CN107696450B - 实现高度密实均匀挤塑的电缆模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现高度密实均匀挤塑的电缆模具，包括模套和模芯，以及挤塑流通，模芯的工作部分包括挤压波纹段、挤压密实段和模芯前锥段，模套上设置有相互贯通的模套导料锥孔和嵌套孔，模芯的工作部有间隙地位于模套导料锥孔中，模芯的轴心线与模套导料锥孔的中心线处于同一直线上；所述模套的嵌套孔中嵌装有定型嵌套，该定型嵌套上的嵌套导料锥孔的锥孔面与模套导料锥孔的锥孔面处于同一圆锥面上。挤压波纹段呈锥状结构，该挤压波纹段的锥面为正弦曲线旋转面。挤压密实段为半抛物线旋转面，该半抛物线旋转面从挤压波纹段延伸至模芯前锥段。该电缆挤塑模具的挤塑层具有塑化充分、均匀密实，且厚度一致、外观质量好的特点。

Description

实现高度密实均匀挤塑的电缆模具

技术领域

本发明涉及一种电线电缆生产制造设备，尤其涉及电线电缆护套层挤出设备中挤塑机的挤塑模具。

背景技术

电线电缆行业是仅次于汽车行业的第二大产业，随着电力工业、数据通信、城市轨道交通业、汽车业以及造船业规模的不断扩大，对电线电缆的需求也将迅速增大。电线电缆行业的发展潜力巨大。电线电缆通常包括金属芯线和包覆于金属芯线上的绝缘层或绝缘线外的护套层，电线电缆的塑料护套层是采用连续挤压方式进行挤包的，挤包设备大都为螺杆挤塑机。

挤塑模具是电线电缆生产设备挤塑机中的关键工装，其作用是与挤出机及辅助机相配合，将包覆材料（如：聚氯乙烯、橡胶等）均匀密实地包覆到金属导体上。在挤塑过程中，塑胶等包覆材料在加热的机筒中由旋转螺杆的推力不断向前推进同时受到螺杆的搅拌和挤压作用下转变为粘流态并到达机头，经模芯和模套构成的挤塑模具环型间隙挤包而形成连续的护套层。其挤塑过程主要包括塑化、成型和定型三个阶段，塑胶的挤出特性主要表现在塑化阶段，而挤塑模具又与挤出特性直接关联，且是影响挤出产品质量的关键。

现有的挤塑模具主要包括有模套和模芯，模芯的前端工作部分呈圆锥结构，其锥部工作段与模套的圆锥孔孔壁间形成环形的挤出流道。由于模芯的圆锥面和模套的圆锥孔面母线均为直线段，其所形成的挤出流道仅起到引导和输送包覆塑料的作用。随着电线电缆挤出设备生产速度和效率的提高，目前的这种挤塑模具在高速挤塑时越来越表现出诸多缺陷和不足：首先线缆包覆塑胶塑化不均匀，由于塑胶在模具的环形流道中未能形成径向的挤压和剪切，使得环形流道中各层流动塑胶间的热交换作用不充分，难以达到表里热平衡，在已形成的粘流态塑料中会夹杂着未塑化物，在粘流塑胶中出现“颗粒”或气泡，最终使得包覆塑胶组织形态不均匀、致密性差。再者由于经过模具塑胶流道中的呈熔融塑化状的塑胶流动速度变化较小，软化的塑胶表面与流道表面间存在粘滞，使软化塑胶的流动速度出现波动，最终使护套层的外观质量劣化，形成外径不均匀，表面凹凸不平，甚至出现毛刺、节距形、竹节形或局部粗大等现象。其次由于在现有的模具流道中熔融的塑胶不能受到来自模具的径向挤压，使得线芯与包覆胶层间的结合度不高，胶层与线芯间结合不紧密。这些塑化塑胶的组织不均匀、厚度不均匀以及结合牢度不足的缺陷，将严重影响电线电缆的电气性能和机械性能，对于电力电缆而言，护套层的不均匀将直接影响电力电缆的绝缘状态和电缆的安全运行，对数字电缆的绝缘层不均匀会限制传输频率和传输速度的提高，这些缺陷更会严重影响电线电缆的抗拉、抗压等机械性能。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高度密实均匀性的电缆挤塑模具，不仅能实现塑化充分、组织均匀密实，而且包覆层厚度一致、外观质量好。

