电缆护套挤出模具设计技术

1）生产绝缘线芯 3×185mm 2 的实心铝导体扇形电缆，其扇形（标称）宽度为 21.97mm
（其最大宽度允许值 22.07mm），绝缘层标称厚度为 2.0mm。（其最小厚度允许值为 2.0 ×90%－0.1＝1.7mm,模芯嘴壁厚为 1.0mm，选用模具。
模芯 D ＝d＋e ＝21.97+1.5＝23.47（mm）考虑到实体扇形及最大宽度，选取 D ＝
3）定径区外圆柱（模芯嘴）长度 l：该尺寸依据尺寸 d 考虑挤出塑料成型特性设 计，一般设计为 l＝（0.5～2）d，d 值大取下限，d 值小取上限，用于挤护套的模芯取 下限，挤绝缘时取上限。
4）定径区内圆柱（承线）长度 l′：该尺寸由加工条件，半制品结构特性决定。 无论如何 l′必须比 l 长度大 2～4mm，这是确保模芯强度的必需，所以 l′实际是参考 l 决定的。
电缆护套挤出模具设计技术要点
1.模具设计的要点 （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、不生锈等。被用来做模具（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。
（3）放大值 e 或 e 的说明。
1
2
1）绝缘线芯模芯 e 的放大值为 0.5～3mm； 1
2）绝缘线芯模套 e 的放大值为 1～3mm； 2
3）生产外护套电缆用模芯 e 的放大值、铠装电缆为 2～6mm，非铠装为 2～4mm； 1
4）生产外护套电缆用模套 e 的放大值为 2～5mm。 2
4.举例说明模具的选配
1－d
2－d′
3－l
4－a
5－b
6－L
7－D
8－D′ 9－φ
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。
二、工艺配模 配模是否合理，直接影响挤塑的质量和产量，故配模是重要操作技能之一。由于塑 料熔体离模后的变化，使得挤出线径并不等于模套的孔径，一方面由于牵引、冷却使制 品挤包层截面收缩，外径减少；另一方面又由于离模后压力降至零，塑料弹性回复而胀 大，离模后塑料层的形状尺寸的变化与物料性质、挤出温度及模具尺寸和挤出压力有关。 模具的具体尺寸是由制品的规格和挤塑工艺参数决定的，选配好适当的模具，是生产高 质量、低消耗产品的关键。 1.模具的选配依据 挤压式模具选配主要是依线芯选配模芯，依成品（挤包后）的外径选配模套，并根 据塑料工艺特性，决定模芯和模套角度及角度差、定径区（即承线径）长度等模具的结 构尺寸，使之配合得当、挤管式模具配模的依据主要是挤出速俩的拉伸比，所谓拉伸比 就是塑料在模口处的圆环面积与包覆与电线电缆上的圆环面积之比，即模芯模套所形成 的间隙截面积与制品标称厚度截面积之比值，拉伸比：
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。
是断线的主要原因。通常为加工便利，且模芯孔径尺寸系列化，则多取模芯孔径 d 1 为 整数。
5）模芯外锥最小直径 d‘1 ：d‘1 实际上是决定模芯出线端口厚度的尺寸，端口厚度△ ＝1/2（d‘1 －d 1 ）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。
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
塑料层组织和表面质量。 3）内锥最大直径 D1 ：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，D1 越大越好，便于穿线。
4）模芯孔径 d1 ：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 d1 ＝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。因为过大了，一则形成线芯的摆动 而造成挤出偏芯，再则会出现倒胶，既有害挤包层质量，又有可能造成断线。而过小， 则易刮伤线芯，也使模具寿命降低；对绞线而言，由于线径不均，模孔 d1 过小时，则
2.模具的选配方法 （1）测量半制品直径：对绝缘线芯，圆形导电线芯要测量直径，扇形或瓦形导电 线芯要测量宽度；对护套缆芯，铠装电缆要测量缆芯的最大直径，对非铠装电缆要测量 缆芯直径。 （2）检查修正模具：检查模芯、模套内外表面是否光滑、圆整，尤其是出线处（承 线）有无裂纹、缺口、划痕、碰伤、凹凸等现象。特别是模套的定径区和挤管式模芯的 管状长嘴要圆整光滑，发现粗糙时可以用细纱布圆周式摩擦，直到光滑为止。 （3）选配模具时，铠装电缆模具要大些，因为这里有钢带接头存在，模具太小， 易造成模芯刮钢带，电缆会挤裂挤坏。绝缘线芯选配的模具不易过大，要适可而止，即 导电线芯穿过时，不要过松或过紧。。 （4）选配模具要以工艺规定的标称厚度为准，模芯选配要按线芯或缆芯的最大直 径加放大值；模套按模芯直径加塑料层标称厚度加放大值。 3.配模的理论公式
（2）挤压式模芯（无嘴）的结构尺寸如下图：
1－d 1 6－M 1
2－d‘1 7－B 1
3－L 1
8－D
’ 1
