1_8000707_电线电缆毕业设计

u)0论 电线电缆有五大类产品：电力电缆、裸线、通信电缆与光缆、绕组线、电气装备用电线电缆。它们是输送电能、传递信息和制造各种电机、电器、仪表所不可缺少的基础器材 ,是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。电线电缆制造业是国民经济中最大的配套行业 ,其产品必须满足各使用领域的技术性能和价格性能比要求 ,满足人民生活水平不断提高的要求。其发展具有超前于应用领域发展的必要性。电线电缆制造业作为配套行业，是各产业（尤其是基础性产业）的基础，其产品广泛应用于能源、交通、通信、汽车以及石油化工等基础性产业，其发展受国际 、国内宏观经济状况、国家经济政策、产业政策走向以及各相关行业发展动态的影响。因此，与国民经济的发展密切相关。 20 世纪 90 年代以来，中国电线电缆沐浴着国民经济快速稳步向前发展的东风，飞速发展，被誉为城市“神经”和“血管”的电线电缆行业，肩负着为各行各业国民经济支柱行业配套的职能，业已成长为我国机械行业中位置仅次于汽车的第二大产业，而且我国是一个巨大而且还在不断成长壮大的市场，中国人口是世界人口的五分之一，但线缆产业的产值仅占世界线缆产业的 15%左右，这个巨大的市场还有许多的发展空间和空白点，有待于开发。 十 一五”期间，按国民经济的发展速度年递增 7% 8%计算，电线电缆行业发展速度将与国民经济的发展速度持平，预计在 右。从宏观上看，整个中国电线电缆行业正处于快速发展增长期。 在中国线缆行业快速发展的同时，电线电缆行业又开始面临着新的问题。 目前，电线电缆行业产品品种满足率和国内市场占有率均超过 90%，全行业生产能力已大大超过市场需求。总量过剩、有效供给不足、结构性矛盾突出、投入产出低、科技创新薄弱等问题日益严峻，开始严重阻碍电线电缆行业的健康发展。 2011 年 4，国家质量监督检验检疫总局组织地方 质量技术监督局开展了全国 电线电缆 产品质量联动监督抽查和生产企业调查，共对 30 个省 (自治区、直辖市 )2603 家企业生产的 3803 批次电线电缆产品进行了监督抽查。 本次抽查主要依据 定电压 1 千伏到 35 绝缘子避雷器 电力 电缆及附件第 1 部分：额定电压 1 千伏和 3 千伏电缆、 定电压 450/750 伏及以下聚氯 乙烯 绝缘电缆第 5 部分 :软电缆软线、定电压 450/750 伏及以下聚氯乙烯电缆电线和软线第 3 部分 :连接用软电线等国家标准及行业标准，对绝缘与护套厚度、绝缘与护套老化前后拉力、绝缘与护套失重、绝缘热延伸、绝缘收缩、导体电阻、曲挠实验等项目进行了检验。抽查的 2603 家企业合格率为 合格产品 3363 批次，不合格产u)040 批次，抽查产品合格率为 而挤塑工艺更是关系到电缆的绝缘性能的好坏，是整个生产工程中极为关键的一步。 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0 1 章 挤塑材料 及原理 塑的材料 电线电缆制造中所用的塑料都是热塑性塑料。电线电缆常用的热塑性塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、泡沫聚乙烯、氟塑料、聚酰胺、聚丙烯和聚酯塑料等。 塑料是以合成树脂为基本成份，再添加各种配合剂，经捏合、切粒等工艺而塑制成一定形状的材料。为了满足加工、贮存和使用的要求，合成树脂内一般都要添加各种配合剂，根据添加配合剂所起的作用不同，塑料的添加剂大致有以下几种：防老剂（它包括抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等，这几种材料在塑料中所起的作用不同但又相互联系，同一种材料可起几种作用，所以 统称为防老剂。）；增塑剂；交联剂；润滑剂；填充剂；着色剂；发泡剂；防霉剂；驱避剂；阻燃剂；耐电压稳定剂；抑烟剂等。各种塑料既具有塑料共有的特性，又具有各不相同的各自独具的某些特性。各种塑料共有的特性有：比重小、机械性能较高、电绝缘性能优异并且化学稳定性好、耐水、耐油、加工成型方便，原料来源丰富。为了适应日益增长的电线电缆技术发展的需要，塑料将不断改进配方和性能，提高其耐热性和电压等级，提高材料的耐寒、耐大气老化性能、耐火阻燃性能，延长电线电缆使用寿命，同时，还将不断开发新型塑料并合理用于电线电缆上 氯乙烯（ 聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基础，加入各种配合剂混合而成的。