挤出模具设计

挤出模具 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 1 塑料电线挤出模具设计 一、前言 塑料电线产品质量的好坏与塑料本身的质量、挤出机性能、挤出温度、收放线张力、速度、芯线预热、塑料挤出后的冷却、机头模具设计等多种因素有关 其中最主要的是塑料电线挤出过程中最后定型的装置——模具。模具的几何形状、机构设计和尺寸、温度高低、压力大小等直接决定电线加工的成败。因此 任何塑料电线产品的模具设计、选配及其保温措施历来都受到高度重视。 电线电缆生产中使用的模具包括模芯和模套主要有三种形式既挤压式、挤管式和半挤管式。三种模具的结构基本一样仅仅在于模芯前端有无管状 承径部分或管状承径部分与模套的相对位置不同。挤塑机模具的三种类型见图1 其优缺点分别叙述如下 图1 挤塑机模具的三种类型a挤压式模具半挤管式模具挤管式模具1.挤压式又称压力式模具 挤压式模具的模芯没有管状承径部分模芯缩在模套承径后面。熔融的塑料以下简称料流是靠压力通过模套实现最后定型的挤出的塑胶层结构紧密外 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 平整。模芯与模套间的夹角大小决定料流压力的大小影响着塑胶层质量和挤出电线质量。模芯与模套尺寸及其表面光洁度也直接决定着挤出电线的几何形状尺寸和表面质量。模套孔径大小必须考虑解除压力后塑料的“膨胀”以及冷却后的收缩等综合因素。由于是压力式挤出塑料在挤出模口处产生较大的反作用力。因此出胶量要较挤管式低的多目前绝大部分电线电缆的绝缘均用 2 挤压式模具生产但也有一些电线绝缘的生产被挤管式和半挤管式模具所代替挤压式的另一缺点是偏心调节困难绝缘层厚薄不容易控制。 2.挤管式又称套管式模具 电线挤出时模芯有管状承径部分模芯口端面伸出模套口端面或与模套口端面持平的挤出方式称为挤管式。挤管式挤出时由于模芯管状承径部分的存在使塑料不是直接压在线芯上而是沿着管状承径部分向前移动先形成管状然后经拉伸在包复在电线的芯线上。这种形式的模具一直只用于电缆护套挤出近年来绝缘的挤出也越来越多的加以采用因为它与挤压式相比有如下的优点 1挤出速度快。挤管式模具充分利用塑料可拉身的特性出胶量由模芯与模套之间的环形截面积来确定它远远大于包复于线芯上的胶层厚度所以线速度可根据塑料拉伸比的不同而有所提高。 2电缆生产时操作简单偏心调节容易不大会发生偏心。其径向厚度的均匀性只由模套的同心度来确定不会因芯线任何形式的弯曲而使包复层偏心。 3模芯内孔与芯线的间隙较大使磨损减小提高模芯的使用寿命。 4配模方便。因为模芯内孔与芯线外径的间隙范围较大使模芯的通用性增大。同一套模具可以用调整拉伸比的办法挤制不同芯线直径不同包复层厚度的塑胶层。 5塑料经拉伸发生“定向”作用结果使塑料的机械强度提高这对结晶性高聚物聚乙烯的挤出尤其有意义能有效地提高电线的拉伸方向强度。 6护套厚薄容易控制。通过调整牵引速度来调整拉伸比从而改变并控制护套的厚度。 7在某些特殊要求中可以挤包得松在芯线上形成一个松包的空心管子常用于光纤生产。 挤管式的缺点 1塑胶层的致密性较差。因为模芯与模套之间的夹角较小塑料再挤出时受到的压实紧力较小。为了克服此缺陷可以在挤出中增加拉伸比使分子排列整齐而达到提高塑胶层紧密的目的。 2塑料与线芯结合的紧密性较差这正是绝缘挤出中挤管式不能广泛获得使用的主要原因。一般可以通过抽气挤出来提高塑料与线芯结合的紧密程度当然提高拉伸比也是有用的。 3 3外表质量不如挤压式圆整成缆、绕包、编织等芯线的不均匀性常在护套表面外观上暴露出来通过适当地设计选配模具外观质量会有所改善但总不如挤压式圆整。 3.半挤管式或半挤压式 模芯有管状承径部分但比较短。模芯承径平直部分的端面缩进模套口端面的挤出方式称为半挤管式。