塑料擠出模具的設計準則

塑料擠出模具的設計準則

　　擠出型熱塑性彈性體的設計包括幾何參數的設計(比如筋、半徑、壁厚、中空和鉸鏈)，同時要考慮它們對產品加工及其性能會產生什么影響。以下羅列了擠出設計的一般準則。

　　筋

　　在壁厚變化過程中，如果厚度變化太劇烈太大，在平衡流場過程中可能會出現問題。筋的厚度應該是標稱壁厚的50%，半徑應該以此為基礎設計。

　　半徑

　　急劇變化的地方要用圓角代替過渡。擠出部件最小的半徑是0.20mm(0.007”)。

　　壁厚

　　均勻的或者近乎均勻的截面厚度將更具備易加工性，降低成本，更好的誤差控制，更好的表面光潔度和更復雜的形狀。最小壁厚為0.5毫米(0.02”)，而最大壁厚為9.5毫米(0.375”)。更薄的壁厚是可能的，但需要用到santoprene8000熱塑性彈性體系列。壁厚的變化要光順平穩，并應盡可能小，因為這將有助于沖壓模均衡。

　　中空

　　在橫截面里可能會有中空截面。擠壓模具可能剛開始便具有中空截面的形狀，在冷卻的時候可以在中空截面內使用壓縮空氣以保持形狀，另一種方法是在擠出機的外部使用真空來幫助中空截面保持形狀。更多的中空截面使得模具的設計變得更復雜，其輪廓形狀的保持也變得更加困難。除非是設計要求，中空截面應該盡量減少甚至全部避免。

　　在擠出的過程中往內吹風是冷卻部件內壁的一種手段。這就需要沿著切割線或沖孔方向有空氣可以流通。

　　發泡擠出

　　熱塑性彈性體tpv可以通過化學和機械方法來起泡。對化學起泡，可以使用諸如重鹽酸鹽之類的發泡劑。可以達到的泡沫密度比重為0.97(典型的未起泡tpv)到0.70。更低的密度受專利影響。發泡劑在180℃到190℃下會退化，因為大部分tpv的基礎是在195到215℃條件下進行的。

　　對于機械方法，水是作用介質。這里，名為“水起泡”的技術，是一項專利技術。需要用專門的設備來獲得一致的泡沫結構和密度。密度由0.97減少到0.20。在這個范圍內的密度可以通過控制加工工藝來獲得。密度的減小會影響機械特性，所以這被歸為應用中的外形設計。

　　多層擠出

　　共擠出法是將兩種材料在一道擠出工序里結合成一個部件的技術。兩個擠出機被串聯起來以提供底模并使得各自的聚合物材料沿著對應通道共擠在一起，以得到兩種材料的擠出膠。均勻的材料，比如tpv和聚丙烯，都可以融合在一起。多層擠出是混合硬質和軟質材料的好方法。比較典型的是，高硬度截面段，如熱塑性彈性體tpv，一般作為部件的支撐結構，而低硬度的材料提供可撓性。這在密封應用場合很常見，因為密封區域較軟，柔軟的材料可以被壓扁以得到良好的密封效果。而在平衡流場過程中，使用硬度較高的熱塑性彈性體tpv作為剛性材料來代替聚丙烯則較簡單。

　　焊接節點

　　熱焊接是比較流行的用來接合用tpv制成的擠出膠的方法。熱量被引入到連接面，使得表面熔解，再將表面貼合到一起，并施加輕微的壓力以保證沒有氣體進入到接觸面間。冷卻之后，結合處與部件本身強度幾乎一樣。另一個接合擠出部件的方法是使用膠粘系統。需要一些裝填物，取決于接合處材料的聯合及粘接強度的要求。

　　鉸鏈

　　鉸鏈是消除某點的應力或者針對一個特殊的點集中撓度的一種方法。如果在某一點處有彎曲，則應力會集中在拐角處。

　　鉸接是截面上的一個缺口，與相鄰的截面相比更薄。由于相鄰壁更厚，最薄的截面(鉸接)將在邊緣受到形變的時候首先彎曲。從而，鉸鏈將有助于控制唇邊的撓度。由于在更薄的界面處彎曲，則促使邊緣變形的力將消除，但相應的厚度將被重新調整以滿足需要。同樣，由于應力發生在局部，彈性恢復能力應該變得更好。

　　注意，在鉸接處避免把壁厚設計得過薄是非常重要的，因為它需要足夠的厚度來消除發生的應力，并避免部件有扭折的傾向。為了保證適當的厚度，需要合理選擇鉸接的尺寸。有限元分析(fea)將有助于判斷厚度是否合理。為了取得最優化的設計，實際的加工誤差和最后的截面幾何特性也應該考慮到。

　　唇形密封和球狀密封

　　唇形和球狀密封是常見的密封應用。通常來說，球狀密封較好，這是由于其相對唇形密封而言具備更出眾的彈性恢復能力。相對于唇形密封，球型密封提供了更高的密封力。這是因為球狀密封可以在每一邊都像唇形密封一樣，提供密封力。當然，事情總是公平的，球型密封要求提供比唇形密封更多的力，這些力轉變成更高的密封力。

　　扭折

　　當擠出部件被安裝好后，并以一定的半徑彎曲，此時可能出現一種不利的現象，那就是擠出部件的扭折。扭折可能導致密封不良或者對水流有限制。一般來說，彎曲的半徑越大，彎角旁邊安裝的擠出部件扭折的可能性越小。

　　為了避免扭折的發生，可以采用兩種可行的方法。第一種是增加部件的壁厚，它將減小扭折。變大的壁厚，其內徑彎曲比外徑彎曲的影響更大。另外一種解決方法就是使部件起泡。發泡的部件使得材料可以在內部彎曲時壓縮�，F在已經知道的是，材料的硬度對扭折有一定的影響。

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