其机械性能优越、耐化学腐蚀、不延燃、耐气候性好、电绝缘性能好、容易加工、成本低，因此是电线电缆绝缘和护套用的好材料。 聚氯乙烯的主要性能 电绝缘性能：聚氯乙烯树脂是一种极性较大的电介质，电绝缘性能较好，但比较非极性材料（如聚乙烯、聚丙烯）稍差。树脂的体积电阻率大于 1015 脂在 25 和 50率下的介电常数为 温度和频率变化时，介电常数也随之明显的变化；聚氯乙烯的介质损耗正切 脂的击穿场强不受极性影响，在室温和工频条件下的击穿场强比较高。但聚氯乙烯的介质损耗较大，因而不适用于高压和高频场合，通常用在 15下的低压和中压电线电缆的绝缘材料。 u)0分子结构上看，氯原子都与碳原子相连，应具有较高的耐老化稳定性。但在生产过程中，由于温度的直接影响和机械力的作用，易放出氯化氢，在氧的作用下，产生降解或交联，导致材料变色发脆，物理机械性能显著下降，电绝缘性能恶化，因此聚氯乙烯老化。为改善它的老化性，必须添加一定的稳定剂。 热机械性能：聚氯乙烯树脂为无定型聚合物， 在不同温度下具有三种物理状态，即玻璃态、高弹态、粘流态。聚氯乙烯树脂的玻璃化温度为 80左右，粘流温度 160左右。在常温下处于玻璃状态，这很难满足电线电缆使用要求。为此，必须将聚氯乙烯进行改性，使其在室温下具有较高的弹性，同时又兼有较高的耐热性和耐零性。加入适量的增塑剂能够调节玻璃化温度，以增加塑性，达到柔软性，提高机械性能。 电力电缆所用聚氯乙烯区分 绝缘有红、黄、绿、蓝、黑、白六种颜色，名称为 套有黑、白两种颜色，名称为 ：另外还有柔软型聚氯乙烯料 乙烯 (聚乙烯是一种乳白色的塑料，表面呈蜡状且半透明，是电线电缆较为理想的绝缘和护套材料。其主要优点是： 1 优异的电气性能。其绝缘电阻和耐电强度高；在较宽的频率范围内，介电常数和介质损耗角正切 基本不受频率变化的影响，作为通信电缆的绝缘材料，是近乎理想的一种介质。 2 机械性能较好，富有可挠性，而且强韧，耐容性好。 3 耐热老化性能、低温耐寒性能及耐化学稳定性好。 4 耐水性好，吸湿率低，浸在水中绝缘电阻一般不下降。 5 作为非极性材料，透气性大，低密度聚乙烯的透气性是各种塑料中最为优良的。 6 比重轻，其比重均小于 1。高压聚乙烯尤为突出，约为 压聚乙烯虽其密度较大，也仅为 右。 7 具有良好的加工工艺性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷却易于成型，制品几何形状和结构尺寸易于控制。 8 用它制作的电线电缆重量轻，使用、敷设方便，接头容易。 但聚乙烯还有不少缺点：软化温度低；接触火焰时易燃烧和熔融，并放出与石蜡燃烧时同样的臭味；耐环境应力龟裂性和蠕变性较差，在聚乙烯作为海底电缆和 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0w 落差较大（尤其是垂直敷设）电缆的绝缘和护套材料使用时应特别注意。 电线电缆用聚乙烯 塑料 一般绝缘用聚乙烯塑料仅由聚乙烯树脂和抗氧剂所组成。 耐候聚乙烯塑料主要由聚乙烯树脂、抗氧剂、和碳黑组成。耐候性能的好坏取决于碳黑的粒径、含量、和分散度。 耐环境应力龟裂聚乙烯塑料采用熔融指数 下，分子量分布不太宽的聚乙烯；对聚乙烯进行辐照或化学交联。 高电压绝缘用聚乙烯塑料高电压电缆绝缘的聚乙烯塑料要求高度纯净，还需要添加电压稳定剂和采用特殊的挤塑机，避免气孔产生，以抑制树脂放电，提高聚乙烯的耐电弧、耐电腐蚀和耐电晕性。 半导电聚乙烯塑料是在聚乙烯中加入导电碳黑获得的，一般应采用细粒径、高结构的 碳黑。 热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料该种电缆料是以聚乙烯树脂为基料，加入优质高效的无卤无毒阻燃剂、抑烟剂、热稳定剂、防霉剂、着色剂等改性添加剂，经混炼、塑化、造粒而成。 联聚乙烯（ 交联聚乙烯继承了聚乙烯击穿场强高、介质损耗小、绝缘电阻大、重量轻等优点，通过改变聚乙烯分子的线性结构为体型网状结构，来提高机械和耐热性能，改善耐环境老化性，如：聚乙烯绝缘电缆长期允许工作温度只有 70，而交联聚乙烯绝缘电缆可达 90，使相同截面电缆的载流量得以提高。 塑原理 挤塑机的工作原理是：利用特定形状的螺杆，在加热的机筒中旋转，将由料斗中送来的塑料向前挤压，使塑料均匀的塑化（即熔融），通过机头和不同形状的模具，使塑料挤压成连续性的所需要的各种形状的塑料层，挤包在线芯和电缆上。 料挤出过程 电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的，挤出设备一般是单螺杆挤塑机。