这是挤压式与挤管式的 过渡形式通常在大规格绞线绝缘挤包及护套要求紧密时采用。这是因为采用这种模具模芯内孔可以适当增大从而当绞线外径较大时不致出现刮伤、卡住也能防止因绞线外径变小在模芯内摆动而引起的偏心。另外它有一些压力使塑胶层压实能填充线芯的空隙故常用于内护套及要求结合紧密的外护套挤出中。在直角式机头中 常用于半挤管式模具生产电缆的外护套。 半挤管式的缺点 1对柔软性较差的芯线或缆芯当其发生各种形式的弯曲时将产生偏心 因而不宜采用。 2对综合电缆等成缆不圆整的缆芯通过模芯时会因存在不规则的摆动而造成偏心因而不宜采用。 3有时会出现倒料现象。 4 二、模具的设计 1. 模具设计原则 模具质量好坏直接影响塑料挤压质量所以对模具的设计及加工要求较高 具体要求如下 1凡和塑料接触的模具表面应光滑光洁度要高一般要求 6或以上。特别是模套的承径区更应光洁可镀铬厚度0.030.05mm保证塑料成型的表面光洁度。 2熔融塑料流动的道路要流畅料流道路上无突变无突起等阻挡也不能有死角。在机头及模具中一切造成料流停留、涡流的地区都应避免。 3塑料在模具内具有一定压力模套角度必须大于模芯角度。 4模具应 模具寿命要长最常用45钢和工具钢最具有互换性应考虑个部位的尺寸公差要求。 5 好经淬火热处理HRC45左右。为了提高挤压式模芯的耐磨性可采用45钢模芯座上镶嵌钨钢模头的合成结构。 在具体叙述各种模具结构之前把常用符号列表如下 D大——模套内径又称模套定径区直径 D小——挤管式半挤管式模芯承径部分外径 d大——电线绝缘外径或电缆护套外径的标称值 d小——电线芯线外径或电缆芯线外 ——挤压式模芯内径 d2 ——挤压式模芯外径 d3 ——挤管式模芯径的标称值 d1 内径 l ——挤压式模芯内承径又称承线长度 l1 ——挤管式模芯外承径又称外承线长度 l2 ——挤管式模芯内承径又称承线长度 L ——模套承径又称承线、定径、定径区、工作面长度 α ——模套内锥角 β ——模芯外锥角 β′——模芯内锥角 5 e ——挤压式模芯头部端面厚度 e2112dd D ——模芯外锥最大直径 D1——模套外径 D2——模套压座外径 f ——模套压座厚度 δ ——挤压式模芯端面与模套承径之间的距离 P ——绝缘或护套厚度 t ——挤管式模芯承径部分壁厚 a ——挤管式模芯伸出模套的距离 b ——挤管式模芯承径后部与模套承径后部之间的距离 h ——半挤压式模芯口端面伸入模套承径部分的距离 在本文中引用的塑料及树脂根据“GB1844-80塑料及树脂缩写代号”标准先注明如下 PE ——聚乙烯 PVC ——聚氯乙烯 PA ——聚酰胺尼龙 PL ——聚酰亚胺 PFA ——高氟烷氧基聚合物又称可熔融聚四氟乙烯 PUR ——聚胺脂 FEP ——四氟乙烯与六氟丙烯共聚物简称F46 PTFE——聚四氟乙烯简称F4 ETFE——乙烯与四氟乙烯共聚物简称F40 2. 挤压式模芯 挤压式模芯结构见图2 d1模芯内径 这是对挤出质量影响最大的结构尺寸之一根据线芯结构特点及其几何尺寸设计的。 太小穿线困难线芯经过不畅易于刮伤线芯甚至扯断芯线。尤其对绞线束线而言由于线径不均模芯过小则是断线?闹饕颉,蛐鞠呔怀?6 图2 挤压式模芯 挤出时芯线一顿一顿还容易造成绝缘或护套呈竹节式粗细不匀另外由于磨损增加模芯易坏。 太大线芯在模芯内摆动、跳动容易造成挤出偏心另外挤出过程中容易倒料俗称回料既有害塑胶层质量又有可能造成断线。 一般而言 单线 d1d小0.050.15mm 绞线 d1d小0.100.30mm 对于线芯大的线还可以放宽。 对镀锡线要加放 0.100.15mm 成缆芯线 d1d小0.200.50mm 大截面布电线或软电线类成缆芯线 d1d小0.401.0mm 对大截面力缆芯线模芯内径还应放大。 d2:模芯外径 d2实际上是决定模芯头部端面厚度e的尺寸e21d2-d1 e 太薄制造困难模芯寿 命短易坏。 