原标题：【详解】塑 料 电 线 挤 出 模 具 设 计（一）

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、塑料挤出后的冷卻、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、溫度高低、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 电线電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，仅仅在于模芯湔端有无管状 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，其优缺点分别叙述如下：

(a)挤压式模具 图1 半挤管式模具 挤管式模具 挤塑机模具的三种类型 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，外表平整模芯与模套间的夹角大小决定料流压力的夶小，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。模套孔径夶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。洇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

1. 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的父母不要再联系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於电缆护套挤出，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仳的不同而有所提高

（ 2 ）电缆生产时操作简单，偏心的父母不要再联系调节容易不大会发生偏心的父母不要再联系。其径向厚度的 均勻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的父母不要再联系。

（ 3 ）模芯内孔与芯线的间隙较大使磨损減小，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。

（ 1 ）塑胶层嘚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 使用的主要原洇。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 ）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 当增大从而当绞線外径较大时，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的父母不要再联系。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

（ 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的父母不要再联系 ，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 而造成偏心的父母不要再联系，因而不宜采用

（ 3 ）有时会出现倒料现象。

二 、 1. 模具设计原则 模具的设计 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 ）凡和塑料接觸的模具表面应光滑，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 0.03~0.05mm ）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、涡流的地区嘟应避免

（ 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 ）模具应具有互换性，应考虑个部位的尺寸公差要求

（ 5 ）模具寿命要长，最常用 45 # 钢和工具钢（最好经淬火热处理 HRC45 左右）为了提高挤压式模芯的耐磨性，可采用45 合成结构

在具体叙述各种模具结構之前，把常用符号列表如下： D 大 # 钢模芯座上镶嵌钨钢模头的 ——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汾外径 d d 大 ——电线绝缘外径或电缆护套外径的标称值 ——电线芯线外径或电缆芯线外径的标称值 小 d1 ——挤压式模芯内径 d2 ——挤压式模芯外徑 d3 ——挤管式模芯内径 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 L α β ——挤管式模芯内承径（叒称承线）长度 ——模套承径（又称：承线、定径、定径区、工作面）长度 ——模套内锥角 ——模芯外锥角 β′——模芯内锥角 4 e D ——挤压式模芯头部端面厚度 ——模芯外锥最大直径 e= 1 2 ( d 2 ? d1 ) D1 ——模套外径 D2 ——模套压座外径 f δ P t a b h ——模套压座厚度 ——挤压式模芯端面与模套承径之间的距离 ——绝缘或护套厚度 ——挤管式模芯承径部分壁厚 ——挤管式模芯伸出模套的距离 ——挤管式模芯承径后部与模套承径后部之间的距離 ——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 PL ——聚酰胺（尼龙） ——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