为了解决上述技术问题，本发明的实现高度密实均匀挤塑的电缆模具，包括模套和模芯，在模套和模芯之间形成环型的挤塑流通，所述模芯的工作部分包括挤压波纹段和模芯前锥段，在挤压波纹段和模芯前锥段之间还包括有挤压密实段；所述模套上设置有相互贯通的模套导料锥孔和嵌套孔，模芯的工作部有间隙地位于模套导料锥孔中，从而在模芯工作部和模套导料锥孔间形成挤塑流通；模芯的轴心线与模套导料锥孔的中心线处于同一直线上；所述模套的嵌套孔中嵌装有定型嵌套，该定型嵌套上的嵌套导料锥孔的锥孔面与模套导料锥孔的锥孔面处于同一圆锥面上。

在上述结构中，由于模芯的工作部分包括有挤压波纹段、挤压密实段和模芯前锥段三部分，改变了传统的圆锥面模芯结构，从而大大增强了对护套层塑胶的匀化和密实作用。首先模芯工作部分的挤压波纹段使得挤塑流道的各个截面面积段呈波样变化，挤塑工作过程中挤塑流道中的流动塑胶不断受到来自模芯强烈的径向挤压和揉捏作用，在流动塑胶内部形成了径向剪切应力，加强了流动塑料在流道中的径向交换错动，避免流动塑料表里温度和组织成分的差异，促进塑料的径向热交换和组织匀化，同时这种径向挤压又达到了极好的组织实密实作用，以消除塑料内部组织的层隙气孔；模芯工作部分的挤压密实段，使挤塑流道的截面积收缩变小，流动速度加快，收缩的流道截面对已经挤压波纹段的熔融塑化后的塑料再进一步进行挤压密实，强化塑化效果，该段温度最高，使经过挤压纹段未能塑化的高分子在此段完全塑化达到充分均匀。由于挤压密实段的流道截面积变小，故而对流动塑料又产生了明显的轴向挤压和轴向剪切作用，使流动塑料在轴向产生热交换和组织匀化，因此经过模芯挤压波纹段和挤压密实段的不断密实，以及径向和轴向的挤压，流动塑料内部组织变得十分均匀密实，更有利于实现电线电缆的高速挤塑。在完成了对流动塑料的充分密实和均匀后，模芯前锥段开始引导流动塑料向线芯上进行包覆，由于模芯前锥段与模套导料锥孔间形成较窄的引导流道，使流动塑料能紧密地包裹到线芯上。在本发明中还在模套上嵌装了定型嵌套，更换具有不同孔径的成型通道能够方便挤包不同外径的电线电缆，使挤塑设备的使用范围得到拓展。由于本发明的电缆模具对挤出塑料进行了充分的密实和均匀化，大大提高了电线电缆的电气性和使用安全性，也有效增强的电线电缆的机械强度。

本发明的优选实施方式，所述挤压波纹段呈锥状结构，该挤压波纹段的锥面为正弦曲线旋转面。挤压波纹段采用正弦曲线旋转面能形成对流道塑料进行连续的挤压密实，该结构也便于制作加工。

本发明的优选实施方式，所述挤压密实段为半抛物线旋转面，该半抛物线旋转面从挤压波纹段延伸至模芯前锥段。利用抛物线的特性可以对流道中的塑料产生较为强烈的轴向剪切和轴向挤压，匀化和密实效果更佳。

本发明的优选实施方式，所述模芯前锥段为圆锥面。有利于引导熔融塑料顺利挤出。

本发明的进一步实施方式，所述挤压密实段的抛物线原点位于挤压密实段和模芯前锥段的交点上，该抛物线的抛物线对称轴线平行于模套导料锥孔的锥孔面，且该抛物线对称轴线通过模芯前锥段的锥面；所述模芯的挤压波纹段的波纹轴线也平行于模套导料锥孔的锥面，该波纹轴线为正弦曲线的对称线。流道塑料经过挤压波纹段的径向密实和挤压后，再经挤压密实段的轴向挤压和密实，具有极佳的密实效果和组织均匀性。

