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電線電纜模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

一、模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
（1）模具材料的選用：模芯材料的選擇以資源、成本、壽命要求為基本原則，以及耐熱、耐磨、耐蝕性要好，易于切削加工、熔焊、不生銹等。被用來做模具（模芯、模套）的材料主要有：碳素結(jié)構(gòu)鋼45鋼應(yīng)用最廣）；合金結(jié)構(gòu)鋼（如12CrMo 38CrMoAl 等）；合金工具鋼等。而對(duì)于擠管式模芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其長嘴定徑區(qū)是一個(gè)薄壁圓管，一般不易進(jìn)行熱處理，其耐磨性要求較嚴(yán)，尤其是用于絕緣擠出的模芯，多用耐磨的合金鋼（如30CrMoAl ）制成。模套材料的耐磨要求可以降低，而加工精度必須提高，往往模套以45鋼制成，內(nèi)表面鍍鉻拋光達(dá)7
二、擠壓式模芯（無嘴）的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：

1－d 2－d 3－L 4－L 5－D
6－M 7－B 8－D 9－φ 10－φ
在材料確定后，以工藝的合理性，兼顧加工的可能性恰當(dāng)設(shè)計(jì)各部尺寸，應(yīng)注意的要點(diǎn)如下：
1）外錐角φ ：根據(jù)機(jī)頭結(jié)構(gòu)和塑料流動(dòng)特性設(shè)計(jì)，錐角控制在45°以下，角度越小，流道越平滑，突變小，對(duì)塑料層結(jié)構(gòu)有益。在擠出聚乙烯等結(jié)晶性高聚物時(shí)，對(duì)突變而導(dǎo)致的預(yù)留內(nèi)應(yīng)力的避免尤其重要，只有充分予以注意才能有效的提高制品的耐龜裂性能。角度的大小往往根據(jù)機(jī)頭內(nèi)部結(jié)果特點(diǎn)決定。
2）模芯外錐最大直徑D ：該尺寸是由模芯支持器（或模芯座）的尺寸決定的，要求嚴(yán)格吻合，不得出現(xiàn)“前臺(tái)”，也不可出現(xiàn)“后臺(tái)”，否則將造成存膠死角，直接影響塑料層組織和表面質(zhì)量。
3）內(nèi)錐最大直徑D ：該尺寸主要決定于加工條件和模芯螺柱的壁厚，在保證螺紋強(qiáng)度和壁厚的前提下，D 越大越好，便于穿線。
4）模芯孔徑d ：這是對(duì)擠出質(zhì)量影響最大的結(jié)構(gòu)尺寸，按線芯結(jié)構(gòu)特性及其尺寸設(shè)計(jì)。一般情況下，單線取d ＝線芯直徑＋（0.05～0.15）mm ；絞合線芯取d ＝線芯外徑＋（0.1～0.25）mm 。既不能太大，也不能太小。因?yàn)檫^大了，一則形成線芯的擺動(dòng)而造成擠出偏芯，再則會(huì)出現(xiàn)倒膠，既有害擠包層質(zhì)量，又有可能造成斷線。而過小，則易刮傷線芯，也使模具壽命降低；對(duì)絞線而言，由于線徑不均，�？譫 過小時(shí)，則是斷線的主要原因。通常為加工便利，且模芯孔徑尺寸系列化，則多取模芯孔徑d 為整數(shù)。