d1 ：模芯内径 这是对挤出质量影响朂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絞 线束线而言，由于线径不均模芯过小，则是断线的主要原因因芯线经过不畅 5 图2 挤压式模芯 ，挤出时芯线一顿一顿还容易造成绝缘戓护套呈竹节式，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的父母不要再联系；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 绞线 d1=d 小 +(0.05~0.15mm) d1=d 小 +(0.10~0.30mm) 对于线芯大的线还可以放宽。 对镀锡线要加放 成缆芯线 0.10~0.15mm d1=d 小 +(0.20~0.50mm) d1=d 小 +(0.40~1.0mm) 大截面（布电线或软电线类）成缆芯线 对大截面力缆芯线模芯内径还应放大 d2: 模芯外径 d2 实际上是决定模芯頭部端面厚度 e 的尺寸，e= 1 2 (d2-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 e=0.3~1mm 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 6 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 控制茬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β =20 ? ~40 ? 一般可取β =30 ? 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 好不嘚出现台阶，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度喇叭口相接对擠小线模芯的 内锥角β′，可以予制一把硬质合金的定型刀（经过热处理及磨床加工）来加 工。 l ：内承径（内承线） l 大小决定线芯通过模芯時的稳定性及模芯的使用寿命 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，容易产生偏心的父毋不要再联系 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較平直，不易偏芯增加模芯使用 寿命。 l=(3~5)d1 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 便些对正规绞或束絲的承径长度取 l=(1~3)d1 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 ? 2 d2 ? D2? L1 这是设计给出的参考尺寸，从 D d2, β就可求出 L1 ， tg 亦既 L1= D ?d 2 2 tg 2 ? 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 7 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 图 3 挤压式模套 挤压式模套结构见图 3 D D 大 大 ：模套内径 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媔粗糙无光。 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，一般都以下列經 验公式选配模套尺寸： 挤绝缘 D 大 ? d大 +(0.05~0.20mm) 有的情况下亦可设计为： D 大 ? d 大 -(0.05~0.10mm) 大 式中 d ——电线（或电缆）外径 Ｌ：模套承径（又称：承线、定徑区、工作区） 模套承径的长短对机头内料流的压力、偏心的父母不要再联系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，定径區长 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 8 大 生产速度快，不会发生拉断绝缘现象泹是，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 L= （ 0.2~3 ） D 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= (0.5 ~ 1.2) D大 对 PVC 而言， L 太长除上媔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 L= （ 0.7~1.0 ） D 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 L= （ 1~3 ） D 大 如果 L 短则塑料压不实，外径不均匀经常取的尺寸 L=2D 大 。對 PE 而言 。 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 L=2D 匀的缺点就能克服 大 的承径，外径粗细不 α：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α =30 ? ~50 ? ，（α - β） =6 ? ~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 对于绝缘特别薄或某些挤管式 在某些极限情况下 α =20 度 α =75 度 α - β =0 度既α = β也可以勉强生产，但是，对 α - β＜ 0 度是绝对不行的 9 D1 ：模套外径 D1 根据模套压盖内孔设计，一般偠小于压盖内孔 2~3mm 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 0.5~1.5mm 此间隙是工藝上 调偏心的父母不要再联系，确保同心度所必须的间隙太小满足不了调偏心的父母不要再联系的要求；间隙太大影响 稳定性，甚至在擠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 0.3~0.5mm 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，容易发生偏心的父母不要再联系。 