电缆护套挤出模具设计

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一、.模具设计的要点

（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。

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（2）挤压式模芯（无嘴）的结构尺寸如下图：

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‘‘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：

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。

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。

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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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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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5）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△
‘＝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。

1 l' h2 q0 h, D4 O6）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。

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，
: D5 i( s9 x# q‘‘‘’‘tgφ1∕2=（D’】。 1－d1）∕2 L1，亦即L1＝（D1－d1）∕【2（tgφ1∕2）
, H/ H; c7 f& m1 K9 g5 M+ f2 k‘‘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，
/ I0 S$ @9 e3 x7 i! w/ g1 F‘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。

/ Y2 E+ x0 c& C, a) F（3）挤压式模套的结构尺寸如下图：

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5 c1 D( X% [( r6 X* v9 N! Z. i

1－d 2－d′ 3－l 4－a 5－b

6－L 7－D 8－D′ 9－φ

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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。

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。

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。

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。

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。

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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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。

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。

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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。

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。

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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