Ⅰ 模具設計中的重點都有哪些
模具設計的要點
1.模具設計的要點
（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，易於切削加工、熔焊、不生銹等。被用來做模具（模芯、模套）的材料主要有：碳素結構鋼（45 鋼應用最廣）；合金結構鋼（如12CrMo、38CrMoAl等）；合金工具鋼等。而對於擠管式模芯的結構特點，其長嘴定徑區是一個薄壁圓管，一般不易進行熱處理，其耐磨性要求較嚴，尤其是用於絕緣擠出的模芯，多用耐磨的合金鋼（如30CrMoAl）製成。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 鋼製成，內表面鍍鉻拋光達▽7。
（2）擠壓式模芯（無嘴）的結構尺寸如下圖：
1－d 2－d 3－L 4－L 5－D
6－M 7－B 8－D 9－φ 10－φ
在材料確定後，以工藝的合理性，兼顧加工的可能性恰當設計各部尺寸，應注意的要點如下：
1）外錐角φ ：根據機頭結構和塑料流動特性設計，錐角控制在45°以下，角度越小，流道越平滑，突變小，對塑料層結構有益。在擠出聚乙烯等結晶性高聚物時，對突變而導致的預留內應力的避免尤其重要，只有充分予以注意才能有效的提高製品的耐龜裂性能。角度的大小往往根據機頭內部結果特點決定。
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，要求嚴格吻合，不得出現「前台」，也不可出現「後台」，否則將造成存膠死角，直接影響塑料層組織和表面質量。
3）內錐最大直徑D ：該尺寸主要決定於加工條件和模芯螺柱的壁厚，在保證螺紋強度和壁厚的前提下，D 越大越好，便於穿線。
4）模芯孔徑d ：這是對擠出質量影響最大的結構尺寸，按線芯結構特性及其尺寸設計。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，再則會出現倒膠，既有害擠包層質量，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，由於線徑不均，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。
5）模芯外錐最小直徑d ：d 實際上是決定模芯出線埠厚度的尺寸，埠厚度△＝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生突變，並且形成渦流區，引發擠出壓力的波動，而且易形成死角，影響塑料層質量，一般模芯出線埠的壁厚控制再0.5～1mm為宜。
6）模芯定徑區長度L ：L 決定線芯通過模芯的穩定性，但也不能設計的太長，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 可以依據上述決定的尺寸確定，經計算確定L 的長度，如果太長或太短，與機頭內部結構配合不當，可回過頭來修正錐角φ ，然後再計算L 直至合適。
（3）擠壓式模套的結構尺寸如下圖：
1－d 2－d′ 3－l 4－a 5－b
6－L 7－D 8－D′ 9－φ
1）模套壓座外徑D：根據模套座(或機頭結構內筒直徑)設計，一般小於筒徑內孔0.5～1.5mm，此間隙是工藝調整偏芯、確保同心度的必要因素，間隙不能太小，否則滿足不了調偏的需要；間隙太大也不行，因為太大影響模套的穩固性，甚至在擠出過程中發生自行偏斜。
2）內錐最大直徑D′：這是模套設計的精密尺寸之一。其大小必須嚴格與模套座（或機頭內錐）末端內徑一致，否則組裝模套後將產生階梯死角，這是工藝所不允許的。
3）模套定徑區直徑d：這又是模套設計的精密尺寸之一。要根據產品直徑、各擠出工藝參數及擠制塑料特性來嚴格設計。一般d＝成品標稱直徑＋（0.05～0.15）mm。
4）模套內錐角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必須大於模芯外錐角3～10°，若沒有這個角度差，便保證不了擠出壓力，當然擠出壓力也不能太大，因為這樣會影響擠出產量，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計，因此三個尺寸必須同時精密計算，相互修正，並在加工中依照尺寸l和L進行調整。
