塑料电线挤出模具设计01

塑料电线挤出模具MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714758239478_201 1塑料电线挤出模具设计塑料电线挤出模具设计塑料电线挤出模具设计塑料电线挤出模具设计一、前言塑料电线产品质量的好坏 与塑料本身的质量、挤出机性能、挤出温度、收放线张力、速度、芯线预热、塑料挤出后的冷却、机头模具设计等多种因素有关 其中最主要的是塑料电线挤出过程中最后定型的装置——模具。模具的几何形状、机构设计和尺寸、温度高低、压力大小等直接决定电线加工的成败。因此 任何塑料电线产品的模具设计、选配及其保温措施 历来都受到高度重视。电线电缆生产中使用的模具 包括模芯和模套 主要有三种形式 既 挤压式、挤管式和半挤管式。三种模具的结构基本一样 仅仅在于模芯前端有无管状承径部分或管状承径部分与模套的相对位置不同。挤塑机模具的三种类型见图1 其优缺点分别叙述如下 图1挤塑机模具的三种类型a挤压式模具半挤管式模具挤管式模具1.挤压式 又称压力式 模具挤压式模具的模芯没有管状承径部分 模芯缩在模套承径后面。熔融的塑料 以下简称料流 是靠压力通过模套实现最后定型的 挤出的塑胶层结构紧密 外 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 平整。模芯与模套间的夹角大小决定料流压力的大小 影响着塑胶层质量和挤出电线质量。模芯与模套尺寸及其表面光洁度也直接决定着挤出电线的几何形状尺寸和表面质量。模套孔径大小必须考虑解除压力后塑料的“膨胀” 以及冷却后的收缩等综合因素。由于是压力式挤出 塑料在挤出模口处产生较大的反作用力。因此 出胶量要较挤管式低的多 目前绝大部分电线电缆的绝缘均用2挤压式模具生产 但也有一些电线绝缘的生产被挤管式和半挤管式模具所代替 挤 绝缘层厚薄不容易控制。2.挤管式 又称套管式压式的另一缺点是偏心调节困难 模具电线挤出时模芯有管状承径部分 模芯口端面伸出模套口端面或与模套口端面持平的挤出方式称为挤管式。挤管式挤出时由于模芯管状承径部分的存在 使塑料不是直接压在线芯上 而是沿着管状承径部分向前移动 先形成管状 然后经拉伸在包复在电线的芯线上。这种形式的模具一直只用于电缆护套挤出 近年来绝缘的挤出也越来越多的加以采用 因为它与挤压式相比有如下的优点 1 挤出速度快。挤管式模具充分利用塑料可拉身的特性 出胶量由模芯与模套之间的环形截面积来确定 它远远大于包复于线芯上的胶层厚度 所以 线速度可根据塑料拉伸比的不同而有所提高。 2 电缆生产时操作简单 偏心调节容易 不大会发生偏心。其径向厚度的均匀性只由模套的同心度来确定 不会因芯线任何形式的弯曲而使包复层偏心。 3 模芯内孔与芯线的间隙较大 使磨损减小 提高模芯的使用寿命。 4 配模方便。因为模芯内孔与芯线外径的间隙范围较大 使模芯的通用性增大。同一套模具 可以用调整拉伸比的办法 挤制不同芯线直径 不同包复层厚度的塑胶层。 5 塑料经拉伸发生“定向”作用 结果使塑料的机械强度提高 这对结晶性高聚物 聚乙烯 的挤出尤其有意义 能有效地提高电线的拉伸方向强度。 6 护套厚薄容易控制。通过调整牵引速度来调整拉伸比 从而改变并控制护套的厚度。 7 在某些特殊要求中可以挤包得松 在芯线上形成一个松包的空心管子 常用于光纤生产。挤管式的缺点 1 塑胶层的致密性较差。