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[模具螺桿] 模具設(shè)計的要點
P:2008-03-20 16:39:22
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模具設(shè)計的要點 1.模具設(shè)計的要點 （1）模具材料的選用：模芯材料的選擇以資源、成本、壽命要求為基本原則，以及耐熱、耐磨、耐蝕性要好，易于切削加工、熔焊、不生銹等。被用來做模具（模芯、模套）的材料主要有：碳素結(jié)構(gòu)鋼（45 鋼應(yīng)用最廣）；合金結(jié)構(gòu)鋼（如12CrMo、38CrMoAl等）；合金工具鋼等。而對于擠管式模芯的結(jié)構(gòu)特點，其長嘴定徑區(qū)是一個薄壁圓管，一般不易進(jìn)行熱處理，其耐磨性要求較嚴(yán)，尤其是用于絕緣擠出的模芯，多用耐磨的合金鋼（如30CrMoAl）制成。模套材料的耐磨要求可以降低，而加工精度必須提高，往往模套以45 鋼制成，內(nèi)表面鍍鉻拋光達(dá)▽7。 在材料確定后，以工藝的合理性，兼顧加工的可能性恰當(dāng)設(shè)計各部尺寸，應(yīng)注意的要點如下： 1）外錐角φ ：根據(jù)機(jī)頭結(jié)構(gòu)和塑料流動特性設(shè)計，錐角控制在45°以下，角度越小，流道越平滑，突變小，對塑料層結(jié)構(gòu)有益。在擠出聚乙烯等結(jié)晶性高聚物時，對突變而導(dǎo)致的預(yù)留內(nèi)應(yīng)力的避免尤其重要，只有充分予以注意才能有效的提高制品的耐龜裂性能。角度的大小往往根據(jù)機(jī)頭內(nèi)部結(jié)果特點決定。 2）模芯外錐最大直徑D ：該尺寸是由模芯支持器（或模芯座）的尺寸決定的，要求嚴(yán)格吻合，不得出現(xiàn)“前臺”，也不可出現(xiàn)“后臺”，否則將造成存膠死角，直接影響塑料層組織和表面質(zhì)量。 3）內(nèi)錐最大直徑D ：該尺寸主要決定于加工條件和模芯螺柱的壁厚，在保證螺紋強(qiáng)度和壁厚的前提下，D 越大越好，便于穿線。 4）模芯孔徑d ：這是對擠出質(zhì)量影響最大的結(jié)構(gòu)尺寸，按線芯結(jié)構(gòu)特性及其尺寸設(shè)計。一般情況下，單線取d ＝線芯直徑＋（0.05～0.15）mm；絞合線芯取d＝線芯外徑＋（0.1～0.25）mm。既不能太大，也不能太小。因為過大了，一則形成線芯的擺動而造成擠出偏芯，再則會出現(xiàn)倒膠，既有害擠包層質(zhì)量，又有可能造成斷線。而過小，則易刮傷線芯，也使模具壽命降低；對絞線而言，由于線徑不均，模孔d 過小時，則是斷線的主要原因。通常為加工便利，且模芯孔徑尺寸系列化，則多取模芯孔徑d 為整數(shù)。 5）模芯外錐最小直徑d ：d 實際上是決定模芯出線端口厚度的尺寸，端口厚度△＝1/2（d －d ）不能太薄，否則影響使用壽命；也不宜太厚，否則塑料熔體流道發(fā)生突變，并且形成渦流區(qū)，引發(fā)擠出壓力的波動，而且易形成死角，影響塑料層質(zhì)量，一般模芯出線端口的壁厚控制再0.5～1mm為宜。 6）模芯定徑區(qū)長度L ：L 決定線芯通過模芯的穩(wěn)定性，但也不能設(shè)計的太長，否則將造成加工困難，工藝上的必要性也不大，一般L ＝（0.5～1.5）d ，且模芯孔徑d 較大時選下限，否則，反之。 7）模芯錐體長度L ：這往往是設(shè)計給出的參考尺寸，從上圖不難看出， tgφ ∕2=（D －d ）∕2 L ，亦即L ＝（D －d ）∕【2（tgφ ∕2）】。 所以L 可以依據(jù)上述決定的尺寸確定，經(jīng)計算確定L 的長度，如果太長或太短，與機(jī)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)配合不當(dāng)，可回過頭來修正錐角φ ，然后再計算L 直至合適。 1）模套壓座外徑D：根據(jù)模套座(或機(jī)頭結(jié)構(gòu)內(nèi)筒直徑)設(shè)計，一般小于筒徑內(nèi)孔0.5～1.5mm，此間隙是工藝調(diào)整偏芯、確保同心度的必要因素，間隙不能太小，否則滿足不了調(diào)偏的需要；間隙太大也不行，因為太大影響模套的穩(wěn)固性，甚至在擠出過程中發(fā)生自行偏斜。 2）內(nèi)錐最大直徑D′：這是模套設(shè)計的精密尺寸之一。其大小必須嚴(yán)格與模套座（或機(jī)頭內(nèi)錐）末端內(nèi)徑一致，否則組裝模套后將產(chǎn)生階梯死角，這是工藝所不允許的。 3）模套定徑區(qū)直徑d：這又是模套設(shè)計的精密尺寸之一。要根據(jù)產(chǎn)品直徑、各擠出工藝參數(shù)及擠制塑料特性來嚴(yán)格設(shè)計。一般d＝成品標(biāo)稱直徑＋（0.05～0.15）mm。 4）模套內(nèi)錐角φ:角φ是由D′、d及模套長度制約的，角φ又同時受到與其配套的模芯的外錐角的制約，角φ必須大于模芯外錐角3～10°，若沒有這個角度差，便保證不了擠出壓力，當(dāng)然擠出壓力也不能太大，因為這樣會影響擠出產(chǎn)量，因此角度差也不能太大。角φ和D′、d一樣都不能按參考尺寸設(shè)計，因此三個尺寸必須同時精密計算，相互修正，并在加工中依照尺寸l和L進(jìn)行調(diào)整。 5）模套定徑區(qū)長度l：一般取l＝（1～3）d為宜，長一些對定型有利，但越長阻力越大，影響產(chǎn)量。所以，當(dāng)d較大時，不能取上限。 6）模套壓座厚度b：按模套座深度（或機(jī)頭內(nèi)筒出口處深度）設(shè)計，一般要大0.3～0.5mm。 7）模套外徑d′：根據(jù)模套壓蓋內(nèi)孔設(shè)計一般要小于壓蓋內(nèi)孔2～3mm，但也不宜過小，否則間隙過大將造成散熱不均勻。 8）模套總長L：這是設(shè)計給出的參考尺寸，由b和可調(diào)整的長度a來確定。 擠管式長嘴模芯的結(jié)構(gòu)尺寸除定徑區(qū)外，其余外形尺寸與擠壓式模芯設(shè)計基本相同，現(xiàn)對擠管式模芯定徑部分的尺寸設(shè)計做一簡述。 1）模芯定徑區(qū)內(nèi)徑d：又叫模芯孔徑。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模口處的圓環(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。 5.選配模具的經(jīng)驗 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。
［管理員 在 2008-4-3 10:54:27 編輯過］
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