e 太厚则塑料流动发生突变在端面形成涡流区引起挤出压力波动而且也是一个死角影响胶层质量。 一般模头壁厚e0.31mm小模芯取前者大模芯取后者。 β外锥角 根据机头结构和塑料流动特性设计。当塑料在挤出时从受力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 中可知 β角小时则推力大而压力小此时挤出的速度快、产量高但塑料的表面不光滑包得不紧密。反之β角大时推力小而压力大此时挤出速度慢、产量低 7 但塑料表面光滑包得紧密。通常要求外锥角β小于模套的内锥角α。一般β 控制在45度以下角度越小流道越平滑突变小对塑料的结构也有利。在挤出聚乙烯等结晶性高聚物这种突变而致的预留内应力的避免尤其重要只要充分予以注意才能有效的提高制品的耐龟裂性。 常用β20??40??一般可取β30?? 对塑料挤包层较厚而又需要挤包的紧些时β可取60?? 对绝缘层特别薄或某些挤管式时β可取10?? β′ :内锥角 在保证螺柱壁厚的情况下β′越大越好。但内锥角与内承径l之间要吻接好不得出现台阶以免给穿线带来困难。在特殊情况下内锥加工困难可以加工成台阶式内孔为了使穿线容易台阶应以60度喇叭口相接。对挤小线模芯的内锥角β′可以予制一把硬质合金的定型刀经过热处理及磨 l大小决定线芯通过模芯时的稳定性及模芯的使用床加工来加工。 l内承径内承线 寿命。 太短线芯在模芯中稳定性差而且容易磨损使内孔扩大此时线芯的位置不易固定容易产生偏心。 太长线芯所受的摩擦阻力增大可能引起线芯拉细或拉短另外加工困难。 一般单根导电线芯的承径较长使挤包线较平直不易偏芯增加模芯使用寿命。 l35d1 柔软线芯的承径较短以防止线芯和模芯摩擦产生竹节拉断同时穿线也方便些。对正规绞或束丝的承径长度取 l13d1 对于模芯内径d1大的选取下限内径小的选取上限。 L1锥体长度 这是设计给出的参考尺寸从Dd2β就可求出L1tg1222LdD 亦既L1222tgdD如果L1太长或太短与机头内部结构配合不当可以回过头来重新改变锥角β。 D模芯外锥最大直径 8 该尺寸是模芯座的尺寸决定的要求与模芯座严格吻合不得出现“前台”也不可出现“后台”这里也不准倒角否则将造成滞留塑料的死角直接影响胶层组织和表面质量。 3. 挤压式模套 大图 3 挤压式模套 挤压式模套结构见图3 D大模套内径 D大决定挤出层外径大小及挤出层表面质量。 太大塑料拉伸较大挤出物表面粗糙无光。 太小虽然表面光滑但容易造成外径粗细不匀。 考虑到塑料出模口后解除压力的膨胀和经冷却后的收缩一般都以下列经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 选配模套尺寸 挤绝缘 D大大d0.050.20mm 有的情况下亦可设计为 D大大d-0.050.10mm 式中 d大——电线或电缆外径。 模套承径又称承线、定径区、工作区 模套承径的长短对机头内料流的压力、偏心度控制的难易和挤包表面的光洁度有很大的关系。 L长熔融塑料流动阻力大机头内料流压力高塑料不易流出表面不光收线慢生产效率低。如果收线速度太快有时会拉断绝缘。但是定径区长电线外径均匀。 L短熔融塑料流动阻力小机头内料流压力小塑料容易流出表面光洁 9 生产速度快不会发生拉断绝缘现象。但是因定径区短电线外径不均匀塑料挤包压力不够。 挤压式模套承径长度取电线绝缘外径或模套内径的一定倍比。 一般取 L0.23D大 对粘度大成型性好的塑料定径区长度可以相对短一些。PVC塑料在熔融状态下粘度较大收缩较小因此L可短些。PVC取L大D2.15.0。对PVC而言L太长除上面讲的缺点外还会因承径长、阻力大使塑料温度升高导致分解、烧焦。PVC常用的模套承径长度L0.71.0D大。 对成型性较差的塑料模套定径区必须适当加长。PE塑料在熔融状态下粘度小收缩较大因此L可长些PE一般L13D大。