塑料電線擠出模具設(shè)計(jì)

1、塑料電線擠出模具設(shè)計(jì) 一、前言 塑料電線產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，與塑料本身的質(zhì)量、擠出機(jī)性能、擠出溫度、收放線張力、速度、芯線預(yù)熱、塑料擠出后的冷卻、機(jī)頭模具設(shè)計(jì)等多種因素有關(guān)，其中最主要的是塑料電線擠出過程中最后定型的裝置模具。模具的幾何形狀、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸、溫度高低、壓力大小等直接決定電線加工的成敗。因此，任何塑料電線產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)、選配及其保溫措施，歷來都受到高度重視。 電線電纜生產(chǎn)中使用的模具（包括模芯和模套）主要有三種形式，既：擠壓式、擠管式和半擠管式。三種模具的結(jié)構(gòu)基本一樣，僅僅在于模芯前端有無管狀承徑部分或管狀承徑部分與模套的相對位置不同。擠塑機(jī)模具的三種類型見圖1，其優(yōu)缺點(diǎn)分別敘述如下

2、：1.擠壓式（又稱壓力式）模具 擠壓式模具的模芯沒有管狀承徑部分，模芯縮在模套承徑后面。熔融的塑料（以下簡稱料流）是靠壓力通過模套實(shí)現(xiàn)最后定型的，擠出的塑膠層結(jié)構(gòu)緊密，外表平整。模芯與模套間的夾角大小決定料流壓力的大小，影響著塑膠層質(zhì)量和擠出電線質(zhì)量。模芯與模套尺寸及其表面光潔度也直接決定著擠出電線的幾何形狀尺寸和表面質(zhì)量。模套孔徑大小必須考慮解除壓力后塑料的“膨脹”，以及冷卻后的收縮等綜合因素。由于是壓力式擠出，塑料在擠出模口處產(chǎn)生較大的反作用力。因此，出膠量要較擠管式低的多，目前絕大部分電線電纜的絕緣均用擠壓式模具生產(chǎn)，但也有一些電線絕緣的生產(chǎn)被擠管式和半擠管式模具所代替，擠壓式的另一缺點(diǎn)

3、是偏心調(diào)節(jié)困難，絕緣層厚薄不容易控制。 2.擠管式（又稱套管式）模具 電線擠出時(shí)模芯有管狀承徑部分，模芯口端面伸出模套口端面或與模套口端面持平的擠出方式稱為擠管式。擠管式擠出時(shí)由于模芯管狀承徑部分的存在，使塑料不是直接壓在線芯上，而是沿著管狀承徑部分向前移動(dòng)，先形成管狀，然后經(jīng)拉伸在包復(fù)在電線的芯線上。這種形式的模具一直只用于電纜護(hù)套擠出，近年來絕緣的擠出也越來越多的加以采用，因?yàn)樗c擠壓式相比有如下的優(yōu)點(diǎn)：（1）擠出速度快。擠管式模具充分利用塑料可拉身的特性，出膠量由模芯與模套之間的環(huán)形截面積來確定，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于包復(fù)于線芯上的膠層厚度，所以，線速度可根據(jù)塑料拉伸比的不同而有所提高。 （2）電纜

4、生產(chǎn)時(shí)操作簡單，偏心調(diào)節(jié)容易，不大會(huì)發(fā)生偏心。其徑向厚度的均勻性只由模套的同心度來確定，不會(huì)因芯線任何形式的彎曲而使包復(fù)層偏心。 （3）模芯內(nèi)孔與芯線的間隙較大，使磨損減小，提高模芯的使用壽命。 （4）配模方便。因?yàn)槟Ｐ緝?nèi)孔與芯線外徑的間隙范圍較大，使模芯的通用性增大。同一套模具，可以用調(diào)整拉伸比的辦法，擠制不同芯線直徑，不同包復(fù)層厚度的塑膠層。 （5）塑料經(jīng)拉伸發(fā)生“定向”作用，結(jié)果使塑料的機(jī)械強(qiáng)度提高，這對結(jié)晶性高聚物（聚乙烯）的擠出尤其有意義，能有效地提高電線的拉伸方向強(qiáng)度。 （6）護(hù)套厚薄容易控制。通過調(diào)整牽引速度來調(diào)整拉伸比，從而改變并控制護(hù)套的厚度。（7）在某些特殊要求中可以擠包得

5、松，在芯線上形成一個(gè)松包的空心管子，常用于光纖生產(chǎn)。 擠管式的缺點(diǎn)：（1）塑膠層的致密性較差。因?yàn)槟Ｐ九c模套之間的夾角較小，塑料再擠出時(shí)受到的壓實(shí)（緊）力較小。為了克服此缺陷，可以在擠出中增加拉伸比，使分子排列整齊而達(dá)到提高塑膠層緊密的目的。 （2）塑料與線芯結(jié)合的緊密性較差，這正是絕緣擠出中擠管式不能廣泛獲得使用的主要原因。一般可以通過抽氣擠出來提高塑料與線芯結(jié)合的緊密程度，當(dāng)然，提高拉伸比也是有用的。 （3）外表質(zhì)量不如擠壓式圓整，成纜、繞包、編織等芯線的不均勻性常在護(hù)套表面外觀上暴露出來，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)選配模具，外觀質(zhì)量會(huì)有所改善，但總不如擠壓式圓整。 3.半擠管式（或半擠壓式） 模芯有

6、管狀承徑部分，但比較短。模芯承徑（平直部分）的端面縮進(jìn)模套口端面的擠出方式稱為半擠管式。這是擠壓式與擠管式的過渡形式，通常在大規(guī)格絞線絕緣擠包及護(hù)套要求緊密時(shí)采用。這是因?yàn)椴捎眠@種模具，模芯內(nèi)孔可以適當(dāng)增大，從而當(dāng)絞線外徑較大時(shí)，不致出現(xiàn)刮傷、卡?。灰材芊乐挂蚪g線外徑變小，在模芯內(nèi)擺動(dòng)而引起的偏心。另外，它有一些壓力，使塑膠層壓實(shí)，能填充線芯的空隙，故常用于內(nèi)護(hù)套及要求結(jié)合緊密的外護(hù)套擠出中。在直角式機(jī)頭中，常用于半擠管式模具生產(chǎn)電纜的外護(hù)套。 半擠管式的缺點(diǎn)： （1）對柔軟性較差的芯線或纜芯，當(dāng)其發(fā)生各種形式的彎曲時(shí)，將產(chǎn)生偏心，因而不宜采用。 （2）對綜合電纜等成纜不圓整的纜芯通過模芯時(shí)，

