高分子成型加工产品设计插线板

1、1插线板简介概念插线板，专业术语叫电源转换器。是把多个插座集中放在一起，从而 形成的多孔插座。这样的组合有很多好处，可以一座多用，既节省了空间 又节省了线路，已成为生活必需品。.主要类型与功能世界各国的插头插座形式分为3类：扁型插销形式、圆型插销形式、 三圆型和矩形的插销形式（我国主要采用这种形式的插销。随着人们生活方式的改变，插线板出现了多种形式，如电源插板根据控 制形式可以分为无开关、总开关、多开关3种类别;按用途分为防水型、 普通型;按使用场所分为家用型、公共型、工厂型;按所接电器类型，又可 以分为通用型、专用型;按使用方式有可以分为固定插板、移动插板按插 孔的数量又可以分两相、三相、多

2、相。主要结构和要求插线板主要分为外壳，五金弹片，电源开关，电源线，插槽，护套线， 过载保护器等部分。优质的插线板面板所使用的材料，在阻燃性、绝缘性、 抗冲击性和防潮性等方面都十分出色，材质稳定性强，不易变色。优质插 线板插套所选择的材料是磷青铜，导电好，弹性好，寿命长。在外观上, 表面光洁平滑、色彩均匀，有质感的，一般是好产品。此外，面板上的品 牌标识应该清晰、饱满，表面不能有任何毛刺。在制作工艺上，插线板开 关经常被触摸，尤其是彩色开关面板，如果选用的是不合格的劣质产品, 时间久了，就会老化褪色。如果选择那些使用了具有抗紫外线性能的材料, 并且对边框进行喷涂烤膜工艺处理的开关，即使使用较长时

3、间，颜色也不 会发生丝毫变化。合格的开关一定是获得国家认证和符合国际行业标准的。国产产品要通过3C认证、IS09000系列认证，一些国际品牌还获得了其他 国家和国际性的安全认证，这些会通过标识标注在产品本身、包装或说明 书中。技术参数额定电流(A)10环境温度(C)-10 至 42产品认证导电体材料Cu壳体材料绝缘额定电压(V)220-250质量认证CE3C2.市场调研问卷调查(以四川大学为例)为了解大学生目前的插线板使用情况及对插线板性能要求，我们小组 在四川大学校园内进行了问卷调查。由于时间及人力限制，本次调研共发 放问卷141份，涉及川大各年级各学院学生，具有一定的参考价值。 调查结果条

4、件选项比例(%)使用插线板频每天率经常偶尔从不使用品牌公牛飞利浦子弹头古河突破其他可以接受的价位20元以下20-40 元40-100 元100元以上插孔数目1-2个3-5个6-10 个11个以上使用中出现的问题插口太少插口松动出现电火花外壳发黄对插线板材料很了解的了解度有点了解不了解无所谓选择依据安全性功能品牌造型环保价格颜色其他希望插线板增添的功能充电后自动断电造型可爱有趣通断电有声音提示增加USB接口有夜灯和荧光功能电线长度可收缩带有防雷装置防火阻燃隔水避水功能带有电压提示带有稳压装置其他功能大学生希望新增添的功能：由图1可知，大部分同学插线板新添充电后自动断电、防火阻燃、隔 水避水等功能

5、，这对插线板材料本身的绝缘性能、阻燃性能以及疏水性能 有很大要求。有部分学生希望插线板具有多重功能，如电线长度可以收缩、 增加USB接口以及带有防雷装置等，使插线板更加方便人们的生活，具有 更多的使用价值。最后，有极少数学生对插线板的外形等有一定要求。综 上所述，插线板的材料、多功能性以及外形方面都有很大的提升空间。图1大学生使用中出现的问题进行分析：图2由图2可知，多数学生在使用插线板的过程中出现了插口松动的问题, 这可能是各部件的连接不够紧密或插坐与插板接触不良等原因造成的。此 外，有约百分之二十多的学生在使用的过程中出现了电火花，存在着非常 大的安全隐患，一方面可能由于插线板的配线过细，

6、另一方面可能由于绝 缘材料的阻燃性能不好。最后，有少部分学生在使用插线板的过程中出现 了外壳发黄的现象，这可能与材料的抗老化性能不好有关，长期口光暴晒或高温都可能加速其老化的速度。综上所述，插线板在使用的过程中仍然 存在很大的问题，我们应该从材料配方的设计、加工方法等方面进行改善。生选择插线板的依据进行分析：图3由图3可知，大多数学生在选择插线板时将其安全性能放在了第一位, 因此提高插线板的质量非常重要，这也就涉及到了材料的阻燃性、抗老化 性、绝缘性等多种性能的提高，同时也有大部分学生比较在意插线板的功 能。此外，有部分学生关心插线板的价格问题，因此我们在保证质量的同 时也应尽可能地降低成本，

