電纜用模具的分類和設(shè)計(jì)

1、三科線纜模具有關(guān)知識(shí)1模具的分類此類模具一般稱為線模，可分圓模和型模，常用線模材料有鉆石模、硬質(zhì)合金模、聚晶模等。a鉆石模：鉆石模也稱金剛石，具有最高的硬度，耐磨，但價(jià)格較貴。在拉絲中，一般用在拉小規(guī)格單絲，如0.40mm及以下規(guī)格。b硬質(zhì)合金模：在拉伸生產(chǎn)中，過(guò)去使用的鎢鋼模全為硬質(zhì)合金模所代替的。因?yàn)橛操|(zhì)合金模拉伸模與鋼模相比具有：耐磨性較好，拋光性好、對(duì)被加工金屬的粘附性小，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)熱系數(shù)高和具有很高的耐腐蝕性。c聚晶模：也稱人造鉆石，是目前最常用的模絲模，它具有耐磨性，但也有缺乏之處就是生產(chǎn)出產(chǎn)品外表不光滑。d鎢鋼模：目前常用于鋁拉，且使用壽命較短，一般用于過(guò)橋模，鎢鋼模耐磨性一

2、般、價(jià)格低廉，其強(qiáng)度不適合于銅拉，拉制線芯外表不光滑。2?？讟?gòu)造2.1入口區(qū)：一般有圓弧，便于拉制線材進(jìn)入工作區(qū)，不被?？走吘壦鶕p傷；潤(rùn)滑液儲(chǔ)蓄、并起到潤(rùn)滑拉制線材作用，在拉伸?？字锌窟@局部來(lái)加大工作區(qū)的高一般為模坯總高H的25%，角度為60度。22工作區(qū)：是整個(gè)?？椎闹匾植?，金屬拉伸塑性變形是該區(qū)進(jìn)展的就是金屬材料通過(guò)此區(qū)由尺寸的截面。此區(qū)的選擇主要是高度和錐角，高度的選擇原則是：a）拉制軟金屬線材應(yīng)拉制硬金屬線材為短，b）拉制小直徑線材應(yīng)拉制較大直徑線材為短，c）濕法拉伸應(yīng)干式潤(rùn)滑拉伸為短，d）般為定徑區(qū)d的11.4倍。工作錐角根據(jù)以下原則選擇：a）壓縮率越小，工作錐角越小，b）拉制材料

3、越硬，工作錐角越小，c）拉制小直徑的材料的材料為小，一般有金屬及其合金拉伸時(shí)，角度為1626,一般拉銅線圓錐角為1618,拉鋁線時(shí)圓錐角為2024。2.3定徑區(qū)：它的作用是使制品得到最終尺寸，其高度的選擇原則是：a）拉制軟金屬材料較拉制金屬材料要短，b）拉制大直徑材料應(yīng)較拉制小直徑的炎短，c）濕式拉伸較之干式潤(rùn)滑拉伸的為短，一般選擇h=0.51.0d。2.4出口區(qū)：出口區(qū)是拉制材料離開(kāi)?？椎淖詈笠痪植?，它能保護(hù)定徑區(qū)不致于崩裂，出口錐角可防止金屬線材被定徑的出口處損傷和停機(jī)時(shí)線倒退被括傷，一般為45。金屬的強(qiáng)度極限與拉伸應(yīng)力之比稱為拉伸的平安系數(shù)。它的制圍：1.42.0。電纜導(dǎo)體緊壓成型模具電

4、纜行業(yè)緊壓成型類模具最常見(jiàn)的是異型壓輪，適用于多芯電纜線芯的壓制。按其用途及角度主要分：180兩芯電纜用、120三芯電纜用、90四芯或3+1芯電纜及3+2或4+1芯電纜用。也有將3+1芯、3+2芯及4+1芯電纜用緊壓成型模具細(xì)分為：90、100等。圓形線芯經(jīng)異型壓輪緊壓后，可獲得我們?cè)O(shè)計(jì)給定的形狀，從而較小電纜的外徑，節(jié)省材料。壓輪的設(shè)計(jì)面積S與線芯計(jì)算面積S1的關(guān)系為：S=S1/kk填充系數(shù)，等于緊壓系數(shù)k1X延伸系數(shù)k2。根據(jù)線芯截面大小，一般：70mm2及以下，k1取0.84,k2取1.03;120mm2185mm2,k1取0.83,k2取1.03;240mm2及以上，k1取0.85,k