塑料在挤出前，要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物，然后把螺杆预热后加入料斗内。在挤出过程中，装入料斗中的塑料借助重力或加料螺旋进入机筒中，在旋转螺杆的推力作用下，不断向前推进，从预热 段开始逐渐的u)0时，塑料受到螺杆的搅拌和挤压作用，并且在机筒的外热及塑料与设备之间的剪切摩擦的作用下转变为粘流态，在螺槽中形成连续均匀的料流。在工艺规定的温度作用下，塑料从固体状态转变为熔融状态的可塑物体，再经由螺杆的推动或搅拌，将完全塑化好的塑料推入机头；到达机头的料流，经模芯和模套间的环形间隙，从模套口挤出，挤包于导体或线芯周围，形成连续密实的绝缘层或护套层，然后经冷却和固化，制成电线电缆产品。 出过程的三个阶段 塑料挤出最主要的依据是塑料所具有的可塑态。塑料在挤出机中完成 可塑过程成型是一个复杂的物理过程，即包括了混合、破碎、熔融、塑化、排气、压实并最后成型定型。值的注意的是这一过程是连续实现的。然而习惯上，人们往往按塑料的不同反应将挤塑过程这一连续过程，人为的分成不同阶段，即为：塑化阶段（塑料的混合、熔融和均化）；成型阶段（塑料的挤压成型）；定型阶段（塑料层的冷却和固化）。 第一阶段是塑化阶段。也称为压缩阶段。它是在挤塑机机筒内完成的，经过螺杆的旋转作用，使塑料由颗粒状固体变为可塑性的粘流体。塑料在塑化阶段取得热量的来源有两个方面：一是机筒外部的电加热；二是螺杆旋转时产生的 摩擦热。起初的热量是由机筒外部的电加热产生的，当正常开车后，热量的取得则是由螺杆选装物料在压缩、剪切、搅拌过程中与机筒内壁的摩擦和物料分子间的内摩擦而产生的。 第二阶段是成型阶段。它是在机头内进行的，由于螺杆旋转和压力作用，把粘流体推向机头，经机头内的模具，使粘流体成型为所需要的各种尺寸形状的挤包材料，并包覆在线芯或导体外。 第三阶段是定型阶段。它是在冷却水槽或冷却管道中进行的，塑料挤包层经过冷却后，由无定型的塑性状态变为定型的固体状态。 化阶段塑料流动的变化 在塑化阶段，塑料沿螺杆轴向被螺杆推向机头 的移动过程中，经历着温度、压力、粘度，甚至化学结构的变化，这些变化在螺杆的不同区段情况是不同的。塑化阶段根据塑料流动时的物态变化过程又人为的分成三个阶段，即加料段、熔融段、均化段，这也是人们习惯上对挤出螺杆的分段方法，各段对塑料挤出产生不同的作用，塑料在各段呈现不同的形态，从而表现出塑料的挤出特性。 在加料段，首先就是为颗粒状的固体塑料提供软化温度，其次是以螺杆的旋 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0与固定的机筒之间产生的剪切应力作用在塑料颗粒上，实现对软化塑料的破碎。而最主要的则是以螺杆旋转产生足够大的连续而稳定的推力和反向摩擦力，以形成 连续而稳定的挤出压力，进而实现对破碎塑料的搅拌与均匀混合，并初步实行热交换，从而为连续而稳定的挤出提供基础。在此阶段产生的推力是否连续均匀稳定、剪切应变率的高低，破碎与搅拌是否均匀都直接影响着挤出质量和产量。 在熔融段，经破碎、软化并初步搅拌混合的故态塑料，由于螺杆的推挤作用，沿螺槽向机头移动，自加料段进入熔融段。在此段塑料遇到了较高温度的热作用，这是的热源，除机筒外部的点加热外，螺杆旋转的摩擦热也在起着作用。而来自加料段的推力和来自均化段的反作用力，使塑料在前进中形成了回流，这回流产生在螺槽内以及螺杆与机 筒的间隙中，回流的产生不但使物料进一步均匀混合，而且使塑料热交换作用加大，达到了表面的热平衡。由于在此阶段的作用温度已超过了塑料的流变温度，加之作用时间较长，致使塑料发生了物态的转变，与加热机筒接触的物料开始熔化，在机筒内表面形成一层聚合物熔膜，当熔膜的厚度超过螺纹顶与机筒之间的间隙时，就会被旋转的螺纹刮下来，聚集在推进螺纹的前面，形成熔池。由于机筒和螺纹根部的相对运动，使熔池产生了物料的循环流动。螺棱后面是固体床（固体塑料），物料沿螺槽向前移动的过程中，由于熔融段的螺槽深度向均化段逐渐变浅，固体床不断被挤 向机筒内壁，加速了机筒向固体床的传热过程，同时螺杆的旋转对机筒内壁的熔膜产生剪切作用，从而使熔膜和固体床分界面的物料熔化，固体床的宽度逐渐减小，知道完全消失，即由固态转变为粘流态。此时塑料分子结构发生了根本的改变，分子间张力极度松弛，若为结晶性高聚物，则其晶区开始减少，无定形增多，除其中的特大分子外，主体完成了塑化，即所谓的 “初步塑化 ”，并且在压力的作用下，排除了固态物料中所含的气体，实现初步压实。 