10KV架空绝缘电缆挤管式模具的设计.doc

10KV架空绝缘电缆挤管式模具的设计择要：挤出模具质量的好坏直接影响塑料挤出质量，本文介绍10KV架空绝缘电缆挤管式模具的设计。关键词：10KV架空绝缘电缆；挤管式模具；模芯；模套；设计0 引言 挤塑模具时塑料挤出过程中最后的定型装置，其几何形状、结构形式和尺寸、温度高低、压力大小等直接决定电缆加工的成败。电线电缆生产中使用的挤塑模具（模芯和模套）主要有三种形式：挤压式、半挤压式和挤管式。本文介绍10kV架空绝缘电缆挤管式模具的设计。1 挤管式模芯1.1 材料的选用挤管式模芯的结构特点是它的定径区是一个薄壁圆管，一般不能进行热处理。因此，所用材料的耐磨性必须予以充分考虑，所以多用耐磨的合金刚制成，如38CrMoAl，加工成毛坯并留有一定裕量，经调质处理后再精加工，必须确保零件加工的同心度。1.2 相关几何尺寸的设计及符号的说明现以90mm挤出机，挤制导体截面为120mm2的绝缘为例，其挤管式模芯结构见图1图中，D为模芯外锥最大直径；D1为模芯与机头结合锥体的最小端直径；D为模芯内锥最大内径；为模芯外锥角；d为模芯定径区内径；d为模芯定径区外圆直径；1为模芯定径区外圆柱长度；1为模芯定径区内圆柱长度；L为模芯与机头结合锥体长度；L为模芯总长度；为模芯与机头结合锥体角度；为模芯定径区壁厚。其中，D、D1、L、D均根据机头尺寸而定。图1 挤管式模芯结构（1） 模芯外锥角。该角度是根据机头结构和塑料流动特性设计的，角越小，流道越平滑，突变小，对绝缘层结构有利。（2） 模芯外锥最大直径D、锥体最小端直径D1以及1角和模芯中长度L。这些尺寸是由机头模芯座的尺寸所决定的，而且与机头模芯座尺寸必须严格吻合，加工精度要高，表面须抛光。（3） 内锥最大直径D1。该尺寸主要决定于加工条件，在保证壁厚的前提下越大越好，越小越难加工。在90mm以下的挤塑机，模芯与机头的联接时采用螺纹，在这种情况下必须保证螺柱的壁厚。在特殊情况下，如内加工困难，可加工成台阶式内孔。（4） 模芯定径区内径d。该尺寸时根据选用的材料和电缆半制品尺寸的大小来设计的。一般设计为d=d1+（0.52）mm或d=d11+（36）mm式中，d1为导电线芯外径（mm）d11为电缆缆芯外径（mm）。这是因为导电线芯尺寸较小且规则，而电缆缆芯尺寸一般较大且不规则，所以定径区内径放大的裕量不等。（5） 模芯定径区外圆直径d1，从图1可知d1=d+2，壁厚的设计既要考虑模具的寿命，又要考虑塑料的拉伸拉伸特性及包裹的紧密程度。不能太大，太大拉伸比就大，使挤出的塑料表面毛糙，也容易拉断，但也不能太小，太小因模芯承径区太薄容易损坏而降低寿命，一般取0.51.5mm。（6） 定径区外圆柱长度1。该尺寸依据模芯定径区内径d并考虑挤出塑料成型特性设计，一般设计为1=d（0.52）mm，其遵循的原则时d小时取上限，d大时取下限；或挤绝缘层取上限，挤护套取下限。（7） 定径区内圆柱长度1。为确保模芯强度，1须比1长2-4mm，所以1实际时有1决定的。2 挤管式模套2.1 材料的选用模套的材料与模芯相同，但为了节约成本，往往模套均采用45号钢或40Cr制成，要求表面抛光。2.2 相关几何尺寸的符号说明及设计现同样以90mm挤出机，挤制导体截面为120mm的绝缘为例，其挤管式模套结构见图2。图二 挤管式无套结构 图中，D2为模套压座外径；D3为模套内锥最大直径；为模套内锥角；d1为模套定径区内径；d2为模套外圆直径；为模套定径区内圆柱体长度；L为模套总长度，而D2、L1、D3、d2均按机头尺寸而定。