5、2取1.02以上均為全國(guó)標(biāo)線芯的經(jīng)歷值，供大家可以參考，針對(duì)目前導(dǎo)體多元化的情形，k值一定需經(jīng)歷證后才能知曉。影響S值的關(guān)鍵因素有大圓弧半徑R及扇高H。因R、H值的計(jì)算公式較為煩瑣，在此我就不詳細(xì)說(shuō)明，大家可以參考電線電纜手冊(cè)第一冊(cè)P1133頁(yè)相關(guān)資料。電纜成纜模具此類模具圖1的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)成纜模架的裝配尺寸決定成纜壓模的外形尺寸，其孔徑根據(jù)我們成纜纜芯的外徑來(lái)決定。注意的是，在模具的兩端有圓弧過(guò)渡，在進(jìn)線端需取一個(gè)較大圓弧來(lái)保護(hù)線芯，其主要計(jì)算方法可以采用以下方法本方法是實(shí)踐總結(jié)得出，CO,作BO線與中心線垂直并相交CO線與O點(diǎn)，得到/COB=a,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)模架尺寸給定成纜壓模的總長(zhǎng)L1,

6、設(shè)計(jì)給定成纜模定徑區(qū)長(zhǎng)度L2,出線區(qū)長(zhǎng)度等于圓弧半徑一般R1電纜用擠出模具的種類模具是產(chǎn)品定型的裝置，是塑料擠出全過(guò)程中最后熱壓作用裝置，其幾何形狀、構(gòu)造形式和尺寸，溫度上下、壓力大小等直接決定電纜加工的成敗，因此任何擠塑產(chǎn)品模具的設(shè)計(jì)、選配及其保溫措施都受到高度重視。在用塑料擠出機(jī)擠制電線電纜的絕緣層和護(hù)套層時(shí)，模具是控制塑料擠包層厚度的關(guān)鍵。一般擠出模具按擠出方式可分為：擠壓式、擠管式、半擠管擠壓式三種。其配合方式見(jiàn)圖：擠壓式模具擠管式模具半擠管式模具擠壓式模具：模芯與模套定徑區(qū)側(cè)有一定的距離，利用壓力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最后定型的，塑料通過(guò)擠壓，直接擠包在線芯或纜芯上，擠出嚴(yán)密結(jié)實(shí)、外表平整光滑。但

7、其易偏心，使用壽命不長(zhǎng)，配模要求較高，擠出線芯彎曲性能不好。適合用于小規(guī)格線芯的擠出；擠包要求嚴(yán)密、外表要求圓整、均勻的線芯；以及塑料拉伸比擬小者等。擠管式模具：模芯有“長(zhǎng)嘴，配合時(shí)一般將模芯嘴與模套口持平，這樣就組成擠管式模具。其是利用塑料的可拉伸性，與擠壓式模具相比，具有高效率、易調(diào)偏、擠出線芯的彎曲性能好、使用壽命長(zhǎng)、配?；Q性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但在擠出致密性、擠出質(zhì)量等方面不如擠壓式模具。半擠管式模具：又稱半擠壓式模具，模芯有“短嘴，一般模芯模嘴在模套定徑區(qū)的1/2處。半擠管式模具與擠管式模具大體一樣，只是模嘴長(zhǎng)度比擠管式短，模套定徑區(qū)長(zhǎng)度也比擠管式稍短，其吸取了擠管式和擠壓式的優(yōu)點(diǎn)，改善了上