在均化段，具有这样几个突出的工艺特性：这一段螺杆螺纹深度最浅，即螺槽容积最小，所以这里是螺杆与机筒间产生压力 最大的工作段；另外来自螺杆的推力和筛板等处的反作用力，是塑料 “短兵相接 ”的直接地带；这一段又是挤出工艺温度最高的一段，所以塑料在此阶段所受到的径向压力和轴向压力最大，这种高压作用，足以使含于塑料内的全部气体排除，并使熔体压实，致密。该段所具有的 “均压段 ”之称即由此而得。而由于高温的作用，使得经过熔融段未能塑化的高分子在此段完成塑化，从而最后消除 “颗粒 ”，使塑料塑化充分均匀，然后将完全塑化熔融的塑料定量、定压的由机头均匀的挤出。 出过程中塑料的流动状态 在挤出过程中，由于螺杆的旋转使塑料推移，而机筒是不 动的，这就在机筒u)0种相对运动对塑料产生摩擦作用，使塑料被拖着前进。另外，由于机头中的模具、多孔筛板和滤网的阻力，又使塑料在前进中产生反作用力，这就使塑料在螺杆和机筒中的流动复杂化了。通常将塑料的流动状态看成是由以下四种流动形式组成的： 正流 是指塑料沿着螺杆螺槽向机头方向的流动。它是螺杆旋转的推挤力产生的，是四种流动形式中最主要的一种。正流量的大小直接决定着挤出量。 倒流 又称逆流，它的方向与正流的流动方向整好相反。它是由于机头中的模具、筛板、和滤网等阻碍塑料的正向运动，在机头区 域里产生的压力（塑料前进的反作用力）造成的。由机头至加料口形成了 “压力下的回流 ”，也称为 “反压流动 ”。它能引起生产能力的损失。 横流 它是沿着轴的方向，即与螺纹槽相垂直方向的塑料流动。也是由螺杆旋转时的推挤所形成的。它的流动受到螺纹槽侧壁的阻力，由于两侧螺纹的相互阻力，而螺杆是在旋转中，使塑料在螺槽内产生翻转运动，形成环状流动，所以横流实质是环流。环流对塑料在机筒中的混合、塑化成熔融状态，是和环流的作用分不开的。环流使物料在机筒中产生搅拌和混合，并且利于机筒和物料的热交换，它对提高挤出质量有重要的意义，但 对挤出流率的影响很小。 漏流 它也是由机头中模具、筛板和滤网的阻力产生的。不过它不是螺槽中的流动，而是在螺杆与机筒的间隙中形成的倒流。它也能引起生产能力的损失。由于螺杆与机筒的间隙通常很小，故在正常情况下，漏流流量要比正流和倒流小的多。在挤出过程中，漏流将影响挤出量，漏流量增大，挤出量将减小。 塑料的四种流动状态不会以单独的形式出现，就某一塑料质点来说，既不会有真正的倒流，也不会有封闭的环流。熔体塑料在螺纹槽中的实际流动是上述四种流动状态的综合，以螺旋形轨迹向前的一种流动。 挤出质量 挤 出质量主要指塑料的塑化情况是否良好，几何尺寸是否均一，即径向厚度是否一致，轴向外径是否均匀。决定塑化情况的因袭除塑料本身外，主要是温度和剪切应变率及作用时间等因素。挤出温度过高不但造成挤出压力的波动，而且导致塑料的分解，甚至可能酿成设备事故。而减小螺槽深度，增大螺杆长径比，虽然有利于塑料的热交换和延长受热时间，满足塑化均匀要求，但将影响挤出量，又为螺杆制造和装配造成困难。所以确保塑化的重要因素应是提高螺杆旋转对塑料所产生的剪切应变率，以达到机械混合均匀，挤出热交换均衡，并由此为塑化均匀提供保障。这个应变率的 大小由螺杆与机筒间的剪切应变力所决定 ,在保证挤出量的要求下，可以在提高转速的情况下加大螺槽深度。此外，螺杆与机筒的间 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0也对挤出质量有影响，间隙过大时则塑料的倒流、漏流增加，不但引起挤出压力波动，影响挤出量；而且由于这些回流的增加，使塑料过热而导致塑料焦烧或成型困难 。 u)0 章 挤塑机设备及辅助设备 电线电缆的塑料挤包是采用连续挤压方式进行的。通过挤塑机用螺杆挤压，将塑料包到导体或线芯上，构成电线电缆的绝缘层、屏蔽层、内护层、和外护套。 塑料 挤出机组通常由放线装置及放线张力装置、校直装置、预热装置、挤塑机（主机）、冷却装置、火花试验机、计米装置、牵引装置、收线装置及控制系统等组成。 塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。 挤压系统：挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。 螺杆：是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度耐腐蚀的合金钢制成。 机筒：是一金属圆筒，一般用耐热、耐压强度较高、坚固耐 磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。机筒与螺杆配合，实现对塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实，并向成型系统连续均匀输送胶料。