（1） 模套压座外径D2，根据机头模套座内孔设计，一般小于模套座内径0.51.5mm，此间隙是工艺上调偏心，确保同心度所必须的。间隙太小满足不了偏心度的要求，间隙太大影响稳固性，甚至在挤出过程中发生自行偏斜。（2） 模套外径d2。根据模套压盖内孔设计，一般要小于压盖内径23mm，但不宜过小，否则间隙过大将形成散热不均。（3） 内锥最大直径D3，其大小必须严格与机头模套座末端内径一致，否则组装后将产生阶梯死角，这是工艺不允许的。（4） 模套内锥角。从图2中可知，时由D3、d1、L1制约的，同时又受到与其配套的模芯外锥角的制约，必须比的30100，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，因为这样会影响产量，所以和D3、d1一样都不能按参考尺寸设计，这三个尺寸必须同时精密计算，相互修正，并在加工中按和L1进行调整。（5） 模套定径区直径d1。该尺寸按模芯外圆直径d】、导电线芯外径或缆芯外径、挤包绝缘或护套度等设计。一般设计为d1=d】+2+拉伸裕量，这个拉伸裕量一般取（0.20.8），并视绝缘或护套厚度、产品机构要求和塑料的拉伸特性而定。（6） 模套定径区长度，该尺寸往往根据塑料成型特性和模芯定径区外圆柱长度1而定，一般设计为=1-（16）mm，且绝缘或护套厚度小取下限，厚度大取上限。（7） 模套压座厚度b。按模套座深度设计，一般高出0.30.5mm。（8） 模套总长L1。这是设计给出的参考尺寸，由b和可调套长度a确定。3 挤管式模具的配模 配模是否合理直接影响挤出质量和产量。挤管式模具配模的主要依据是拉制的拉伸比，所谓拉伸比k就是塑料离开模口时圆环面积S1与包裹于芯线上绝缘或护套的圆环面积S2之比，即： d12-d22k=S1/S2= d32-d42式中，d1为模套定径区直径；d2为模芯定径区外径；d3为挤包后制品外径，d4为挤包前制品直径。 不同的塑料其拉伸比k也不一样，如聚氯乙烯为1.21.8，聚乙烯为1.32.0，尼龙为1.55.0，由此可确定模套定径区直径d1，但此方法计算较为繁琐，一般多用经验公式配模。表1为10KV架空绝缘电缆的结构参数和挤管式模具（90mm挤出机）尺寸表。表1 10KV绝缘架空电缆结构和挤管式模具尺寸表单位：mm标称截面/mm2导体结构和直径导体屏蔽外径电缆外径模具尺寸跟数/单线直径导体直径模 芯模 套紧压前紧压后dd+21d1257/2.236.6960.1713.88.210.2757.120563357/2.67.870.1814.89.211.2857.121663.2507/3.19.38.30.19.316.110.512.5957.122662.67019/2.1710.8510+0.1 -0.151117.812.514.51157.124862.99519/2.5212.611.6+0.1 -0.1512.619.414.116.11256.826861.712037/2.0314.2111.6+0.1 -0.1521.1517201556.4301060.715037/2.2815.8514.60.1515.9522.7518.521.51656.1311060.118537/2.5217.6416.30.1517.5524.3520231856.5331058.924037/2.8820.1618.40.1519.7526.5522252056.6341259.74 结束语挤出模具的设计、制造及选配，对于电线电缆的挤出质量的影响至关重要的，本文以10kV架空绝缘电缆挤制工艺为例，介绍挤管式模具的设计和