双层复合电缆覆层机头的设计

王洪武

（青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061）

0 引言

聚氯乙烯绝缘电缆电线产品应用十分广泛，其中双层复合电缆可以采用复合挤出包覆成型。高聚物复合挤出技术是制取多层复合制品的一种新型加工技术。多层复合制品具有单一材料无法获得的特性和外观，因此，复合挤出技术被广泛用于复合薄膜、板材、管材和电线电缆的生产［1］。

在本次模具设计中，制品为双层复合电缆。芯线外径为6mm，内包覆层（绝缘层）外径为8mm，厚度为1mm，材料为聚氯乙烯；外包覆层（护套）外径为10mm，厚度为1mm，材料为聚氯乙烯。内、外包覆层的聚氯乙烯原料采用不同配方，以发挥各自的作用。笔者设计了双层复合电缆覆层机头，能较好地完成聚氯乙烯双层复合电缆的挤出包覆成型。在线缆包覆挤塑模中，熔体在环隙中除了受压力流之外，还有芯线连续牵引运动所引起的拖曳流动。包覆层的厚度随口模尺寸、芯锥头部位置、挤出速率及芯线移动速度的变化而变化，可进行相应的调整［2］。

1 机头的设计

1.1 双层复合电缆覆层机头的基本结构

双层复合电缆覆层机头的结构，如图1所示。该机头的工作原理：芯线穿过芯棒、芯锥和口模的中心孔，在牵引作用下连续前行；内包覆层物料经挤出机Ⅰ挤出，沿着由芯棒和模体Ⅰ组成的圆环形模腔前进，然后进入由芯锥和模体Ⅱ、口模组成的锥形模腔；外包覆层物料经挤出机Ⅱ挤出，进入由芯锥和料复合环、口模组成的锥形模腔；内、外包覆层物料以双层料流状态通过锥形流道进行压缩并前进，最后经口模定型段稳流，并包覆在芯线外面，得到双层复合电缆。

图1 双层复合电缆覆层机头结构图

1.2 双层复合电缆覆层机头的特点

（1）机头料流内腔压缩段分两段设计，更有利于外层进料；

（2）某层的包覆层厚度靠调整该台挤出机的挤出量来控制；

（3）芯线与芯锥6出口孔的配合应恰到好处，否则芯线通过不畅或发生漏料；

（4）口模10出口孔与芯锥6导线孔应有较高的同心度，可通过调节螺钉11来调节。

1.3 机头主要参数的确定

（1）口模内径

口模内径可按公式（1）计算：

式中：D 为口模内径，mm；d1为包覆层外径，mm；k为计算系数。

（2）口模定型段长度

物料在机头内的流动情况非常复杂［3］。当测试物料流变参数比较困难时，可按公式（2）确定口模定型段长度：

式中：L1为定型段长度，mm；c为系数；t为包覆层厚度，mm。

（3）压缩区锥角

压缩区的锥角一般在10°～60°范围内选取。对于低黏度材料可选取较大值，反之，取较小值。

（4）压缩段长度

压缩段长度可按公式（3）计算：

式中：L2为压缩段长度，mm；b 为系数，取1.0～1.5；D 为压缩段入口处的流道直径，mm。

（5）拉伸比和压缩比

拉伸比可按公式（4）计算：

式中：I为拉伸比；d1、d2为包覆层外径、内径，mm；D 为口模内径，mm；d 为芯模外径，mm。

压缩比：材料黏度低时，压缩比取4～10；材料黏度高时，压缩比取2.5～6.0。

1.4 机头主要零件的结构

口模、芯锥、芯棒和模体Ⅰ的结构，如图2、图3、图4和图5所示。

图2 口模结构图

图3 芯锥结构图

图4 芯棒结构图

图5 模体Ⅰ结构图

2 结语

笔者设计的双层复合电缆覆层机头是一种新型的复合挤出模具。挤出时芯线在机头内穿行，内、外包覆层物料在模腔内各自流动，然后经模口汇合、稳流，并包覆在芯线外层，得到双层复合电缆。

［1］贾明印，薛平，朱复华，等.共挤出技术在聚合物成型加工中的应用及其设备的最新进展［J］.工程塑料应用，2006，34（1）：66－69.

［2］申开智.塑料模具设计与制造［M］.北京：化学工业出版社，2006：303－305.

［3］杨超君，陈嘉真.塑料挤出机头中熔体流动的均匀性分析［J］.模具工业，1998（8）：31－35.