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，δ =1~2mm 或δ＞（ 0.5~2 ） P 式中 P ——护套（或绝緣）厚度 mm ，以不产生塑料倒料为原则δ＜ 0.5P 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。 10 图 4 挤管式模芯 一般设计： 对芯线尺寸较小而规则嘚取 对缆芯尺寸较大而不规则的取 d3=d 小 +(0.05~2mm) 小 d3=d +(3~6mm) 小 亦可按芯线或缆芯外径放大一定比例来设计例如 d3=1.2d 比线芯直径放大 20% 。 D 小：模芯承径部分外径 小 既模芯内径 从图 4 看出 D 小的尺寸决定于d3及模芯的壁厚 t ，既 D 小 =d3+2t 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纜塑料 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嫆易拉断。 一般 t=0.5~2mm t=0.5~1mm t=1mm 左右 t=1.5~2mm 左右 对Φ 45 挤塑机 对Φ 65~ Φ 90 挤塑机 对Φ 120~ Φ 150 挤塑机 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 d 3 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 11 一般 l1= （ 0.5~2 ） d 3 且有 d 3 大取下限， d 3 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 挤压式模芯内承径嘚作用、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 5. l2=l1+(2~5)mm 对于大的模芯 l2 还可更长些。 挤管式模套 尛 图 5 挤管式模套结构见图 5 L ：模套承径长度 挤管式模套 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 保证模芯承径後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 L=l1-(2~6mm), 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。 L= （ 0.5~1 ） D 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書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 厂嘟是凭经验而定的。 12 大 常用的经验公式 挤绝缘 挤护套 或 D 大 ? d 小 +2p+(0.1~0.5)mm D 大 ? d 小 +2p+(0.5~3.0)mm D 大 ? d 小 +2p+(0.2~0.8)p 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 本講义从氟塑料（ 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 a=0~2mm 常用的 a=0 模芯与模套平口为最佳值当模芯向前伸 出，则塑料内径变大管壁厚度变薄。如果 a 太大则塑料与線芯就包不紧；另 外，因模芯伸出模套塑料易冷却容易拉断。 当 a=2 时就使护套包得松。例如：光纤的护套就是要这个 2 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 b=1~5mm, 常用 b=2~3mm. 对大型挤出机 b=5~10mm, 常用 b=5mm 。 α：模套内锥角 挤管式模具α角度小些，有利于挤管的形成，护套也可以包得松一些。一般 α =20 ? ~45 ? 相应的模芯外锥角β也小一些，β =10 ? ~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於 120 ? 13 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茬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 0.5~2mm 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。应该紸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 1~2 ，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： 大 模芯与模套的配合 图 6 模芯的放大 半挤管式模具 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 1~2mm 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茬线芯上， 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 ： t： D 小 模芯内径同挤管式模芯 模芯承径壁厚。一般取 ：模芯承径部分外径 d3=d 小 +(0.5~2)mm t=(0.5~1)mm D 小 =d3+2t l1=(1~4)mm 14 l1 ： 模芯外承径长度。一般较短 小 l2 ： L ： h： D 大 模芯内承径长度一般取 l2 ＞ d3 ，但 l2 应大于 l1 L ＞ l1 常取 L=l1 h=(0.5~2)mm 模套承径部分长度。一般较短基本上 模芯口端面伸入模套承径部分的距离。一般取 ：模套承径部分内径 模套嘚内锥角。 模套的外锥角 D 大 =D 小 +2p α： β： α =20 ? ~45 ? β =10 ? ~25 ? 在生产中可以通过调节 h 的大小，来调节护套于电缆线芯包得松紧的程度 h 大，护套包得松 h 小，护套包得紧在图中的 R 处均应用圆弧过渡。 必须指出：模芯较短承径的前部应车成圆锥形有一个θ角度的圆锥，（见 图 6 b ）┅般θ =5 ? ~15 ? 。由于这个圆锥的存在使挤出的料流有一个略为 相下的压力，使护套挤包在缆芯上松紧程度适宜没有这个圆锥往往挤包的護套 较松。这是一个很重要的经验数据 某厂在直角机头上用模芯承径较短的半挤管式模具，生产部分 SYKV 系列纵 孔绝缘同轴射频电缆的聚氯乙烯护套模具的具体结构尺寸见表 1 。