一般机筒的长度为其直径的 15 30 倍，以使塑料得到充分加热和充分塑化为原则。 料斗：料斗底部装有截断装置，以便调整和切断料流，料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。 机头和模具：机头由合金钢内套和碳素钢外套构成，机头内装有成型模具。机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力。塑料在机筒内塑化压实，经多孔滤板沿一定的流 道通过机头脖颈流入机头成型模具，模芯模套适当配合，形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层。为保证机头内塑料流道合理，消除积存塑料的死角，往往安置有分流套筒，为消除塑料挤出时压力波动，也有设置均压环的。机头上还装有模具校正和调整的装置，便于调整和校正模芯和模套的同心度。 挤塑机按照机头料流方向和螺杆中心线的夹角，将机头分成斜角机头（夹角120o）和直角机头。机头的外壳是用螺栓固定在机身上，机头内的模具有模芯坐，并用螺帽固定在机头进线端口，模芯座的前面装有模芯，模芯及模芯座的 中心有孔，用于通过芯线；在机头前部装有均压环，用于均衡压力；挤包成型部分由模套座和模套组成，模套的位置可由螺栓通过支撑来调节，以调整模套对模芯的相对位置，便于调节挤包层厚度的均匀性。机头外部装有加热装置和测温装置。 传动系统：传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。 加热冷却装置 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。 现在挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升 温，以达到工艺操作所需要的温度。 冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤塑机采用 风冷比较合适，大型则多采用水冷或两种形式结合冷却；螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。 助设备 塑料挤出机组的辅机主要 包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同。如还有切断器、吹干器、印字装置等。 校直装置：塑料挤出废品类型中最常见的一种是偏心，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。在护套挤出中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此，各种挤塑机组中的校直装置是必不可少。校直装置的主要型式有：滚筒式（分为水平式和垂直式）；滑轮式（分为单滑轮和滑轮组）；绞轮式，兼起拖动、校直、稳定张力等多种作用；压轮式（分为水平式和 垂直式）等。 预热装置：缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。对于绝缘层，尤其是薄层绝缘，不能允许气孔的存在，线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干缆芯，防止由于潮气（或绕包垫层的湿气）的作用使护套中出现气孔的可能。预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。在挤塑料过程中，预热可消除冷线进入高温机头，在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差，避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动，从而稳定挤出量，保证挤出质量。挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置，要求有 足够的容量并保证升温迅速，使线芯预热和缆芯烘干效率高。预热温度受放线速度的制约，一般与机头温度相仿即可。 冷却装置：成型的塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却定型，否则会在重力的作用下发生变形。冷却的方式通常采用水冷却，并根据水温不同，分为u)0冷就是冷水直接冷却，急冷对塑料挤包层定型有利，但对结晶高聚物而言，因骤热冷却，易在挤包层组织内部残留内应力，导致使用过程中产生龟裂，一般 胶层采用急冷。