7、會(huì)因存在不規(guī)則的擺動(dòng)，而造成偏心，因而不宜采用。 （3）有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒料現(xiàn)象。二、模具的設(shè)計(jì)1. 模具設(shè)計(jì)原則模具質(zhì)量好壞直接影響塑料擠壓質(zhì)量，所以，對模具的設(shè)計(jì)及加工要求較高，具體要求如下：（1）凡和塑料接觸的模具表面應(yīng)光滑，光潔度要高，一般要求 或以上。特別是模套的承徑區(qū)，更應(yīng)光潔（可鍍鉻，厚度0.030.05mm），保證塑料成型的表面光潔度。 （2）熔融塑料流動(dòng)的道路要流暢，料流道路上無突變，無突起等阻擋，也不能有死角。在機(jī)頭及模具中一切造成料流停留、渦流的地區(qū)都應(yīng)避免。 （3）塑料在模具內(nèi)具有一定壓力，模套角度必須大于模芯角度。 （4）模具應(yīng)具有互換性，應(yīng)考慮個(gè)部位的尺寸公差要求。 （5

8、）模具壽命要長，最常用鋼和工具鋼（最好經(jīng)淬火熱處理HRC45左右）。為了提高擠壓式模芯的耐磨性，可采用45鋼模芯座上鑲嵌鎢鋼模頭的合成結(jié)構(gòu)。在具體敘述各種模具結(jié)構(gòu)之前，把常用符號(hào)列表如下：D模套內(nèi)徑，又稱：模套定徑區(qū)直徑D擠管式，半擠管式模芯承徑部分外徑d電線絕緣外徑或電纜護(hù)套外徑的標(biāo)稱值d電線芯線外徑或電纜芯線外徑的標(biāo)稱值d1 擠壓式模芯內(nèi)徑d2 擠壓式模芯外徑d3 擠管式模芯內(nèi)徑l 擠壓式模芯內(nèi)承徑（又稱承線）長度l1 擠管式模芯外承徑（又稱外承線）長度l2 擠管式模芯內(nèi)承徑（又稱承線）長度L 模套承徑（又稱：承線、定徑、定徑區(qū)、工作面）長度 模套內(nèi)錐角 模芯外錐角模芯內(nèi)錐角e 擠壓式模芯

9、頭部端面厚度 e=()D 模芯外錐最大直徑D1模套外徑D2模套壓座外徑f 模套壓座厚度 擠壓式模芯端面與模套承徑之間的距離P 絕緣或護(hù)套厚度t 擠管式模芯承徑部分壁厚a 擠管式模芯伸出模套的距離b 擠管式模芯承徑后部與模套承徑后部之間的距離h 半擠壓式，模芯口端面伸入模套承徑部分的距離在本文中引用的塑料及樹脂，根據(jù)“GB1844-80塑料及樹脂縮寫代號(hào)”標(biāo)準(zhǔn)先注明如下： PE 聚乙烯 PVC 聚氯乙烯 PA 聚酰胺（尼龍） PL 聚酰亞胺 PFA 高氟烷氧基聚合物，又稱可熔融聚四氟乙烯 PUR 聚胺脂 FEP （四氟乙烯與六氟丙烯）共聚物，簡稱F46 PTFE聚四氟乙烯，簡稱F4 ETFE乙烯

10、與四氟乙烯共聚物，簡稱F402. 擠壓式模芯 擠壓式模芯結(jié)構(gòu)見圖2 d1：模芯內(nèi)徑 這是對擠出質(zhì)量影響最大的結(jié)構(gòu)尺寸之一，根據(jù)線芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其幾何尺寸設(shè)計(jì)的。 太小：穿線困難；線芯經(jīng)過不暢，易于刮傷線芯，甚至扯斷芯線。尤其對絞線束線而言，由于線徑不均，模芯過小，則是斷線的主要原因。因芯線經(jīng)過不暢，擠出時(shí)芯線一頓一頓，還容易造成絕緣或護(hù)套呈竹節(jié)式，粗細(xì)不勻；另外由于磨損增加，模芯易壞。 太大：線芯在模芯內(nèi)擺動(dòng)、跳動(dòng)，容易造成擠出偏心；另外，擠出過程中容易倒料（俗稱：回料），既有害塑膠層質(zhì)量又有可能造成斷線。 一般而言： 單線 d1=d小+(0.050.15mm) 絞線 d1=d小+(0.100.

11、30mm) 對于線芯大的線，還可以放寬。 對鍍錫線要加放 0.100.15mm成纜芯線 d1=d小+(0.200.50mm) 大截面（布電線或軟電線類）成纜芯線 d1=d小+(0.401.0mm) 對大截面力纜芯線模芯內(nèi)徑還應(yīng)放大。 d2:模芯外徑 d2實(shí)際上是決定模芯頭部端面厚度e的尺寸，e=(d2-d1) e 太薄：制造困難；模芯壽命短，易壞。 e 太厚：則塑料流動(dòng)發(fā)生突變，在端面形成渦流區(qū)，引起擠出壓力波動(dòng)；而且，也是一個(gè)死角，影響膠層質(zhì)量。 一般，模頭壁厚e=0.31mm，小模芯取前者，大模芯取后者。：外錐角根據(jù)機(jī)頭結(jié)構(gòu)和塑料流動(dòng)特性設(shè)計(jì)。當(dāng)塑料在擠出時(shí)，從受力分析中可知：角小時(shí)，則推

