀的連續型材。在這個過程中（zhōng），口模（Die）與（yǔ）芯模（Mandrel）組成了一套精密模具係（xì）統：

• 口模負責定義產品外輪廓，控製熔體流動方向與截麵形狀；
• 芯模則通（tōng）過內部支撐結構，精（jīng）確塑造型材內腔（qiāng）或中空部分。 兩者的配合間隙通常控（kòng）製在*0.05-0.5mm*範圍內，既要保證熔體順（shùn）暢流動，又要避免因（yīn）壓力波動導致的產品變形。

二、工作原（yuán）理（lǐ）的力學與熱力學（xué）解析

1. 熔（róng）體流動的“雙人舞”

當高溫熔融物料進入口模區域時，口模與芯模形成的環形（xíng）流道開始發揮關鍵作用：

• 剪切速率控製：流道截麵（miàn）從寬到窄的設計（典型（xíng）壓縮比3:1至10:1）增加熔體剪（jiǎn）切（qiē）力，消除物料中的氣泡並提升密實度；

• 壓力梯度優化：通過*漸縮式流道（dào）*設計，將擠出機螺杆產生的20-50MPa壓力均勻分布（bù），避免局部湍流導致的（de）熔體破裂。

  2. 溫度協同機製

  口模與（yǔ）芯模通常配備獨立溫控係統：

• 口模溫度一般設定在物料熔點以上10-30℃，確保熔（róng）體流動性；

• 芯模溫度則需降低5-15℃，通過*梯度降溫*加（jiā）速型材表層固化（huà），維持結構穩定性。

  

三、協同（tóng）工作機製的三大關鍵點

1. 流量平衡設計

對於複雜截麵的異型材（cái）（如門窗（chuāng）密封條（tiáo）），口模與芯模需采用多腔流道技術：

• 通過調整各流道（dào）長（zhǎng）度與截麵積，補償因形狀差異導致（zhì）的流速不均；

• 在芯（xīn）模內部集成阻（zǔ）流塊或導流筋，精確控製局部流量。

  2. 壓力動態補償（cháng）

  當（dāng）生產速（sù）度變（biàn）化時，係統通過彈（dàn）性支撐結構實現自動調節：

• 芯模支架采用彈（dàn）簧或液壓裝置，在（zài）±0.1mm範（fàn）圍內微調位置（zhì）；

• 口模（mó）安裝麵設計為可調（diào）式法蘭，補償熱膨脹引起的尺寸偏差（chà）。

  3. 表麵處理技術

  為提高耐磨（mó）性與脫模效率，模具工（gōng）作麵常進行特殊處理：

• 口模內壁采用等離子氮化，硬度可達HV1200以上；

• 芯模表麵鍍硬（yìng）鉻（gè）或DLC塗層，摩擦係數降（jiàng）低至0.1以下。

四、典型應用場景與技術突破

1. 管材生產中的創新設計

在（zài）HDPE雙壁波紋管製造中，芯模創新采用（yòng）氣體輔助成型技術：

• 通過芯模內部氣孔（kǒng）注入0.3-0.8MPa壓縮（suō）空（kōng）氣，輔助外壁貼緊波紋成型模塊；

• 相比傳（chuán）統真空（kōng）定型，能耗降（jiàng）低（dī）40%，波（bō）紋成（chéng）型速（sù）度提升至25m/min。

  2. 微孔結構（gòu）的精密（mì）控製

  醫療導管（guǎn）等（děng）微孔產品生產中，口模與芯模的配合精度要求極高（gāo）：

• 采用*激光微加工*技術，在（zài）芯模表麵製備孔（kǒng）徑50-200μm的微孔（kǒng）陣列；

• 配合（hé）口模的錐（zhuī）形（xíng）導流結構，實現微孔分布密度（dù）偏差%。

五、設計製造的核心考量因素

1. 材料選擇：優先選用H13熱作（zuò）模具鋼（gāng）或鎢鋼，確保（bǎo）在300℃高溫下的尺寸（cùn）穩定性；
2. 加工精度：流道表麵粗糙度需達到Ra0.2μm以下，減少熔體（tǐ）滯留；
3. 結構優（yōu）化：通過有限元分析模擬熔體流動，優化流道曲線曲率半徑與過渡角度。 從汽車（chē）密封條到光纖護套，從食品包裝膜到建築型材，口模與芯模的精密配合始終是擠出成型技術的核心。隨著3D打印模具技術（shù）的興（xìng）起，這對經典組（zǔ）合正在向更複雜的拓撲結構和智能化調控方向發展，持（chí）續（xù）推動著高分子（zǐ）材料加（jiā）工領域的革新。