塑料挤出，我们通常认为仅仅是用在建筑行业中，作为门窗。

但其实，塑料挤出也可以用于很多行业，例如灯具、电器、交通和医疗等。

产品结构设计也需要学习和掌握塑料挤出，在有些场合，挤出可能是降本的一个利器。




1 挤出成型工艺

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1.1 工艺介绍

挤出成型是塑胶材料加工领域中变化众多、生产率高、适应性强、用途广泛、所占比重最大的成型加工方法。

挤出成型是使高聚物的熔体或粘性流体在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的零件为具有恒定断面形状的连续型材。


▲挤出工艺示意图


▲挤出模及零件





▲挤出动画

橡胶的挤出成型通常叫压出。橡胶压出成型应用较早，设备和技术也比较成熟，压出是使胶料通过压出机连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程，广泛用于制造轮胎胎面、内胎、胶管及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品，也可用于包胶操作，是橡胶工业生产中的一个重要工艺过程。

1.2 工艺优缺点

挤出成型的优点:

• 操作简单，工艺易控，可连续化、工业化、自动化生产，生产效率高，质量稳定。

• 应用范围广，广泛应用于塑料、橡胶、复合材料的成型加工，也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等。

• 挤压模具加工容易，更换简单。

• 设备简单，投资少，见效快。

• 生产环境卫生,劳动强度低。

• 零件成本低，适于大批量生产。

挤出成型的缺点：

• 只能生产线型零件，几何形状简单。

• 零件断面（或截面）无法变化。

• 相对于注塑成型，零件精度较低。

1.3 应用

挤出成型适用于塑料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度连续的管材、板材、捧材、片材、薄膜、单丝、线缆包裹层、各种异型材等，还可用于粉末造粒、染色、树脂掺和等；也广泛用于生产各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等。



▲挤出用于灯具行业


▲挤出用于电器行业


▲挤出用于高尔夫用手拉车



▲挤出用于医疗行业



▲挤出用于汽车行业（天窗导轨）




▲其它各种各样的应用


2 挤出件DFM设计指南

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2.1 材料选择

并非所有的热塑性塑料都可以通过挤出成型加工。

常见的基础材料包括硬的材料和弹性材料。

硬的材料：PVC、PC、PETG、ABS、PP、HIPS、PMMA、LDPE、HDPE、POM、ASA、PA、AS、EVA、PC+ABS等

弹性材料： PVC、TPU、TPE、POE、TPR、TPV、TPEE等

2.2 均匀壁厚

同注塑零件、铝挤出零件等的设计一样，均匀壁厚至关重要。

如果塑料挤出件的壁厚不均匀，有的地方厚、有的地方薄，这使得塑料在模具中挤出时流动速度不均匀，导致不同的冷却速度，并最终使得零件发生变形。

如果需要控制变形，则需要增加额外的冷却工序，使得生产线效率降低和生产成本增加。





2.2 避免复杂的中空结构

1）避免复杂的中空结构

由于塑料挤出是一个连续的过程，挤出件在刚刚挤出时强度低、需要通过空气压力、心轴等支撑来保持形状、避免变形，而中空部分则无法提供支撑，复杂的中空结构只能通过把断面开口才能实现。

2） 避免中空中的中空

中空中的中空，由于在冷却固化前无法提供支撑，不可避免的会出现变形。

3）为内部特征提供开口

如果挤压设计有一个开口、凹槽，可以在内部设计卡扣或者其它特征。



关于壁厚均匀和中空结构，综合案例如图所示：




2.3 圆角的设计

挤压件上的尖角会因为应力集中，而使得尖角处变成挤压件的一个薄弱点，容易发生开裂或失效，同时会降低挤压件的抗冲击能力。

在挤压件中，应尽可能避免尖角，尖角处应该添加圆角，圆角半径等于产品的壁厚，这有助于材料在挤压过程中更顺畅地流动，并减少轮廓拐角处的应力。




2.4 避免缩水的设计

在多个壁的相交处，通常会产生壁厚较厚的区域，那么在挤压件的外表面就容易产生缩水的外观不良，同注塑成型很类似。

如果挤压件是外观零件，那么可以通过如下图所示的优化设计来避免缩水的产生或者掩盖缩水的缺陷。



2.5 避免在长度方向上设置严格公差

在可能的情况下，尽量避免在长度方向上设置严格公差。热塑性塑料随温度收缩和膨胀，将塑料挤压件切割到非常关键的长度可能会不必要地增加成本。

一般来说，1000毫米长的挤压件上，公差为+/-5毫米。当然，公差精度是与长度成一定关系，长度越短，可以达到的精度也就高一些。

2.6 共挤

共挤是指在挤压件冷却之间，把两种或多种材料同时挤出，并组合在同一个挤压件上。

可以在同一个挤压件中组合两种不同的颜色，或者产生具有主色和第二种颜色条纹的双色挤压件。

也可以在同一个挤压件中组成硬的材料和具有弹性的材料，这使得刚性挤压件具有柔性唇缘或翼片，或者允许两个刚性挤压件通过柔性铰链连接。




▲共挤