电线电缆挤出模具.ppt

电线电缆挤出模具 电线电缆挤出模具的内容 挤出模具的形式和特点挤出模具各形式的尺寸参数挤出模具的配模系数和拉伸比 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和选择 影响电线电缆产品挤出质量的因素 最主要的因素是挤出过程中最后定型的装置 模具 电线电缆挤出加工的成败因素 模具的几何形状模具的设计和尺寸模具的温度高低挤出压力大小 因此任何电线产品的挤出模具的设计 选配及其保温措施 历来都受到高度重视 模具在电线电缆生产中的位置 电线电缆生产中使用的模具种形式 挤压式半挤管式挤管式 三种模具的结构基本一样 区别 1 模芯前端有无管状承径部分2 管状承径部分与模套的相对位置不同 电线电缆生产中使用的模具种形式 挤压式 电线电缆生产中使用的模具种形式 半挤管式 电线电缆生产中使用的模具种形式 挤管式 各种模具的特点 挤压式 又称压力式 模具形式 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 各种模具的特点 挤压式 又称压力式 模具特点 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压式的另一缺点是偏心调节困难 绝缘层厚薄不容易控制容易发生倒胶现象 各种模具的特点 挤管式 又称套管式 模具形式 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用于电缆护套挤出 近来绝缘的挤出也越来越多的采用 各种模具的特点 挤管式 又称套管式 模具特点 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 各种模具的特点 挤管式 又称套管式 模具特点 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 各种模具的特点 挤管式 又称套管式 模具特点 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 各种模具的特点 挤管式 又称套管式 模具特点 挤管式的缺点 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 各种模具的特点 挤管式 又称套管式 模具特点 挤管式的缺点 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 各种模具的特点 半挤管式 又称半挤压式 模具形式 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 各种模具的特点 半挤管式 又称半挤压式 模具特点 半挤管式特点 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它有一定的压力 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 常用于生产电缆的外护套 各种模具的特点 半挤管式 又称半挤压式 模具特点 半挤管式的缺点 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 因而不宜采用有时会出现倒料现象 模具的设计原则 和塑料接触的模具表面应光滑 光洁度要高 特别是模套的承径区 更应光洁 保证塑料成型的表面光洁度 熔融塑料流动的流道要流畅 流道上无突变 无突起等阻挡 也不能有死角 塑料在模具内具有一定压力 模套角度必须大于模芯角度 模具的设计原则 模具应具有互换性 应考虑个部位的尺寸公差要求 具寿命要长 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 模具的设计原则 模具常用号的名称和符号 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 电缆外径的标称值 又称挤出后外径d小 电缆芯线外径的标称值 又称挤出前外径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 模具的设计原则 模具常用号的名称和符号 L 模套承径 又称 承线 定径 长度e 模芯头部端面厚度 挤压式模芯端面与模套承径之间的距离a 挤管式模芯伸出模套的距离h 半挤压式 模芯口端面伸入模套承径部分的距离 模套内锥角 模芯外锥角 挤压式模具 模芯 挤压式模芯结构见图2 挤压式模具 模芯 d1 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 尤其对束绞线而言 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 挤压式模具 模芯 d1 模芯内径 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 即影响塑胶质量又有可能造成断线 挤压式模具 模芯 一般而言 单线 d1 d小 0 05 0 15mm 绞线 d1 d小 0 10 0 30mm 对于线芯大的线 还可以放宽 对镀锡线要加放0 10 0 15mm成缆芯线 d1 d小 0 20 0 50mm 大截面 布电线或软电线类 成缆芯线 d1 d小 0 40 1 0mm 对大截面力缆芯线模芯内径还应放大 挤压式模具 模芯 d2 模芯外径d2实际上是取决于模芯头部端面厚度e的尺寸 e d2 d1 e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e 0 3 1mm 小模芯取前者 大模芯取后者 挤压式模具 模芯 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 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 角大时 推力小而压力大 此时 挤出速度慢 产量低 但塑料表面光滑 包得紧密 通常要求外锥角 小于模套的内锥角 挤压式模具 模芯 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 挤压式模具 模芯 l 内承径 内承线 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 l 3 5 d1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l 1 3 d1 挤压式模具 模套 挤压式模套结构见图3 挤压式模具 模套 D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 挤压式模具 模套 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选配模套尺寸 挤绝缘 D大 d大 0 05 0 20mm 有的情况下亦可设计为 D大 d大 0 05 0 10mm 式中d大 电线 或电缆 外径 挤压式模具 模套 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 偏心度控制的难易和挤包表面的光洁度有很大的关系 L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 挤压式模具 模套 模套承径 又称 承线 定径区 工作区 L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 挤压式模具 模套 模套承径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 2 3 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 PVC取L 0 5 1 2 D大 挤压式模具 模套 模套承径对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 7 1 0 D大 对成型性较差的塑料 模套定径区必须适当加长 挤压式模具 模套 模套承径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 1 3 D 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L 2D 挤压式模具 