模具設(shè)計要點　　1.模具設(shè)計要點(1)模具材料的選擇：模具型芯材料的選擇以資源、成本、使用壽命為基本原則，具有良好的耐熱性、耐磨性、耐腐蝕性，易切削、易焊接、不生銹。

制作模具所用的材料(模芯、模套)主要有：碳素結(jié)構(gòu)鋼(使用最廣泛的是45鋼)；合金結(jié)構(gòu)鋼(如12CrMo、38CrMoAl等。

合金工具鋼等。

至于擠壓模芯的結(jié)構(gòu)特點，其長水口定徑區(qū)為薄壁圓管，一般不易熱處理，耐磨性要求嚴(yán)格，尤其是絕緣擠壓模芯，多采用耐磨合金鋼(如30CrMoAl)。

可以降低模套材料的耐磨要求，但必須提高加工精度。

模套常采用45鋼，內(nèi)表面鍍鉻拋光至7。

2)擠壓模芯(無噴嘴)的結(jié)構(gòu)尺寸如下：1-D 2-D 3-L 4-L 5-D 6-M 7-B 8-D 9-10-材料確定后，各部分尺寸要設(shè)計得當(dāng)，要有工藝的合理性和加工的可能性。

需要注意的要點如下：1)外錐角：根據(jù)結(jié)構(gòu)和擠出聚乙烯等結(jié)晶聚合物時，避免突變引起的預(yù)留內(nèi)應(yīng)力尤為重要。

只有充分重視，才能有效提高產(chǎn)品的抗裂性。

角度往往是根據(jù)鼻子的內(nèi)部結(jié)果來確定的。

　　2)模芯外錐的最大直徑d:這個尺寸是由模芯座(或模芯座)的尺寸決定的，要求嚴(yán)格一致，不能有“前景”或“背景”，否則會造成儲膠死角，直接影響塑料層的結(jié)構(gòu)和表面質(zhì)量。

3)內(nèi)錐最大直徑d:這個尺寸主要由工藝條件和芯柱壁厚決定。

在保證螺紋強(qiáng)度和壁厚的前提下，d越大越好，便于攻絲。

4)模芯孔徑D:這是對擠壓質(zhì)量影響最大的結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)線芯的結(jié)構(gòu)特點和尺寸設(shè)計。

一般情況下，單線d=芯徑(0.05 ~ 0.15)mm；D=絞合線芯外徑(0.1 ~ 0.25) mm，不要太大也不要太小。

由于過大，會形成線芯的擺動，導(dǎo)致擠壓芯偏差，進(jìn)而發(fā)生倒膠，不僅損害擠壓涂層質(zhì)量，還可能造成斷絲。

太小，容易劃傷線芯，降低模具壽命；對于絞線，斷絲的主要原因是線徑不均勻，?？譊太小。

通常由于加工方便，模芯孔徑尺寸系列化，模芯孔徑D取整數(shù)。

5)模芯外錐的最小直徑d實際上是決定模芯出口厚度的尺寸，出口厚度=1/2 (d-d)不宜過薄，否則會影響使用壽命；不宜過厚，否則塑料熔體通道會突然改變，形成渦流區(qū)，導(dǎo)致擠出壓力波動，容易形成死角，影響塑料層質(zhì)量。

模芯出口的壁厚一般應(yīng)控制在0.5 ~ 1毫米。

　　6)模芯定徑區(qū)長度l: l決定線芯通過模芯的穩(wěn)定性，但不能設(shè)計太長，否則會造成加工困難，工藝必要性不大。

一般l=(0.5 ~ 1.5) d，當(dāng)模芯孔徑d較大時選擇下限，反之亦然。

7)芯錐長度l:這往往是設(shè)計給出的參考尺寸。

從上圖不難看出，Tg ∕2=(D-D) ∕2 L，即L=(D-D) ∕2 (Tg ∕2)]。

所以l可以根據(jù)上面確定的大小來確定，l的長度可以通過計算來確定。

如果太長或太短，與機(jī)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)不匹配，可以反過來修正錐角，然后計算l，直到合適為止。

3)擠壓模套結(jié)構(gòu)尺寸如下：1-D 2-D' 3-L 4-A 5-B 6-L 7-D 8-D' 9- 1)模套壓座外徑D:根據(jù)模套座(或模頭結(jié)構(gòu)內(nèi)徑)設(shè)計，一般比缸徑內(nèi)孔小0.5 ~ 1.5 mm，這個間隙是工藝調(diào)整，如果間隙太大就不行了，因為會影響模套的穩(wěn)定性，甚至?xí)斐蓴D壓時的自偏轉(zhuǎn)。