7、更好的减轻学生生活的压力。最后，有极少数 学生考虑到了在制造与使用插线板过程中的环保问题，可见环境保护的思 想并没有完全深入人心，我们在创造社会财富的同时应不忘了构建环境友 好型社会，这也对我们制造材料的过程中处理废弃物的能力提出了较高的 要求。插线板网络销售情况调查经过我们的了解，网购目前已经成为了大学生的主要消费方式。网购 方便，快捷，选择面广并且实惠，颇受年轻人喜爱。因此我们这次调查了淘宝网10家销售电器的丿占铺，以此了解插线板的网络销售情况以及消费者的购买意愿。调查结果品牌插孔数开关数价格（元）销量（个/月）2孔3孔子弹头32186子弹头33348神岛3311长虹3312长虹6611公

8、牛84111464公牛421852飞利浦21166飞利浦44418飞利浦（防雷）555701公牛（防雷）631532公牛（儿童保护）661369公牛（带 USB插孔）661680飞科（大功率）2318飞科4212飞科6612突破（防雷、儿童保护）66690突破333131结果分析通过本次网络调查结果，我们可以了解到绝大多数人在选择插线板时, 首先考虑的便是品牌。尤其以公牛牌插线板销量最好，突破次之，再者子 弹头，而一些不大出名的插线板的销量极低。在知名的品牌中，公牛、子 弹头的价格相对而言较低，突破价格稍高。就插线板的功能而言，公牛的品种数最多。公牛的插孔数目变化范围 广，给消费者更多的选择。

9、插孔数范围在：3、5个2孔、2、6个3孔，这 样的孔数最受欢迎。常规的插线板虽然是销量最大的，但是越來越大的人更倾向于购买具有其它功能的插线板，特别是带有USB插孔的插线板。有 防雷功能的插线板也很受人们欢迎，具有儿童保护功能的插线板也是很多 家庭的选择，而大功率的插线板目前还没得到市场的广泛认可。总结通过本次调研活动，我们了解到目前大学生对插线板最关注的就是价 格和安全性的问题，在品牌上会选择公牛，飞利浦这样的知名品牌的产品。 并且对于充满个性的年轻人来说，多功能化的插线板也是迫切需要的。综上，我们在设计插线板时首先要考虑到对性能的要求，比如绝缘性， 防老性，机械性等。其次还应该注重外观以及

10、实用性的设计，以满足消费 者的更多需求。3.插线板的成型工艺外壳材料对比材料名称优点缺点价格/吨PC1. 有优良的物理机械性 能，尤其是耐冲击性优 异，拉伸强度、弯曲强 度、压缩强度高；2. 蠕变性小，尺寸稳定；3. 具有良好的耐热性和 耐低温性，在较宽的温 度范围内具有稳定的 力学性能，尺寸稳定 性，电性能和阻燃性， 可在-6（T120C下长 期使用；4. 吸水率小，收缩率小， 尺寸精度高，尺寸稳定 性好5. 耐油、耐酸，耐候性好6. 具有自熄性1. 不耐紫外光2. 不耐强碱、氧化性酸及 胺、酮类，溶于氯化坯 类和芳香族 溶剂，3. 长期在水中 易引起水解 和开裂4. 容易产生应 力开裂，抗

11、 溶剂性差， 耐磨性欠佳23000/吨（拜耳阻燃 级白色母 料）PP1.电性能优异1 熔体冷凝时75002. 耐湿热3. 极性小，不易脏因比容积变化 大、分子取向程 度高而呈现较 大收缩率%）2.成型加工过 程中，应以提高 注塑压力和翦 切速率为主，以 提高制品的成 型质量PET1. 较宽的温度范围内具 有优良的物理机械性 能，长期使用温度可达 120C,电绝缘性优良，2. 抗蠕变性，耐疲劳性， 耐摩擦性、尺寸稳定性 都很好3. 耐油、耐脂肪、耐稀酸、 稀碱，耐大多数溶剂4. 透明度高，可阻挡紫外 线，光泽性好5. 具有自熄性1. 耐电晕性较差2. 结晶速率慢，成型加 工困难，模 塑温度高，

12、生产周期长，冲击性能差（常用玻纤增强）40000（增强 级、注塑级、阻燃级）PA661. 优良的力学性能。 尼龙的机械强度 高，韧性好。2. 自润性、耐摩擦性 好。尼龙具有很好 的自润性，摩擦系 数小，3. 优良的耐热性4. 优异的电绝缘性能5. 优良的耐气候性6. 耐油，耐弱酸，耐 碱和一般溶剂，电 绝缘性好，有自熄 性，无毒，无臭， 耐候性好吸水性大，饱和 水可达到3%以 上，影响尺寸稳 定性和电性能（多用玻纤增强）38000（杜邦阻燃级）BMC(DMC)1. 优良的电气性能2. 机械性能，耐热性，耐 化学腐蚀性，又适应各 种成型工艺3. 耐老化性能好，耐热性 好,可长期在130C温 度下

13、使用1.仅适于制作尺寸较小、强度要求不高（一般BMC强度约比SMC低30%）产6000-100004.材料颜色多种多样且品。色泽稳定2.注射机价格5.可加入大量填料，可满较高。足阻燃、尺寸稳定性要求，成本低。1.不耐高温1.综合性能较好，冲击强（稍优于度较高，化学稳定性，PVC）耐热温14300（阻燃ABS电性能良好度小于级上海昆2.强度高、韧性好、易于116C,山）加工成型2.易燃3.耐候性差材料选定:考虑到成本和电性能、机械性能等使用性能，加工过程的方便、操作 易于控制，我们决定选择PC和ABS共混物作为外壳的主要材料。PC和ABS 的合金可以克服两种原料自身的缺点，发扬对方的优点，将两者