12、力大而壓力小，此時(shí)擠出的速度快、產(chǎn)量高，但塑料的表面不光滑，包得不緊密。反之角大時(shí)，推力小而壓力大，此時(shí)，擠出速度慢、產(chǎn)量低，但塑料表面光滑，包得緊密。通常要求外錐角小于模套的內(nèi)錐角。一般控制在45度以下，角度越小，流道越平滑，突變小，對塑料的結(jié)構(gòu)也有利。在擠出聚乙烯等結(jié)晶性高聚物，這種突變而致的預(yù)留內(nèi)應(yīng)力的避免尤其重要，只要充分予以注意，才能有效的提高制品的耐龜裂性。 常用=2040，一般可取=30 對塑料擠包層較厚而又需要擠包的緊些時(shí)可取60 對絕緣層特別薄或某些擠管式時(shí)可取10 :內(nèi)錐角 在保證螺柱壁厚的情況下，越大越好。但內(nèi)錐角與內(nèi)承徑l之間要吻接好，不得出現(xiàn)臺(tái)階，以免給穿線帶來困難。

13、在特殊情況下內(nèi)錐加工困難，可以加工成臺(tái)階式內(nèi)孔，為了使穿線容易，臺(tái)階應(yīng)以60度喇叭口相接。對擠小線模芯的內(nèi)錐角，可以予制一把硬質(zhì)合金的定型刀（經(jīng)過熱處理及磨床加工）來加工。 l：內(nèi)承徑（內(nèi)承線） l大小決定線芯通過模芯時(shí)的穩(wěn)定性及模芯的使用壽命。 太短：線芯在模芯中穩(wěn)定性差，而且容易磨損使內(nèi)孔擴(kuò)大，此時(shí)線芯的位置不易固定，容易產(chǎn)生偏心。 太長：線芯所受的摩擦阻力增大，可能引起線芯拉細(xì)或拉短；另外，加工困難。 一般單根導(dǎo)電線芯的承徑較長，使擠包線較平直，不易偏芯，增加模芯使用壽命。 l=(35)d1 柔軟線芯的承徑較短，以防止線芯和模芯摩擦產(chǎn)生竹節(jié)拉斷，同時(shí)穿線也方便些。對正規(guī)絞或束絲的承徑長度

14、取 l=(13)d1 對于模芯內(nèi)徑d1大的選取下限，內(nèi)徑小的選取上限。 L1：錐體長度這是設(shè)計(jì)給出的參考尺寸，從D，d2,就可求出L1，tg亦既L1=如果L1太長或太短與機(jī)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合不當(dāng)，可以回過頭來重新改變錐角。 D：模芯外錐最大直徑 該尺寸是模芯座的尺寸決定的，要求與模芯座嚴(yán)格吻合，不得出現(xiàn)“前臺(tái)”也不可出現(xiàn)“后臺(tái)”，這里也不準(zhǔn)倒角，否則將造成滯留塑料的死角，直接影響膠層組織和表面質(zhì)量。3. 擠壓式模套擠壓式模套結(jié)構(gòu)見圖3 D：模套內(nèi)徑 D決定擠出層外徑大小及擠出層表面質(zhì)量。 太大：塑料拉伸較大，擠出物表面粗糙無光。 太?。弘m然表面光滑，但容易造成外徑粗細(xì)不勻。 考慮到塑料出模口后，解

15、除壓力的膨脹和經(jīng)冷卻后的收縮，一般都以下列經(jīng)驗(yàn)公式選配模套尺寸： 擠絕緣 D+(0.050.20mm) 有的情況下亦可設(shè)計(jì)為： D-(0.050.10mm) 式中 d電線（或電纜）外徑。 ：模套承徑（又稱：承線、定徑區(qū)、工作區(qū)）模套承徑的長短對機(jī)頭內(nèi)料流的壓力、偏心度控制的難易和擠包表面的光潔度有很大的關(guān)系。 L長：熔融塑料流動(dòng)阻力大，機(jī)頭內(nèi)料流壓力高，塑料不易流出，表面不光收線慢，生產(chǎn)效率低。如果收線速度太快，有時(shí)會(huì)拉斷絕緣。但是，定徑區(qū)長，電線外徑均勻。 L短：熔融塑料流動(dòng)阻力小，機(jī)頭內(nèi)料流壓力小，塑料容易流出，表面光潔生產(chǎn)速度快，不會(huì)發(fā)生拉斷絕緣現(xiàn)象。但是，因定徑區(qū)短，電線外徑不均勻，塑

16、料擠包壓力不夠。 擠壓式模套承徑長度取電線絕緣外徑或模套內(nèi)徑的一定倍比。 一般取 L=（0.23）D 對粘度大，成型性好的塑料，定徑區(qū)長度可以相對短一些。PVC塑料在熔融狀態(tài)下粘度較大，收縮較小，因此L可短些。PVC取L=。對PVC而言，L太長除上面講的缺點(diǎn)外，還會(huì)因承徑長、阻力大使塑料溫度升高導(dǎo)致分解、燒焦。PVC常用的模套承徑長度L=（0.71.0）D。 對成型性較差的塑料，模套定徑區(qū)必須適當(dāng)加長。PE塑料在熔融狀態(tài)下粘度小，收縮較大，因此L可長些，PE一般L=（13）D。對PE而言，如果L短，則塑料壓不實(shí)，外徑不均勻。經(jīng)常取的尺寸L=2D。 隨著電器設(shè)備的普及，原來生產(chǎn)BV、RV電線的小

17、型廠紛紛轉(zhuǎn)向SYV系列同軸射頻電纜的生產(chǎn)。有些廠在擠PE絕緣時(shí)仍然用擠PVC的模套（承徑短）生產(chǎn)，往往造成電線外徑不均勻，如果改用L=2D的承徑，外徑粗細(xì)不勻的缺點(diǎn)就能克服。 ：模套內(nèi)錐角 一般模套內(nèi)錐角必須大于模芯的外錐角。這個(gè)角差（-）是極其重要的。這個(gè)角差的存在，才能是塑料流道截面逐步收縮，擠出時(shí)壓力逐漸增大，使塑料層組織緊密，塑料與線芯結(jié)合亦緊密。角差小、壓力小、阻力也小；角差越大，壓力也越大，塑料與線芯包得越緊，但阻力也大，降低出膠量，降低生產(chǎn)率。 擠壓式模具，其夾角較大，有利于擠包得緊一些；擠管式模具其夾角較小，有利于擠管形成，包得松一些。 一般=3050，（-）=610（也有31