缓冷则是为了减少制品的内应力，在冷却水槽中分段放置不同温度的水，使制品逐渐降温定型，对 挤出就采用缓冷进行，即经过热水、温水、冷水三段冷却。 塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。 挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从 空盘到满盘的恒张力收线控制。 塑机主机的温度控制 电线电缆绝缘和护套的塑料挤出是根据热塑性塑料变形特性，使之处于粘流态进行的。除了要求螺杆和机筒外部加热，传到塑料使之融化挤出，还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热，因此要求主机的温度应从整体来考虑，既要考虑加热器加热的开与关，又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却，要有有效的冷却设施。并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法，能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。以及要求温控仪表的精度与系统配合好，使整个主机温度控制系统的波 动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。 塑机的压力控制 为了反映机头的挤出情况，需要检测挤出时的机头压力，由于国产挤塑机没有机头压力传感器，一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量，螺杆负荷表（电流表或电压表）能正确反映挤出压力的大小。挤出压力的波动，也是引起挤出质量不稳的重要因素之一，挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用，连续运转时间的长短等因素密切相关。当发生异常现象时，能排除的迅速排除，必须重新组织生产的则应果断停机，不但可以避免废品的增多，更能预防事故的发生。通过检测的压 力表读数，就可以知道塑料在挤出时的压力状态，一般取后推力极限值报警控制。 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0 2挤塑机的组成 杆转速的控制 螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。 径的控制 如上所述为了保证制品线缆外径的尺寸，除要求控制线芯（缆芯）的尺寸公差外，在挤出温度、螺杆转速、牵引装置线速度等方面应有所控制保证，而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。 卷要求的张力控制 为了保证不同线速下的收线，从空盘到满盘工作的恒张力要求，希望收排线u)0 料挤出机螺杆 螺杆是挤塑机主机挤压系统的关键部件之一， 它不仅起输送塑料的作用，同时对塑料的挤压、塑化、成型的难易也起着极其重要的作用，所以合理选用螺杆结构和参数是获得理想的产品质量和产量的重要环节。 螺杆分为渐变形（等距不等深和等深不等距）和等距突变型，前者常挤 者常挤低密度 螺杆分三段，加料段对塑料压实和输送；压缩段进一步压实塑料，使之加热塑化，全部成粘流态；均化段使粘流体输送中进一步塑化和均匀化，定压、定量、定温从机头中挤出。各段长度不同。 度控制系统 挤塑机的温度控制系统是由电加热和冷却组成，以实现挤塑机各区域温度的升降和调节， 控制适当温度可保证挤出质量。 度控制机理 安装在挤塑机上的电加热器和冷却风机是主要的控制机构。由于电加热具有升温、降温迅速的特点，而温度过高和过低都是挤出中要绝对避免的，所以电加热必须有一套灵敏度相当高的温度调节装置尤溪般包括有自动测量仪器、控制仪表，以及有效的冷却设施。在挤塑机的适当位置上（越接近塑料层越好）安装有测量元件热电偶，就是极其重要的温度检测元件。在加温和挤出过程中，测温元件热电偶随时测得的热电势信号被送到控温仪，经放大处理后与温度设定值比较，温度仪表指示不到设定值时，则继续加 热，如接近或到达设定值，则按不同的调节规律仪表发出不同的指示信号。当超过设定值，则开动冷却风机，是机身得到冷却，使温度得以下降，回到预设定值。如此反复，自动控制或手动调节，使温度稳定在被控制值附近。 塑机的温控部位 根据挤出原理，挤塑机各部位的温度应有差别，可以用设置于各部位电加热片的容量差别来实现。