14、共混后， 其一可以提高ABS的耐热性、冲击和拉伸强度，其二可以降低聚碳酸酯熔 体粘度，改善加工性能，降低了 PC缺口敏感性，改善了 PC应力开裂状况， 降低了生产成本。配方:原料名用量（份数）作用PC75高聚物基体材料ABS25高聚物基体材料磷酸三辛酯3无卤阻燃剂氯化石蜡阻燃剂氧化锡3无卤阻燃剂增韧相容剂10增加相容性光亮相容剂增加色泽其他助剂1抗氧化防紫外线注：1以PC和ABS的总量为100份,2预计达到的阻燃级别：UL94 V-0级在该配方中，主体材料选用的是聚碳酸酯，其具有自熄性可以达阻燃UL94 V-0级，另外它具有优良的电性能，高的拉伸强度、弯曲强度、压缩 强度，良好的尺寸稳定性，尤

15、其有优异的抗冲性能和耐蠕变性，在较宽温 度范围内保持其力学性能。ABS综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定 性，电性能良好，强度高、韧性好、易于加工成型，同时可以降低成本。作为阻燃剂，磷酸三辛酯可以在凝聚相（固相和液相）发挥作用，生 成碳化层，氯化石蜡则可以在气相发挥作用，捕捉自由基，隔绝氧气，二 者协同作用，可以起到很好的阻燃作用。而氧化锡则可以在发挥阻燃作用 的同时降低发烟量，减少污染。加工成型方法：先进行混炼，使各组分达到很高程度的混合然后挤出注塑成型 设备:合模装趙（肘节方式）模具注射装置0Z)直角接套脱模机构加热器螺杆汽缸止反流阀图4：单螺杆挤出注塑机Z)丄1L,厂II料斗I!达图5

16、：双螺杆挤出混炼机加工流程图:工艺参数：混炼温度270 C挤出注塑料筒温度265 C模具温度100C注射速度m/min注射压力lOOMPa背压12MPa螺杆转速2050r/ min插槽性能要求插槽是最靠近铜片接口处的关键部位，这就要求其具有很好的绝缘性, 防止漏电事故发生。经常插入和拔出插头与之摩擦较多，要求其具有较好 的耐磨性并且要有较高的强度。又由于要防止功率超额时火灾的爆发，需 要其具有良好的阻燃性能。材料对比根据上面的性能要求，初步筛选出聚对苯二甲酸乙二醇酯、ABS、聚碳 酸酯、密胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯五种高分子材料作为备选材料。 现将它们各白性能列表如下：材料优点缺点价格PET

17、1耐蠕变、抗疲劳性、耐摩擦 性好，磨耗小而硬度高，尺 寸稳定性好，具有热塑性塑 料中最大的韧性2. 电绝缘性能好，受温度影响 小3. 无毒、耐气候性、抗化学药 品稳定性好，吸湿性高4. 具有自阻燃性能，氧指数为 33%1. 耐电晕性较差2. 耐弱酸和有机溶 剂，但不耐热水浸 泡，不耐碱。5000 元/吨ABS1.抗冲击性、耐热性、耐磨性、1.热变形温度低可11550耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良2.易加匸、制品尺寸稳定、表面光泽性好3容易涂装、着色，还可以进 行表面喷镀金属、电镀、焊 接、热压和粘接等二次加工燃，耐候性较差元/吨PC1. 强度高、韧性大、尺寸稳定 性好2. 耐弱酸，耐弱碱

18、，耐中性油3. 热变形温度高约为130 C4. 具有阻燃性，电气性能好1不耐紫外光，不耐强碱2. 耐水解性差，不耐 磨3. 耐刮痕性较差，长 期暴露于紫外线中 会发黄4. 易受某些有机溶剂的浸浊8500 元/吨PBT1强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小2. 绝缘性能优良，高温也能保持较好电气性能3. 耐磨性好4. 热稳定性和抗氧化性好遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）25000元/吨密胺树脂1. 具有自阻燃性、高热稳定 性、高硬度和尺寸稳定性好2. 光洁度、耐磨性好3. 电绝缘性好1.韧性不够好，易摔 碎12000元/吨材料选择根据以上信息，综合考虑性能和价格两个因素，最终选择ABS塑

19、料作 为插槽的原材料。ABS基本信息ABS树脂是五大合成树脂之一，是丙烯膳、丁二烯、苯乙烯的三元共 聚物，英文名称为 acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer, 简 称ABS。塑料ABS的热变形温度为93-118C,制品经退火处理后还可提 高10C左右。熔融温度在217237C,热分解温度在250C270C。材料改性1. 为改善ABS树脂耐热耐候性差的缺点，采用PC与之共混制成ABS/PC 合金，同时可以提高机械强度、韧性和阻燃性。2. 为改善ABS耐候性和抗老化性能，采用与ASA (苯乙烯、丙烯月青和 压克力橡胶共聚合而成)共混的方法。3.