因为模芯与模套之间的夹角较小 塑料再挤出时受到的压实 紧 力较小。为了克服此缺陷 可以在挤出中增加拉伸比 使分子排列整齐而达到提高塑胶层紧密的目的。 2 塑料与线芯结合的紧密性较差 这正是绝缘挤出中挤管式不能广泛获得使用的主要原因。一般可以通过抽气挤出来提高塑料与线芯结合的紧密程度 当然 提高拉伸比也是有用的。3 3 外表质量不如挤压式圆整 成缆、绕包、编织等芯线的不均匀性常在护 套表面外观上暴露出来 通过适当地设计选配模具 外观质量会有所改善 但总不如挤压式圆整。3.半挤管式 或半挤压式 模芯有管状承径部分 但比较短。模芯承径 平直部分 的端面缩进模套口端面的挤出方式称为半挤管式。这是挤压式与挤管式的过渡形式 通常在大规格绞线绝缘挤包及护套要求紧密时采用。这是因为采用这种模具 模芯内孔可以适当增大 从而当绞线外径较大时 不致出现刮伤、卡住 也能防止因绞线外径变小 在模芯内摆动而引起的偏心。另外 它有一些压力 使塑胶层压实 能填充线芯的空隙 故常用于内护套及要求结合紧密的外护套挤出中。在直角式机头中 常用于半挤管式模具生产电缆的外护套。半挤管式的缺点 1 对柔软性较差的芯线或缆芯 当其发生各种形式的弯曲时 将产生偏心 因而不宜采用。 2 对综合电缆等成缆不圆整的缆芯通过模芯时 会因存在不规则的摆动 而造成偏心 因而不宜采用。 3 有时会出现倒料现象。4二二二二、、、、模具的设计模具的设计模具的设计模具的设计1.模具设计原则模具质量好坏直接影响塑料挤压质量 所以 对模具的设计及加工要求较高 具体要求如下 1 凡 光洁度要高 一般要求6??或以上。特别是模套的承和塑料接触的模具表面应光滑 径区 更应光洁 可镀铬 厚度0.030.05mm 保证塑料成型的表面光洁度。 2 熔融塑料流动的道路要流畅 料流道路上无突变 无突起等阻挡 也不能有死角。在机头及模具中一切造成料流停留、涡流的地区都应避免。 3 塑料在模具内具有一定压力 模套角度必须大于模芯角度。 4 模具应具有互换性 应考虑个 最常用45钢和工具钢 最好经淬火热处部位的尺寸公差要求。 5 模具寿命要长 理HRC45左右 。为了提高挤压式模芯的耐磨性 可采用45钢模芯座上镶嵌钨钢模头的合成结构。在具体叙述各种模具结构之前 把常用符号列表如下 D大——模套内径 又称 模套定径区直径D小——挤管式 半挤管式模芯承径部分外径d大——电线绝缘外径或电缆护套外径的标称值d小——电线芯线外径或电缆芯线外径的标称值d1——挤压式模芯内径d2——挤压式模芯外径d3——挤管式模芯内径l——挤压式模芯内承径 又称承线 长度l1——挤管式模芯外承径 又称外承线 长度l2——挤管式模芯内承径 又称承线 长度L——模套承径 又称 承线、定径、定径区、工作面 长度α——模套内锥角β——模芯外锥角β′——模芯内锥角5e——挤压式模芯头部端面厚度e2112dd??D——模芯外锥最大直径D1——模套外径D2——模套压座外径f——模套压座厚度δ——挤压式模芯端面与模套承径之间的距离P——绝缘或护套厚度t——挤管式模芯承径部分壁厚a——挤管式模芯伸出模套的距离b——挤管式模芯承径后部与模套承径后部之间的距离h——半挤压式 模芯口端面伸入模套承径部分的距离在本文中引用的塑料及树脂 根据“GB1844-80塑料及树脂缩写代号” 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 先注明如下 PE——聚乙烯PVC——聚氯乙烯PA——聚酰胺 尼龙 PL——聚酰亚胺PFA——高氟烷氧基聚合物 又称可熔融聚四氟乙烯PUR——聚胺脂FEP—— 四氟乙烯与六氟丙烯 共聚物 简称F46PTFE——聚四氟乙烯 简称F4ETFE——乙烯与四氟乙烯共聚物 简称F402.