18、0），對流動(dòng)性好的料，角度可大些，反則反之。 對塑膠擠包層較厚同時(shí)需擠包的緊一些時(shí) =75度 對于絕緣特別薄或某些擠管式 =20度 在某些極限情況下 -=0度，既=也可以勉強(qiáng)生產(chǎn)，但是，對 -0度是絕對不行的 D1：模套外徑 D1根據(jù)模套壓蓋內(nèi)孔設(shè)計(jì)，一般要小于壓蓋內(nèi)孔23mm。但D1不宜過小，否則間隙過大將形成散熱不勻。 D2：模套壓座外徑根據(jù)模套座內(nèi)孔設(shè)計(jì)，一般小于模套座內(nèi)孔0.51.5mm。此間隙是工藝上調(diào)偏心，確保同心度所必須的。間隙太小滿足不了調(diào)偏心的要求；間隙太大影響穩(wěn)定性，甚至在擠出過程中發(fā)生自行偏斜。 f：模套壓座厚度 按照模套座深度設(shè)計(jì)，一般高出0.30.5mm。 ：間隙（模

19、芯端面與模套承徑之間的距離） 調(diào)節(jié)模芯和模套的間隙，可以獲得所需要的絕緣厚度，保證擠包層的均勻性。增大，就增大了塑料料流對線芯的壓力，塑料流動(dòng)阻力小，提高了擠出機(jī)的生產(chǎn)率；擠出產(chǎn)品表面緊密且光滑。但是 太大：使塑料的反壓力大，塑料倒流，從模芯內(nèi)孔中向后流動(dòng)，可能使線芯拉斷；另外，導(dǎo)致對準(zhǔn)中心困難，容易發(fā)生偏心。 太?。菏顾芰舷蚯傲鲃?dòng)阻力增加，出料不暢；易造成絕緣包的不緊，甚至當(dāng)模芯頭部頂住模套的定徑區(qū)時(shí)，由于塑料出口受阻，產(chǎn)生巨大的內(nèi)壓力使擠塑機(jī)損壞，造成事故。 一般，=12mm或（0.52）P，式中P護(hù)套（或絕緣）厚度mm，以不產(chǎn)生塑料倒料為原則。0.5P的情況應(yīng)盡量避免。4. 擠管式模芯擠

20、管式模芯的結(jié)構(gòu)見圖4。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除定徑部分外與壓力式模芯設(shè)計(jì)基本相同，在此只對定徑部分的幾個(gè)尺寸作一敘述。 d3：擠管式模芯內(nèi)徑 擠管式模芯大部分用來擠護(hù)套，芯線或纜芯常有編織、鎧裝等結(jié)構(gòu)，外徑不夠規(guī)則，大小組細(xì)不勻，因此，模芯內(nèi)徑比芯線大得多，放的余量也大。 一般設(shè)計(jì)：對芯線尺寸較小而規(guī)則的取 d3=d+(0.052mm) 對纜芯尺寸較大而不規(guī)則的取 d3=d+(36mm) 亦可按芯線或纜芯外徑放大一定比例來設(shè)計(jì)。例如d3=1.2d，既模芯內(nèi)徑比線芯直徑放大20%。 D?。耗Ｐ境袕讲糠滞鈴?從圖4看出D小的尺寸決定于d3及模芯的壁厚t，既D=d3+2t。這個(gè)壁厚t的設(shè)計(jì)既要考慮到模具的壽命，

21、又要考慮到塑料的拉伸特性及電線電纜塑料包復(fù)的緊密程度。 t太小：模芯承徑區(qū)太薄，容易損壞，降低壽命。 t太大：拉伸比就大，拉伸比大，使擠出的塑料表面毛糙，料流也容易拉斷。 一般 t=0.52mm 對45擠塑機(jī) t=0.51mm 對6590擠塑機(jī) t=1mm左右 對120150擠塑機(jī) t=1.52mm左右 這厚度也不是絕對的，可以有變化。 l1：模芯外承徑 l1根據(jù)承徑區(qū)內(nèi)徑d及擠出塑料成型特性設(shè)計(jì) l1太短：成為半壓力式，達(dá)不到套管式的要求。 l1太長：使擠出壓力偏小，塑料包不緊；芯線受阻，摩擦阻力增大。 一般 l1=（0.52）d且有d大取下限，d小取上限。 l2：模芯內(nèi)承徑 擠管式模芯內(nèi)承

22、徑的長短由加工條件，線芯的結(jié)構(gòu)特性等決定的。前面所述擠壓式模芯內(nèi)承徑的作用、性能特點(diǎn)。在此也一樣適用。但是，為了保證模芯承徑部分的強(qiáng)度，l2必須大于l1。 一般取 l2=l1+(25)mm，對于大的模芯l2還可更長些。5. 擠管式模套擠管式模套結(jié)構(gòu)見圖5 L：模套承徑長度L小于l1。一般擠管式擠出時(shí)模芯口端面與模套口端面是持平的，L小于l1則可保證模芯承徑后部與模套承徑后部之間有一定的距離，即圖5中b大于零。 一般設(shè)計(jì) L=l1-(26mm),當(dāng)護(hù)套（或絕緣）厚度小時(shí)L就短一些（減值取上限）：厚度大時(shí)L就長一些（減值取2或3）。 有時(shí)亦可以從模套內(nèi)徑的大小來設(shè)計(jì)模套承徑長度。 L=（0.51）

23、D。 這時(shí)亦必須保證L小于l1。 D：模套內(nèi)徑 擠管式模套在以前的書中都是根據(jù)擠制塑料的拉伸特性，既通過拉伸比來計(jì)算求得的。這種計(jì)算是可以的，但不夠確切。對擠管式模套內(nèi)徑的選配，許多工廠都是憑經(jīng)驗(yàn)而定的。 常用的經(jīng)驗(yàn)公式 擠絕緣 D+2p+(0.10.5)mm 擠護(hù)套 D+2p+(0.53.0)mm 或 D+2p+(0.20.8)p 后面這個(gè)拉伸余量根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求及塑料拉伸特性而定。 本講義從氟塑料（F46）擠出工藝中取得的經(jīng)驗(yàn)，引入一個(gè)配模系數(shù)K及拉伸比S的全新概念，對各種大小線芯通過計(jì)算求得一個(gè)模芯內(nèi)、外直徑及模套內(nèi)徑的尺寸，基本上可以做到只用一付模具就能獲得外徑圓整、正確，護(hù)套厚度符合

