塑料挤塑成型模具
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第四章 塑料挤塑成型模具
第六节 线缆包覆挤出机头设计 一、挤压式包覆机头 二、导管式包覆机头 第七节 异型材挤出机头设计 一、概述 二、异型材挤出机头结构设计 三、定型模设计
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
第六节 线缆包覆挤出机头设计
➢包覆机头分类：
▪挤压式：在金属导线外包覆一层软质塑料绝缘层——电线； ▪套管式：在多股塑料电线束外面再包覆一软质塑料绝缘导管——电缆。
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
二、导管式包覆机头
➢导管式包覆机头结构：设计成直角式机头，它是将塑 料挤成管，在口模外立即收缩包覆在芯线上，与挤压式 不同。
➢收缩方法：提高芯线牵引速度或抽真空。
线与塑料未直接 接触；芯线与导 入孔单边间隙可
为0.2~0.3mm
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
一、概述
2、异型材设计原则
➢异型材截面：应尽可能简单；空心型材腹筋应尽可能少， 厚度应比外壁厚薄20~30%，以免缩痕明显。
➢异型材壁厚：应尽可能均匀，减小内应力和翘曲变形。硬 聚氯乙烯（RPVC）异型材壁厚常用1.2~1.4mm。
➢异型材过渡圆角：断面转 角处最好呈圆角过渡； R≤（0.25~0.5）mm×壁厚， 外圆角至少为R0.4mm。
➢异型芯模的固定：封闭式或半封闭式中空异型材芯模 最常用桥式支撑结构，其横断面应制成流线型，以减少 滞料。
➢中空异型材封闭部分应导入空气或低压空气，以便定型。
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第四章 塑料挤塑成型模具
2、异型材多级式挤出机头
➢结构特点：由多块模板组成，断面形状分级变化；滞 料状况比板孔式有明显改善；不适用于RPVC类制品长时 间稳定生产，仅适用于简单型材和不易分解塑料挤出。
➢定型方法：有多板定型、滑移定型、压缩空气外定型、内 定型、辊筒定型、真空定型等。
1、多板式定型模
➢图4-8-16：将数块定型板排列 在冷却水中，尺寸逐渐变小，最 后一块板尺寸应比制品大2~3% （冷至室温还会收缩）；此法可 用于定型厚壁或实心异型材；定 型板可用黄铜、青铜或铝板制造。
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第七节 异型材挤出机头设计
一、概述
➢异型材：除圆棒、圆管、片材、薄膜、线、丝之外的挤出 制品统称之；产量最大的是建材、汽车家电行业用异型材。
1、异型材分类
▪按材料分：单一塑 料、多种材料复合 异型材；
▪按截面结构特征分： 封闭式、开放式、 半封闭式、实心、 复合异型材等。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、真空定型模 ➢形状复杂的封闭式中空异型材，一般采用1~4段真空 定型模来定型，如图4-8-21所示。
真空室 冷却水道
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、真空定型模
➢真空定型模设计要点：
▪容易引入型坯、易于拆卸和清理；通常制成可开启的组合结构； ▪真空室易于清理，真空通道保持畅通； ▪采用导热性好的材料制造，如铝合金，以加快冷却速度，同时耐 磨性要好；
第四章 塑料挤塑成型模具
1、多板式定型模
➢定型板定型长度：随型材而异，一般中空异型材取3mm， 实心异型材取2.5mm，入口处均应有R0.5mm圆角。
2、滑移式定型模 ➢主要用于开放式异型材定型，制品多为薄壁型材。 ➢制品挤出口模形状可与制品一致，也可先挤成板或管坯，进 入定型模后折弯成要求的形状。
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第四章 塑料挤塑成型模具
一、概述
2、异型材设计原则
➢截面对称或轴向对称：容易避免歪扭翘曲，内应力易取得 平衡。
➢表面缩痕装饰：加装饰线（凸或凹）。
➢挤出机选择：已知异型材尺寸规格后 就可选择设备（表4-8-1）。
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第四章 塑料挤塑成型模具
➢电线包覆速度：通常为800~1200m/min（很高），最高可 达2400m/min，对导向孔的磨性要求高，常用硬质合金制造。
➢口模对中性调节：可用调节螺钉3加以 调节。