挤压式模芯挤压式模芯结构见图2d1 模芯内径这是对挤出质量影响最大的结构尺寸之一 根据线芯结构特点及其几何尺寸设计的。太小 穿线困难 线芯经过不畅 易于刮伤线芯 甚至扯断芯线。尤其对绞线束线而言 由于线径不均 模芯过小 则是断线的主要原因。因芯线经过不畅6图2挤压式模芯 挤出时芯线一顿一顿 还容易造成绝缘或护套呈竹节式 粗细不匀 另外由于磨损增加 模芯易坏。太大 线芯在模芯内摆动、跳动 容易造成挤出偏心 另外 挤出过程中容易倒料 俗称 回料 既有害塑胶层质量又有可能造成断线。一般而言 单线d1d小0.050.15mm绞线d1d小0.100.30mm对于线芯大的线 还可以放宽。对镀锡线要加放0.100.15mm成缆芯线d1d小0.200.50mm大截面 布电线或软电线类 成缆芯线d1d小0.401.0mm对大截面力缆芯线模芯内径还应放大。d2:模芯外径d2实际上是决定模芯头部端面厚度e的尺寸 e21d2-d1e太薄 制造困难 模芯寿命短 易坏。e太厚 则塑料流动发生突变 在端面形成涡流区 引起挤出压力波动 而且 也是一个死角 影响胶层质量。一般 模头壁厚e0.31mm 小模芯取前者 大模芯取后者。β 外锥角根据机头结构和塑料流动特性设计。当塑料在挤出时 从受力分析中可知 β角小时 则推力大而压力小 此时挤出的速度快、产量高 但塑料的表面不光滑 包得不紧密。反之β角大时 推力小而压力大 此时 挤出速度慢、产量低7 但塑料表面光滑 包得紧密。通常要求外锥角β小于模套的内锥角α。一般β控制在45度以下 角度越小 流道越平滑 突变小 对塑料的结构也有利。在挤出聚乙烯 只要充分予以注意等结晶性高聚物 这种突变而致的预留内应力的避免尤其重要 才能有效的提高制品的耐龟裂性。常用β20??40?? 一般可取β30??对塑料挤包层较厚而又需要挤包的紧些时β可取60??对绝缘层特别薄或某些挤管式时β可取10??β′:内锥角在保证螺柱壁厚的情况下 β′越大越好。但内锥角与内承径l之间要吻接好 不得出现台阶 以免给穿线带来困难。在特殊情况下内锥加工困难 可以加工成台 台阶应以60度喇叭口相接。对挤小线模芯的内锥角阶式内孔 为了使穿线容易 β′ 可以予制一把硬质合金的定型刀 经过热处理及磨床加工 来加工。l 内承径 内承线 l大小决定线芯通过模芯时的稳定性及模芯的使用寿命。太短 线芯在模芯中稳定性差 而且容易磨损使内孔扩大 此时线芯的位置不易固定 容易产生偏心。太长 线芯所受的摩擦阻力增大 可能引起线芯拉细或拉短 另外 加工困难。一般单根导电线芯的承径较长 使挤包线较平直 不易偏芯 增加模芯使用寿命。l35d1柔软线芯的承径较短 以防止线芯和模芯摩擦产生竹节拉断 同时穿线也方便些。对正规绞或束丝的承径长度取l13d1对于模芯内径d1大的选取下限 内径小的选取上限。L1 锥体长度这是设计给出的参考尺寸 从D d2β就可求出L1 tg1222LdD??β亦既L1222βtgdD??如果L1太长或太短与机头内部结构配合不当 可以回过头来重新改变锥角β。8D 模芯外锥最大直径该尺寸是模芯座的尺寸决定的 要求与模芯座严格吻合 不得出现“前台”也不可出现“后台” 这里也不准倒角 否则将造成滞留塑料的死角 直接影响胶层组织和表面质量。