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[UG经典资料] 电缆护套挤出模具设计

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发表于 2017-7-16 19:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、.模具设计的要点

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(1)模具材料的选用:
模芯材料的选择以资源、成本、寿命要求为基本原则,以及耐热、耐磨、耐蚀性要好,易于切削加工、熔焊、不生锈等。被用来做模具(模芯、模套)的材料主要有:碳素结构钢(45#钢应用最广);合金结构钢(如12CrMo、38CrMoAl等);合金工具钢等。而对于挤管式模芯的结构特点,其长嘴定径区是一个薄壁圆管,一般不易进行热处理,其耐磨性要求较严,尤其是用于绝缘挤出的模芯,多用耐磨的合金钢(如30CrMoAl)制成。模套材料的耐磨要求可以降低,而加工精度必须提高,往往模套以45#钢制成,内表面镀铬抛光达▽7。
' H0 z8 e5 j  ?/ j5 e( e
(2)挤压式模芯(无嘴)的结构尺寸如下图:
41.png

- r( M+ ]" T) g& R  `
‘‘1-d1 2-d1 3-L1 4-L1 5-D1
‘6-M1 7-B1 8-D’
1 9-φ1 10-φ1
在材料确定后,以工艺的合理性,兼顾加工的可能性恰当设计各部尺寸,应注意的要点如下:

6 M( _4 d" \3 j8 L; H( H
1)外锥角φ1:根据机头结构和塑料流动特性设计,锥角控制在45°以下,角度越小,流道越平滑,突变小,对塑料层结构有益。在挤出聚乙烯等结晶性高聚物时,对突变而导致的预留内应力的避免尤其重要,只有充分予以注意才能有效的提高制品的耐龟裂性能。角度的大小往往根据机头内部结果特点决定。
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2)模芯外锥最大直径D’
1:该尺寸是由模芯支持器(或模芯座)的尺寸决定的,要
求严格吻合,不得出现“前台”,也不可出现“后台”,否则将造成存胶死角,直接影响塑料层组织和表面质量。
3 g/ M1 j. i& z
3)内锥最大直径D1:该尺寸主要决定于加工条件和模芯螺柱的壁厚,在保证螺纹强度和壁厚的前提下,D1越大越好,便于穿线。

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 楼主| 发表于 2017-7-16 19:43 | 显示全部楼层
4)模芯孔径d1:这是对挤出质量影响最大的结构尺寸,按线芯结构特性及其尺寸设计。一般情况下,单线取d1=线芯直径+(0.05~0.15)mm;绞合线芯取d=线芯外径+(0.1~0.25)mm。既不能太大,也不能太小。因为过大了,一则形成线芯的摆动而造成挤出偏芯,再则会出现倒胶,既有害挤包层质量,又有可能造成断线。而过小,则易刮伤线芯,也使模具寿命降低;对绞线而言,由于线径不均,模孔d1过小时,则是断线的主要原因。通常为加工便利,且模芯孔径尺寸系列化,则多取模芯孔径d1为整数。
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+ H3 R# J1 \& w# G# ?9 B1 m# s" V5)模芯外锥最小直径d:d11实际上是决定模芯出线端口厚度的尺寸,端口厚度△/ d+ n3 v* ]/ Y8 x- z5 z1 F
‘=1/2(d1-d1)不能太薄,否则影响使用寿命;也不宜太厚,否则塑料熔体流道发生突变,并且形成涡流区,引发挤出压力的波动,而且易形成死角,影响塑料层质量,一般模芯出线端口的壁厚控制再0.5~1mm为宜。0 h" y* j8 l/ U& _% f$ X5 P' g
2 |! q+ k4 M! f5 \& X: K5 Y0 }
6)模芯定径区长度L1:L1决定线芯通过模芯的稳定性,但也不能设计的太长,否则将造成加工困难,工艺上的必要性也不大,一般L1=(0.5~1.5)d1,且模芯孔径d1较大时选下限,否则,反之。; I. m& i8 L" l$ ]
6 _5 Z* N9 P2 K8 h9 k3 I; v
7)模芯锥体长度L1:这往往是设计给出的参考尺寸,从上图不难看出,
! L; |* y# |! O: n# C; O2 A‘‘‘’‘tgφ1∕2=(D’】。 1-d1)∕2 L1,亦即L1=(D1-d1)∕【2(tgφ1∕2)
# n# i( V9 H/ D9 i  B5 P$ s‘‘所以L1可以依据上述决定的尺寸确定,经计算确定L1的长度,如果太长或太短,
; ~5 y9 |( k3 ?& o‘与机头内部结构配合不当,可回过头来修正锥角φ1,然后再计算L1直至合适。. T& q' x; I$ K2 w+ ?5 S2 V) s8 a
. b) I  G$ i' v; ]5 H, Z
(3)挤压式模套的结构尺寸如下图: 42.png ) Y8 x5 x2 p0 Z  d, Z9 v

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 楼主| 发表于 2017-7-16 19:44 | 显示全部楼层