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第四章 塑料挤塑成型模具
一、挤压式包覆机头
➢口模预对中机头：机头不需要进行对中调节，且导线 进入内导向环之前已被一薄层熔体所包围，有润滑作用， 降低了导向孔的磨损。
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第四章 塑料挤塑成型模具
思考题
➢异型材挤出机头设计关键是什么？流道结构对异型材挤出 有何影响？如何选用？
➢当异型材截面上存在壁厚差别大的区域，在挤出机头设计 时应注意什么问题？
➢封闭式和开放式异型材挤出机头结构有何区别？其定型模 设计要求为何？
➢作业三：生产聚丙烯塑料薄膜，已知薄膜厚度为0.15mm， 折径为300mm，试设计其吹膜机头结构，完成相关计算，并 画出机头结构图。
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第四章 塑料挤塑成型模具
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第Байду номын сангаас章 塑料挤塑成型模具
1、板孔式异型材挤出机头
➢特点：流道全部加工在一块口模板上，由机颈到异形 流道是突然变化的，存在较多流动死角，只能用于不易 分解的SPVC、聚烯烃等料挤出，连续生产时间不宜过长， 需定期清理。
截面突变处
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第四章 塑料挤塑成型模具
1、板孔式异型材挤出机头
➢机颈座内流道是挤出机出口到口模板成型孔之间的过渡， 形状可为圆形、矩形过渡状。
➢成型段长度：薄壁件L/t≥10；当 壁不均时成型段长度应制成不等的 长度，使各处流速趋于平衡。
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第四章 塑料挤塑成型模具
1、板孔式异型材挤出机头
二、各类异型材挤出机头设计
➢异型材挤出机头结构：分板孔式、多级式、流线型等形 式。 ▪板孔式：结构最简单，但流道断面变化急，易滞料，只适 用于SPVC、橡胶类密封型材及少量聚烯烃型材的挤出。 ▪多级式：流道采用逐级变动的形式，大大减少的滞料死角， 但仍不适用于热敏性塑料。 ▪流线型：流道完全呈流线型逐渐变化，无滞料死角，适用 于RPVC及各种热塑性塑料异型材的挤出。
组合结构便于线 切割加工流道
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➢图4-8-11：压缩比 小（2~2.5），流道 短，适于双螺杆挤出 机；压缩比小，芯棒 支撑筋要薄（2~3 mm），以便消除熔接 痕。
第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
组合结构 便于加工
➢机头特点：流道先扩大再压缩，有较大压缩比（达5~7）， 使挤出机料筒压力增大，提高密实度，且熔接痕熔合好。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
➢图4-8-13：封闭式中空异型材挤出型芯结构，内部隔 腔通有空气，防止制品收缩变形。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
➢异型材壁厚不均时，口模定型段长度应有不同，厚壁 处长些，薄壁处短些；若厚薄两部位紧紧相连时，口模 定型段应增设一隔板，避免薄壁处熔体横向流入厚壁处， 隔板应在离口模出口3~5mm处终止，以便熔体重新熔合。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
➢结构特点：流道内无滞料死点，断面尺寸连续变化， 适用于各种材料的挤出成型。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头 ➢注意点：机头流道结构应简单，便于加工、清理和修正。
▪定型模一般由相互分开 的1~4段组成，壁越厚所 需段数越多，每段长 400~600mm，通道尺寸应 按收缩情况逐段缩小。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、真空定型模
➢口模尺寸：受出模膨胀和牵引拉薄缩小两因素的影响， 但总的是会缩小，故尺寸比定型模入口尺寸大；长流道 机头约大2~5%，短流道机头大0.4~1.5%。
➢挤出断面畸变补偿：二维流动的异型材因断面各点速度差 和粘弹性影响，目前多采用预变形补偿（凭经验）；补偿量 与树脂种类、口模定型段长度、挤出速度等有关。