本发明的优选实施方式，所述抛物线对称轴线与模套导料锥孔锥孔面间的距离为b，所述挤压密实段抛物线焦点与其原点间的距离也等于b；所述挤压波纹段的正弦曲线振幅a=（0.4-0.6）b。所述挤压密实段的长度为2b；所述波纹轴线与抛物线对称轴间的距离d=（2-3）b。能使塑化更加充分均匀。

本发明的优选实施方式，所述模套导料锥孔的锥孔面的倾角β=15°—25°。便于引导塑料顺利进入流道。

本发明的优选实施方式，所述模芯的芯部设置有相互贯通的导向孔和模芯导线孔，该模芯导线孔的孔径与电缆金属芯线外径相对应。有利电线电缆线芯进入包覆位置，增强线芯运行的平稳性。

本发明的优选实施方式，所述定型嵌套可拆装地嵌装于模套的嵌套孔中。可方便地通过折装定型嵌套而满足不同线径电线电缆的挤塑要求，使电缆模具的适应性增强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明具有高度密实均匀性的电缆挤塑模具作进一步说明。

图1是本发明具有高度密实均匀性的电缆挤塑模具一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示实施方式的左视结构示意图；

图3是图1所示实施方式中模芯的结构示意图；

图4是图1所示实施方式中模套的结构示意图；

图5是图1所示实施方式中定型嵌套的结构示意图；

图中，1—模芯、11—模芯连接螺纹、12—导向孔、13—挤压波纹段、14—挤压密实段、15—模芯前锥段、16—模芯导线孔；2—波纹轴线；3—抛物线对称轴；4—挤塑流道；5—模套、51—模套导料锥孔、52—嵌套台阶孔、53—嵌套孔；6—定型嵌套、61—嵌套导料锥孔、62—嵌套凸缘、63—挤出成型通道。

具体实施方式

如图1、图2所示实现高度密实均匀挤塑的电缆模具，该电缆模具包括有模芯1和模套5，模芯1的工作部分位于模套5的模套导料锥孔51中，模芯1工作部分的外表面与模套5的模套导料锥孔51之间形成挤塑流道4，在模套5上还安装有可拆卸嵌装的定型嵌套6。模芯1的轴心线、模套导料锥孔51的中心线及定型嵌套6的轴心线处于同一直线上，定型嵌套6位于模芯1的前端位置。

如图3所示，模芯1的前部为工作部分，该工作部分伸入至模套5的模套导料锥孔51中，模芯1的后端设有模芯连接螺纹11。模芯1的工作部分由依次相连的挤压波纹段13、挤压密实段14和模芯前锥段15三段构成；挤压波纹段13为沿轴向从大到小的锥状结构，该挤压波纹段13的锥面为正弦曲线绕模芯轴心线旋转而成的正弦曲线旋转面，该正弦曲线的对称轴线为波纹轴线2，波纹轴线2平行于模套导料锥孔51的锥面，正弦线的振幅a=0.5b。挤压密实段14为半抛物线旋转面；模芯前锥段15为圆锥面，挤压密实段14连接于挤压波纹段13和模芯前锥段15之间。挤压密实段14的抛物线旋转面的对称轴线为抛物线对称轴3。该抛物线对称轴3平行模套导料锥孔51的锥孔面，且抛物线对称轴3通过模芯前锥段15的锥面。抛物线的焦点F点，抛物线的原点为O点，抛物线原点O位于挤压密实段14和模芯前锥段15的交点处。抛物线对称轴3与模套导料锥孔51锥孔面间的距离为b，该b值与电缆绝缘层或护套层厚度相关联，抛物线焦点F到其顶点O的距离FO=b。挤压密实段14的抛物线旋转面的长度为2b；波纹轴线2与抛物线对称轴3间的距离d=2.5b。

如图4所示的模套，在模套5的本体上设置有相互贯通的模套导料锥孔51和嵌套孔53。模套导料锥孔51为圆锥孔，嵌套孔53为圆柱孔，模套导料锥孔51和嵌套孔53的中心线处于同一直线上。在嵌套孔53的外侧端设有嵌套台阶孔52。模套导料锥孔51的锥孔面的倾角β=20°，即模套导料锥孔51的圆锥角为40°。