5）模芯外錐最小直徑d ：d 實(shí)際上是決定模芯出線端口厚度的尺寸，端口厚度△＝1/2（d －d ）不能太薄，否則影響使用壽命；也不宜太厚，否則塑料熔體流道發(fā)生突變，并且形成渦流區(qū)，引發(fā)擠出壓力的波動(dòng)，而且易形成死角，影響塑料層質(zhì)量，一般模芯出線端口的壁厚控制再0.5～ 1mm為宜。
6）模芯定徑區(qū)長度L ：L 決定線芯通過模芯的穩(wěn)定性，但也不能設(shè)計(jì)的太長，否則將造成加工困難，工藝上的必要性也不大，一般L ＝（0.5～1.5）d 且模芯孔徑d 較大時(shí)選下限，否則，反之。
7）模芯錐體長度L ：這往往是設(shè)計(jì)給出的參考尺寸，從上圖不難看出， tg φ ∕2=（D －d ）∕2 L ，亦即L ＝（D －d ）∕【2（tg φ ∕2）】。 所以L 可以依據(jù)上述決定的尺寸確定，經(jīng)計(jì)算確定L 的長度，如果太長或太短，與機(jī)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合不當(dāng)，可回過頭來修正錐角φ ，然后再計(jì)算L 直至合適。
三、工藝配模
配模是否合理，直接影響擠塑的質(zhì)量和產(chǎn)量，故配模是重要操作技能之一。由于塑料熔體離模后的變化，使得擠出線徑并不等于模套的孔徑，一方面由于牽引、冷卻使制品擠包層截面收縮，外徑減少；另一方面又由于離模后壓力降至零，塑料彈性回復(fù)而脹大，離模后塑料層的形狀尺寸的變化與物料性質(zhì)、擠出溫度及模具尺寸和擠出壓力有關(guān)。模具的具體尺寸是由制品的規(guī)格和擠塑工藝參數(shù)決定的，選配好適當(dāng)?shù)哪＞�，是生產(chǎn)高質(zhì)量、低消耗產(chǎn)品的關(guān)鍵。
1. 模具的選配依據(jù)
擠壓式模具選配主要是依線芯選配模芯，依成品（擠包后）的外徑選配模套，并根據(jù)塑料工藝特性，決定模芯和模套角度及角度差、定徑區(qū)（即承線徑）長度等模具的結(jié)構(gòu)尺寸，使之配合得當(dāng)、擠管式模具配模的依據(jù)主要是擠出速倆的拉伸比，所謂拉伸比就是塑料在�？谔幍膱A環(huán)面積與包覆與電線電纜上的圓環(huán)面積之比，即模芯模套所形成的間隙截面積與制品標(biāo)稱厚度截面積之比值，拉伸比：
K ＝（D －D ）/（d －d ）
其中 D――為模套孔徑（mm ）；
D ――為模芯出口處外徑（mm ）；
d ――為擠包后制品外徑（mm ）；
d ――為擠包前制品直徑（mm ）。
不同塑料的拉伸比K 也不一樣，如聚氯乙稀K ＝1.2～1.8、聚乙烯K ＝1.3～2.0，由此可確定模套孔徑。但此方法計(jì)算較為繁瑣，一般多用經(jīng)驗(yàn)公式配模。
2. 模具的選配方法
（1）測(cè)量半制品直徑：對(duì)絕緣線芯，圓形導(dǎo)電線芯要測(cè)量直徑，扇形或瓦形導(dǎo)電線芯要測(cè)量寬度；對(duì)護(hù)套纜芯，鎧裝電纜要測(cè)量纜芯的最大直徑，對(duì)非鎧裝電纜要測(cè)量纜芯直徑。
（2）檢查修正模具：檢查模芯、模套內(nèi)外表面是否光滑、圓整，尤其是出線處（承線）有無裂紋、缺口、劃痕、碰傷、凹凸等現(xiàn)象。特別是模套的定徑區(qū)和擠管式模芯的管狀長嘴要圓整光滑，發(fā)現(xiàn)粗糙時(shí)可以用細(xì)紗布圓周式摩擦，直到光滑為止。
（3）選配模具時(shí)，鎧裝電纜模具要大些，因?yàn)檫@里有鋼帶接頭存在，模具太小，易造成模芯刮鋼帶，電纜會(huì)擠裂擠壞。絕緣線芯選配的模具不易過大，要適可而止，即導(dǎo)電線芯穿過時(shí)，不要過松或過緊。。