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第四章 塑料挤塑成型模具
三、定型模设计
➢异型材的最终形状和尺寸公差主要由定型模决定；
➢其尺寸精度主要取决于定型手段和定型模的完美程度； 壁厚精度可达±3~6%；全尺寸（宽、高）±1~2%。
➢壁厚尺寸：膨胀量大于收缩量，口模间隙要比型材壁 厚小，如RPVC口模间隙取型材壁厚的90%。
➢定型模冷却：有并错流 和逆错流两种方式，水道 直径取10~16mm，水温 10~18℃为宜。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、真空定型模
1 mm的 真空缝
真空缝排列 前密后疏
一、挤压式包覆机头
➢包覆机头一般采用 直角式机头、45°机 头或其它斜角机头。
➢导线包覆层厚度可 通过更换口模尺寸、 改变挤出速度、芯线 牵引速度及导向锥轴 向位置来调节。
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第四章 塑料挤塑成型模具
一、挤压式包覆机头
➢口模定型段长度：L=（1~1.5）D； ➢导向棒前端面到口模定型段距离：M=（1~1.5）D； ➢导向棒导向孔与导线间约有0.05mm间隙，除保证良好 的同心度外，还可防止塑料熔体反向渗入。
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第四章 塑料挤塑成型模具
2、滑移式定型模
➢异型材移动速度：视定型模长度和异型材壁厚而定， 对于1mm壁厚的异型材通过速度可达3~4.5m/min，厚4mm 异型材通过速度为0.5~0.7m/min。
先挤成管坯， 剖切展平后进 入定型模成型
➢异型管材定型模：结构与管材定型模类似，仅断面形状不 同而已，不再重述。
第四章 塑料挤塑成型模具
二、导管式包覆机头
➢包覆层厚度：随口模尺寸、导向棒头部尺寸、挤出速 度、芯线牵引速度等不同而变化。
➢口模定型段长度L为口 模出口直径的0.5倍以 下，否则螺杆背压大、 产量低，且电缆表面出 现流痕，影响表面质量。
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第四章 塑料挤塑成型模具
第六节 线缆包覆挤出机头设计 一、挤压式包覆机头 二、导管式包覆机头 第七节 异型材挤出机头设计 一、概述 二、异型材挤出机头结构设计 三、定型模设计
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第四章 塑料挤塑成型模具
第六节 线缆包覆挤出机头设计
➢包覆机头分类：
▪挤压式：在金属导线外包覆一层软质塑料绝缘层——电线； ▪套管式：在多股塑料电线束外面再包覆一软质塑料绝缘导管——电缆。
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第四章 塑料挤塑成型模具
二、导管式包覆机头
➢导管式包覆机头结构：设计成直角式机头，它是将塑 料挤成管，在口模外立即收缩包覆在芯线上，与挤压式 不同。
➢收缩方法：提高芯线牵引速度或抽真空。
线与塑料未直接 接触；芯线与导 入孔单边间隙可
为0.2~0.3mm
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第四章 塑料挤塑成型模具
一、概述
2、异型材设计原则
➢异型材截面：应尽可能简单；空心型材腹筋应尽可能少， 厚度应比外壁厚薄20~30%，以免缩痕明显。
➢异型材壁厚：应尽可能均匀，减小内应力和翘曲变形。硬 聚氯乙烯（RPVC）异型材壁厚常用1.2~1.4mm。
➢异型材过渡圆角：断面转 角处最好呈圆角过渡； R≤（0.25~0.5）mm×壁厚， 外圆角至少为R0.4mm。
➢异型芯模的固定：封闭式或半封闭式中空异型材芯模 最常用桥式支撑结构，其横断面应制成流线型，以减少 滞料。
➢中空异型材封闭部分应导入空气或低压空气，以便定型。
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第四章 塑料挤塑成型模具
2、异型材多级式挤出机头
➢结构特点：由多块模板组成，断面形状分级变化；滞 料状况比板孔式有明显改善；不适用于RPVC类制品长时 间稳定生产，仅适用于简单型材和不易分解塑料挤出。
➢定型方法：有多板定型、滑移定型、压缩空气外定型、内 定型、辊筒定型、真空定型等。
1、多板式定型模