20、为改善其阻燃阻燃性能，采用阻燃剂对其进行改性，无毒环保的无 卤阻燃体系当然是首选，下面是一种改性配方：原料1ABS树脂原料2复合型膨胀阻燃(M-IFR)原料3包覆红磷(RP)以35%酚醛树脂包覆加工方法双螺杆挤出机机械混合成型工艺主要包括原材料的改性和注塑成型改性工艺配方：组分ABSPCASA复合型膨胀阻燃(M-IFR)包覆红磷(RP)以35%酚醛树脂包覆含量50%40%5%3%2%实施工艺用双螺杆基础造粒机用上述配方实现ABS的共混改性和挤出造粒。图6：双螺杆挤出造粒机工作原理物料经过加料口，在旋转螺杆的作用下，被搓成团状并沿螺槽滚动前 进，因螺杆的剪切、压缩与搅拌作用，物料受到进一步的混炼

21、和塑化，温 度和压力逐步升高，呈现出粘流状态，并以一定的压力和温度通过机头， 经过冷却后切断造粒。工艺参数参数螺杆直径(mm)电机功率(Kw)转速(r/min)各段温度(C)设定1006100200,210,210, 220,220, 210成型工艺利用改性得到的树脂进行注塑成型。图7：注塑机工作原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将己塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。工艺参数螺杆转速60 转/min注射速度快速注射（保压时间30s,缩短流程，减小内应力）注射压力80MPa各段温度210, 220, 22

22、0, 230, 230, 220 (C )模具温度65 C80 C后处理120C的情况下保温热处理个小时，消除内应力。工艺流程图及简述新设计为了是插槽口能达到防水、防油、防雾等液体的功能，遂在插槽口设计一个盖子，达到的效果图如下:图8：带防水盖的插座插头基体材料的选择用于插头的材料应该具备的性能：较好的电绝缘性、耐热性、阻燃性 能、力学强度和热性，良好的热导率和可着色性。插头一般由棒状或刀锋状的电子结点和塑料外壳组成。这就要求塑料 外壳有良好的电绝缘性能。同时，由于金属在通电过程中会发热以及可能 的短路情况造成的大量发热引起聚合物的燃烧，这就要求塑料外壳有良好 的耐热性和阻燃性。此外，塑料外壳

23、还应具有较好的热导率以及和插座相 适应的的颜色。材料对比:材料名称优点缺点价格（元/吨）ABS树脂（1）优良的力学性 能（2）冲击强度极好（3）耐磨性优良（4）尺寸稳定性好（5）电绝缘性较好（1）耐候性差（2）成本较高16000聚氯乙烯（PVC）（1）电绝缘性较好（2）可着色性好（3）成本较低（4）耐热性达标（1）成型温度范 围小，必须加入 大量塑化剂且严 格控制料温6000（5）易加工（2）需添加阻燃剂阻燃酚醛树脂（1）成本低（2）电绝缘性好（3）耐热性好（4）耐老化性能好（1）脆性大（2）颜色深，不 易染色，所以会 影响产品外观（3）加工成型压 力高18000（酚醛树脂2402）聚碳酸酯（

24、PC）（D冲击强度高（2）尺寸稳定性好（3）无色透明，着 色性好，电绝缘性（4）耐磨性好（1）自润滑性 差，有应力开裂 倾向（2）咼温易水 解，与其它树脂 相溶性差16000（上海拜耳PC2405）聚苯乙烯（PS）（1）机械强度好（2）缓冲性能优异（3）加工性好（1）易产生内应力（2）性脆，易脆裂（3）耐热性不高9000-11000综上我们了解到，ABS树脂用于制作插头各方面性能都较佳，但是价格较贵。酚醛树脂成本较低，但是脆性大，颜色深，不适宜做插头料。聚碳酸酯不易与其他树脂相容来改性，同时也存在着价格较贵的问题。聚苯乙烯易脆裂，其他性质都挺好，但是价格也接近聚氯乙烯的两倍。而聚氯原料用量（份

25、）作用PVC树脂基体乙烯同时拥有较好的电绝缘性、较好的可着色性，同时它成本较低、易于 加工改性，通过加入适宜的填充剂和助剂，用聚氯乙烯可以制得性能良好 且成本适中的插头。配方三碱式硫酸铅3硬脂酸钙1热稳定剂和润滑剂硬脂酸铅2（热稳定效能优良）硬脂酸1邻苯二甲酸二辛酯50增塑剂（与合成树脂有良好的相容 性，良好的综合性能，混合性能好， 增塑效率高）陶土填充剂轻质碳酸钙稳定制品尺寸，提高制品硬度、表面光泽和表面平整性，有一定的增白作用钛簣蓝着色剂成型方法注塑成型成型工艺聚氯乙烯的工艺特性：没有明显的熔点，60C以上开始变软，100-150C呈黏弹态，150C 以上呈粘流态。在空气中超过150C就会