如图5所示，定型嵌套6的芯部设置有相互贯通的嵌套导料锥孔61和挤出成型通道63，嵌套导料锥孔61为一圆锥孔，挤出成型通道63为圆柱孔，在定型嵌套6的一侧外端设置有嵌套凸绝缘62，该嵌套凸绝缘62位于挤出成型通道63一侧。安装时，定型嵌套6插接于模套5上的嵌套孔53中，定型嵌套6的嵌套凸绝缘62正巧卡接于模套5的嵌套台阶孔52中。组装后定型嵌套6的嵌套导料锥孔61和模套5的模套导料锥孔51的圆锥孔面处于同一圆锥面上。定型嵌套6可以在模套5的嵌套孔53中进行安装和拆卸更换，以满足不同挤塑线径的要求。

以上实施例仅对本发明的优选实施方式进行了详细说明，而并非对本发明的限制，相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的基本原理和范围的情况下，还可以作出多种变换和变化，如挤压波纹段13的正弦曲线振幅a不限于等于0.5b，还可以是a=(0.4-0.6)b中优选；模套导料锥孔51的锥孔面倾角β优选在15°—25°，波纹轴线2与抛物线对称轴3间的距离d则优选在（2—3）b；同样定型嵌套6在模套5中的拆装结构也可以是其他常见的拆装结构；等等。以上这些改进和变换选择均应归入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种实现高度密实均匀挤塑的电缆模具，包括模套(5)和模芯(1)，在模套(5)和模芯(1)之间形成环型的挤塑流通(4)，其特征在于：所述模芯(1)的工作部分包括挤压波纹段(13)和模芯前锥段(15)，在挤压波纹段(13)和模芯前锥段(15)之间还包括有挤压密实段(14)；所述挤压波纹段(13)呈锥状结构，该挤压波纹段(13)的锥面为正弦曲线旋转面；所述挤压密实段(14)为半抛物线旋转面，该半抛物线旋转面从挤压波纹段(13)延伸至模芯前锥段(15)；所述模芯前锥段(15)为圆锥面；所述模套(5)上设置有相互贯通的模套导料锥孔(51)和嵌套孔(53)，模芯(1)的工作部有间隙地位于模套导料锥孔(51)中，从而在模芯(1)工作部和模套导料锥孔(51)间形成挤塑流通(4)；模芯(1)的轴心线与模套导料锥孔(51)的中心线处于同一直线上；所述模套(5)的嵌套孔(53)中嵌装有定型嵌套(6)，该定型嵌套(6)上的嵌套导料锥孔(61)的锥孔面与模套导料锥孔(51)的锥孔面处于同一圆锥面上；所述挤压密实段(14)的抛物线原点位于挤压密实段(14)和模芯前锥段(15)的交点上，该抛物线的抛物线对称轴线(3)平行于模套导料锥孔(51)的锥孔面，且该抛物线对称轴线(3)通过模芯前锥段(15)的锥面；所述模芯(1)的挤压波纹段(13)的波纹轴线(2)也平行于模套导料锥孔(51)的锥面，该波纹轴线(2)为正弦曲线的对称线；所述抛物线对称轴线(3)与模套导料锥孔(51)锥孔面间的距离为b，所述挤压密实段(14)抛物线焦点与其原点间的距离也等于b；所述挤压波纹段(13)的正弦曲线振幅a＝(0.4-0.6)b；所述挤压密实段(14)的长度为2b；所述波纹轴线(2)与抛物线对称轴线(3)间的距离d＝(2-3)b；所述模套导料锥孔(51)的锥孔面的倾角β＝15°—25°。

2.根据权利要求1所述实现高度密实均匀挤塑的电缆模具，其特征在于：所述模芯(1)的芯部设置有相互贯通的导向孔(12)和模芯导线孔(16)，该模芯导线孔(16)的孔径与电缆金属芯线外径相对应。

3.根据权利要求1所述实现高度密实均匀挤塑的电缆模具，其特征在于：所述定型嵌套(6)可拆装地嵌装于模套(5)的嵌套孔(53)中。