电缆模具的设计，让你开开眼界！

青华模具小雨 · 发表于 2017-12-13 19:38

本帖最后由青华模具小雨于 2017-12-13 21:56 编辑

挤塑模具是塑料挤出过程中最后的定型装置，其几何形状、结构形式和尺寸、温度高低、压力大小等直接决定电缆加工的成败。

电线电缆生产中使用的挤塑模具（模芯和模套）主要有三种形式：挤压式、半挤压式和挤管式。近期我们对挤管式模具重新进行了研究和设计，以便提高生产效率及产品性能和质量，优化加工工艺。下面就具体设计理念做个介绍。

1 .挤管式模芯

1.1 材料的选用

挤管式模芯的结构特点是它的定径区是一个薄壁圆管，一般不能进行热处理。因此，所用材料的耐磨性必须予以充分考虑，所以多用耐磨的合金刚制成，如38CrMoAl ，加工成毛坯并留有一定裕量，经调质处理后再精加工，必须确保零件加工的同心度。

1.2 相关几何尺寸的设计及符号的说明

现以φ90mm 挤出机，挤制导体截面为120mm2的绝缘为例，其挤管式模芯结构见图1图中，D 为模芯外锥最大直径；D 1为模芯与机头结合锥体的最小端直径；D ｝为模芯内锥最大内径；α为模芯外锥角；d 为模芯定径区内径；d ノ为模芯定径区外圆直径；ι1为模芯定径区外圆柱长度；ι1为模芯定径区内圆柱长度；L ˊ为模芯与机头结合锥体长度；L 为模芯总长度；αˊ为模芯与机头结合锥体角度；δ为模芯定径区壁厚。其中，D 、D 1、L ˊ、D ｝均根据机头尺寸而定。

图1 挤管式模芯结构（1）模芯外锥角α。该角度是根据机头结构和塑料流动特性设计的，α角越

小，流道越平滑，突变小，对绝缘层结构有利。

（2）模芯外锥最大直径D 、锥体最小端直径D 1以及α1角和模芯中长度L 。这

些尺寸是由机头模芯座的尺寸所决定的，而且与机头模芯座尺寸必须严格吻合，加工精度要高，表面须抛光。

（3）内锥最大直径D 1。该尺寸主要决定于加工条件，在保证壁厚的前提下越

大越好，越小越难加工。在φ90mm 以下的挤塑机，模芯与机头的联接时采用螺纹，在这种情况下必须保证螺柱的壁厚。在特殊情况下，如内加工困难，可加工成台阶式内孔。

（4）模芯定径区内径d 。该尺寸时根据选用的材料和电缆半制品尺寸的大小

来设计的。一般设计为d=d1+（0.5~2）mm 或d=d11+（3~6）mm 式中，d 1为导电线芯外径（mm ）d 11为电缆缆芯外径（mm ）。这是因为导电线芯尺寸较小且规则，而电缆缆芯尺寸一般较大且不规则，所以定径区内径放大的裕量不等。

（5）模芯定径区外圆直径d 1，从图1可知d 1=d+2δ，壁厚δ的设计既要考太大，太大拉伸比就大，使挤出的塑料表面毛糙，也容易拉断，但也不能太小，太小因模芯承径区太薄容易损坏而降低寿命，一般δ取0.5~1.5mm。

（6）定径区外圆柱长度ι1。该尺寸依据模芯定径区内径d 并考虑挤出塑料成

型特性设计，一般设计为ι1=d（0.5~2）mm ，其遵循的原则时d 小时取上限，d 大时取下限；或挤绝缘层取上限，挤护套取下限。

（7）定径区内圆柱长度ι1。为确保模芯强度，ι1须比ι1长2-4mm ，所以ι1

实际时有ι1决定的。

2.挤管式模套

2.1 材料的选用

模套的材料与模芯相同，但为了节约成本，往往模套均采用45号钢或40Cr 制成，要求表面抛光。

2.2 相关几何尺寸的符号说明及设计

出现同样以φ90mm 挤出机，挤制导体截面为120mm 的绝缘为例，其挤管式模套结构见图2。

图二挤管式无套结构

图中，D 2为模套压座外径；D 3为模套内锥最大直径；β为模套内锥角；d 1

为模套定径区内径；d 2为模套外圆直径；ι为模套定径区内圆柱体长度；L 为

模套总长度，而D 2、L 1、D 3、d 2均按机头尺寸而定。

（1）模套压座外径D 2，根据机头模套座内孔设计，一般小于模套座内径

0.5~1.5mm，此间隙是工艺上调偏心，确保同心度所必须的。间隙太小满足不了偏心度的要求，间隙太大影响稳固性，甚至在挤出过程中发生自行偏斜。

（2）模套外径d 2。根据模套压盖内孔设计，一般要小于压盖内径2~3mm，但

不宜过小，否则间隙过大将形成散热不均。

（3）内锥最大直径D 3，其大小必须严格与机头模套座末端内径一致，否则组

装后将产生阶梯死角，这是工艺不允许的。

装后将产生阶梯死角，这是工艺不允许的。（4）模套内锥角β。从图2中可知，β时由D 3、d 1、L 1制约的，同时又受到

与其配套的模芯外锥角α的制约，β必须比α的30~100，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，因为这样会影响产量，所以β和D 3、d 1一样都不能按参考尺寸设计，这三个尺寸必须

同时精密计算，相互修正，并在加工中按ι和L 1进行调整。

（5）模套定径区直径d 1。该尺寸按模芯外圆直径d 】、导电线芯外径或缆芯外

径、挤包绝缘或护套度等设计。一般设计为d 1=d】+2δ+拉伸裕量，这个

拉伸裕量一般取（0.2~0.8）δ，并视绝缘或护套厚度、产品机构要求和塑料的拉伸特性而定。

（6）模套定径区长度ι，该尺寸往往根据塑料成型特性和模芯定径区外圆柱

长度ι1而定，一般设计为ι=ι1-（1~6）mm ，且绝缘或护套厚度小取下

限，厚度大取上限。

（7）模套压座厚度b 。按模套座深度设计，一般高出0.3~0.5mm。

（8）模套总长L 1。这是设计给出的参考尺寸，由b 和可调套长度a 确定。

3. 挤管式模具的配模
配模是否合理直接影响挤出质量和产量。挤管式模具配模的主要依据是拉制的拉伸比，所谓拉伸比k 就是塑料离开模口时圆环面积S 1与包裹于芯线上绝

缘或护套的圆环面积S 2之比，即： d1-d 2

k=S1/S2=d32-d 42

式中，d 1为模套定径区直径；d 2为模芯定径区外径；d 3为挤包后制品外径，d 4为挤包前制品直径。

不同的塑料其拉伸比k 也不一样，如聚氯乙烯为1.2~1.8，聚乙烯为1.3~2.0，尼龙为1.5~5.0，由此可确定模套定径区直径d 1，但此方法计算较为繁琐，一般多用经验公式配模。表1为10KV 架空绝缘电缆的结构参数和挤管式模具（ф90mm 挤出机）尺寸表。

4.结束语

挤出模具的设计、制造及选配，对于电线电缆的挤出质量的影响至关重要的。

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