（4）選配模具要以工藝規(guī)定的標(biāo)稱厚度為準(zhǔn)，模芯選配要按線芯或纜芯的最大直徑加放大值；模套按模芯直徑加塑料層標(biāo)稱厚度加放大值。
3. 配模的理論公式
（1）模芯 D＝d ＋e
（2）模套 D＝D ＋2δ＋2△＋e
式中：D ――模芯出線口內(nèi)徑（mm ）；
D ――模套出線口內(nèi)徑（mm ）；
d ――生產(chǎn)前半制品最大直徑（mm ）；
δ――模芯嘴壁厚（mm ）；
△――工藝規(guī)定的產(chǎn)品塑料層厚度（mm ）； e ――模芯放大值（mm ）；
e ――模套放大值（mm ）。
（3）放大值e 或e 的說明
1）絕緣線芯模芯e 的放大值為0.5～ 3mm；
2）絕緣線芯模套e 的放大值為1～3mm ；
3）生產(chǎn)外護(hù)套電纜用模芯e 的放大值、鎧裝電纜為2～6mm ，非鎧裝為2～4mm ；
4）生產(chǎn)外護(hù)套電纜用模套e 放大值2～5mm 。
（3）擠壓式模套的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：

1－d 2－d ′ 3－l 4－a 5－b
6－L 7－D 8－D ′ 9－φ
1）模套壓座外徑D ：根據(jù)模套座(或機(jī)頭結(jié)構(gòu)內(nèi)筒直徑) 設(shè)計(jì)，一般小于筒徑內(nèi)孔0.5～ 1.5mm，此間隙是工藝調(diào)整偏芯、確保同心度的必要因素，間隙不能太小，否則滿足不了調(diào)偏的需要；間隙太大也不行，因?yàn)樘�大影響模套的穩(wěn)固性，甚至在擠出過程中發(fā)生自行偏斜。
2）內(nèi)錐最大直徑D ′：這是模套設(shè)計(jì)的精密尺寸之一。其大小必須嚴(yán)格與模套座（或機(jī)頭內(nèi)錐）末端內(nèi)徑一致，否則組裝模套后將產(chǎn)生階梯死角，這是工藝所不允許的。
3）模套定徑區(qū)直徑d ：這又是模套設(shè)計(jì)的精密尺寸之一。要根據(jù)產(chǎn)品直徑、各擠出工藝參數(shù)及擠制塑料特性來嚴(yán)格設(shè)計(jì)。一般d ＝成品標(biāo)稱直徑＋（0.05～0.15）mm 。
4）模套內(nèi)錐角φ:角φ是由D ′、d 及模套長度制約的，角φ又同時(shí)受到與其配套的模芯的外錐角的制約，角φ必須大于模芯外錐角3～10°，若沒有這個(gè)角度差，便保證不了擠出壓力，當(dāng)然擠出壓力也不能太大，因?yàn)檫@樣會(huì)影響擠出產(chǎn)量，因此角度差也不能太大。角φ和D ′、d 一樣都不能按參考尺寸設(shè)計(jì)，因此三個(gè)尺寸必須同時(shí)精密計(jì)算，相互修正，并在加工中依照尺寸l 和L 進(jìn)行調(diào)整。
5）模套定徑區(qū)長度l ：一般取l ＝（1～3）d 為宜，長一些對(duì)定型有利，但越長阻力越大，影響產(chǎn)量。所以，當(dāng)d 較大時(shí)，不能取上限。
6）模套壓座厚度b ：按模套座深度（或機(jī)頭內(nèi)筒出口處深度）設(shè)計(jì)，一般要大0.3～0.5mm 。
7）模套外徑d ′：根據(jù)模套壓蓋內(nèi)孔設(shè)計(jì)一般要小于壓蓋內(nèi)孔2～3mm ，但也不宜過小，否則間隙過大將造成散熱不均勻。
8）模套總長L ：這是設(shè)計(jì)給出的參考尺寸，由b 和可調(diào)整的長度a 來確定。