模套 模套内锥角一般模套内锥角 必须大于模芯的外锥角 这个角差 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 塑料与线芯结合亦紧密 角差小 压力小 阻力也小 角差越大 压力也越大 塑料与线芯包得越紧 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 对成型性较差的塑料 模套定径区必须适当加长 挤压式模具 模套 模套内锥角挤压式模具 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 对成型性较差的塑料 模套定径区必须适当加长 挤压式模具 模套 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 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 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 挤压式模具 模套 间隙 模芯端面与模套承径之间的距离 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 1 2mm或 0 5 2 P 式中P 护套 或绝缘 厚度mm 以不产生塑料倒料为原则 0 5P的情况应尽量避免 挤管式模具 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 挤管式模具 模芯 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 放的余量也大对芯线尺寸较小而规则的取d3 d 0 05 2mm 挤管式模具 模芯 d3 挤管式模芯内径对缆芯尺寸较大而不规则的取d3 d 3 6mm 亦可按芯线或缆芯外径放大一定比例来设计 例如d3 1 2d 既模芯内径比线芯直径放大20 挤管式模具 模芯 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 d3 2t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 挤管式模具 模芯 D小 模芯承径部分外径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t 0 5 2mm 挤管式模具 模芯 D小 模芯承径部分外径对 45挤塑机t 0 5 1mm对 65 90挤塑机t 1mm左右对 120 150挤塑机t 1 5 2mm左右这厚度也不是绝对的 可以有变化 挤管式模具 模芯 D小 模芯承径部分外径对 45挤塑机t 0 5 1mm对 65 90挤塑机t 1mm左右对 120 150挤塑机t 1 5 2mm左右这厚度也不是绝对的 可以有变化 挤管式模具 模芯 l1 模芯外承径长度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 一般l1 0 5 2 d3 d3大取下限 d3小取上限 挤管式模具 模芯 l2 模芯内承径长度挤管式模芯内承径的长短由加工条件 线芯的结构特性等决定的 前面所述挤压式模芯内承径的作用 性能特点 在此也一样适用 但是 为了保证模芯承径部分的强度 l2必须大于l1 一般取l2 l1 2 5 mm 对于大的模芯l2还可更长些 挤管式模具 模套 挤管式模套结构见图5 挤管式模具 模套 L 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L l1 2 6mm 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 挤管式模具 模套 L 模套承径长度有时亦可以从模套内径的大小来设计模套承径长度 L 0 5 1 D大这时亦必须保证L小于l1 挤管式模具 模套 D大 模套内径挤管式模套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 挤管式模具 模套 D大 模套内径常用的经验公式挤绝缘D大 d小 2p 0 1 0 5 mm挤护套D大 d小 2p 0 5 3 0 mm或D大 d小 2p 0 2 0 8 p后面这个拉伸余量根据产品结构要求及塑料拉伸特性而定 每个公式都有用一定的适用范围 挤管式模具 模套 a 模芯伸出模套的距离一般a 0 2mm常用的a 0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 挤管式模具 模套 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 挤管式模具 模套 b 模芯承径后部与模套承径后部之间的距离一般对中小型挤出机b 1 5mm 常用b 2 3mm 对大型挤出机b 5 10mm 常用b 5mm 挤管式模具 模套 b 模芯承径后部与模套承径后部之间的距离一般对中小型挤出机b 1 5mm 常用b 2 3mm 对大型挤出机b 5 10mm 常用b 5mm 挤管式模具 模套 模套内锥角挤管式模具 角度小些 有利于挤管的形成 护套也可以包得松一些 一般 20 45 相应的模芯外锥角 也小一些 10 30 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 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 另一种模芯承径较短 半挤管式模具 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 5 2mm 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1 2 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 半挤管式模具 模芯承径较短的半挤管式 这种模具的结构见图6 半挤管式模具 模芯承径较短的半挤管式 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1 2mm模套的承径亦短 模芯的外锥角 和模套的内锥角 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 半挤管式模具 模芯承径较短的半挤管式 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 半挤管式模具 模芯承径较短的半挤管式 d3 模芯内径 同挤管式模芯d3 d小 0 5 2 mmt 模芯承径壁厚 一般取t 0 5 1 mmD小 模芯承径部分外径 D小 d3 2tl1 模芯外承径长度 一般较短l1 1 4 mml2 模芯内承径长度 一般取l2 d3 但l2应大于l1 半挤管式模具 模芯承径较短的半挤管式 L 模套承径部分长度 一般较短 基本上L l1常取L l1h 模芯口端面伸入模套承径部分的距离 一般取h 0 5 2 mmD大 模套承径部分内径 D大 D小 2p 模套的内锥角 20 45 模套的外锥角 10 25 半挤管式模具 模芯承径较短的半挤管式 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 在图中的R处均应用圆弧过渡 必须指出 模芯较短承径的前部应车成圆锥形 有一个 角度的圆锥 见图6b 一般 5 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 配模系数与拉伸比 1 配模系数 美国杜邦公司在1973年3月出版了一份资料 泰氟隆 FEP树脂的熔融挤出工艺 在该份资料中首次提出拉伸平衡度 英文缩写为D B R 问题 所谓拉伸平衡度即在挤管式模具设计中 要求模套内径 D大 与电线护套 或绝缘 外径 d大 之比大于或等于模芯承径部分外径 D小 与电线线芯 或电缆缆芯 外径 d小 之比 配模系数与拉伸比 1 配模系数 在挤出模具设计中 只有应用了拉伸平衡度 才能避免出现圆锥撕裂 针孔 裂缝 松包等现象 生产出优质的电线绝缘与护套 之后 把这拉伸平衡度的原理推广应用到聚氯乙烯 聚乙烯等塑料的挤管式模具设计中 也都获得成功 为了便于说明问题 把拉伸平衡度简称为配模系数 并用符号K表示 配模系数与拉伸比 1 配模系数 在实际设计中 令K为配模系数 其