挤管式模具的设计

挤塑模具是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。近期我们对挤管式模具重新进行了研究和设计，以便提高生产效率及产品性能和质量，优化加工工艺。下面就具体设计理念做个介绍。 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φ90mm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；α为模芯外锥角；d为模芯定径区内径；dノ为模芯定径区外圆直径；ι1为模芯定径区外圆柱长度；ι1为模芯定径区内圆柱长度；Lˊ为模芯与机头结合锥体长度；L为模芯总长度；αˊ为模芯与机头结合锥体角度；δ为模芯定径区壁厚。其中，D、D1、Lˊ、D｝均根据机头尺寸而定。

其余未注倒角2×45*D=φ95 D1=φ89.5 D1=φ60α1=2.86α=56.4δ dδ ι1=15 L1=105 L=190 ι1 =70图1 挤管式模芯结构

（1） 模芯外锥角α。该角度是根据机头结构和塑料流动特性设计的，α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α1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φ90mm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+（0.5~2）mm或d=d11+（3~6）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+2δ，壁厚δ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。δ不能

d1=φ20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δ取0.5~1.5mm。

（6） 定径区外圆柱长度ι1。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ι1=d（0.5~2）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ι1。为确保模芯强度，ι1须比ι1长2-4mm，所以ι1

实际时有ι1决定的。

1

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φ90mm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。

其余未注倒角2×45*D2=Φ134D3=Φ112 ι=10 d1= Φ30b= 60L1=80图二 挤管式无套结构

d2=Φ100β=60.7 图中，D2为模套压座外径；D3为模套内锥最大直径；β为模套内锥角；d1

为模套定径区内径；d2为模套外圆直径；ι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

0.5~1.5mm，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2~3mm，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β。从图2中可知，β时由D3、d1、L1制约的，同时又受到

与其配套的模芯外锥角α的制约，β必须比α的30~100，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β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ι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】+2δ+拉伸裕量，这个拉伸裕量一般取（0.2~0.8）δ，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ι，该尺寸往往根据塑料成型特性和模芯定径区外圆柱

长度ι1而定，一般设计为ι=ι1-（1~6）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0.3~0.5mm。 （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： d1-d2

2

2

k=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1.2~1.8，聚乙烯为1.3~2.0，尼龙为1.5~5.0，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（ф90mm挤出机）尺寸表。

标称 导体结构和直径 截面 导体直径 /mm2 跟数/单 线直径 紧压前 紧压后 25 35 50 70 95 120 150 185 240 7/2.23 7/2.6 7/3.1 19/2.17 19/2.52 37/2.03 37/2.28 37/2.52 37/2.88 6.69 7.8 9.3 10.85 12.6 14.21 15.85 17.64 20.16 6±0.1 7±0.1 8.3±0.1 10+0.1 -0.15 11.6+0.1 -0.15 11.6+0.1 -0.15 14.6±0.15 16.3±0.15 18.4±0.15 表1 挤管式模具尺寸表 模具尺寸 导体屏 蔽外径 电缆 外径 模 芯 d d+2δ ι1 7 8 9 11 12 56.4 16 18 20 α d1 单位：mm 模 套 ι 5 6 6 8 8 β 63 63.2 62.6 62.9 61.7 60.1 58.9 59.7 7 8 9.3 11 12.6 21.15 15.95 17.55 19.75 13.8 14.8 16.1 17.8 19.4 17 8.2 10.2 9.2 11.2 10.5 12.5 12.5 14.5 14.1 16.1 20 15 57.1 20 57.1 21 57.1 22 57.1 24 56.8 26 30 10 60.7 10 10 12 22.75 18.5 21.5 24.35 20 23 26.55 22 25 56.1 31 56.5 33 56.6 34 4

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。