2)內(nèi)錐的最大直徑D’這是模套設(shè)計的精確尺寸之一。

其尺寸必須與模套座端部內(nèi)徑(或機(jī)頭內(nèi)錐)嚴(yán)格一致，否則在裝配模套后會產(chǎn)生臺階的死角，這是工藝所不允許的。

3)模套定徑區(qū)直徑d:這是模套設(shè)計的精確尺寸之一。

應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品直徑、擠出工藝參數(shù)和擠出塑料特性進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計。

　　一般d=成品公稱直徑(0.05 ~ 0.15)mm 4)模套內(nèi)錐角：受D、D和模套長度的限制，角也受配套模芯外錐角的限制。

角度必須比模芯的外錐角大3 ~ 10。

沒有這個角度差，擠出壓力就不能保證，當(dāng)然擠出壓力也不能太大，因為這樣會影響擠出產(chǎn)量，所以角度差不能太大。

角度和DD一樣，不能根據(jù)基準(zhǔn)尺寸設(shè)計，所以三個尺寸必須同時精確計算，互相修正，加工時根據(jù)尺寸l和l調(diào)整。

5)模套定型區(qū)長度L: L=(1 ~ 3) d一般合適，長度越長有利于定型，但越長阻力越大，影響產(chǎn)量。

因此，當(dāng)d較大時，不能取上限。

6)模套壓座B厚度：根據(jù)模套座深度(或機(jī)頭內(nèi)筒出口處深度)設(shè)計，一般大0.3 ~ 0.5 mm。

7)模套外徑d:根據(jù)模套壓蓋內(nèi)孔的設(shè)計，一般比壓蓋內(nèi)孔小2 ~ 3 mm，但不宜過小，否則過大的間隙會造成散熱不均勻。

8)模套總長度L:這是設(shè)計給定的參考尺寸，由B和可調(diào)長度A確定.(4)擠壓模芯(長水口)的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：1-D 2-D' 3- 4-L 5-L' 6-L 7-D 8-M 9-D '長水口擠壓模芯的結(jié)構(gòu)尺寸除定徑區(qū)外，與擠壓模芯設(shè)計基本相同。

現(xiàn)在，擠壓模芯的定徑部分設(shè)計完畢。

1)模芯定徑區(qū)內(nèi)徑d:也稱模具芯孔徑。

　　該尺寸根據(jù)選用材料的耐磨性、半制品尺寸大小及其材質(zhì)與外徑規(guī)整程度等設(shè)計，一般設(shè)計為d＝d ＋（0.5～2）mm或d＝d ＋（3～6）mm，主要因為線芯尺寸較小且規(guī)則，而纜芯較大且外徑尺寸不規(guī)則的緣故。

為了模具系列化，通常將模芯孔徑加工成整數(shù)尺寸。

2）模芯定徑區(qū)外圓柱（長嘴）直徑d′：從上圖可看出d′決定于尺寸d及其壁厚δ，即d′＝d＋2δ。

壁厚的設(shè)計既要考慮模芯的壽命，又要考慮塑料的拉伸特性及電線電纜塑料層的擠包緊密程度，一般設(shè)計為d′＝d＋2（0.5～1.5）mm，即模芯嘴壁厚為0.5～1.5mm。

這個數(shù)值不能太大，否則拉伸比就大，塑料層拉伸后強(qiáng)度提高，而延伸率下降，影響電線電纜的彎曲性能；但也不能太小，太小因過薄使其使用壽命降低。

3）定徑區(qū)外圓柱（模芯嘴）長度l：該尺寸依據(jù)尺寸d考慮擠出塑料成型特性設(shè)計，一般設(shè)計為l＝（0.5～2）d，d值大取下限，d值小取上限，用于擠護(hù)套的模芯取下限，擠絕緣時取上限。