对PE而言如果L短则塑料压不实外径不均匀。经常取的尺寸L2D大。 随着电器设备的普及原来生产BV、RV电线的小型厂纷纷转向SYV系列同 轴射频电缆的生产。有些厂在挤PE绝缘时仍然用挤PVC的模套承径短生产往往造成电线外径不均匀如果改用L2D大的承径外?洞窒覆辉鹊娜钡憔湍芸朔模套内锥角 一般模套内锥角α必须大于模芯的外锥角β。这个角差α-β是极其重要的。这个角差的存在才能是塑料流道截面逐步收缩挤出时压力逐渐增大使塑料层组织紧密塑料与线芯结合亦紧密。角差小、压力小、阻力也小角差越大压力也越大塑料与线芯包得越紧但阻力也大降低出胶量降低生产率。 挤压式模具其夹角较大有利于挤包得紧一些挤管式模具其夹角较小有利于挤管形成包得松一些。 一般α30??50??α-β6??10??也有3??10??对流动性好的料角度可大些反则反之。 对塑胶挤包层较厚同时需挤包的紧一些时 α75度 对于绝缘特别薄或某些挤管式 α20度 在某些极限情况下 α-β0度既αβ也可以勉强生产但是对 α-β0度是绝对不行的 10 D1模套外径 D1根据模套压盖内孔设计一般要小于压盖内孔23mm。但D1不宜过小 否则间隙过大将形成散热不匀。 D2模套压座外径 根据模套座内孔设计一般小于模套座内孔0.51.5mm。此间隙是 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 上调偏心确保同心度所必须的。间隙太小满足不了调偏心的要求间隙太大影响稳定性甚至在挤出过程中发生自行偏斜。 f模套压座厚度 按照模套座深度设计一般高出0.30.5mm。 δ间隙模芯端面与模套承径之间的距离 调节模芯和模套的间隙可以获得所需要的绝缘厚度保证挤包层的均匀性 。增大δ就增大了塑料料流对线芯的压力塑料流动阻力小提高了挤出机的生产率挤出产品表面紧密且光滑。但是 δ太大使塑料的反压力大塑料倒流从模芯内孔中向后流动可能使线芯拉断另外导致对准中心困难容易发生偏心。 δ太小使塑料向前流动阻力增加出料不畅易造成绝缘包的不紧甚至当模芯头部顶住模套的定径区时由于塑料出口受阻产生巨大的内压力使挤塑机损坏造成事故。 一般δ12mm或δ0.52P式中P——护套或绝缘厚度mm以不产生塑料倒料为原则。δ0.5P的情况应尽量避免。 4. 挤管式模芯 挤管式模芯的结构见图4。其结构设计除定径部分外与压力式模芯设计基本相同在此只对定径部分的几个尺寸作一叙述。 d3挤管式模芯内径 挤管式模芯大部分用来挤护套芯线或缆芯常有编织、铠装等结构外径不够规则大小组细不匀因此模芯内径比芯线大得多放的余量也大。 11 图 4 挤管式模芯小 一般设计 对芯线尺寸较小而规则的取 d3d小0.052mm 对缆芯尺寸较大而不规则的取 d3d小36mm 亦可按芯线或缆芯外径放大一定比例来设计。例如d31.2d小既模芯内径比线芯直径放大20。 D小模芯承径部分外径 从图4看出D小的尺寸决定于d3及模芯的壁厚t既D小d32t。这个壁厚t的设计既要考虑到模具的寿命又要考虑到塑料的拉伸特性及电线电缆塑料包复的紧密程度。 t太小模芯承径区太薄容易损坏降低寿命。 t太大拉伸比就大拉伸比大使挤出的塑料表面毛糙料流也容易拉断。 一般 t0.52mm 对Φ45挤塑机 t0.51mm 对Φ65Φ90挤塑机 t1mm左右 对Φ120Φ150挤塑机 t1.52mm左右 这厚度也不是绝对的可以有变化。 l1模芯外承径 l1根据承径区内径d3及挤出塑料成型特性设计 l1太短成为半压力式达不到套管式的要求。 l1太长使挤出压力偏小塑料包不紧芯线受阻摩擦阻力增大。 12 一般 l10.52d3且有d3大取下限d3小取上限。 l2模芯内承径 挤管式模芯内承径的长短由加工条件线芯的结构特性等决定的。前面所述挤压式模芯内承径的作用、性能特点。在此也一样适用。