➢图4-8-16：将数块定型板排列 在冷却水中，尺寸逐渐变小，最 后一块板尺寸应比制品大2~3% （冷至室温还会收缩）；此法可 用于定型厚壁或实心异型材；定 型板可用黄铜、青铜或铝板制造。
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第七节 异型材挤出机头设计
一、概述
➢异型材：除圆棒、圆管、片材、薄膜、线、丝之外的挤出 制品统称之；产量最大的是建材、汽车家电行业用异型材。
1、异型材分类
▪按材料分：单一塑 料、多种材料复合 异型材；
▪按截面结构特征分： 封闭式、开放式、 半封闭式、实心、 复合异型材等。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、真空定型模 ➢形状复杂的封闭式中空异型材，一般采用1~4段真空 定型模来定型，如图4-8-21所示。
真空室 冷却水道
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、真空定型模
➢真空定型模设计要点：
▪容易引入型坯、易于拆卸和清理；通常制成可开启的组合结构； ▪真空室易于清理，真空通道保持畅通； ▪采用导热性好的材料制造，如铝合金，以加快冷却速度，同时耐 磨性要好；
第四章 塑料挤塑成型模具
1、多板式定型模
➢定型板定型长度：随型材而异，一般中空异型材取3mm， 实心异型材取2.5mm，入口处均应有R0.5mm圆角。
2、滑移式定型模 ➢主要用于开放式异型材定型，制品多为薄壁型材。 ➢制品挤出口模形状可与制品一致，也可先挤成板或管坯，进 入定型模后折弯成要求的形状。
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第四章 塑料挤塑成型模具
一、概述
2、异型材设计原则
➢截面对称或轴向对称：容易避免歪扭翘曲，内应力易取得 平衡。
➢表面缩痕装饰：加装饰线（凸或凹）。
➢挤出机选择：已知异型材尺寸规格后 就可选择设备（表4-8-1）。
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
➢电线包覆速度：通常为800~1200m/min（很高），最高可 达2400m/min，对导向孔的磨性要求高，常用硬质合金制造。
➢口模对中性调节：可用调节螺钉3加以 调节。
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
一、挤压式包覆机头
➢口模预对中机头：机头不需要进行对中调节，且导线 进入内导向环之前已被一薄层熔体所包围，有润滑作用， 降低了导向孔的磨损。
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
思考题
➢异型材挤出机头设计关键是什么？流道结构对异型材挤出 有何影响？如何选用？
➢当异型材截面上存在壁厚差别大的区域，在挤出机头设计 时应注意什么问题？
➢封闭式和开放式异型材挤出机头结构有何区别？其定型模 设计要求为何？
➢作业三：生产聚丙烯塑料薄膜，已知薄膜厚度为0.15mm， 折径为300mm，试设计其吹膜机头结构，完成相关计算，并 画出机头结构图。
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第四章 塑料挤塑成型模具
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第Байду номын сангаас章 塑料挤塑成型模具
1、板孔式异型材挤出机头
➢特点：流道全部加工在一块口模板上，由机颈到异形 流道是突然变化的，存在较多流动死角，只能用于不易 分解的SPVC、聚烯烃等料挤出，连续生产时间不宜过长， 需定期清理。
截面突变处
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第四章 塑料挤塑成型模具
1、板孔式异型材挤出机头
➢机颈座内流道是挤出机出口到口模板成型孔之间的过渡， 形状可为圆形、矩形过渡状。
➢成型段长度：薄壁件L/t≥10；当 壁不均时成型段长度应制成不等的 长度，使各处流速趋于平衡。
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第四章 塑料挤塑成型模具
1、板孔式异型材挤出机头
二、各类异型材挤出机头设计
➢异型材挤出机头结构：分板孔式、多级式、流线型等形 式。 ▪板孔式：结构最简单，但流道断面变化急，易滞料，只适 用于SPVC、橡胶类密封型材及少量聚烯烃型材的挤出。 ▪多级式：流道采用逐级变动的形式，大大减少的滞料死角， 但仍不适用于热敏性塑料。 ▪流线型：流道完全呈流线型逐渐变化，无滞料死角，适用 于RPVC及各种热塑性塑料异型材的挤出。
