拉擠玻璃鋼窗框模具設計
1拉擠玻璃鋼窗框的現狀及前景
玻璃纖維增強塑料（GFRP，俗稱玻璃鋼）窗框是用GFRP拉擠中空型材（以下簡稱拉擠型材）制做的。它是繼木、鋼、鋁合金、塑鋼窗框之后的新一代窗框。20世紀80年代初加拿大次成功開發了玻璃鋼窗框；90年代，迅速擴展到美國、俄羅斯、德國、日本等國，發展前景極大。目前，我國已成為建筑窗框產量多的。隨著我國經濟高速發展，房地產業的興起，建筑業水平的不斷提高，建筑節能日益突出，玻璃鋼窗框彌補了塑鋼窗框強度低、易老化等欠缺，被列為重點鼓勵發展的節能型產品產業，由于玻璃鋼窗框具有木窗框、鋼窗框、鋁合金窗框、塑鋼窗框所不具有的優點，因此玻璃鋼窗框的市場應
用前景非常巨大。
2拉擠玻璃鋼窗框的工藝
拉擠玻璃鋼窗框以熱固性不飽和聚酯樹脂為基體，以玻璃纖維為增強材料，采用拉擠工藝成型。其基本成型工藝過程是：由牽引裝置牽引，使玻璃纖維集束并浸漬樹脂膠液，通過預成型模，進入加熱的模具固化成型。后拉出的各種規格的型材經處理、加工后，即可制作成玻璃鋼窗框。
玻璃鋼制品的拉擠工藝流程如圖1所示。
圖1 玻璃鋼拉擠工藝流程
1．鋼纖維紗架；2．導紗板；3．樹脂浸膠裝置；4．預成型導向裝置；5．成型模具；
6．牽引裝置；7．切割裝置
3 拉擠玻璃鋼窗框模具設計的重要性
在玻璃鋼型材的拉擠成型過程中，模具是各種工藝參數作用的交匯點，是拉擠工藝的核心之一。與已經相當成熟的塑料擠出成型相比，拉擠成型與其有相似之處，但前者僅是一物理變化過程，后者還伴隨著動態的化學反應。模具的工況較前者要復雜得多，目前各種因素的影響作用理論尚未徹底搞清楚，所以拉擠模具的設計和制造具有十分重要的意義，它不僅關系著拉擠工藝的成敗，決定著拉擠制品的質量和產量，同時也影響拉擠模具的使用壽命。
3．1模具的選材
對于拉擠模具，模具材料的選擇直接影響著模具的性能，特別是拉擠窗框型材，由于窗框型材市場前景廣闊，需求量大，這就要求模具本身的使用壽命要特別長，因此對窗框模具材料的選擇要求具備以下性能；
?。?）較高的強度，耐疲勞性和耐磨性；
?。?）較高的耐熱性和較小的熱變形性；
?。?）良好的耐腐蝕性；
?。?）良好的切削性和表面拋光性能；
?。?）受熱變形小，尺寸穩定性好。
3．2分型面的選擇
拉擠模具一般由幾塊模具拼裝組合而成。在模具設計時，分型面選擇的原則是：在滿足模具制造的前提下，盡量減少分型面，保證合縫嚴密。由于拉擠玻璃鋼窗框模具形狀復雜，在選擇分型面時就顯得的尤為重要。如圖2所示的玻璃鋼窗框的模具設計示意圖中，先從滿足模具制造的前提出發，把整個模具分成了如圖所示的五個部分組成，同時為保證合?？p嚴密，故采用如圖所示的模具設計方式。
圖2玻璃鋼窗框的拉濟模具
3．3模具入口設計
玻璃纖維浸樹脂后進入成型模具時，纖維束是在成型機牽引作用下進入模具的。由于模具進口處纖維束十分松散，往往在入口處積聚纏繞，造成斷纖。再者，模具在長時間使用過程中，由于積聚纏繞的影響，往往造成人口磨損嚴重，影響產品質量。為解決這一問題。在模具入口處周邊倒一截面為1／4橢圓截面圓角，同時入口采用錐形，角度在5～8°為宜，長度在50～100mm為宜，這可大大減少斷纖現象發生，提高了玻璃鋼拉擠制品的質量。
3．4模具尺寸的確定
由于玻璃鋼窗框的壁厚較薄，在模具中熱傳導較快，因此，模具長度不宜過長，這也有利于模具的機加工和拉擠工藝的順利進行。因此在設計時，模具長度與原材料選擇有關，目前國內模具長度一般設計為900mm左右。一般模具厚度為制品厚度的2～3倍。模具型腔尺寸決定于制品的尺寸及收縮率。對于玻璃鋼窗框型材，一般采用不飽和聚酯樹脂玻璃纖維體系，收縮率一般在2％左右。