8、面兩種方式模具的缺點(diǎn)，適用性較廣，但線芯柔軟性較差或線芯彎曲時(shí)，不宜采用此類模具擠出。電纜擠出用擠壓式模具的設(shè)計(jì)1模芯1模芯外錐最大外徑D1:該尺寸是由模芯座的尺寸決定的，要求嚴(yán)格吻合，不得出現(xiàn)“前臺(tái)，也不可出現(xiàn)“后臺(tái)，否則會(huì)造成存膠死角，直接影響塑料組織和擠出外表質(zhì)量。2錐最大外徑D2:該尺寸決定于加工條件及模芯螺紋壁厚，在保證螺紋壁厚的前提下，D2越大越好，便于穿線，也便于加工。3連接螺紋M1:該尺寸必須與模芯座的螺紋尺寸一致，保證螺紋連接嚴(yán)密。4模芯孔徑di:此尺寸是影響擠出質(zhì)量最大的構(gòu)造尺寸，按線芯構(gòu)造特性及其幾何尺寸設(shè)計(jì)。一般情況下，單線取d1=線芯直徑+0.050.15mm;絞合線

9、芯取d1=線芯外徑+0.31.3mm，具體根據(jù)線芯大小而定。5模芯外錐最小外徑d2:實(shí)際上是模芯出線端口厚度的尺寸，端口厚度A=1/2d2-d1丨不能太薄，否則影響模具使用壽命；也不宜太厚，否則塑料不能直接流到線芯上，且在結(jié)合處容易形成渦流區(qū)，引起擠出壓力的波動(dòng)，擠出質(zhì)量不穩(wěn)定，一般壁厚控制在0.51mm為宜。6模芯定徑區(qū)長(zhǎng)度11:11決定了線芯通過(guò)模芯的穩(wěn)定性，不能設(shè)計(jì)的太長(zhǎng)，否則造成加工困難，工藝要求的必要性也不大，一般取11=0.51.5d1。但同時(shí)必須考慮加工制造的因素，太短或太長(zhǎng)，都會(huì)引起加工困難，在設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮，根據(jù)模芯總長(zhǎng)度取一個(gè)適宜的值。7模芯外錐角度B：這是設(shè)計(jì)給出的參考

10、尺寸，從圖6中不難看出，tg02=D1-d2/2*L1-I2,即L1-I2=D1-d2/2*tg仔2。所以，模芯外錐局部長(zhǎng)度可以依據(jù)上述決定的尺寸確定，經(jīng)計(jì)算如果太長(zhǎng)或太短，與機(jī)頭部構(gòu)造配合不當(dāng)，可回過(guò)頭來(lái)修正錐角然后在計(jì)算外錐長(zhǎng)度，直至適宜。設(shè)計(jì)時(shí)，一般模芯外錐角度B應(yīng)不大于45,與模套錐角度丫的角度差應(yīng)控制在310,具體應(yīng)根據(jù)機(jī)頭實(shí)際構(gòu)造尺寸及擠出材料的不同，選擇一個(gè)合理角度。2模套1模套最大外徑D3:根據(jù)模套座或機(jī)頭筒直徑設(shè)計(jì)，一般小于筒徑23mm，此間隙工藝調(diào)整偏心、確保同心度的必須。2錐最大直徑D4:這是模套設(shè)計(jì)的精細(xì)尺寸之一。其尺寸必須嚴(yán)格與模套座或機(jī)頭錐末端徑一致，否則裝配后將產(chǎn)