24、要求，松緊程度合適的護(hù)套。具體計(jì)算見下一節(jié)。 a：模芯伸出模套的距離 一般 a=02mm 常用的a=0 模芯與模套平口為最佳值。當(dāng)模芯向前伸出，則塑料內(nèi)徑變大，管壁厚度變薄。如果a太大，則塑料與線芯就包不緊；另外，因模芯伸出模套塑料易冷卻，容易拉斷。 當(dāng) a=2 時(shí)，就使護(hù)套包得松。例如：光纖的護(hù)套就是要這個(gè)2來實(shí)現(xiàn)松包的。 b：模芯承徑后部與模套承徑后部之間的距離 在擠管式擠出中要求模芯承徑后部退后模套承徑后部一定距離，既要保證b值大于或等于零。如果模芯承徑后部超前模套承徑后部，既b出現(xiàn)負(fù)值，輕則可造成擠出的護(hù)套（或絕緣）層太薄，出現(xiàn)松包，重則因模芯于模套之間間隙太小，料流的阻力或反壓力太大

25、，使設(shè)備損壞。 一般對中小型擠出機(jī)b=15mm,常用b=23mm.。 對大型擠出機(jī)b=510mm,常用b=5mm。 ：模套內(nèi)錐角 擠管式模具角度小些，有利于擠管的形成，護(hù)套也可以包得松一些。一般=2045，相應(yīng)的模芯外錐角也小一些，=1030，-的值也小些，這樣料流向前流動(dòng)的阻力就小，有利于塑料的流動(dòng)及管子的成型，亦可提高生產(chǎn)率。6.半擠管式模具 半擠管式有二種：一種模芯承徑較長，既原來是擠管式模具，常用于120斜機(jī)頭；另一種模芯承徑較短，常用于90度直角機(jī)頭。 模芯承徑較長的半擠管式： 模具形式與擠管式大致相同，既原來是擠管式模具，在擠出中發(fā)現(xiàn)護(hù)套包得較松，于是把模芯口的端面縮入模套口0.5

26、2mm。使塑料層于線芯包得緊一些，但不如壓力式，大多用于做電纜護(hù)套。應(yīng)該注意，模芯不能縮入太多，最多可縮進(jìn)不到模套承徑長度的一半，既小于12，縮入太多，將使護(hù)套表面呈魚鱗狀，或有環(huán)狀的一節(jié)一節(jié)，或高低不平，反而不好。 模芯承徑較短的半擠管式：這種模具的結(jié)構(gòu)見圖6。模具形式與擠壓式大致相同，但模芯前面有較短的承徑，這較短的承徑伸入模套承徑內(nèi)部12mm模套的承徑亦短。模芯的外錐角和模套的內(nèi)錐角與擠壓式相比也減小。這種擠出形式是介于擠管式與半擠管式之間的中間形式。擠出時(shí)熔融的塑料經(jīng)過模芯前面較短的承徑時(shí)已形成空管形式，模套承徑不起反阻和將塑料緊壓在線芯上的作用。但是因?yàn)槟Ｐ境袕捷^短，模套內(nèi)徑又大于電

27、纜護(hù)套外徑，料流通過模套口后經(jīng)一定的拉伸擠包在線芯上，形成松緊適宜的電纜護(hù)套。目前許多直角式機(jī)頭生產(chǎn)電纜護(hù)套均是用這種模具。 對模具的各部分結(jié)構(gòu)尺寸敘述如下： d3： 模芯內(nèi)徑。同擠管式模芯 d3=d+(0.52)mm t： 模芯承徑壁厚。一般取 t=(0.51)mm D：模芯承徑部分外徑。 D=d3+2t l1： 模芯外承徑長度。一般較短 l1=(14)mm l2： 模芯內(nèi)承徑長度。一般取 l2d3，但l2應(yīng)大于l1。 L： 模套承徑部分長度。一般較短，基本上 Ll1 常取L=l1 h： 模芯口端面伸入模套承徑部分的距離。一般取 h=(0.52)mm D：模套承徑部分內(nèi)徑。 D=D+2p ：

28、 模套的內(nèi)錐角。 =2045 ： 模套的外錐角。 =1025 在生產(chǎn)中可以通過調(diào)節(jié)h的大小，來調(diào)節(jié)護(hù)套于電纜線芯包得松緊的程度。h大，護(hù)套包得松，h小，護(hù)套包得緊。在圖中的R處均應(yīng)用圓弧過渡。 必須指出：模芯較短承徑的前部應(yīng)車成圓錐形，有一個(gè)角度的圓錐，（見圖6 b）一般=515。由于這個(gè)圓錐的存在，使擠出的料流有一個(gè)略為相下的壓力，使護(hù)套擠包在纜芯上松緊程度適宜，沒有這個(gè)圓錐往往擠包的護(hù)套較松。這是一個(gè)很重要的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 某廠在直角機(jī)頭上用模芯承徑較短的半擠管式模具，生產(chǎn)部分SYKV系列縱孔絕緣同軸射頻電纜的聚氯乙烯護(hù)套，模具的具體結(jié)構(gòu)尺寸見表1。7、 一些模芯、模套的實(shí)例 對于6（1*2.