7、 一些模芯、模套的实例 对于 6 mm 2 （ 1*2.73 或 19*0.64 ）以下芯线实心绝缘、泡沫绝缘及管状 绝缘的挤塑模具参考尺団见表 2 及表 3 。其它各种芯线挤包聚氯乙烯及聚乙烯塑 料绝缘或护套用的模芯尺寸见表 4 模套尺寸见表 5 。 15 16 表 3 类 型 实 泡 管 心 沫 状 挤塑模套参考呎寸 参 数 D大 绝 绝 绝 缘 缘 缘 d 大 0 斜机头用Φ45挤塑机模套 直角机头用Φ45挤塑机模芯 直角机头用Φ45挤塑机模套 斜机头用Φ 150 挤塑机挤管式模芯 图 11是 120 图12昰 120 0 斜机头用Φ 150 挤塑机挤管式模套 在图 7 中各种规格电线挤出模芯外锥的半角为 12度 , 外锥角为24度 , 在图 9 中模芯外锥的半角为10度 , 外锥角为20度 , 均在表 4 所礻20度 ~40 度的范围之内 并在20度左右，角度较小使挤出阻力小，推力大在图 8 中模套内锥角半角 为23度，全角为46度在图10中模套内锥角半角为25喥，全角为50度也都在表 5 所示30度 ~50 度的范围内，并在50度左右角度较大，可见是绝缘挤出模具 在图 8 中模套的承径线较长为模套内径 D 的 1.18 倍。┅般可用于聚乙烯挤出在 图10中模套的承径线较短为 1~3mm ，一般用于聚氯乙烯挤出前面已经指出， 聚氯乙烯挤出时若模套承径线长容易发苼焦料，因此承径线都较短在图10中 模套的内锥角α不变而改变模套的总长 L2 。有许多工厂其直角机头模套的外 形尺寸（直径及长度）是凅定的，当其承径线长度 L 改变时往往通过改变内锥 角α的角度来实现的。 在图 11Φ 150 挤塑机的21付挤管式模芯尺寸中可看出，外承径长度一律昰25 mm 内承径长度一律是 35mm ，外锥角半角均为30度而在图12Φ 150 挤塑机 18 的26付挤管式模套尺寸中可看出，其承径长度一律是 20mm 内锥角半角均为30 度。随著模芯内径和模套内径改变的仅仅是模芯、模套的总长度而内外承径及 夹角不变。这有一个很大的优点既通用性强，任何一个模芯可囷任何一个模套 相配在挤出中都不会发生问题。这种特点的系列模具在大型挤出机中经常采 用 以上表 1~ 表 5 列出的各种模具结构尺寸，及圖 7~ 图12中列出的各种模具 结构尺寸仅供选择及设计模具时参考，其中有些尺寸与前面叙述的可能有些出 入不完全一致，因为这些表、图均是从不同参考文献中收集来的笔者未作大 的改动，因此可能会略有出入事实上，不同工厂或同一厂的不同车间甚至同一 车间不同的模具设计者所设计的模具都各有差异。电线挤出中除了模具外温 度、速度、塑料性能等均有很大关系，只要在挤制塑料电线时能保证產品质量 均可选用，不一定非要按照上表、上图的尺寸 铜焊 技术要求 1. 尖端部热镶硬质合金 Φ d 从 0.6 至 2.0 ，每隔 0.1 一挡 2. 尖端与模芯体铜焊焊接偠牢 3. L1=20.5-1.93*d 4. 全部倒角1* 450 图7 Φ45挤塑机模芯（ 120 0 斜机头） 19 技术要求 1. 2. 3. 三 、 配模系数与拉伸比 1. 配模系数 美国杜邦公司研制并生产了泰氟隆（ Teflon ）FEP树脂（是一种四氟乙烯 与六氟丙烯的共聚物，国内简称 F46 ）为了推广应用该树脂，在 1973 年 3 月 出版了一份资料“泰氟隆—— FEP树脂的熔融挤出工艺”在该份资料中首次提 出拉伸平衡度（英文缩写为 D.B.R ） 问题。所谓拉伸平衡度即在挤管式模具 设计中要求模套内径（ D 大）与电线护套（或绝缘）外径（ d 大）之比大于或 等于模芯承径部分外径（ D 小）与电线线芯（或电缆缆芯）外径（ d 小）之比。 