11、生階梯死角，這是工藝設(shè)計(jì)不允許的。3模套定徑區(qū)直徑d3:這也是模套設(shè)計(jì)的精細(xì)尺寸之一。要根據(jù)產(chǎn)品外徑、考慮擠出各工藝參數(shù)及塑料特性嚴(yán)格設(shè)計(jì)。一般d3=成品標(biāo)稱直徑+0.10.3mm，根據(jù)材料的不同，有時(shí)則設(shè)計(jì)為d3=成品標(biāo)稱外徑-0.10.3mm。4模套錐角丫：角丫是由D4、d3及模套長(zhǎng)度制約的，角丫同時(shí)又受到與其配套的模芯的外錐角的制約，需控制模套錐角丫模芯外錐角3=310。假設(shè)角度差過(guò)小，保證不了擠出壓力；角度差也不能太大，太大則擠出壓力過(guò)大，減少擠出量，影響生產(chǎn)效率，可能會(huì)引起生產(chǎn)時(shí)厚度不能滿足我們的工藝要求。5模套定徑區(qū)長(zhǎng)度13:般取13=0.51d3為宜，定徑區(qū)長(zhǎng)些對(duì)成型有利，但越長(zhǎng)

12、阻力越大，影響產(chǎn)量。所以當(dāng)模套孔徑d3較大時(shí)，不能取上限。6模套壓座厚度14：按模套座深度或機(jī)頭筒出口處深度設(shè)計(jì)，一般要大0.51mm。7模套總長(zhǎng)L2:這是設(shè)計(jì)給出的參考尺寸，由模套錐角丫、模套錐最大外徑D4及模套定徑區(qū)長(zhǎng)度13來(lái)決定。但還應(yīng)考慮到，設(shè)計(jì)的模套在裝配時(shí)，模套最外端伸出機(jī)頭局部的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，太長(zhǎng)會(huì)影響傳熱效果，導(dǎo)致模套口塑料的溫度受到影響，從而影響擠出質(zhì)量。電纜擠出用擠管式模具的設(shè)計(jì)1擠管式模芯其構(gòu)造設(shè)計(jì)除定徑區(qū)局部外，其余外形尺寸與擠壓式模芯根本一樣，現(xiàn)對(duì)擠管式模芯定徑局部的尺寸設(shè)計(jì)進(jìn)展說(shuō)明。1模芯定徑區(qū)徑d1:又叫模芯孔徑。該尺寸根據(jù)選用材料的耐磨性、半制品線芯或纜芯尺寸的

13、大小及其材質(zhì)與外徑規(guī)整程度等進(jìn)展設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)為：絕緣時(shí)，d1=d線芯+23mm;護(hù)套時(shí)，d仁d線芯+37mm。通常，在設(shè)計(jì)模具規(guī)格時(shí)，應(yīng)考慮系列化，將模具尺寸調(diào)整成整數(shù)。2模芯定徑區(qū)外圓柱直徑d2：從圖8中，我們可以看出d2決定于d1及其壁厚3,即d2=d1+23,這個(gè)壁厚的設(shè)計(jì)既要考慮到模芯的壽命，又要考慮塑料的拉伸特性及擠包嚴(yán)密程度等因素，一般都設(shè)計(jì)為d2=d1+20.51.5mm,即模芯壁厚為0.51.5mm。3模芯定徑區(qū)外圓柱長(zhǎng)度11:該尺寸依照尺寸d1考慮擠出塑料成型特性設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)為11=0.51d1+12mm。4定徑區(qū)圓柱長(zhǎng)度12：該尺寸由加工條件及半制品構(gòu)造特性所決定。無(wú)論

14、如何12都必須比11長(zhǎng)24mm，主要是保證模芯模嘴局部的強(qiáng)度。2擠管式模套擠管式模套的構(gòu)造型式與擠壓式模套根本一樣，如圖7所示。所不同之處是其構(gòu)造尺寸中的模套定徑區(qū)的直徑d3及其長(zhǎng)度13,必須按與其配合的擠管式模芯來(lái)設(shè)計(jì)1模套定徑區(qū)直徑d3：該尺寸按擠管式模芯模嘴外圓直徑d2、線芯或纜芯外徑、擠包塑料厚度等因素來(lái)設(shè)計(jì)。一般設(shè)計(jì)為d3=d2+23厚度+拉伸余量。擠管式模具應(yīng)用理論根底是塑料的可拉伸性，我們?cè)谠O(shè)計(jì)模具時(shí)要了解塑料的拉伸特性，利用并控制它。拉伸比的定義：塑料?？诘膱A環(huán)面積S1與包覆于電纜的圓環(huán)面積S2之比。實(shí)際上，拉伸比就是面積轉(zhuǎn)換S仁n4d32-d22S2=d4d擠包后2-d線芯2