3.挤压式模套大图3挤压式模套挤压式模套结构见图3D大 模套内径D大决定挤出层外径大小及挤出层表面质量。太大 塑料拉伸较大 挤出物表面粗糙无光。太小 虽然表面光滑 但容易造成外径粗细不匀。考虑到塑料出模口后 解除压力的膨胀和经冷却后的收缩 一般都以下列经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 选配模套尺寸 挤绝缘D大大d0.050.20mm有的情况下亦可设计为 D大大d-0.050.10mm式中d大——电线 或电缆 外径。 模套承径 又称 承线、定径区、工作区 模套承径的长短对机头内料流的压力、偏心度控?频哪岩缀图钒 砻娴墓饨喽扔泻艽蟮墓叵怠 长 熔融塑料流动阻力大 机头内料流压力高 塑料不易流出 表面不光收线慢 生产效率低。如果收线速度太快 有时会拉断绝缘。但是 定径区长 电线外径均匀。9L短 熔融塑料流动阻力小 机头内料流压力小 塑料容易流出 表面光洁生产速度快 不会发生拉断绝缘现 象。但是 因定径区短 电线外径不均匀 塑料挤包压力不够。挤压式模套承径长度取电线绝缘外径或模套内径的一定倍比。一般取L 0.23 D大对粘度大 成型性好的塑料 定径区长度可以相对短一些。PVC塑料在熔融状态下粘度较大 收缩较小 因此L可短些。PVC取L大D2.15.0。对PVC而言 L太长除上面讲的缺点外 还会因承径长、阻力大使塑料温度升高导致分解、烧焦。PVC常用的模套承径长度L 0.71.0 D大。对成型性较差的塑料 模套定径区必须适当加长。PE塑料在熔融状态下粘度小 收缩较大 因此L可长些 PE一般L 13 D大。对PE而言 如果L短 则塑料压不实 外径不均匀。经常取的尺寸L2D大。随着电器设备的普及 原来生产BV、RV电线的小型厂纷纷转向SYV系列同轴射频电缆的生产。有些厂在挤PE绝缘时仍然用挤PVC的模套 承径短 生产 往往造成电线外径不均匀 如果改用L2D大的承径 外径粗细不匀的缺点就能克服。α 模套内锥角一般模套内锥角α必须大于模芯的外锥角β。这个角差 α-β 是极其重要的。这个角差的存在 才能是塑料流道截面逐步收缩 挤出时压力逐渐增大 使塑料层组织紧密 塑料与线芯 角差越大 压力也越大 塑料与线芯包结合亦紧密。角差小、压力小、阻力也小 得越紧 但阻力也大 降低出胶量 降低生产率。挤压式模具 其夹角较大 有利于挤包得紧一些 挤管式模具其夹角较小 有利于挤管形成 包得松一些。一般α30??50?? α-β 6??10?? 也有3??10?? 对流动性好的料 角度可大些 反则反之。对塑胶挤包层较厚同时需挤包的紧一些时α75度对于绝缘特别薄或某些挤 既αβ也可以勉强生产 但是 对α10-β 0度管式α20度在某些极限情况下α-β0度 是绝对不行的D1 模套外径D1根据模套压盖内孔设计 一般要小于压盖内孔23mm。但D1不宜过小 否则间隙过大将形成散热不匀。D2 模套压座外径根据模套座内孔设计 一般小于模套座内孔0.51.5mm。此间隙是工艺上调偏心 确保同心度所必须的。间隙太小满足不了调偏心的要求 间隙太大影响稳定性 甚至在挤出过程中发生自行偏斜。f 模套压座厚度按照模套座深度设计 一般高出0.30.5mm。δ 间隙 模芯端面与模套承径之间的距离 调节模芯和模套的间隙 可以获得所需要的绝缘厚度 保证挤包层的均匀性。增大δ 就增大了塑料料流对线芯的压力 塑料流动阻力小 提高了挤出机的生产率 挤出产品表面紧密且光滑。