一般的，加料段容量最小， (压缩 )塑化段和均化段容量要大 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0，而机头是保温区，主要以加热克服散热，所以容易不大。在挤塑机中温控一般是根据加热片的多少分为 6 8 段，小型挤塑机一般分为六段，大型挤塑机 分成八段，通过控制屏上温度仪表的显示，来对挤塑机的六个加热区进行温控。以六段加热挤塑机为例，六个温控区域部位如下图所示。挤塑机的六个温控部位或各加热段的温度，在控制屏上都可以在温度仪表上一一显示，由操作者直接观察而知，便于调整。 控各部位的作用 还是以六段加热挤塑机为例。六个温控部位在挤塑机的机头处有三个，机身处有三个。温度可根据需要自动调节，但应满足工艺规定的温度范围。在使用过程中，加料段加热区温度较低，机脖加热区的温度较高，模具加热区的温度稍低，形成了一般温控部位由低到高到稍低的变化，这 是由于各部位的作用而决定的。 1 机头 1、 2 区的作用：机头区的温控，对塑料挤出表面质量起着决定作用，如果温度控制得合适，模具选配的恰当，塑料产品的表面就平整光滑。 2 机头 3 温区（机脖）的作用：塑料塑化好以后，在螺杆旋转作用下由机筒进入机脖，由于机脖容积较机筒小，又加上滤板的作用，产生较大的阻力，螺杆旋转产生的推力作用，塑料致密，并塑化压实，保证了塑化效果。此时需要较高的温度，有利于塑料熔体顺利的进入机头。 3 机身 4、 5 温区的作用：此加热区为均化段和塑化段，由于螺杆转动的搅拌压缩作用，经过预热 的固体塑料变成可塑的粘滞液体（熔融状态），在温度的作用下，塑料完成塑化均匀。 4 机身 6 温区的作用：颗粒状塑料从加料斗进入机筒内，由于温度的作用，塑料开始被预热，并把多余的气体从加料口排除。此段的温度控制不宜过高，以免影响颗粒塑料的下料，故为温度控制区域最低的加温区。 制温度的高低对产品质量的影响 温度是塑料由固体状态向粘流状态转变的有效手段，同时它也可能造成塑料的烧焦或分解，温度低时，也可能造成严重的设备事故。由于塑料品种的不同，以及挤出速度、挤出外径、挤出厚度的不同，在实际的挤出过程中， 温度控制不尽相同，因此对具体的品种采用相应的挤塑温度。另外，除塑料和结构尺寸造成的温度控制不同外，环境温度也应予以考虑。因此，严格按照工艺要求控制温度的高低，保证挤塑过程的顺利进行，保证良好的产品质量，是每一个操作者不可忽视的职责。 u)0的是温度控制超过某种塑料的最佳塑化温度，容易使塑料焦烧和老化，也容易产生气孔、气泡、气眼、定型不好等质量问题。温度过高，还会造成挤出过程中挤出压力波动，塑料在机筒内“打滑”，挤出量不稳，使挤包层和产品外径尺寸不均。 温度过低：指的是温度控制低于塑料的最佳塑化温度，造 成塑料塑化不好，挤出表面有树脂疙瘩或未塑化好的小颗粒。特别是合胶缝合不好，不但影响产品质量，还容易造成塑胶层脱节、裂纹、断胶等现象。因此，要严格按照工艺规定控制温度，不宜过高或过低。 在实际操作过程中，因设备新旧、外径大小的不同，挤制工艺有所不同，温度控制也不尽相同，挤制绝缘和护套所用塑料一样，但因树脂中的添加剂不同，其温度控制亦有区别。另外，环境温度的高低也会影响挤塑温度的控制，冬天与夏天就要相差 5 10 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0 3 章 挤塑过程中应注意的事项 塑 前的准备工作 按照生产任务单确定生产任务。 按生产任务单、工艺要求配备原材料、模具及印字轮等。 检查设备的各部位，确保正常，清理料斗，机筒及机头，确保无杂物及灰尘，需要时必须将螺杆清理干净。 给挤塑机机身，机头及模具预热，并检查各区电流是否正常。当发现电流为 0说明加热系统有问题，应通知电工检查，及时采取措施，确保加热正常，热电偶应插入相应固定位置，接触有效，到达工艺设定温度至少保温半小时，才能开车。 根据电缆外径和长度准备好合适的收线盘，可参照挤塑装盘长度参照表。 检查电缆所经路径是否符合要求，水槽内导轮 转动是否灵活，高度是否符合规定，确保无擦伤，刮伤问题发生。需分段冷却的电缆，必须将第一节水槽内水加热至规定温度。 需印字的电缆按印字要求检查印字轮是否符合工艺要求、喷墨机喷码信息是否正确，印字机配件是否齐全，有问题应及时修理好后方可使用。 准备好牵引线并试车观察螺杆的转动、牵引转速、放线、收线转动、加温控制系统、各部分电气开关、上下水流通道等情况，确认无问题后开车生产。 开车 向料斗加料，打开插板、启动螺杆继续跑胶，应观察电压表和电流表的变化； 塑料从模套挤出后，观察塑料塑化情况，塑化良好后条 ，开始校正模具，使厚度均匀； 按工艺要求取样检查塑料厚度、塑料质量，有无气孔等； 穿头引线，牢固接头。