26、放出氯化氢，超过180C 就会快速分解。吸湿性小，含水量一般小于亂流动性差，物料充模困难。宜采用低速高压。热稳定性差，加工时必须加入热稳定剂。加工时可能会放出氯化 氢，所以应该采用较耐腐蚀的料筒壁材料。加工窗口较小，需要精确控制温度。工艺流程图加料注肺审刑双螺杆挤出机（用于掺混造粒）注塑机注塑机基本参数：压缩，长径比12-20,螺杆头部为锥形，直通式喷 嘴孔径4-10mmo螺杆各段比例：加料段40%、压缩段40%、计量段20%选用注塑机应该注意的问题:为了防止熔体黏附和熔体放出的氯化氢对设备的腐蚀作用，应该选用 耐磨耐腐蚀的材质制成的设备。由于聚氯乙烯的加工窗口较窄，需要精确地控制温度所以温度

27、控制装 置一定要比较准确迅速地控制温度。具体成型工艺配料：检查材料是否合格并准确称量。捏合：将称量好的物料按PVC树脂、颜料、稳定剂、润滑剂、和填料的顺序加入90C的捏合机中进行搅拌8分钟。造粒:挤出造粒机加工温度加热段二三四温度厂C100-110120-130140-145140-145造好的粒料要均匀、密实且无粘连，最大粒径不超过4mm，长度不超 过 6mm o注射：机筒清洗后加料。先对空注射，看物料是否光洁明亮，若是则可以正 常生产。注射成型过程:模具设计型腔板1、2固定在模具上，由导柱3、4分别定位。浇口设在电线与插头的连接处。为防止料流使电线发生侧向位移，可采用两个或更多个相 对设置

28、的浇口进料，也可釆用环形浇口。斜杆5设在动模上，移动时，斜 向移动可使分流道脱模、与塑料件分离，并顶出塑料件。斜杆6设置在定 模板上，由片簧7推动而向前运动。带有嵌件插销和电线的镶嵌框架8、9 压在突出的型腔板2的动模上。为确保插销可靠地夹紧，模具中设置了夹 紧块10,通过杠杆作用夹紧插销。锁紧手柄U使夹板12夹紧夹紧块10在 镶嵌框架的对应一侧，由夹板13夹紧每根电线。电线绝缘层材料对比材料优点缺点聚氯乙 烯(PE)制造技术成熟、易成型和加工制造具有非常良好的阻燃性能成本低廉由于含有大量氯元 素，燃烧时会散发出 大量浓烟和HC1,对环 境造成严重危害普通PVC耐酸碱，耐热 油，耐有机溶剂性能

29、 较差，极易在上述特 定环境中出现破损和 开裂交联聚 乙烯(XLPE)具有优良的机械、防水及耐辐射性能耐热变形性好，高温下的力学性能优异。长期工作温度可达耐热粘连性能较差。 超过电线额定温度 加工使用电线，易造 成电线间相互粘连，150 C化学稳定性好，耐溶剂性好严重可导致绝缘破皮形成短路硅橡胶柔软，有弹性优良的耐热和耐寒性能。使用温度范围比较广，约-90300 C抗撕裂能力差。在加 工或使用过程中受外 力挤压、刮磨易破损， 造成短路，因此需要 玻纤加强硫化时添加的硫化剂 为双二四，该硫化剂 含有氯元素聚全氟乙丙烯(FEP)具有良好的阻燃性与耐高低温 性，可在-250 C200 C温度下 长期

30、使用耐磨性能好，电绝缘性优异，不 受工作环境、温度、湿度和频率 的影响耐化学腐蚀性优良，具有耐辐 照，与金属等粘接力强等优点具有良好的成型加工性能，可以 用热塑性塑料通用的成型加工 方法如模压、挤出、注射等进行原料价格较高，国内 生产原料依赖进口， 产量较小加工过程中，高温下 会分解出含氟的气 体。加工对比选择鉴于以上的对比分析，聚全氟乙丙烯(FEP)的机械性能、耐热性能、绝优于目前其他的电选择聚全氟乙丙烯材料。聚全氟乙丙烯是完全氟化的结构,缘性能以及阻燃性能均 线电缆材料，因此我们 作为我们电线绝缘层的 和聚四氟乙烯一样，也 不同的是PTFE主链的部分氟原子被三氟甲基所取代，其结构式为 配方

31、3合成聚全氟乙丙烯树脂采用悬浮聚合的方法，将四氟乙烯和六氟丙烯在二-全氟氯酰过氧化物、二-全氟酰过氧化物的引发下共聚合成聚全氟乙丙烯，温度为040 C,压 力为制作绝缘层组分用量(份)树脂聚全氟乙丙烯树脂100加工助剂增塑剂邻苯二甲酸二辛酯3540稳定剂三盐基硫酸铅5、7润滑剂硬脂酸抗氧剂2, 6二叔丁基_4 一甲基苯酚工艺设计成型方法：电缆包覆挤出成型成型设备：挤压式包覆模1、芯线2、导向棒3、机头体4、电热器5、调节螺钉6、口模7、包覆塑件8、过滤板9、挤出机螺杆图9：挤出机头这种机头呈直角式，俗称十字机头。物料通过挤出机的多孔板进入机 头体中转过90度，于芯线导向棒相遇。芯线导向棒一端与