15、拉伸比K=S1/S2=d32-d22/d擠包后2-d線芯2一般設(shè)計(jì)時(shí)，聚氯乙烯PVC的拉伸比取1.21.8,聚乙烯PE及交聯(lián)聚乙烯*LPE丨的拉伸比取1.32.0。則，模套定徑區(qū)直徑d3=d2+2+K3厚度，K值根據(jù)絕緣和護(hù)套的不同，適當(dāng)調(diào)整。由此，可以看出，擠管式模具的適用圍較廣。2模套定徑區(qū)長(zhǎng)度13:該尺寸往往根據(jù)塑料的成型特性和模芯定徑區(qū)外圓柱的長(zhǎng)度l2而定。一般設(shè)計(jì)為13=12-16mm,同時(shí)應(yīng)滿足l3=0.51d3mm,而且厚度小時(shí)取下限，否則，反之。半擠管式模具的設(shè)計(jì)與擠管式模具的設(shè)計(jì)根本是一樣的，所不同的是：模芯一一模嘴局部的長(zhǎng)度沒(méi)有擠管式長(zhǎng)，且模嘴應(yīng)在模套定徑區(qū)的1/2處；模套

16、一一定徑區(qū)的長(zhǎng)度較擠管式模套的定徑區(qū)稍短。其他參數(shù)的設(shè)計(jì)與擠管式模具的設(shè)計(jì)是一樣的?？傊?，設(shè)計(jì)模具時(shí)，除考慮材料、加工、使用壽命外，還應(yīng)滿足以下條件：增加模具的壓力，使塑料從機(jī)筒進(jìn)入模具后的壓力均勻穩(wěn)定增加，增加塑料的致密性；增長(zhǎng)模具配合局部的塑料流動(dòng)通道，使流動(dòng)中的塑料進(jìn)一步塑化，從而提高塑料塑化的程度；消除模具配合中產(chǎn)生的流動(dòng)死角，防止塑料在死角中發(fā)生老化、產(chǎn)生老膠。擠出模具裝配尺寸的設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)，可以先設(shè)計(jì)模芯再設(shè)計(jì)模套，也可以先設(shè)計(jì)模套再設(shè)計(jì)模芯。為了較少設(shè)計(jì)驗(yàn)證次數(shù)，一般先設(shè)計(jì)模套再設(shè)計(jì)模芯。我們以65型擠出機(jī)機(jī)頭來(lái)舉例，機(jī)頭裝配尺寸，要求設(shè)計(jì)模芯、模套。經(jīng)測(cè)繪，得65型擠出機(jī)模頭尺

17、寸。1、先設(shè)計(jì)模套，根據(jù)模套拆裝要求，其伸出模頭的長(zhǎng)度約10mm，則得到模套的總長(zhǎng)10+20=30mm;2、確定模套錐最大外徑=25mm；3、根據(jù)要求，確定模套定徑區(qū)直徑D;4、取定徑區(qū)長(zhǎng)度=0.5D;5、計(jì)算模套錐半角Y2=ATAN25-D2*30-0.5D*180/PI();繪制模套的草圖見(jiàn)圖10；6、因采用擠壓式，模芯與模套的模間距L=23厚度；7、選模頭右邊平面為基準(zhǔn)面A，模芯口至基準(zhǔn)面A的距離=10-23厚度；8、為模芯拆卸方便以及模芯強(qiáng)度，選模芯伸出模頭左邊約10mm，則可以得到模芯總長(zhǎng)=10+10-23厚度+65；芯，模芯螺紋長(zhǎng)度一般取810mm,即b=8mm；11、根據(jù)模頭尺寸