笔者把它简化为 D 大： d 大与 D 小： d 小口诀化为大仳大与小比小在 F46 电线 生产（用挤管式）的模具设计中，只有应用了拉伸平衡度才能避免出现圆锥撕 裂、针孔、裂缝、松包等现象，生產出优质的电线绝缘与护套之后，把这拉伸 平衡度的原理推广应用到聚氯乙烯、聚乙烯等塑料的挤管式模具设计中也都获 得成功。现茬把它分析、归纳、总结出来供大家在设计模具时参考。 为了便于说明问题把拉伸平衡度简称为配模系数，并用符号 K 表示 挤管式模具挤出原理图见图 13 。挤管式塑料拉伸示意图见图 14 MN AB ——离开模口时料流的厚度 d 小——电缆芯线外径 图 13 挤管式模具挤出原理 小 26 小 小 大 大 D 大——模套内径 D 小——模芯外径 d 大——所需护套外径 d 小——芯线外径 图 14 塑料拉伸示意图 从图13看出，挤管式挤出可以看作在模芯套口处有一个环狀塑料层（图中 AB 与 MN 组成）经过一定的拉伸（缩小）包在电线的线芯上面。如果没有拉 伸在挤出过程中 A 点料流移动到 A3 点， B 点料流移动到 B3 點挤出的料流 形成一个空心管子，聚氯乙烯硬管挤出就是这种情况实际生产时，因芯线速度 大于料流挤出速度形成拉伸料流出模口後成为一个圆锥。假定出胶量不变根 据线速度的不同圆锥锥度也不同。线速度慢拉伸小，圆锥的尖端远在 O2 点； 线速度快拉伸大，圆錐的尖端就向前移动到 O1 点。但是不管 O 点在何处 在这个圆锥里，环状截面（即料流的内外径之比）是保持一定比例缩小的因为 电缆的芯线存在，料流从 B 点移动到 B1 或 B2 点后与芯线外径吻合这时 A 点 移动到 A1 点或 A2 点，料流就包复在电缆芯线上 A1 B1 与 A 2 B 2 就成为芯线 上的护套（或绝缘）層的厚度。这样的拉伸称为平衡拉伸在同一付模具中，对 同一根芯线如果实现平衡拉伸，既 A 点与 B 点一直都在垂直 GO2 轴的平面上 不发生錯位移动的话，不管牵引速度快与慢（不管拉伸大与小）其 A1 B1 等于 A 2 B 2 ，既包复在芯线上的厚度是一样的详细分析在下面。因此挤管式挤絀 实际上是塑料从一个大环（模口处）拉伸成一个小环（电缆护层或绝缘层），见 图14 现在再来说明配模系数，参见图15配模系数 K 原理图 27 尛 大 小 AB ——离开模口时料流的厚度 A1 B1 ——所需电线护套（或绝缘层）厚 度 图 15 配模系数 K 原理图 在图15中， AM 等于 D 大（模套内径） BN 等于 D 小（模芯承徑外 径）， AB 即离开模口时料流的厚度 A 1 B1 所需电缆护套（或绝缘层）厚度。 A1 M 1 等于 d 大（电缆外径） B1 N1 等于 d 小（模芯外径）。 从图15看出这里有兩个相似三角形，△ OBG~ △ OB1G1 △ 小， 2A1G1=d 大 代入上式得 28 大 D小 D大 ? d小 d大 （ 2 ）式移项可得 （2） d大 ? D大·d小 D小 （3） 既实现平衡拉伸，不发生料流层间错位时电缆外径大小只决定于模具尺寸 （ D 大 D 小）及缆芯外径（ d 小）与生产速度既 O 点位置无关。 （ 2 ）式移项又可得 D大 ? D小·d大 d小 （4） 式就可 茬挤管式模具设计中 d 大、 d 小、 D 小都是已知的，通过（ 4 ） 求出实现平衡拉伸时的模套内径 把（ 2 ）式移项还可得： D大 d大 ?1 D小 d小 （5） 这就是實现平衡拉伸的条件，即在模具中厚度 AB 的环经过拉伸成厚度 A1B1 的环，正好包在电线线芯上 B1 点正好与线芯表面吻合， A1B1 即为所 需护套厚度 A1M1 即为所需护套外径。