4）定徑區(qū)內(nèi)圓柱（承線）長度l′：該尺寸由加工條件，半制品結(jié)構(gòu)特性決定。

無論如何l′必須比l長度大2～4mm，這是確保模芯強(qiáng)度的必需，所以l′實際是參考l決定的。

（5）擠管式模套的結(jié)構(gòu)型式與擠壓式模套基本相同。

所不同之處是其結(jié)構(gòu)尺寸中的模套定徑區(qū)的直徑及其長度，必須按與其配合的擠管式模芯來設(shè)計。

　　1）模套定徑區(qū)直徑d ：該尺寸按擠管式模芯嘴外圓直徑d′、線芯或纜芯外徑、擠包絕緣或護(hù)套厚度等設(shè)計。

一般設(shè)計為d ＝d′＋2倍擠包厚度，并視絕緣（護(hù)套）厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求及塑料的拉伸特性而定。

2）模套定徑區(qū)長度l ：該尺寸往往根據(jù)塑料的成型特性和模芯定徑區(qū)外圓柱（模芯嘴）的長度l 而定，一般設(shè)計為l ＝l －（1～6）mm，而且擠包絕緣（護(hù)套）厚度小時取下限（即減去值取上限）；否則，反之。

總之設(shè)計模具時，除考慮材料、加工、使用壽命外，還應(yīng)滿足下列條件：1）增加模具的壓力，使塑料從機(jī)筒進(jìn)入模具后，壓力增大且均勻穩(wěn)定，從而增加塑料的塑化和致密性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量；2）增長模具配合部分的塑料流動通道，使流動中的塑料進(jìn)一步塑化，從而提高塑料塑化的程度；3）消除模具配合中產(chǎn)生的流動死角，使流道形成流線型，利于塑化好的塑料擠出；4）抽真空擠塑的模具，模芯的承線徑一般應(yīng)在20～40mm，模套的承線徑一般在15～30mm。

二、工藝配模配模是否合理，直接影響擠塑的質(zhì)量和產(chǎn)量，故配模是重要操作技能之一。

由于塑料熔體離模后的變化，使得擠出線徑并不等于模套的孔徑，一方面由于牽引、冷卻使制品擠包層截面收縮，外徑減少；另一方面又由于離模后壓力降至零，塑料彈性回復(fù)而脹大，離模后塑料層的形狀尺寸的變化與物料性質(zhì)、擠出溫度及模具尺寸和擠出壓力有關(guān)。

　　模具的具體尺寸是由制品的規(guī)格和擠塑工藝參數(shù)決定的，選配好適當(dāng)?shù)哪＞?，是生產(chǎn)高質(zhì)量、低消耗產(chǎn)品的關(guān)鍵。

　　1.模具的選配依據(jù)擠壓式模具選配主要是依線芯選配模芯，依成品（擠包后）的外徑選配模套，并根據(jù)塑料工藝特性，決定模芯和模套角度及角度差、定徑區(qū)（即承線徑）長度等模具的結(jié)構(gòu)尺寸，使之配合得當(dāng)、擠管式模具配模的依據(jù)主要是擠出速倆的拉伸比，所謂拉伸比就是塑料在?？谔幍膱A環(huán)面積與包覆與電線電纜上的圓環(huán)面積之比，即模芯模套所形成的間隙截面積與制品標(biāo)稱厚度截面積之比值，拉伸比：K＝（D －D ）（d －d ）其中D ――為模套孔徑（mm）； D ――為模芯出口處外徑（mm）； d ――為擠包后制品外徑（mm）； d ――為擠包前制品直徑（mm）。

不同塑料的拉伸比K也不一樣，如聚氯乙稀K＝1.2～1.8、聚乙烯K＝1.3～2.0，由此可確定模套孔徑。

但此方法計算較為繁瑣，一般多用經(jīng)驗公式配模。

　　2.模具的選配方法（1）測量半制品直徑：對絕緣線芯，圓形導(dǎo)電線芯要測量直徑，扇形或瓦形導(dǎo)電線芯要測量寬度；對護(hù)套纜芯，鎧裝電纜要測量纜芯的最大直徑，對非鎧裝電纜要測量纜芯直徑。

（2）檢查修正模具：檢查模芯、模套內(nèi)外表面是否光滑、圓整，尤其是出線處（承線）有無裂紋、缺口、劃痕、碰傷、凹凸等現(xiàn)象。

特別是模套的定徑區(qū)和擠管式模芯的管狀長嘴要圓整光滑，發(fā)現(xiàn)粗糙時可以用細(xì)紗布圓周式摩擦，直到光滑為止。

（3）選配模具時，鎧裝電纜模具要大些，因為這里有鋼帶接頭存在，模具太小，易造成模芯刮鋼帶，電纜會擠裂擠壞。

絕緣線芯選配的模具不易過大，要適可而止，即導(dǎo)電線芯穿過時，不要過松或過緊。

。

（4）選配模具要以工藝規(guī)定的標(biāo)稱厚度為準(zhǔn)，模芯選配要按線芯或纜芯的最大直徑加放大值；模套按模芯直徑加塑料層標(biāo)稱厚度加放大值。