29、73或19*0.64）以下芯線，實(shí)心絕緣、泡沫絕緣及管狀絕緣的擠塑模具參考尺寸見表2及表3。其它各種芯線擠包聚氯乙烯及聚乙烯塑料絕緣或護(hù)套用的模芯尺寸見表4，模套尺寸見表5。 表3 擠塑模套參考尺寸參數(shù)類型模 套 內(nèi) 徑D大承 線 長 度 L內(nèi) 錐 角 實(shí) 心 絕 緣d大+(0.10.2)(13)D大泡 沫 絕 緣（0.50.65）d大（0.10.5）D大管 狀 絕 緣(1.41.8)d大（0.52）D大 表4 各種線芯擠包塑料絕緣及護(hù)套用模芯尺寸類型線芯直徑d小模芯內(nèi)徑 d1模芯內(nèi)承徑l2模芯外承徑l1模芯壁厚 e錐 角 裸單線芯0.5以下d小+0.05310.250.55d小+0.1031

30、00.25絞 合裸線芯0.5以下d小+0.05310.250.55d小+0.153100.255.115d小+0.201550.356以下絞合線芯d小+0.40155580.350.506以上絞合線芯d小+0.50205100.500.706以下包金屬溶帶纜芯d小+0.50102580.250.506以上包金屬溶帶纜芯d小+1.2155100.500.70金屬編織絕緣線芯d小+11555100.80表5 擠包塑料絕緣及護(hù)套用模套的主要尺寸類型絕緣護(hù)套直徑d大模套內(nèi)徑D大模套承線長度L內(nèi)錐角 絕緣 護(hù)套PVC0.55d+3%0.5 d0.5 d5.115d+3%1.5 d1.5 d15.1以上d

31、+3%12812PE0.55d+3%0.5 d1 d5.115d+3%1.5 d1.5 d15.1以上d+3%(14) d812圖7是斜機(jī)頭用45擠塑機(jī)模芯圖8是斜機(jī)頭用45擠塑機(jī)模套圖9是 直角機(jī)頭用45擠塑機(jī)模芯圖10是 直角機(jī)頭用45擠塑機(jī)模套圖11是斜機(jī)頭用150擠塑機(jī)擠管式模芯圖12是斜機(jī)頭用150擠塑機(jī)擠管式模套在圖7中各種規(guī)格電線擠出模芯外錐的半角為12度,外錐角為24度,在圖9中模芯外錐的半角為10度,外錐角為20度,均在表4所示20度40度的范圍之內(nèi)。并在20度左右，角度較小，使擠出阻力小，推力大。在圖8中模套內(nèi)錐角半角為23度，全角為46度，在圖10中模套內(nèi)錐角半角為25度

32、，全角為50度。也都在表5所示30度50度的范圍內(nèi)，并在50度左右，角度較大，可見是絕緣擠出模具，在圖8中模套的承徑線較長為模套內(nèi)徑D的1.18倍。一般可用于聚乙烯擠出。在圖10中模套的承徑線較短為13mm，一般用于聚氯乙烯擠出。前面已經(jīng)指出，聚氯乙烯擠出時(shí)若模套承徑線長，容易發(fā)生焦料，因此承徑線都較短。在圖10中模套的內(nèi)錐角不變而改變模套的總長L2。有許多工廠，其直角機(jī)頭模套的外形尺寸（直徑及長度）是固定的，當(dāng)其承徑線長度L改變時(shí)，往往通過改變內(nèi)錐角的角度來實(shí)現(xiàn)的。 在圖11150擠塑機(jī)的21付擠管式模芯尺寸中可看出，外承徑長度一律是25mm，內(nèi)承徑長度一律是35mm，外錐角半角均為30度。

33、而在圖12150擠塑機(jī)的26付擠管式模套尺寸中可看出，其承徑長度一律是20mm，內(nèi)錐角半角均為30度。隨著模芯內(nèi)徑和模套內(nèi)徑改變的僅僅是模芯、模套的總長度，而內(nèi)外承徑及夾角不變。這有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，既通用性強(qiáng)，任何一個(gè)模芯可和任何一個(gè)模套相配，在擠出中都不會(huì)發(fā)生問題。這種特點(diǎn)的系列模具在大型擠出機(jī)中經(jīng)常采用。 以上表1表5列出的各種模具結(jié)構(gòu)尺寸，及圖7圖12中列出的各種模具結(jié)構(gòu)尺寸，僅供選擇及設(shè)計(jì)模具時(shí)參考，其中有些尺寸與前面敘述的可能有些出入，不完全一致，因?yàn)檫@些表、圖均是從不同參考文獻(xiàn)中收集來的，筆者未作大的改動(dòng)，因此可能會(huì)略有出入。事實(shí)上，不同工廠或同一廠的不同車間甚至同一車間不同的模具

34、設(shè)計(jì)者，所設(shè)計(jì)的模具都各有差異。電線擠出中除了模具外，溫度、速度、塑料性能等均有很大關(guān)系，只要在擠制塑料電線時(shí)能保證產(chǎn)品質(zhì)量，均可選用，不一定非要按照上表、上圖的尺寸。技術(shù)要求 1. 尖端部熱鑲硬質(zhì)合金d從0.6至2.0，每隔0.1一擋2. 尖端與模芯體銅焊，焊接要牢3. L1=20.5-1.93*d4.全部倒角1* 圖7 45擠塑機(jī)模芯（斜機(jī)頭）技術(shù)要求1. D從1.1至6.0每隔一檔2. L=1.18D3. 全部倒角為0.5* 圖8 45擠塑機(jī)模套（斜機(jī)頭）技術(shù)要求1. 調(diào)質(zhì)HRC2631?？谔?530mm HRC35402. 發(fā)蘭3. 公差 d D d D d D d D0.50 21.

35、15 31.85 32.70 40.551.201.902.800.601.252.0 42.90.651.302.13.0 50.701.352.23.10.751.402.253.20.80 31.452.303.30.851.502.403.40.901.552.453.51.001.602.501.051.702.601.101.752.65 圖9 45擠塑機(jī)模芯（直角機(jī)頭） 技術(shù)要求1.HRC26312.發(fā)蘭DLL2DLL2DLL2DLL2DLL21.11.0142.11.5143.31.5144.52.5155.23.0161.22.23.44.65.31.32.33.54.75.