32、机头内孔严密 配合，不能漏料。物料从一侧流向另一侧，汇合成一个封闭的物料环后, 再向口模流动，经口模成型段，最终包覆在芯线上。由于芯线是连续地通 过芯线导向棒，因此电线包覆挤出可以连续地进行。口模与机头分为两部分，通过口模端面保证与导向棒的同心度。为了 调整同心度可加螺栓调节。改变机头与口模的尺寸、挤出速度、芯线移动 速度以及变化芯线导向棒的位置都将改变塑料包覆层的厚度。这种机头结构简单，调整方便，被广泛用于电线的挤出生产。主要缺点是芯线与包覆层的同心度不好，这主要是两方面的原因：其一，导向棒结构本身就可能 引起塑料的不均匀流动，其结果造成塑料停留时间长或过热分解。其二, 转角式机头不容易均匀

33、地加热，虽然电热圈可以布满整个机头，但机头与 挤出机连接处，却不容易加热或冷却。同时，温度分布不均匀，也将影响 同心度。工艺流程图可以改进FEP性能，有效地降低熔体缺陷，并且不会对其机械性能产生影 响，使包覆层更光滑、线径波动更小。工艺参数单螺杆挤出机FEP的挤出加工是在高温下进行，生产中会有含氟的气体分解出来，这 种气体对挤出机的机筒、螺杆及模具均有强烈的腐蚀，因此要采用高温挤出 机生产。高温挤出机采用耐腐蚀的含線、含珞量高的合金钢制造。高温挤出 机的螺杆，一般采用单头全螺纹、等螺距、突变压缩型的螺杆，螺杆的顶端 呈圆锥形，以防止FEP的停滞和分解。技术参数料筒的长径比：25、30： 1,料

34、筒有四个加热段，每个加热段有温度调节器。螺杆转速为1 Or/mino,压缩比为3:1。螺杆长径比：20,加料区长度：（D为螺杆直径），均化区长度：4D；螺 纹宽度：；加料区螺纹槽深度：D/6,均化区螺纹槽深度D/18o温度设定参数区间进料口模口I区II区III区IV区机头模套温度/c250380、400250300300330340360360380380380400注意事项为改善FEP挤出时的塑化质量，提高塑化程度，应采用挤出过滤网。 过滤网应加23层滤网为宜，滤网数目以60目为宜。由于FEP在熔融状态下有极高的可拉伸性且有熔体破裂倾向，因此 在挤出应扩大模具的开口，以减缓FEP在低于临剪切

35、速率的挤出速 度下挤塑加工。生产过程中FEP包紧度的影响因素真空度的影响随着真空度的增加，附着力逐渐增强：在没有真空的情况下，熔体内部 然结晶，导线熔融层在自然状态下包覆在导线外面；在抽真空的外力作用 下，晶体强制向线芯方向结晶，使涂覆层强制包紧在导线上，增加摩擦力，从而提高附着力，即包紧度随真空度的增加而增大。成线冷却方式的影响在冷却方式下，室温25度下自然冷却下，附着力最大；用加热过的温 水冷却，导线的附着力有所下降；而用冷水冷却时，包紧度急剧下降。用冷 水强制冷却时，熔融的导线涂覆层外表面与内表面冷却速度不一致，产生不 同的收缩效果，从而导致大幅度降低了导线的附着力，即成线在室温状态下

36、冷却包紧度最大。涂覆厚度的影响在同一加工温度下，随着涂覆厚度的增加，导线的附着力增加。涂覆层 熔体在冷却过程中自然结晶，随着厚度的增加，与导线的摩擦力下降，从而 增大了附着力，即包紧度随导线涂覆层厚度的增加而增大。加工温度的影响在加工温度范围内，随着加工温度的增加，其附着力增加。在其最适宜 的加工温度下，熔体粘度增大，与导线的摩擦力最大。走线速度的影响在同样的线径的加工条件下，较高的走线速度会直接导致包紧度的下 降。高走线速度，增大了熔体离模速率，降低了熔体粘度，从而降低了附着 力，即包紧度随走线速度的增大而减小。电线护套层作用保护内部的绝缘层等，避免受到环境，气候，水解作用等的影响。性能要求

37、电性能，力学性能，热性能，稳定性，耐腐蚀和耐气候性，抗老化性能等。3.可用材料聚氯乙烯，聚乙烯，聚氨酯，聚四氟乙烯，氯硫化聚乙烯比较:项目聚氯乙烯（PVC）聚乙烯（PE）聚氨酯（PU）聚四氟乙烯（PTFE）体积电阻率（Q.m）10131O101O101015 至 1016介电常数力学性能（1）柔软性、断裂伸长率高（2）脆性、 硬度、拉伸强 度低（1）拉伸 强度较低（2）抗蠕 变性不好（3）耐冲 击性好（4）耐环境 应力开裂性 不好（1）有较大可 调性，通过控 制软硬段比例 进行设计；（2） 高强度，高耐 磨；（3）加工 性能好（1）刚度硬度 强度较小，应 力长期作用下 会变形；（2） 易出现蠕