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玻璃纖維增強塑料（GFRP，俗稱玻璃鋼）窗框是用GFRP拉擠中空型材（以下簡稱拉擠型材）制做的。它是繼木、鋼、鋁合金、塑鋼窗框之后的新一代窗框。20世紀80年代初加拿大次成功開發了玻璃鋼窗框；90年代，迅速擴展到美國、俄羅斯、德國、日本等國，發展前景極大。目前，我國已成為建筑窗框產量多的。隨著我國經濟高速發展，房地產業的興起，建筑業水平的不斷提高，建筑節能日益突出，玻璃鋼窗框彌補了塑鋼窗框強度低、易老化等欠缺，被列為重點鼓勵發展的節能型產品產業，由于玻璃鋼窗框具有木窗框、鋼窗框、鋁合金窗框、塑鋼窗框所不具有的優點，因此玻璃鋼窗框的市場應
用前景非常巨大。
2拉擠玻璃鋼窗框的工藝
拉擠玻璃鋼窗框以熱固性不飽和聚酯樹脂為基體，以玻璃纖維為增強材料，采用拉擠工藝成型。其基本成型工藝過程是：由牽引裝置牽引，使玻璃纖維集束并浸漬樹脂膠液，通過預成型模，進入加熱的模具固化成型。后拉出的各種規格的型材經處理、加工后，即可制作成玻璃鋼窗框。
玻璃鋼制品的拉擠工藝流程如圖1所示。
圖1 玻璃鋼拉擠工藝流程
1．鋼纖維紗架；2．導紗板；3．樹脂浸膠裝置；4．預成型導向裝置；5．成型模具；
6．牽引裝置；7．切割裝置
3 拉擠玻璃鋼窗框模具設計的重要性
在玻璃鋼型材的拉擠成型過程中，模具是各種工藝參數作用的交匯點，是拉擠工藝的核心之一。與已經相當成熟的塑料擠出成型相比，拉擠成型與其有相似之處，但前者僅是一物理變化過程，后者還伴隨著動態的化學反應。模具的工況較前者要復雜得多，目前各種因素的影響作用理論尚未徹底搞清楚，所以拉擠模具的設計和制造具有十分重要的意義，它不僅關系著拉擠工藝的成敗，決定著拉擠制品的質量和產量，同時也影響拉擠模具的使用壽命。
3．1模具的選材
對于拉擠模具，模具材料的選擇直接影響著模具的性能，特別是拉擠窗框型材，由于窗框型材市場前景廣闊，需求量大，這就要求模具本身的使用壽命要特別長，因此對窗框模具材料的選擇要求具備以下性能；
?。?）較高的強度，耐疲勞性和耐磨性；
?。?）較高的耐熱性和較小的熱變形性；
?。?）良好的耐腐蝕性；
?。?）良好的切削性和表面拋光性能；
?。?）受熱變形小，尺寸穩定性好。
3．2分型面的選擇
拉擠模具一般由幾塊模具拼裝組合而成。在模具設計時，分型面選擇的原則是：在滿足模具制造的前提下，盡量減少分型面，保證合縫嚴密。由于拉擠玻璃鋼窗框模具形狀復雜，在選擇分型面時就顯得的尤為重要。如圖2所示的玻璃鋼窗框的模具設計示意圖中，先從滿足模具制造的前提出發，把整個模具分成了如圖所示的五個部分組成，同時為保證合?？p嚴密，故采用如圖所示的模具設計方式。
圖2玻璃鋼窗框的拉濟模具
3．3模具入口設計
玻璃纖維浸樹脂后進入成型模具時，纖維束是在成型機牽引作用下進入模具的。由于模具進口處纖維束十分松散，往往在入口處積聚纏繞，造成斷纖。再者，模具在長時間使用過程中，由于積聚纏繞的影響，往往造成人口磨損嚴重，影響產品質量。為解決這一問題。在模具入口處周邊倒一截面為1／4橢圓截面圓角，同時入口采用錐形，角度在5～8°為宜，長度在50～100mm為宜，這可大大減少斷纖現象發生，提高了玻璃鋼拉擠制品的質量。
3．4模具尺寸的確定
由于玻璃鋼窗框的壁厚較薄，在模具中熱傳導較快，因此，模具長度不宜過長，這也有利于模具的機加工和拉擠工藝的順利進行。因此在設計時，模具長度與原材料選擇有關，目前國內模具長度一般設計為900mm左右。一般模具厚度為制品厚度的2～3倍。模具型腔尺寸決定于制品的尺寸及收縮率。對于玻璃鋼窗框型材，一般采用不飽和聚酯樹脂玻璃纖維體系，收縮率一般在2％左右。
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