36、41.42.43.62.0154.85.51.52.53.74.95.61.62.63.85.05.71.72.73.95.15.81.82.84.05.91.92.94.16.02.03.04.26.23.14.36.83.24.47.1 圖10 45擠塑機(jī)模套（直角機(jī)頭） 圖11 150擠塑機(jī)擠管式模芯（斜機(jī)頭）關(guān)于圖11的說明如下： d L G（kg）1.515119.501.671.516118.65 1.511.517117.78 1.511.518116.90 1.491.519116.0 1.481.520115.18 1.521.521114.3 1.501.522113.45

37、 1.4851.523112.58 1.461.524111.70 1.4651.525111.85 1.441.526110.0 1.451.527109.1 1.451.528108.25 1.411.529107.4 1.35230105.6 1.34231104.70 1.35232103.85 1.37233102.95 1.35234102.10 1.30235101.25 1.30 本圖中，外承徑長度一律是25mm，內(nèi)承徑長度一律是35mm， 外錐角角度一律是。計(jì)算公式： 1.當(dāng)=1.5時(shí)，L=132.5-d = 2. 當(dāng)=2時(shí)，L=131.55-d =技術(shù)要求： 1.?？谔?0

38、40 HRC3540 2.全部發(fā)蘭 圖12 150擠塑機(jī)擠管式模套（斜機(jī)頭）關(guān)于圖12的說明如下：DLG(kg)DLG(kg) 2554.641.10 3843.380.82 2653.771.57 3942.520.81 2752.911.05 4041.650.77 2852.041.04 4140.780.76 2951.180.97 4239.920.75 3050.310.96 4339.050 .74 3149.440.95 4438.190.675 3248.580.94 4537.020.67 3347.710.91 4636.450.65 3446.850.88 4735.5

39、90.64 3545.980.86 4834.720.61 3645.110.85 4933.860.59 3744.250.845 5032.990.59本圖中，內(nèi)錐角角度一律是，內(nèi)承徑長度一律是20mm。計(jì)算公式： L=76.3-技術(shù)要求： 1.調(diào)質(zhì)HRC240260 2.內(nèi)表面鍍烙=0.030.05 3.其余發(fā)蘭三、配模系數(shù)與拉伸比 1.配模系數(shù) 美國杜邦公司研制并生產(chǎn)了泰氟?。═eflon）FEP樹脂（是一種四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，國內(nèi)簡稱F46）。為了推廣應(yīng)用該樹脂，在1973年3月出版了一份資料“泰氟隆FEP樹脂的熔融擠出工藝”，在該份資料中首次提出拉伸平衡度（英文縮寫為D.B

40、.R）問題。所謂拉伸平衡度即在擠管式模具設(shè)計(jì)中，要求模套內(nèi)徑（D大）與電線護(hù)套（或絕緣）外徑（d大）之比大于或等于模芯承徑部分外徑（D?。┡c電線線芯（或電纜纜芯）外徑（d?。┲?。筆者把它簡化為D大：d大與D?。篸小口訣化為大比大與小比小。在F46電線生產(chǎn)（用擠管式）的模具設(shè)計(jì)中，只有應(yīng)用了拉伸平衡度，才能避免出現(xiàn)圓錐撕裂、針孔、裂縫、松包等現(xiàn)象，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的電線絕緣與護(hù)套。之后，把這拉伸平衡度的原理推廣應(yīng)用到聚氯乙烯、聚乙烯等塑料的擠管式模具設(shè)計(jì)中，也都獲得成功。現(xiàn)在把它分析、歸納、總結(jié)出來，供大家在設(shè)計(jì)模具時(shí)參考。 為了便于說明問題，把拉伸平衡度簡稱為配模系數(shù)，并用符號(hào)K表示。 擠管式模具

41、擠出原理圖見圖13。擠管式塑料拉伸示意圖見圖14。 離開?？跁r(shí)料流的厚度 d小電纜芯線外徑 圖13 擠管式模具擠出原理 D大模套內(nèi)徑 d大所需護(hù)套外徑 D小模芯外徑 d小芯線外徑 圖14 塑料拉伸示意圖 從圖13看出，擠管式擠出可以看作在模芯套口處有一個(gè)環(huán)狀塑料層（圖中與組成），經(jīng)過一定的拉伸（縮小）包在電線的線芯上面。如果沒有拉伸，在擠出過程中A點(diǎn)料流移動(dòng)到A3點(diǎn)，B點(diǎn)料流移動(dòng)到B3點(diǎn)，擠出的料流形成一個(gè)空心管子，聚氯乙烯硬管擠出就是這種情況。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，因芯線速度大于料流擠出速度形成拉伸，料流出?？诤蟪蔀橐粋€(gè)圓錐。假定出膠量不變，根據(jù)線速度的不同圓錐錐度也不同。線速度慢，拉伸小，圓錐的尖端

42、遠(yuǎn)在O2點(diǎn)；線速度快，拉伸大，圓錐的尖端就向前，移動(dòng)到O1點(diǎn)。但是不管O點(diǎn)在何處，在這個(gè)圓錐里，環(huán)狀截面（即料流的內(nèi)外徑之比）是保持一定比例縮小的。因?yàn)殡娎|的芯線存在，料流從B點(diǎn)移動(dòng)到B1或B2點(diǎn)后與芯線外徑吻合，這時(shí)A點(diǎn)移動(dòng)到A1點(diǎn)或A2點(diǎn)，料流就包復(fù)在電纜芯線上，與就成為芯線上的護(hù)套（或絕緣）層的厚度。這樣的拉伸稱為平衡拉伸。在同一付模具中，對同一根芯線，如果實(shí)現(xiàn)平衡拉伸，既A點(diǎn)與B點(diǎn)一直都在垂直GO2軸的平面上，不發(fā)生錯(cuò)位移動(dòng)的話，不管牽引速度快與慢，（不管拉伸大與?。┢涞扔冢劝鼜?fù)在芯線上的厚度是一樣的，詳細(xì)分析在下面。因此，擠管式擠出實(shí)際上是塑料從一個(gè)大環(huán)（模口處）拉伸成一個(gè)小環(huán)（電