18、構(gòu)造，取d4=18mm；12、根據(jù)第8條，我們知道模芯伸出模頭左側(cè)10mm,則a+b=27+10=37mm,a=37-b=37-8=31mm；13、為保證調(diào)偏螺釘能正面受力在模芯上，一般c取1215mm,即卩c=15mm；14、根據(jù)線芯大小，我們確定模芯定徑區(qū)直徑d仁d線芯+0.20.5mm，取d仁d線芯+0.2mm,則模芯外錐最小外徑d2=d1+0.5*2=d線芯+1.2mm；15、則根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們可以得出模芯外錐局部的長(zhǎng)度=L-a-b-c=10+10-23厚度+65-31-8-15=31-23厚度mm；16、根據(jù)錐角計(jì)算公式，求的模芯外錐角3=ATAN18-d線芯+1.2/2*31-2

19、3厚度*180/PI()17、將計(jì)算出模芯的錐角3與計(jì)算的模套外錐角丫比擬，看看其差值是不是符合我們?cè)O(shè)計(jì)要求，假設(shè)在設(shè)計(jì)圍，設(shè)計(jì)成功，繪制零件圖；假設(shè)有出入，再次循環(huán)以上容，直至符合設(shè)計(jì)要求為止，但必須保證在滿足角度的前提下，還必須滿足裝配上的要求。以上，我們是用最簡(jiǎn)單的65型擠出機(jī)模具設(shè)計(jì)來(lái)舉的一個(gè)例子，實(shí)際中比以上設(shè)計(jì)要復(fù)雜多，但萬(wàn)變不離其中，請(qǐng)大家在設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)機(jī)頭的裝配圖及零件圖的尺寸來(lái)合理設(shè)計(jì)。具體步驟大致如下：1、根據(jù)機(jī)頭的零件圖設(shè)計(jì)模套：1.1先根據(jù)給定一個(gè)角度以及模套不要伸出機(jī)頭太長(zhǎng)的原則，將模套的總長(zhǎng)確定；1.2根據(jù)機(jī)頭零件圖，確定模套裝配尺寸，包括模套錐最大外徑、模套外

20、徑等尺寸；1.3根據(jù)產(chǎn)品工藝要求，暫現(xiàn)確定模套孔徑及定徑區(qū)長(zhǎng)度；1.4根據(jù)確定好的模套各數(shù)據(jù)，計(jì)算出模套的錐角。2、根據(jù)機(jī)頭裝配圖、模芯座零件圖以及設(shè)計(jì)好的模套，來(lái)設(shè)計(jì)模芯：2.1首先確定擠出類型：擠壓式、擠管式、半擠管式，確定好模芯與模套的距離；2.2在機(jī)頭裝配圖中，選擇一個(gè)基準(zhǔn)面，以基準(zhǔn)面來(lái)計(jì)算相關(guān)長(zhǎng)度；2.3得到模芯的長(zhǎng)度后，根據(jù)模芯座的構(gòu)造尺寸確定模芯裝配尺寸；2.4根據(jù)線芯規(guī)格確定模芯孔徑以及模芯外錐最小外徑等尺寸；2.5根據(jù)獲得的模芯的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算處模芯外錐錐角，并驗(yàn)證與模套的角度差是否符合設(shè)計(jì)要求；3、根據(jù)模芯、模套的相關(guān)尺寸繪制零件圖，加工使用驗(yàn)證。3.6下面，我們?cè)俸?jiǎn)單介紹擠出機(jī)螺桿的壓力及出膠量等方面的知識(shí)，供大家參考：普通擠出機(jī)用等距不等深螺桿漸變型螺桿的出膠量計(jì)算公式：Q=(uxbxh1xh2)/(h1+h2)-(bxgxpxh12Xh22)/(bXqXLxh1+h2)其中：Q:擠出量cm3/minu:螺桿在推進(jìn)方向的速度即螺桿轉(zhuǎn)速cm/minb:螺槽的寬度法向cmTOC o 1-5 h zhi：填實(shí)點(diǎn)螺桿深度進(jìn)料口螺桿深度cmh2：端