但是为了保证模芯承径部分的强度l2必须大于l1。 一般取 l2l125mm对于大的模芯l2还可更长些。 5. 挤管式模套 小大图 5 挤管式模套 挤管式模套结构见图5 L模套承径长度 L小于l1。一般挤管式挤出时模芯口端面与模套口端面是持平的L小于l1则可保证模芯承径后部与模套承径后部之间有一定的距 离即图5中b大于零。 一般设计 Ll1-26mm当护套或绝缘厚度小时L就短一些减值取上限厚度大时L就长一些减值取2或3。 有时亦可以从模套内径的大小来设计模套承径长度。 L0.51D大。 这时亦必须保证L小于l1。 D大模套内径 挤管式模套在以前的书中都是根据挤制塑料的拉伸特性既通过拉伸比来计算求得的。这种计算是可以的但不够确切。对挤管式模套内径的选配许多工厂都是凭经验而定的。 13 常用的经验公式 挤绝缘 D小大d2p0.10.5mm 挤护套 D小大d2p0.53.0mm 或 D小大d2p0.20.8p 后面这个拉伸余量根据产品结构要求及塑料拉伸特性而定。 本讲义从氟塑料F46挤出工艺中取得的经验引入一个配模系数K及拉伸比S的全新概念对各种大小线芯通过计算求得一个模芯内、外直径及模套内径的尺寸基本上可以做到只用一付模具就能获得外径圆整、正确护套厚度符合要求松紧程度合适的护套。具体计算见下一节。 a模芯伸出模套的距离 一般 a02mm 常用的a0 模芯?肽,灼娇谖罴阎怠,蹦,鞠蚯吧斐鲈蛩芰夏诰侗浯蠊鼙诤穸缺浔 ,绻鸻太大则塑料与线芯就包不紧另外因模芯伸出模套塑料易冷却容易拉断。 当 a2 时就使护套包得松。例如光纤 来实现松包的。 b模芯承径后部与模套承径后部之间的距离 在的护套就是要这个2 挤管式挤出中要求模芯承径后部退后模套承径后部一定距离既要保证b值大于或等于零。如果模芯承径后部超前模套承径后部既b出现负值轻则可造成挤出的护套或绝缘层太薄出现松包重则因模芯于模套之间间隙太小 料流的阻力或反压力太大使设备损坏。 一般对中小型挤出机b15mm常用b23mm.。 对大型挤出机b510mm常用 α模套内锥角 挤管式模具α角度小些有利于挤管的形成护套也可以包得松b5mm。 一些。一般α20??45??相应的模芯外锥角β也小一些β10??30??α-β的值也小些这样料流向前流动的阻力就小有利于塑料的流动及管子的成型亦可提高生产率。 6.半挤管式模具 半挤管式有二种一种模芯承径较长既原来是挤管式模具常用于120?? 14 斜机头另一种模芯承径较短常用于90度直角机头。 模芯承径较长的半挤管式 模具形式与挤管式大致相同既原来是挤管式模具在挤出中发现护套包得较松于是把模芯口的端面缩入模套口0.52mm。使塑料层于线芯包得紧一些但不如压力式大多用于做电缆护套。应该注意模芯不能缩入太多最多可缩进不到模套承径长度的一半既小于12缩入太多将使护套表面呈鱼鳞状或有环状的一节一节或高低不平反而不好。 模芯承径较短的半挤管式 模芯与模套的配合模芯的放大图 6 半挤管式模具大小 这种模具的结构见图6。模具形式与挤压式大致相同但模芯前面有较短的承径这较短的承径伸入模套承径内部12mm模套的承径亦短。模芯的外锥角β和模套的内锥角α与挤压式相比也减小。这种挤出形式是介于挤管式与半挤管式之间的中间形式。挤出时熔融的塑料经过模芯前面较短的承径时已形成空管形式模套承径不起反阻和将塑料紧压在线芯上的作用。但是因为模芯承径较短模套内径又大于电缆护套外径料流通过模套口后经一定的拉伸挤包在线芯上形成松紧适宜的电缆护套。目前许多直角式机头生产电缆护套均是用这种模具。 对模具的各部分结构尺寸叙述如下 d3 模芯内径。同挤管式模芯 d3d小0.52mm t 模芯承径壁厚。一般取 t0.51mm D小模芯承径部分外径。 D小d32t l1 模芯外承径长度。一般较短 l114mm 15 l2 模芯内承径长度。一般取 l2d3但l2应大于l1。 L 模套承径部分长度。一.