38、变现 象；（3）硬度 低，易发生磨 损。导热系数/稳定性（1）易光降解、热降解（1）易光氧化、热氧（1）耐溶剂性好、化学性质（1）优良的化学稳定性，（2）（2）化学稳定性很好化、臭氧分解、紫外降解（2）化学稳定性较好稳定（2）可降解密封性好，高温抗氧化性；（3）不燃性耐腐蚀 性、耐气候性耐寒，耐酸碱耐热性不高，耐酸碱耐寒，耐酸碱，耐高温耐有机溶剂腐蚀耐酸，耐碱， 耐高温耐低 温，耐有机溶 剂鉴于以上分析，我们决定用PVC作为护套层材料，配方如下:以聚氯乙烯用量5臥记为100份原料作用用量/phr聚氯乙烯基体Ca/Zn复合物稳定剂：有效抑制PVC 的分解，延长护套料的 使用期偏苯二酸二辛酯邻苯二

39、甲酸二异癸酯增塑剂：降低基体分子 间作用力，降低熔融温 度和溶体粘度，降低加 工温度，赋予聚合物柔软和耐低温性能重质碳酸钙填充剂:降低产品成本，减少树脂消耗量；改善其耐热变形性能，捏合性能，减少成型收缩率等。双酚A抗氧剂聚乙烯蜡润滑剂高耐磨炭黑着色剂加工工艺成型方法挤出包覆成型设备单螺杆挤出机挤压系统：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。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 需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。加热冷却系统：加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件图

40、10：塑料挤出机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。模具a. 挤压式模具：由无嘴模芯和任何一种模套配合而成。挤压式模具是 靠压力实现产品最后定型的，塑料通过模具的挤压，直接挤包在线芯和缆 芯上，挤出的塑料层结构紧密结实。优点：（1）挤出的塑料层结构紧密，外表平整，挤出外径均匀。（2）热收缩性能好缺点：（1）该模具调偏困难，尤其是当线芯和缆芯不平直时，容易造成 塑料层偏心严重，厚薄不容易控制。（2）挤出质量对模具依赖性较大，对内外模的匹配性要求

41、较高，对生 产线的轴线同芯度要求也较高。（3）挤出线芯弯曲性能不好。应用：挤压式模具一般仅用于小截面线芯或要求挤包紧密、外表特别圆 整、均匀的线芯，以及挤出塑料拉伸比过小者。目前越來越多的挤塑模具以 挤管式或半挤管式代替挤压式。b. 挤管式模具：由长嘴模芯和任何一种模套配合，把模芯嘴伸到与模 套口相平，就组成了挤管式模具。挤管式模具是使塑料挤包前由于模具的作 用形成管状，然后经拉伸作用，包覆在电线电缆的线芯或缆芯上。优点：（1）挤管式模具充分利用了塑料的可拉伸性，塑料挤包层厚度 由模芯与模套间所形成的圆管厚度来确定，它远远超过包覆所需要的塑料层 厚度，所出线速度根据拉伸比的不同，有不同程度的提

42、高，大大提高挤出产 量。（2）易调偏芯。挤包层的厚度均匀，能节省材料。由于塑料是以管状 成型后经拉伸实现包覆的，其径向挤包厚度的均匀性只由模套的同心度来决 定，而不会因线芯或缆芯任何型式的弯曲致使塑料层偏芯。（3）塑料经拉伸发生“取向”作用，取向作用的结果使其机械强度提 高，挤出的电线电缆的弯曲性能好，这对结晶性高聚物的挤出尤其有意义， 能有效的提高制品的耐龟裂性。（4）模具（模芯）与线芯或缆芯的间隙可以有所增大，故磨损程度减 轻以致可以基本消除，不但防止了线芯的刮伤而且大大的延长了模具的使用 寿命。（5）配模简便且模具的通用性较大，能挤包各种形状的线芯，如扇形 线芯和瓦形线芯的绝缘层；尤其对

43、拉伸比较大的塑料，同一套挤管式模具， 可以用调整拉伸的办法，挤制产品的规格范围很大。缺点：（1）塑料层的致密性差。因为内模、外模之间的夹角很小，塑料 在挤出时受到的压力较小。为了克服这一缺陷，可以在挤出中增加拉伸比， 使分子排列整齐而提高塑料层的致密性。（2）塑料层与缆芯的结合力差。可通过抽真空或提高拉伸比的方法解 决。（3）挤出圆整性不如挤压式，缆芯的任何不均匀性都能在挤包层表面 反映出来。c. 半挤管式模具：又称半挤压式模具，用短嘴模芯和任何一种模套配 合，模芯嘴的承线径伸到模套承线径的1/2处。半挤管式模具与挤压式模具 大体相同，只是模套的承线稍短，模角也略小一些，它吸取了挤管式和挤压