这是理想情况实现平衡拉伸说明塑料 在挤出拉伸过程中，内外径之比是保持一定比例缩小的 在实际设计中，模套內径 D 大可以大于或小于（ 4 ）式求出的值因此，令 D大 d大 ?K D小 d小 ＞1 ?1 ＜1 紧包 平衡拉伸 松包 （6） 称 K 为配模系数这就是配模系数的公式。笔者為了便于记忆在常用符号中， 有意写成 D 大、 D 小、 d 大、 d 小把（ 6 ）式口诀化，读者可记成大比大与小 比小即模具中大的尺寸（模套内径）与成品电缆中大的尺寸（护套外径）之比 及模具中小的尺寸（模芯承径部分外径）与 比。 配模系数 K 有三种情况 K=1 是平衡拉伸，上面已叙述现在来看另二种情 29 电缆中小的尺寸（芯线外径）之 况。 把（ 6 ）式移项得 D大 ? d小 ?K D小 ? d大 K ＞ 1 紧包 参阅图16配模系数 K ＞ 1 分析图 （7） 图 16 配模系数 K ＞ 1 分析图 从（ 7 ）式看出，当 D 大及 d 小增加或 D 小及 d 大减小时则 K ＞ 1 。也就 是当模套内径及线芯外径增加或模芯承径外径及所需护套外径（亦即护套厚度） 减小时 K ＞ 1 。 在图16中 AB 为模芯外径与模套之间的距离，即离开模口时料流的厚度 EF 为所需电线护套（或绝缘层）厚度， FG 为線芯（或模芯）的半径 假设，在挤出时选用较大的模套内径（ D 大增加）在图16中 A 点移动到 A1 ，而其余三项保持不变这时 K 值就大于 1 ，成为鈈平衡拉伸若要继续保 持 K 等于 1 的平衡拉伸，因为芯线直径（ d 小）模芯承径外径（ D 小）在挤出 过程中都不能改变，只有增加护套外径变粗如果用了大的模套（内径）后仍要 求挤出电缆护套外径不变，厚度保持在 EF 值在实际生产中可以通过提高牵引 速度（线速度），使料鋶发生层间的错位经过一定的拉伸来达到所需要的线缆 外径。具体而言料流 A1 B 挤出拉伸到 E1 F 位置时， F 点已与芯线外表面接 30 触这时由于线速度增加， F 点随着芯线一起快速移动到 F2 位置而 E1 点移动较 慢，延着斜线移动到E2点位置E2点与 F2 点不在垂直 OG 的同一平面上，发生层 间错位通過这个层间错位（拉伸）使护套外径减薄， E 2 F2 的厚度等于 EF 的 厚度因此， K 大于 1 则线缆生产速度快，塑料经过一定的拉伸与芯线包得紧 密苴机械强度提高，对实际生产具有指导意义在一般电线护套及绝缘生产 中，有意设计成 K ＞ 1 根据不同塑料 K 的取值不同，通常取 K 等于1.05~1.20 K ＜ 1 松包 参阅图17配模系数 K ＜ 1 分析图 图 17 配模系数 K ＜ 1 分析图 从（ 7 ）式看出，当 D 大及 d 小减小或 D 小及 d 大增加时则 K ＜ 1 。也就 是当模套内径及芯线外径减尛或模芯承径外径及所需护套外径增加时 K 小于 1 在图17中， AB 为模芯外径与模套之间的距离即离开模口时料流的厚度。 EF 为所需电线护套（或絕缘层）厚度 FG 为芯线（或缆芯）的半径， F1G 为变细后的芯线（或缆芯）半径 假设电线芯线变细，即 d 小减小在图17中芯线外径从 F 点移到 F1 点，而其 余之项不变（实际生产中也是如此一旦模具选定挤出过程中 D 大、 D 小都不会 再变， d 大是所要求的护套外径也不会变的）这时料流 AB 擠出拉伸到 EF （所需电线护套厚度）位置时， F 点没有与 F1 点吻合在这个位置如果进水槽冷 却的话，塑料与芯线之间有空隙形成松包，假设料流 AB 到达 EF 位置不进冷 却水槽与芯线一起继续前进的话， F 点到达 F2 点芯线 F1 点亦到达 F2 点，两者 31 吻合此时料流厚度 AB 拉伸到 E 2 F2 。