挤出模具技术

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模块化设计方法在塑料异型材挤出模具设计中的应用

（杰瑞模具股份·，222006）继忠

摘要：伴随计算机在设计领域的应用，很多先进的设计方法和技术也随之发展起来。本文探讨了模块化设计方法在塑料异型材挤出模具设计中的应用，为提高挤出模具的设计质量及效率提出了一种切实可行的技术方法，并在实际的设计工作中得到了较好的应用。

关键词：模块化设计，挤出模具，塑料异型材

0 模块化设计概述

随着计算机在设计领域，特别是在机械设计领域的应用，为了更好地提高设计的质量以及设计的效率,发展了很多先进的设计技术方法，如并行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、反求工程技术等等。

模块化设计方法是众多先进设计技术方法中的一种，模块化设计与产品的标准化、系列化密切相关，这三者结合在一起作为评定产品质量优劣的重要指标。本世纪50年代，欧美一些国家正式提出“模块化设计”的概念，把模块化设计技术提到理论的高度来研究。模块化设计是一种设计方法，是指在对产品进行市场预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块；根据用户的要求，这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、规格不同的产品[1]。模块化系统功能、模块类型结构如图1所示。应用模块化设计技术方法是一个系统工程，一个完善的模块化设计系统需要进行以下一些工作：

(1)市场调查与分析；

(2)进行产品功能分析，拟定产品系列型号；

(3)确定参数围和主参数；

(4)确定模块化设计类型，划分模块；

(5)模块结构设计，形成模块库；

(6)编写技术文件。

自从二十世纪五十年代塑料异型材挤出技术在欧洲出现，并得到了较快的发展，在中国也有了十几年的发展。由于用于门窗的塑料异型材系列的可定性(如欧式窗的平开系列、推拉系列等)，以及规格的可数性，特别是型材的功能区的可通用性，为模块化设计方法在异型材挤出模具设计方面的应用提供了可能性及可行性。

1 挤出模具模块化设计的前提

由于塑料异型材市场竞争的激烈，型材品种的增多，客观上对挤出模具也提出了更高的要求，特别是对模具提出了更短交货期，这就要求模具设计环节在保证设计质量的前提下提高设计

效率。但由于异型材挤出模具的理论研究还很不完善，经验的总结和积累在型材挤出模具的设计中显得尤其重要，这就要求对于相同的型材其挤出模具的设计思路也要相同，这样才有利于经验的总结和积累。而模块化设计就是对型材挤出模具相同的功能结构采取相同设计思路的一个很好的方法。

目前在我国欧式型材门窗系统占有绝对的市场优势，而美式型材门窗虽然也有使用，但所占市场份额较小，而且由于美式型材品种繁多，很难进行标准化、系列化，就无法将模块化设计方法应用于美式型材挤出模具的设计方面。本文主要讨论模块化设计方法在欧式型材挤出模具设计方面的应用。

塑料异型材模具块设计的前提是异型材断面的标准化与系列化，但在中国由于还没有一个异型材断面的国家标准，因此给型材断面的标准化、系列化带来了一定的难度。但对于不同的异型材仍可以发现它们的一些相同之处。欧式型材按所组装的窗型可分为平开窗、推拉窗两大系列，平开窗系列中又可分为58、60等系列，推拉窗系列又可分为60、80、88等系列。对于平开窗系列的异型材其局部功能尺寸，如胶条口、压条口、排水槽等结构形式较少，通用性较强(图2)；而对于推拉系列其下部的爪部结构形式也较少，通用性较强(图3)。在对异型材进行挤出模具设计时，对这些局部功能区可以很方便地进行标准化、系列化，这就使得模块化设计方法在挤出模具设计中的应用成为可能。