但是δ太大 使塑料的反压力大 塑料倒流 从模芯内孔中向后流动 可能使线芯拉断 另外 导致对准中心困难 容易发生偏心。δ太小 使塑料向前流动阻力增加 出料不畅 易造成绝缘包的不紧 甚至当模芯头部顶住模套的定径区时 由于塑料出口受阻 产生巨大的内压力使挤塑机损坏 造成事故。一般 δ12mm或δ 0.52 P 式中P——护套 或绝缘 厚度mm 以不产生塑料倒料为原则。δ 0.5P的情况应尽量避免。4.挤管式模芯挤管式模芯的结构见图4。其结构设计除定径部分外与压力式模芯设计基本相同 在此只对定径部分的几个尺寸作一叙述。d3 挤管式模芯内径挤管式模芯大部分用来挤护套 芯线或缆芯常有编织、铠装等结构 外径不够规则 大小组细不匀 因此 模芯内径比芯线大得多 放的余量也大。11图4挤管式模芯小一般设计 对芯线尺寸较小而规则的取d3d小0.052mm对缆芯尺寸较大而不规则的取d3d小36mm亦可按芯线或缆芯外径放大一定比例来设计。例如d31.2d小 既模芯内径比线芯直径放大20。D小 模芯承径部分外径从图4看出D小的尺寸决定于d3及模芯的壁厚t 既D小d32t。这个壁厚t的设计既要考虑到模具的寿命 又要考虑到塑料的拉伸特性及电线电缆塑料包复的紧密程度。t太小 模芯承径区太薄 容易损坏 降低寿命。t太大 拉伸比就大 拉伸比大 使挤出的塑料表面毛糙 料流也容易拉断。一般t0.52mm对Φ45挤塑机t0.51mm对Φ65Φ90挤塑机t1mm左右对Φ120Φ150挤塑机t1.52mm左右这厚度也不是绝对的 可以有变化。l1 模芯外承径l1根据承径区内径d3及挤出塑料成型特性设计l1太短 成为半压力式 达不到套管式的要求。l1太长 使挤出压力偏小 塑料包不紧 芯线受阻 摩擦阻力增大。12一般l1 0.52 d3且有d3大取下限 d3小取上限。l2 模?灸诔芯都饭苁侥,灸诔芯兜某ざ逃杉庸ぬ跫 飨咝镜慕峁固匦缘染龆ǖ摹,懊嫠 黾费故侥,灸诔芯兜淖饔谩?阅芴氐恪,诖艘惨谎 视谩, 仟魑 吮,つ,境芯恫糠值那慷泉鱨2必须大于l1。一般取l2l125mm 对于大的模芯l2还可更长些。5.挤管式模套小大图5挤管式模套挤管式模套结构见图5L 模套承径长度L小于l1。一般挤管式挤出时模芯口端面与模套口端面是持平的 L小于l1则可保证模芯承径后部与模套承径后部之间有一定的距离 即图5中b大于零。一般设计Ll1-26mm当护套 或绝缘 厚度小时L就短一些 减值取上限 厚度大时L就长一些 减值取2或3 。有时亦可以从模套内径的大 模套内径小来设计模套承径长度。L 0.51 D大。这时亦必须保证L小于l1。D大挤管式模套在以前的书中都是根据挤制塑料的拉伸特性 既通过拉伸比来计算求得的。这种计算是可以的 但不够确切。对挤管式模套内径的选配 许多工厂都是凭经验而定的。13常用的经验公式挤绝缘D小大d2p0.10.5mm挤护套D小大d2p0.53.0mm或D小大d2p0.20.8p后面这个拉伸余量根据产品结构要求及塑料拉伸特 挤出工艺中取得的经验 引入一个配模系数K及拉性而定。本讲义从氟塑料 F46 伸比S的全新概念 对各种大小线芯通过计算求得一个模芯内、外直径及模套内径的尺寸 基本上可以做到只用一付模具就能获得外径圆整、正确 护套厚度符合要求 松紧程度合适的护套。具体计算见下一节。a 模芯伸出模套的距离一般a02mm常用的a0模芯与模套平口为最佳值。