浅谈电线电缆挤塑模具设计的要点(马)

模具设计

浅谈电线电缆挤塑模具设计的要点

塑料通过挤出机完成成型是一个复杂的物理过程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排气、压实并最后成型定型。习惯上，人们按塑料的不同反应将挤塑这一连续过程分成不同阶段，即：塑化阶段（塑料的混合、熔融和均化）；成型阶段（塑料的挤压成型）；定型阶段（塑料层的冷却和固化）。第一阶段是塑化阶段。也称为压缩阶段。它是在挤塑机机筒内完成的，经过螺杆的旋转作用，使塑料由颗粒状固体变为可塑性的粘流体。塑料在塑化阶段取得热量的来源有两个方面：一是机筒外部的电加热；二是螺杆旋转时产生的摩擦热。起初的热量是由机筒外部的电加热产生的，当正常开车后，热量的取得则是由螺杆选装物料在压缩、剪切、搅拌过程中与机筒内壁的摩擦和物料分子间的内摩擦而产生的。

第二阶段是成型阶段。它是在机头内进行的，由于螺杆旋转和压力作用，把粘流体推向机头，经机头内的模具，使粘流体成型为所需要的各种尺寸形状的挤包材料，并包覆在线芯或导体外。

第三阶段是定型阶段。它是在冷却水槽或冷却管道中进行的，塑料挤包层经过冷却后，由无定型的塑性状态变为定型的固体状态。

下在我们就第二阶段中的模具，从以下几个方面来浅谈它的设计：

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、

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不生锈等特性。用来用来做模具（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。

在材料确定后，考虑工艺的合理性，兼顾加工的可能性保证恰当设计各部尺寸，应注意的要点如下：

2、模具的参数选择

2.1 模芯设计参数

1）外锥角φ ：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 ：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）内锥最大直径D ：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，D 越大越好，便于穿线。

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4）模芯孔径d ：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d ＝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。

5）模芯外锥最小直径d ：d 实际上是决定模芯出线端口厚度的尺寸，端口厚度△＝1/2（d －d ）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。

6）模芯定径区长度L ：L 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L ＝（0.5～1.5）d ，且模芯孔径d 较大时选下限，否则，反之。

7）模芯锥体长度L ：这往往是设计给出的参考尺寸

tgφ ∕2=（D －d ）∕2 L ，亦即L ＝（D －d ）∕【2（tgφ ∕2）】。 所以L 可以依据上述决定的尺寸确定，经计算确定L 的长度，如果太长或太短，与机头内部结构配合不当，可回过头来修正锥角φ ，然后再计算L 直至合适。

2.2 模套设计参数

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。

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。

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。

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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总之设计模具时，除考虑材料、加工、使用寿命外，还应考虑以下几个方面：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。

马俊香

2009-3-16