组合结构便于线 切割加工流道
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➢图4-8-11：压缩比 小（2~2.5），流道 短，适于双螺杆挤出 机；压缩比小，芯棒 支撑筋要薄（2~3 mm），以便消除熔接 痕。
第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
组合结构 便于加工
➢机头特点：流道先扩大再压缩，有较大压缩比（达5~7）， 使挤出机料筒压力增大，提高密实度，且熔接痕熔合好。
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
➢图4-8-13：封闭式中空异型材挤出型芯结构，内部隔 腔通有空气，防止制品收缩变形。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
➢异型材壁厚不均时，口模定型段长度应有不同，厚壁 处长些，薄壁处短些；若厚薄两部位紧紧相连时，口模 定型段应增设一隔板，避免薄壁处熔体横向流入厚壁处， 隔板应在离口模出口3~5mm处终止，以便熔体重新熔合。
福建工程学院《塑料成型工艺及模具设计》
第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头
➢结构特点：流道内无滞料死点，断面尺寸连续变化， 适用于各种材料的挤出成型。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、流线型异型材挤出机头 ➢注意点：机头流道结构应简单，便于加工、清理和修正。
▪定型模一般由相互分开 的1~4段组成，壁越厚所 需段数越多，每段长 400~600mm，通道尺寸应 按收缩情况逐段缩小。
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第四章 塑料挤塑成型模具
3、真空定型模
➢口模尺寸：受出模膨胀和牵引拉薄缩小两因素的影响， 但总的是会缩小，故尺寸比定型模入口尺寸大；长流道 机头约大2~5%，短流道机头大0.4~1.5%。
➢挤出断面畸变补偿：二维流动的异型材因断面各点速度差 和粘弹性影响，目前多采用预变形补偿（凭经验）；补偿量 与树脂种类、口模定型段长度、挤出速度等有关。
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三、定型模设计
➢异型材的最终形状和尺寸公差主要由定型模决定；
➢其尺寸精度主要取决于定型手段和定型模的完美程度； 壁厚精度可达±3~6%；全尺寸（宽、高）±1~2%。
➢壁厚尺寸：膨胀量大于收缩量，口模间隙要比型材壁 厚小，如RPVC口模间隙取型材壁厚的90%。
➢定型模冷却：有并错流 和逆错流两种方式，水道 直径取10~16mm，水温 10~18℃为宜。
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3、真空定型模
1 mm的 真空缝
真空缝排列 前密后疏
一、挤压式包覆机头
➢包覆机头一般采用 直角式机头、45°机 头或其它斜角机头。
➢导线包覆层厚度可 通过更换口模尺寸、 改变挤出速度、芯线 牵引速度及导向锥轴 向位置来调节。
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第四章 塑料挤塑成型模具
一、挤压式包覆机头
➢口模定型段长度：L=（1~1.5）D； ➢导向棒前端面到口模定型段距离：M=（1~1.5）D； ➢导向棒导向孔与导线间约有0.05mm间隙，除保证良好 的同心度外，还可防止塑料熔体反向渗入。
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第四章 塑料挤塑成型模具
2、滑移式定型模
➢异型材移动速度：视定型模长度和异型材壁厚而定， 对于1mm壁厚的异型材通过速度可达3~4.5m/min，厚4mm 异型材通过速度为0.5~0.7m/min。
先挤成管坯， 剖切展平后进 入定型模成型
➢异型管材定型模：结构与管材定型模类似，仅断面形状不 同而已，不再重述。
第四章 塑料挤塑成型模具
二、导管式包覆机头
➢包覆层厚度：随口模尺寸、导向棒头部尺寸、挤出速 度、芯线牵引速度等不同而变化。
➢口模定型段长度L为口 模出口直径的0.5倍以 下，否则螺杆背压大、 产量低，且电缆表面出 现流痕，影响表面质量。
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