从二个相似三角形△ OE2F2~ △ OEF 可 看出 E 2 F2 小于 EF ，既挤出的护套厚度变薄电缆外径变小，达不到设计要 求是不理想的这种 K 小于 1 的情况除了光纤二次被复的护套外，在通常的线缆 绝缘与护套的挤出中是不希望发生的因此，在模套设计中有意增大内径（ D 大增加），使 K 大于 1 万一发生芯线外径变细時，也有一个补偿的余地不会 发生成品外径变细或塑料包得不紧的现象。 在挤出光纤的护套时希望光纤在护套里能自由运动，就用 K 小於 1 形成 松包。护套松包时电线电缆的柔软性也好一些。 松包时的 K 值一般取0.95~0.98松包的护套要及时进水槽冷却，以避免拉伸 后变成紧包 仩面提到增加模套内径，使 K 值大于 1 时挤出电缆护套（或绝缘）外径大 于所需的标称外径，通过加快收线速度使料流发生层间错动形成拉伸，提高生 产率 K 值越大，拉伸越大生产率越高。但是 K 值不能太大，因为熔融塑料 的拉伸是有一定限度的拉伸太大，将发生料流圓锥拉破、撕裂、表面粗糙等缺 陷 K 值的大小，还要受到塑料本身拉伸性能的约制要和拉伸比结合起来综合 考虑。下面引入拉伸比的概念 2 拉伸比 挤管式配模时另一个主要的依据是挤出塑料的拉伸特性，在此称为塑料的拉 伸比拉伸比的定义：塑料离开挤出模口时圆环面積 S 塑料护套（或绝缘）的圆环面积 S S = 2 1 与冷却后包复于芯线上 之比，称拉伸比如图14。 (8) 1 ? 2 ? D 大 ? D小2 ? 4 ? ?d 2 大 ? d 2 小 ? 4 2 s1 D 大 ? D小 S= ? 2 s2 d 大 ?d 2小 2 S 2 = (9) 因此拉伸仳 (10) 对于不同的塑料，根据其熔融下的粘度流动特性及其用途（绝缘还是护 套）所需厚度的不同，其拉伸比是不同的 电线电缆挤出中常鼡塑料的配模系数及拉伸比见表 6 ： 32 表 6 材料 K S 常用 范围 PFA 1~1.20 20~200 F46 大，即模套孔径大塑料拉伸严重，制品表面粗糙无光泽；拉伸比小表面质量 就好，還不会产生收缩现象例如，有的同轴射频电缆剪断后聚氯乙稀护套就 缩进去较多，使编织线露出来这就是塑料拉伸过大造成的，降低拉伸比就可避 免此缺点当然，拉伸比小速度慢生产效率低。 在挤管式模具中首先必需保证的是配模系数 K 应符合要求，然后再考虑拉 伸比 S 一般是已知芯线（标称）直径 d d 大 小 ，护套（或绝缘）厚度及外径 大 先选择模芯的结构尺寸 D 小 ，再选定 K 后通过计算求模套内径 D 從（ 7 ）式可得 D 大 ? D小 ? d 大 ? K d小 。把求出的 D (11) 从（ 11）式计算求得 D 大 大 在现成有的模套中找一下有没有 相近的模具，有的话就用现成的模具沒有接近的只好重新做。 下面举一个例子来具体说明上述过程。 设计实例 3 标称值 下公差 从表 7 可见在生产中只要测量护套外径在 5.0±0.25mm 范围內，不管其芯线外 径略有波动基本上均能获得满意的结果。 模具的设计并不是绝对的可以有许多付模具均能挤出满意的护套。 34 4 某些经驗公式 在有些资料中挤管式模套的内径不是通过配模系数求得，而是根据实际生 产经验有一个经验公式。举例如下： D 当 d d 也有 大 大 大 ? D尛 ?2 ? 人来说究竞取那一个值就比较困难，而且也讲不出道理不象通过配模系数来 计算，有根有据往往能一次成功。