44、式的优点，改善了挤压式模具不易调偏芯的缺点，特别是使用于挤包大规格的绞线绝缘和要求包紧力较大的护套。生产流程挤出包覆 冷却定型I预处理对物料的干燥处理是原彳PVC电线 要的操f|呼能含h水分、将会影响挤出成型的正常进行，同时影响产品的质量例如出现气泡、 使表面喑淡无光，机械性能降低。因此要对原料进行干燥和预热。不同塑料 含水量不同，通常应控制原料的水分在以下。此外，原料中的机械杂质也 要尽可能除去，原料的干燥和预热是在烘箱或干燥器中进行的。挤出成型将挤出机加热到预定的温度，开动螺杆加料。初期的产品外观和质量都 比较差，应根据塑料物料的挤出工艺性能和挤出机头的口模的的结构特点等 来调整挤出机料筒

45、各加热段和机头口模的温度及螺杆转速等工艺参数，以控 制料筒内物料的压力和温度分布。根据制品尺寸形状要求，调整口模尺寸及 牵引等设备装置，以减轻挤出物离模膨胀和保证形状尺寸的稳定性，从而达 到最终控制挤出物的产量和质量。定型与冷却热塑性塑料的挤出物离开机头口模后仍处在高温熔融状态，具有很大的 塑性形变能力，应立即进行定型和冷却。冷却和定型一般是在同时进行的, 在挤出管材时有一个独立的定型装置。己经定型的挤出物由于冷却并不充 分，仍必须用冷却装置，进一步使其冷却。冷却一般采用水或空气作为冷却 介质。制品的牵引和卷曲热塑性塑料挤出物离开口模后，由于离模膨胀效应，使挤出物的截面与 口模的断面形状并不一

46、致。此外，挤出是连续过程，如不引出，会造成堵塞, 产生停滞使挤出不能顺利进行或制品产生变形。废品种类及排除方法烧焦现象：（1）温度反映超高，或者是控制温度的仪表失灵，造成塑料超高 温而焦烧。（2）机头的出胶口烟雾大，有强烈的刺激气味，另外还有孵啪声。（3）塑料表面出现颗粒状焦烧物。（4）合胶缝处有连续气孔。排除方法:（1）经常的检查加温系统是否正常。（2）定期地清洗螺杆或机头，要彻底清洗干净。（3）按工艺规定要求加温，加温时间不宜过长，如果加温系统有问题 要及时找有关人员解决。（4）换模或换色要及时、干净，防止杂色或存胶焦烧。（5）调整好模具后要把模套压盖压紧，防止进胶。（6）发现焦烧应立即清

47、理机头和螺杆。塑化不良现象：（1）塑料层表面有蛤蟆皮式地现象。（2）温度控制较低，仪表指针反映温度低，实际测量温度也低。（3）塑料表面发乌，并有微小裂纹或没有塑化好地小颗粒。（4）塑料的合胶缝合的不好，有一条明显的痕迹。4. 成本预算外壳及开关原料成本外壳以150g计 插槽及原料成本原料名价格（元/吨）厂商用量（g）合计（元）PC23000徳国拜耳ABS14300上海昆山阻燃剂/东莞道尔相容剂/上海紫润其他助剂/南京宁康材料产家价格用量成本ABS台湾奇美12800元/吨元PC徳国拜耳公司18500元/吨元ASA徳国巴斯夫28000元/吨元复合型膨胀阻燃剂昆山雅炀复合材料有限公司31800元/吨

48、元包覆红磷深圳市华麟化工有限公35000元/吨元司总计元电线绝缘层原料成本绝缘层FEP用量5已记为100份品名价格厂商用量（份）合计（元）聚全氟乙丙烯树脂150/kg东莞市亿禄发塑胶有限公司100邻苯二甲酸二辛酯8000/吨苏州伊格特化工有限公司3540二盐基硫酸铅kg邵阳天堂助剂化工有限公司5、7硬脂酸24/kg杰汇化工V氧化剂80/kg广州爱琴海插头材料成本预算插头重量按30g计品名价格（元/吨）厂商用量（份）合计（元）PVC/S-7007200齐鲁石化100邻苯二甲酸二11200江苏宏信50辛脂锻烧陶土12000灵寿县京腾矿产品10轻质碳酸钙900广州嘉亮矿产12三碱式硫酸铅12500广

49、州拓亿3硬脂酸钙9900鲁川化工1硬脂酸铅14500鲁川化工24.4.电线护套层成本预算品名价格厂商用量（份）合计（元）聚氯乙烯6000/吨苏州昌仁工成塑胶公司钙锌复合物18500/吨石家庄星宏橡塑剂销售有限公司偏苯三酸三辛酯 邻苯二甲 酸二异癸 酯35000/吨广州普新材料科技公司重质碳酸钙950/吨上海凤尘粉体材料有限公司双酚A12000/吨上海金锦乐实业公司聚乙烯蜡12500/吨青岛赛诺新材料公司高耐磨炭八八6600/吨广州市力本橡胶原料贸易公司总成本类型外壳插槽电线绝缘层电线护套层插头价格（元）总计（元）5. 新型多功能插线板我们的创意图11：心形插孔.延长线插座图12电源为两插头，插座含2个三插孔，1个两插孔;额度电流：10A额度功率：2500W立式多位孔带USB接口插座图132个USB接口独立开关，节能省电超功率保护装置便携手提人性化