4－L‘1 9－φ 1
5－D 1 10－φ‘1
在材料确定后，以工艺的合理性，兼顾加工的可能性恰当设计各部尺寸，应注意的 要点如下：
1）外锥角φ1 ：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
1
1
模套孔径 D ＝D ＋2δ＋2△＋e
2
1
2
＝27＋2×1.5＋2×2＋4＝38mm
3）在实际生产过程中，模具的选配往往在操作规程或生产工艺卡中给出一定的经
（1）模芯 D ＝d＋e
1
1
（2）模套 D ＝D ＋2δ＋2△＋e
Байду номын сангаас
2
1
2
式中：D ――模芯出线口内径（mm）； 1
D ――模套出线口内径（mm）； 2
d ――生产前半制品最大直径（mm）； δ――模芯嘴壁厚（mm）； △――工艺规定的产品塑料层厚度（mm）；
e ――模芯放大值（mm）； 1
e ――模套放大值（mm）。 2
1
1
1
24mm。
模套孔径 D ＝D ＋2δ＋2△＋e
2
1
2
＝24＋2×1＋2×2＋3＝33（mm）
2)生产电缆外护套，其型号为 VLV，规格为 1×240mm 2 ，电压为 0.6/1kV，
选用模具。该电缆成缆后直径为 23.6mm，护套标称厚度为 2.0mm，取模芯嘴壁厚为 1.5mm。
模芯孔径 D ＝d＋e ＝23.6＋3＝26.2≈27mm
K＝（D 2 －D 2 ）/（d 2 －d 2 ）
1
2
1
2
其中 D ――为模套孔径（mm）； 1
D ――为模芯出口处外径（mm）； 2
d ――为挤包后制品外径（mm）； 1
d ――为挤包前制品直径（mm）。 2
不同塑料的拉伸比 K 也不一样，如聚氯乙稀 K＝1.2～1.8、聚乙烯 K＝1.3～2.0， 由此可确定模套孔径。但此方法计算较为繁琐，一般多用经验公式配模。
厚度、产品结构要求及塑料的拉伸特性而定。 2）模套定径区长度 l 套 ：该尺寸往往根据塑料的成型特性和模芯定径区外圆柱（模
芯嘴）的长度 l 总 而定，一般设计为 l 套 ＝l 芯 －（1～6）mm，而且挤包绝缘（护套）厚 度小时取下限（即减去值取上限）；否则，反之。
总之设计模具时，除考虑材料、加工、使用寿命外，还应满足下列条件：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。
同，现对挤管式模芯定径部分的尺寸设计做一简述。 1）模芯定径区内径 d：又叫模芯孔径。该尺寸根据选用材料的耐磨性、半制品尺
寸大小及其材质与外径规整程度等设计，一般设计为 d＝d 线芯 ＋（0.5～2）mm 或 d＝d 缆芯
＋（3～6）mm，主要因为线芯尺寸较小且规则，而缆芯较大且外径尺寸不规则的缘故。 为了模具系列化，通常将模芯孔径加工成整数尺寸。 2）模芯定径区外圆柱（长嘴）直径 d′：从上图可看出 d′决定于尺寸 d 及其壁厚δ， 即 d′＝d＋2δ。壁厚的设计既要考虑模芯的寿命，又要考虑塑料的拉伸特性及电线电 缆塑料层的挤包紧密程度，一般设计为 d′＝d＋2（0.5～1.5）mm，即模芯嘴壁厚为 0.5～ 1.5mm。这个数值不能太大，否则拉伸比就大，塑料层拉伸后强度提高，而延伸率下降， 影响电线电缆的弯曲性能；但也不能太小，太小因过薄使其使用寿命降低。
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
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。
（4）挤管式模芯（长嘴）的结构尺寸如下图所示：
1－d 6－L
2－d′ 7－D
3－δ 8－M
4－l 9－D′
5－l′
挤管式长嘴模芯的结构尺寸除定径区外，其余外形尺寸与挤压式模芯设计基本相
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
1
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
（5）挤管式模套的结构型式与挤压式模套基本相同。所不同之处是其结构尺寸中 的模套定径区的直径及其长度，必须按与其配合的挤管式模芯来设计。
1）模套定径区直径 d 套 ：该尺寸按挤管式模芯嘴外圆直径 d′、线芯或缆芯外径、
挤包绝缘或护套厚度等设计。一般设计为 d 套 ＝d′＋2 倍挤包厚度，并视绝缘（护套）
6）模芯定径区长度 L1 ：L1 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 1 ＝（0.5～1.5）d 1 ，且模芯孔径
d1 较大时选下限，否则，反之。
7）模芯锥体长度 L‘1 ：这往往是设计给出的参考尺寸，从上图不难看出， tgφ 1 ∕2=（D’1 －d‘1 ）∕2 L‘1 ，亦即 L‘1 ＝（D’1 －d‘1 ）∕【2（tgφ 1 ∕2）】。 所以 L‘1 可以依据上述决定的尺寸确定，经计算确定 L‘1 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φ1 ，然后再计算 L‘1 直至合适。 （3）挤压式模套的结构尺寸如下图：