　　3.配模的理論公式（1）模芯D ＝d＋e （2）模套D ＝D ＋2δ＋2△＋e 式中：D ――模芯出線口內(nèi)徑（mm）； D ――模套出線口內(nèi)徑（mm）； d ――生產(chǎn)前半制品最大直徑（mm）； δ――模芯嘴壁厚（mm）； △――工藝規(guī)定的產(chǎn)品塑料層厚度（mm）； e ――模芯放大值（mm）； e ――模套放大值（mm）。

（3）放大值e 或e 的說明。

1）絕緣線芯模芯e 的放大值為0.5～3mm；2）絕緣線芯模套e 的放大值為1～3mm；3）生產(chǎn)外護(hù)套電纜用模芯e 的放大值、鎧裝電纜為2～6mm，非鎧裝為2～4mm；4）生產(chǎn)外護(hù)套電纜用模套e 的放大值為2～5mm。

　　4.舉例說明模具的選配1）生產(chǎn)絕緣線芯3×185mm 的實心鋁導(dǎo)體扇形電纜，其扇形（標(biāo)稱）寬度為21.97mm（其最大寬度允許值22.07mm），絕緣層標(biāo)稱厚度為2.0mm。

（其最小厚度允許值為2.0×90%－0.1＝1.7mm,模芯嘴壁厚為1.0mm，選用模具。

模芯D ＝d＋e ＝21.97+1.5＝23.47（mm）考慮到實體扇形及最大寬度，選取D ＝24mm。

模套孔徑D ＝D ＋2δ＋2△＋e ＝24＋2×1＋2×2＋3＝33（mm）2)生產(chǎn)電纜外護(hù)套，其型號為VLV，規(guī)格為1×240mm ，電壓為0.6/1kV，選用模具。

該電纜成纜后直徑為23.6mm，護(hù)套標(biāo)稱厚度為2.0mm，取模芯嘴壁厚為1.5mm。

模芯孔徑D ＝d＋e ＝23.6＋3＝26.2≈27mm 模套孔徑D ＝D ＋2δ＋2△＋e ＝27＋2×1.5＋2×2＋4＝38mm 3）在實際生產(chǎn)過程中，模具的選配往往在操作規(guī)程或生產(chǎn)工藝卡中給出一定的經(jīng)驗公式，如某廠φ65擠塑機(jī)給出的模具選配公式（△為塑料擠包層的標(biāo)稱厚度）。

　　擠壓式 模芯（mm） 模套（mm）單線絞線 導(dǎo)線直徑＋（0.05～0.10）絞線外徑＋（0.10～0.15） 導(dǎo)線直徑＋2△＋（0.05～0.10）絞線外徑＋2△＋（0.05～0.10）擠管式 模芯（mm） 模套（mm）絕緣護(hù)套 線芯外徑＋（0.1～1.0）纜芯最大外徑＋（2～6） 模芯外徑＋2△＋（0.05～0.10）模套外徑＋2△＋（1.0～4.0）線芯或纜芯外徑不均時，放大值取上限；反之取下限。

在保證質(zhì)量及工藝要求的前提下，要提高產(chǎn)量，一般模套放大值取上限。

　　5.選配模具的經(jīng)驗1）16mm 以下的絕緣線芯的配模，要用導(dǎo)線試驗?zāi)Ｐ?，以?dǎo)線通過模芯為宜。

不要過大，否則將產(chǎn)生倒膠現(xiàn)象。

2）抽真空擠塑時，選配模具要合適，不宜過大，若大，絕緣層或護(hù)套層容易產(chǎn)生耳朵、起棱、松套現(xiàn)象。

3）擠塑過程中，實際上塑料均有拉伸現(xiàn)象存在，一般塑料的實際拉伸在2.0mm左右。

根據(jù)拉伸考慮模套的放大值，拉伸比大的塑料模套放大值大于拉伸比小的塑料模套放大值，如聚乙烯大于聚氯乙稀。

4）安裝模具時要調(diào)整好模芯與模套間的距離，防止堵塞，造成設(shè)備事故。

塑膠注塑加工