2 挤出模具模块化设计的方法及步骤

由于塑料异型材的系列化，用于生产塑料异型材的挤出模具也就随之系列化。但是塑料异型材具体断面形式的千变万化，考虑到型材系列的局部功能区的可通用性，可以对这些局部功能区的挤出模具设计应用模块化设计方法。也就是在进行挤出模具设计的时候，将局部功能区进行标准化、系列化，应用模块化设计方法。针对异型材挤出模具其模块化设计系统的建立主要集中在以下三个方面的工作：

2.1确定挤出模具模块化设计类型，划分单元模块

平开窗系统中同一系列(如58系列、60系列等)型材中平开扇、平开框、开扇、外开扇等的胶条口、排水槽、压条口具有相同的结构形式(图4)，在模具设计时对以上四种型材的具有相同结构的部位就可以采用相同的分型方式、尺寸放量、水路设计、真空系统的设计等，这样就可以将这些结构划分为同一单元模块，以利于模块化设计方法的应用。推拉窗系统中推拉框局部的拼接爪部结构(图3)在进行挤出模设计时也可以划分为同一单元模块，以便实施模块化设计方法。

在以上两种窗型系统中作为辅型材的压条，由于用量较大，在模具设计时通常采取双腔结构，其胶条口、与主型材拼接的爪部结构形式较少，通用性较强，因此对此结构可以划分为同一单元模块，在模具设计时采用模块化设计方法。

在确定了模块化设计系统的单元模块后，要对这些单元模块进行命名，以便于建立单元模块库以及编写相关的技术文件。

2.2进行挤出模具单元模块结构设计，形成单元模块库

在对平开窗系列以及推拉窗系列型材挤出模具相同局部结构划分单元模块后，就要对这些模块进行功能结构设计。在具体设计时，对这些单元模块进行分型方案、成型型腔尺寸、冷却水路、真空系统以及结构方面的设计，并对这些单元模块进行命名。在对单元模块命名时要考虑其标准性、可识别性，方便设计人员对这些单元模块进行调用，以利于提高设计质量和设计效率。

2.3编写技术文件，完成模块化设计系统的建立

在完成了以上两方面的工作之后，还要编写相关技术文件才能构成一个较为完整的模块化设计系统。技术文件应该包括模块化设计方法的宗旨、模块单元划分的原则、模块单元的命名规则、模块单元在具体设计时的调用方法等等。由于采取模块化设计方法的最终目的是要提高挤出模具设计的质量，因此模块化设计系通讯录并不是一个封闭的系统，而是一个开放的系统。对于已经完成的模块单元设计要进行跟踪和总结，并进行阶段性的改进与更新，只有这样才能不断完善设计，提高设计质量，使设计质量有一个质的进步。

3 应用模块化设计挤出模具实例

下面通过定型模设计的实例来说明模块化设计方法在异型材挤出模具设计中的具体应用。

这个例子以平开窗系统中的平开扇、平开框、开扇、外开扇型材的挤出模具设计为例，这四种型材的胶条口、压条口、排水槽结构形式是相同的(图4)，由于挤出模具分型的原因，对这些结构划分为两个单元模块，并对这两个单元模块进行模具设计，并进行命名(图5)。这些单元模块建立后，在实际的挤出模具设计中，在对有相同功能结构的型材进行模具设计时就可以直接调用这些单元模块，而无需重新设计，节省了模具设计的时间，提高了设计效率。同时可以保证相同的结构具有相同的设计思路，便于在最终的模具调试过程中总结经验改进设计，不断提高模具设计的水平。

当然，挤出模具的定型模可以采用模块化设计方法，口模的设计也可以采用模块化设计方法，具体实施步骤可以参照定型模的模块化设计方法进行。

4 结论

随着计算机在挤出模具设计领域的应用及普及，传统的设计方法已经很难适应竞争日益激烈的市场，需要寻找一种更先进的设计技术方法。模块化设计作为一种先进的设计技术方法在挤出模具设计方面的应用，不仅提高了挤出模具设计的效率，对于挤出模具及时总结经验、改进设计、提高设计质量发挥了极大的作用，同时可以减少重复活动，利用更多时间进行创造性的工作。

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