- s5 E. e: W$ r" V0 B% P- L3 `" i; U
1-d 2-d′ 3-l 4-a 5-b
6-L 7-D 8-D′ 9-φ
$ V& q  ^" z3 S. u/ r
1)模套压座外径D:根据模套座(或机头结构内筒直径)设计,一般小于筒径内孔0.5~1.5mm,此间隙是工艺调整偏芯、确保同心度的必要因素,间隙不能太小,否则满足不了调偏的需要;间隙太大也不行,因为太大影响模套的稳固性,甚至在挤出过程中发生自行偏斜。
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2)内锥最大直径D′:这是模套设计的精密尺寸之一。其大小必须严格与模套座(或机头内锥)末端内径一致,否则组装模套后将产生阶梯死角,这是工艺所不允许的。

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3)模套定径区直径d:这又是模套设计的精密尺寸之一。要根据产品直径、各挤出工艺参数及挤制塑料特性来严格设计。一般d=成品标称直径+(0.05~0.15)mm。

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4)模套内锥角φ:角φ是由D′、d及模套长度制约的,角φ又同时受到与其配套的模芯的外锥角的制约,角φ必须大于模芯外锥角3~10°,若没有这个角度差,便保证不了挤出压力,当然挤出压力也不能太大,因为这样会影响挤出产量,因此角度差也不能太大。角φ和D′、d一样都不能按参考尺寸设计,因此三个尺寸必须同时精密计算,相互修正,并在加工中依照尺寸l和L进行调整。

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5)模套定径区长度l:一般取l=(1~3)d为宜,长一些对定型有利,但越长阻力越大,影响产量。所以,当d较大时,不能取上限。

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6)模套压座厚度b:按模套座深度(或机头内筒出口处深度)设计,一般要大0.3~0.5mm。
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7)模套外径d′:根据模套压盖内孔设计一般要小于压盖内孔2~3mm,但也不宜过小,否则间隙过大将造成散热不均匀。

1 q5 r/ U- S  ~, K: a1 G
8)模套总长L:这是设计给出的参考尺寸,由b和可调整的长度a来确定。

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(4)挤管式模芯(长嘴)的结构尺寸如下图所示:
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 楼主| 发表于 2017-7-16 19:45 | 显示全部楼层
1-d 2-d′ 3-δ 4-l 5-l′
6-L 7-D 8-M 9-D′
挤管式长嘴模芯的结构尺寸除定径区外,其余外形尺寸与挤压式模芯设计基本相同,现对挤管式模芯定径部分的尺寸设计做一简述。
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1)模芯定径区内径d:又叫模芯孔径。该尺寸根据选用材料的耐磨性、半制品尺
(0.5~2)mm或d=d缆芯寸大小及其材质与外径规整程度等设计,一般设计为d=d线芯+
+(3~6)mm,主要因为线芯尺寸较小且规则,而缆芯较大且外径尺寸不规则的缘故。为了模具系列化,通常将模芯孔径加工成整数尺寸。

+ ]+ t0 T. F. U9 W7 T0 J
2)模芯定径区外圆柱(长嘴)直径d′:从上图可看出d′决定于尺寸d及其壁厚δ,即d′=d+2δ。壁厚的设计既要考虑模芯的寿命,又要考虑塑料的拉伸特性及电线电缆塑料层的挤包紧密程度,一般设计为d′=d+2(0.5~1.5)mm,即模芯嘴壁厚为0.5~
1.5mm。这个数值不能太大,否则拉伸比就大,塑料层拉伸后强度提高,而延伸率下降,影响电线电缆的弯曲性能;但也不能太小,太小因过薄使其使用寿命降低。

+ Y! D2 h  T  M6 O7 ?% L
3)定径区外圆柱(模芯嘴)长度l:该尺寸依据尺寸d考虑挤出塑料成型特性设计,一般设计为l=(0.5~2)d,d值大取下限,d值小取上限,用于挤护套的模芯取下限,挤绝缘时取上限。
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4)定径区内圆柱(承线)长度l′:该尺寸由加工条件,半制品结构特性决定。无论如何l′必须比l长度大2~4mm,这是确保模芯强度的必需,所以l′实际是参考l决定的。
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(5)挤管式模套的结构型式与挤压式模套基本相同。所不同之处是其结构尺寸中的模套定径区的直径及其长度,必须按与其配合的挤管式模芯来设计
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1)模套定径区直径d套:该尺寸按挤管式模芯嘴外圆直径d′、线芯或缆芯外径、挤包绝缘或护套厚度等设计。一般设计为d套=d′+2倍挤包厚度,并视绝缘(护套)厚度、产品结构要求及塑料的拉伸特性而定。

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2)模套定径区长度l套:该尺寸往往根据塑料的成型特性和模芯定径区外圆柱(模芯嘴)的长度l总而定,一般设计为l套=l芯-(1~6)mm,而且挤包绝缘(护套)厚度小时取下限(即减去值取上限);否则,反之。
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总之设计模具时,除考虑材料、加工、使用寿命外,还应满足下列条件:1)增加模具的压力,使塑料从机筒进入模具后,压力增大且均匀稳定,从而增加塑料的塑化和致密性,提高产品的质量;2)增长模具配合部分的塑料流动通道,使流动中的塑料进一步塑化,从而提高塑料塑化的程度;3)消除模具配合中产生的流动死角,使流道形成流线型,利于塑化好的塑料挤出;4)抽真空挤塑的模具,模芯的承线径一般应在20~40mm,模套的承线径一般在15~30mm。
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