43、纜護(hù)層或絕緣層），見圖14。 現(xiàn)在再來說明配模系數(shù)，參見圖15配模系數(shù)K原理圖。 離開模口時(shí)料流的厚度 所需電線護(hù)套（或絕緣層）厚度 圖15 配模系數(shù)K原理圖 在圖15中，等于D大（模套內(nèi)徑），等于D?。Ｐ境袕酵鈴剑?，即離開模口時(shí)料流的厚度，所需電纜護(hù)套（或絕緣層）厚度。等于d大（電纜外徑），等于d?。Ｐ就鈴剑?從圖15看出，這里有兩個(gè)相似三角形，OBGOB1G1，OAGOA1G1。根據(jù)相似三角形對應(yīng)邊成比例定理，則 二邊右式相等則 （1） 到這里可以看出，（1）式的成立與O點(diǎn)無關(guān)，不管OG距離是大還是小，（既線速度是快還是慢，或拉伸是大還是?。?）式都成立。 2BG=D小，2AG=D

44、大，2B1G1= d小，2A1G1=d大。 代入上式得 （2） （2）式移項(xiàng)可得 （3） 既實(shí)現(xiàn)平衡拉伸，不發(fā)生料流層間錯(cuò)位時(shí)電纜外徑大小只決定于模具尺寸（D大，D?。┘袄|芯外徑（d?。┡c生產(chǎn)速度既O點(diǎn)位置無關(guān)。 （2）式移項(xiàng)又可得 （4） 在擠管式模具設(shè)計(jì)中，d大、d小、D小都是已知的，通過（4） 式就可求出實(shí)現(xiàn)平衡拉伸時(shí)的模套內(nèi)徑。 把（2）式移項(xiàng)還可得： （5） 這就是實(shí)現(xiàn)平衡拉伸的條件，即在模具中厚度AB的環(huán)，經(jīng)過拉伸成厚度A1B1的環(huán)，正好包在電線線芯上，B1點(diǎn)正好與線芯表面吻合，A1B1即為所需護(hù)套厚度，A1M1即為所需護(hù)套外徑。這是理想情況，實(shí)現(xiàn)平衡拉伸說明塑料在擠出拉伸過程中，

45、內(nèi)外徑之比是保持一定比例縮小的。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，模套內(nèi)徑D大可以大于或小于（4）式求出的值。因此，令 （6）稱K為配模系數(shù)。這就是配模系數(shù)的公式。筆者為了便于記憶，在常用符號(hào)中，有意寫成D大、D小、d大、d小，把（6）式口訣化，讀者可記成大比大與小比小，即模具中大的尺寸（模套內(nèi)徑）與成品電纜中大的尺寸（護(hù)套外徑）之比及模具中小的尺寸（模芯承徑部分外徑）與 電纜中小的尺寸（芯線外徑）之比。 配模系數(shù)K有三種情況，K=1是平衡拉伸，上面已敘述，現(xiàn)在來看另二種情況。 把（6）式移項(xiàng)得 （7） K1 緊包 參閱圖16配模系數(shù)K1分析圖。 圖16 配模系數(shù)K1分析圖從（7）式看出，當(dāng)D大及d小增加或D小

46、及d大減小時(shí)，則K1。也就是當(dāng)模套內(nèi)徑及線芯外徑增加或模芯承徑外徑及所需護(hù)套外徑（亦即護(hù)套厚度）減小時(shí)，K1。 在圖16中，為模芯外徑與模套之間的距離，即離開模口時(shí)料流的厚度。為所需電線護(hù)套（或絕緣層）厚度， 為線芯（或模芯）的半徑。 假設(shè)，在擠出時(shí)選用較大的模套內(nèi)徑（D大增加），在圖16中A點(diǎn)移動(dòng)到A1，而其余三項(xiàng)保持不變，這時(shí)K值就大于1，成為不平衡拉伸。若要繼續(xù)保持K等于1的平衡拉伸，因?yàn)樾揪€直徑（d?。?，模芯承徑外徑（D?。┰跀D出過程中都不能改變，只有增加護(hù)套外徑變粗。如果用了大的模套（內(nèi)徑）后仍要求擠出電纜護(hù)套外徑不變，厚度保持在值，在實(shí)際生產(chǎn)中可以通過提高牽引速度（線速度），使料流

47、發(fā)生層間的錯(cuò)位，經(jīng)過一定的拉伸來達(dá)到所需要的線纜外徑。具體而言，料流擠出拉伸到位置時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)已與芯線外表面接觸，這時(shí)由于線速度增加，F(xiàn)點(diǎn)隨著芯線一起快速移動(dòng)到F2位置，而E1點(diǎn)移動(dòng)較慢，延著斜線移動(dòng)到E2點(diǎn)位置。E2點(diǎn)與F2點(diǎn)不在垂直O(jiān)G的同一平面上，發(fā)生層間錯(cuò)位，通過這個(gè)層間錯(cuò)位（拉伸）使護(hù)套外徑減薄，的厚度等于EF的厚度。因此，K大于1，則線纜生產(chǎn)速度快，塑料經(jīng)過一定的拉伸與芯線包得緊密，且機(jī)械強(qiáng)度提高，對實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。在一般電線護(hù)套及絕緣生產(chǎn)中，有意設(shè)計(jì)成K1，根據(jù)不同塑料K的取值不同，通常取K等于1.051.20。 K1 松包 參閱圖17配模系數(shù)K1分析圖 圖17 配模系數(shù)K1分析圖從（7）式看出，當(dāng)D大及d小減小或D小及d大增加時(shí)，則K1。也就是當(dāng)模套內(nèi)徑及芯線外徑減小或模芯承徑外徑及所需護(hù)套外徑增加時(shí)K小于1。在圖17中，為模芯外徑與模套之間的距離，即離開?？跁r(shí)料流的厚度。為所需電線護(hù)套（或絕緣層）厚度，為芯線（或纜芯）的半徑，為變細(xì)后的芯線（或纜芯）半徑。 假設(shè)電線芯線變細(xì)，即d小減小，在圖17中芯線外徑從F點(diǎn)移到F1點(diǎn)，而其余之項(xiàng)不變（實(shí)際生產(chǎn)中也是如此，一旦模具選定擠出過程中D大、D小都不會(huì)再變，d大是所要求的護(hù)套外徑也不會(huì)變的）。這時(shí)料流AB擠出拉伸到（所需電線護(hù)套厚度）位置時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)沒有與F1點(diǎn)吻合，在這個(gè)位置如果進(jìn)水槽冷卻的話，塑料與芯線之間有空隙，