启动牵引，控制牵引和螺杆速度，有专人跟线芯端头，以防进水或被卡断； 使计米器回零，准确计米，截去废线，检查厚度与偏心度，符合要求后方可上盘； 人员分工合作，及时加料、注意温度、电流、电压、线速、螺杆转速、塑料套外观和直径变化，并采取措施 . u)0车时注意事项 到下列情况时必须停机清理机头并把料筒内剩余料推干净： 生产任务完成后无人接班时；温度控制过高，造成有塑料焦烧时；换不 同品种及不同颜色的料时，特别是深色换浅色时；停车在 2 小时以上时；由于其它原因停车，如制品质量不合格、停电、停水、待线、待盘等时。 到下列情况时须停机清理机头、料筒、料斗、螺杆： 生产任务完成后该挤塑机长期不生产时；温度控制过高或长期生产产生焦料时；当螺杆漏水或漏油时；换不同品种的料时，特别是护套料和绝缘料互换，绝缘料、护套料和内屏料互换或生产低烟无卤料、硅烷料时；生产硅烷料由于停机或生产时间长产生预交联料时；长时间生产护套挤出表面质量不好没有出螺杆时。 车 停车先停停车牵引，再停主电机 ，关掉料斗插板，打开机头与机身连接螺栓，跑净机筒内塑料，拆下模芯和模套，清理机头和筛板。 遇有下列情况之一应停车清理机头：生产任务完成后；发现塑料焦烧时；停车 1 小时以上； 停电停水等特殊情况。 清理机头和螺杆应干净，之后应及时将机头和螺杆装好；记好交接班日记，为下一班做准备模具、半成品、生产用盘；清扫机台和环境；全面检查机台后，关掉电、气和水源后，方可离开机台。 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0 4 章 塑料的挤出工艺 料的选择 材料选用如下表 表 4材料选用 序号 型 号 材料 1 （ V（ L） V （ V（ L） （ V（ L） 绝 缘 J 70 缘料 护 套 H 70 套料或 70 套料 2 （ L） V （ L） （ L） 绝 缘 ： 1照力缆绝缘料， 10以下 护 套 ： 护套料 或 Z 阻燃 套料 3 （ （ （ （ （ V、 绝 缘 ：绝缘料 绝缘料 护 套 ：护套料或 护套料或 Z阻燃护套料 4 耐侯绝缘料 5 硅烷温水交联 ：硅烷交联 聚乙烯绝缘电缆料 辐 照 交 联 ： 辐照交联架空电缆用聚乙烯绝缘料 高密度绝缘料 6 1 硅烷温水交联 ： 烷交联聚乙烯绝缘电缆料 辐 照 交 联 ： 7 缘 ：本色辐照交联电力电缆用改性聚乙烯绝缘料 护 套：黑色耐环境开 裂聚乙烯护套料 模的理论公式 模芯 D d e （ 4 模套 D D 2 2 e （ 4 u)0D 模芯出线口内径（ D 模套出线口内径（ d 生产前半制品最大直径（ 模芯嘴壁厚（ 工艺规定的产品塑料层厚度（ e 模芯放大值（ e 模套放大值（ 大值 e 或 e 的说明 1 绝缘线芯模芯 e 的放大值为 3 2 绝缘线芯模套 e 的放大值为 1 3 3 生产外护套电缆用模芯 e 的放大值、铠装电缆为 2 6铠装为 2 4 4 生产外护套电缆用模套 e 的放大值为 2 5 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验公式，如 65 挤塑机给出的模具选配公式（为塑料挤包层的标称厚度）。 挤压式 模芯（ 模套（ 单线 绞线 导线直径（ 绞线外径（ 导线直径 2（ 绞线外径 2（ 挤管式 模芯（ 模套（ 绝缘 护套 线芯外径（ 缆芯最大外径（ 2 6） 模芯外径 2（ 模套外径 2（ 表 4 模芯模套的选用 线芯或缆芯外径不均时，放大值取上限；反之取下限。在保证质量及工艺要求的前提下，要提高产量，一般模套放大值取上限。 配模具的经验 16下的绝缘线芯的配模，要用导线试验模芯，以导线通过模芯为宜。不要过大，否则将产生倒胶现象。 抽真空挤塑时，选 配模具要合适，不宜过大，若大，绝缘层或护套层容易产生耳朵、起棱、松套现象。 挤塑过程中，实际上塑料均有拉伸现象存在，一般塑料的实际拉伸在 据拉伸考虑模套的放大值，拉伸比大的塑料模套放大值大于拉伸比小的 河南机电高等专科学校毕业设计 /论文 u)0料模套放大值，如聚乙烯大于聚氯乙稀。 安装模具时要调整好模芯与模套间的距离，防止堵塞，造成设备事故。 图 4头 模芯安装：模芯安装在模芯支撑器上，一种为螺纹连接，另一种为插接。 模套安装：模套嵌入模套座内，再将 模套座置入机头的膛腔内并径向固定，再拧上压盖压紧模盖。压盖不要拧太紧，否则不利于初调偏心 ； 模具拆卸：顺序是：拧松模套调偏螺丝、卸下模盖、拿出模套、取出模芯支撑器、取下模芯、清洗模芯和模套上的塑胶。清洗干净并妥善保管，以免碰伤模具 。 原则：面对机头，先松后紧；防止触电，和碰坏测温和加温元件；调