当模芯向前伸出 则塑料内径变大 管壁厚度变薄。如果a太大 则塑料与线芯就包不紧 另外 因模芯伸出模套塑料易冷却 容易拉断。当a2时 就使护套包得松。例如 光纤的护套就是要这个2来实现松包的。b 模芯承径后部与模套承径后部之间的距离在挤管式挤出中要求模芯承径后部退后模套承径后部一定距离 既要保证b值大于或等于零。如果模芯承径后部超前模套承径后部 既b出现负值 轻则可造成挤出的护套 或绝缘 层太薄 出现松包 重则因模芯于模套之间间隙太小 料流的阻力或反压力太大 使设备损坏。一般对中小型挤出机b15mm常用b23mm.。对大型挤出机b510mm常用b5mm。α 模套内锥角挤管式模具α角度小些 有利于挤管的形成 护套也可以包得松一些。一般α20??45?? 相应的模芯外锥角β也小一些 β10??30?? α-β的值也小些 这样料流向前流动的阻力就小 有利于塑料的流动及管子的成型 亦可提高生产率。6.半挤管式模具半挤管式有二种 一种模芯承径较长 既原来是挤管式模具 常用于120??14斜机头 另一种模芯承径较短 常用于90度直角机头。模芯承径较长的半挤管式 模具形式与挤管式大致相同 既原来是挤管式模具 在挤出中发现护套包得较松 于是把模芯口的端面缩入模套口0.52mm。使塑料层于线芯包得紧一些 但不如压力式 大多用于做电缆护套。应该注意 模芯不能缩入太多 最多可缩进不到模套承径长度的一半 既小于12 缩入太多 将使护套表面呈鱼鳞状 或有环状的一节一节 或高低不平 反而不好。模芯承径较短的半挤管式 模芯与模套的配合模芯的放大图6半挤管式模具大小这种模具的结构见图6。模具形式与挤压式大致相 同 但模芯前面有较短的承径 这较短的承径伸入模套承径内部12mm模套的承径亦短。模芯的外锥角β和模套的内锥角α与挤压式相比也减小。这种挤出形式是介于挤管式与半挤管式之间的中间形式。挤出时熔融的塑料经过模芯前面较短的承径时已形成空管形式 模套承径不起反阻和将塑料紧压在线芯上的作用。但是因为模芯承径较短 模套内径又大于电缆护套外径 料流通过模套口后经一定的拉伸挤包在线芯上 形成松紧适宜的电缆护套。目前许多直角式机头生产电缆护套均是用这种模具。对模具的各部分结构尺寸叙述如下 d3 模芯内径。同挤管式模芯d3d小0.52mmt 模芯承径壁厚。一般取t0.51mmD小 模芯承径部分外径。D小d32tl1 模芯外承径长度。一般较短l114mm15l2 模芯内承径长度。一般取l2 d3 但l2应大于l1。L 模套承径部分长度。一般较短 基本上L l1常取Ll1h 模芯口端面伸入模套承径部分的距离。一般取h0.52mmD大 模套承径部分内径。D大D小2pα 模套的内锥角。α20??45??β 模套的外锥角。β10??25??在生产中可以通过调节h的大小 来调节护套于电缆线芯包得松紧的程度。h大 护套包得松 h小 护套包得紧。 模芯较短承径的前部应车成圆锥形 有在图中的R处均应用圆弧过渡。必须指出 一个θ角度的圆锥 见图6b 一般θ5??15??。由于这个圆锥的存在 使挤出的料流有一个略为相下的压力 使护套挤包在缆芯上松紧程度适宜 没有这个圆锥往往挤包的护套较松。这是一个很重要的经验数据。某厂在直角机头上用模芯承径较短的半挤管式模具 生产部分SYKV系列纵孔绝缘同轴射频电缆的聚氯乙烯护套 模具 。7、一些模芯、模套的实例对于62mm 12.73或190.64 以的具体结构尺寸见表1 下芯线 实心绝缘、泡沫绝缘及管状绝缘的挤塑模具参.