5）模套定徑區長度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，影響產量。所以，當d較大時，不能取上限。
6）模套壓座厚度b：按模套座深度（或機頭內筒出口處深度）設計，一般要大0.3～0.5mm。
7）模套外徑d′：根據模套壓蓋內孔設計一般要小於壓蓋內孔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：這是設計給出的參考尺寸，由b和可調整的長度a來確定。
（4）擠管式模芯（長嘴）的結構尺寸如下圖所示：
1－d 2－d′ 3－δ 4－l 5－l′
6－L 7－D 8－M 9－D′
擠管式長嘴模芯的結構尺寸除定徑區外，其餘外形尺寸與擠壓式模芯設計基本相同，現對擠管式模芯定徑部分的尺寸設計做一簡述。
1）模芯定徑區內徑d：又叫模芯孔徑。該尺寸根據選用材料的耐磨性、半製品尺寸大小及其材質與外徑規整程度等設計，一般設計為d＝d ＋（0.5～2）mm或d＝d ＋（3～6）mm，主要因為線芯尺寸較小且規則，而纜芯較大且外徑尺寸不規則的緣故。為了模具系列化，通常將模芯孔徑加工成整數尺寸。
2）模芯定徑區外圓柱（長嘴）直徑d′：從上圖可看出d′決定於尺寸d及其壁厚δ，即d′＝d＋2δ。壁厚的設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，一般設計為d′＝d＋2（0.5～1.5）mm，即模芯嘴壁厚為0.5～1.5mm。這個數值不能太大，否則拉伸比就大，塑料層拉伸後強度提高，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）定徑區外圓柱（模芯嘴）長度l：該尺寸依據尺寸d考慮擠出塑料成型特性設計，一般設計為l＝（0.5～2）d，d值大取下限，d值小取上限，用於擠護套的模芯取下限，擠絕緣時取上限。
4）定徑區內圓柱（承線）長度l′：該尺寸由加工條件，半製品結構特性決定。無論如何l′必須比l長度大2～4mm，這是確保模芯強度的必需，所以l′實際是參考l決定的。
（5）擠管式模套的結構型式與擠壓式模套基本相同。所不同之處是其結構尺寸中的模套定徑區的直徑及其長度，必須按與其配合的擠管式模芯來設計。
1）模套定徑區直徑d ：該尺寸按擠管式模芯嘴外圓直徑d′、線芯或纜芯外徑、擠包絕緣或護套厚度等設計。一般設計為d ＝d′＋2倍擠包厚度，並視絕緣（護套）厚度、產品結構要求及塑料的拉伸特性而定。
2）模套定徑區長度l ：該尺寸往往根據塑料的成型特性和模芯定徑區外圓柱（模芯嘴）的長度l 而定，一般設計為l ＝l －（1～6）mm，而且擠包絕緣（護套）厚度小時取下限（即減去值取上限）；否則，反之。
總之設計模具時，除考慮材料、加工、使用壽命外，還應滿足下列條件：1）增加模具的壓力，使塑料從機筒進入模具後，壓力增大且均勻穩定，從而增加塑料的塑化和緻密性，提高產品的質量；2）增長模具配合部分的塑料流動通道，使流動中的塑料進一步塑化，從而提高塑料塑化的程度；3）消除模具配合中產生的流動死角，使流道形成流線型，利於塑化好的塑料擠出；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，直接影響擠塑的質量和產量，故配模是重要操作技能之一。由於塑料熔體離模後的變化，使得擠出線徑並不等於模套的孔徑，一方面由於牽引、冷卻使製品擠包層截面收縮，外徑減少；另一方面又由於離模後壓力降至零，塑料彈性回復而脹大，離模後塑料層的形狀尺寸的變化與物料性質、擠出溫度及模具尺寸和擠出壓力有關。模具的具體尺寸是由製品的規格和擠塑工藝參數決定的，選配好適當的模具，是生產高質量、低消耗產品的關鍵。
1.模具的選配依據
擠壓式模具選配主要是依線芯選配模芯，依成品（擠包後）的外徑選配模套，並根據塑料工藝特性，決定模芯和模套角度及角度差、定徑區（即承線徑）長度等模具的結構尺寸，使之配合得當、擠管式模具配模的依據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面積與包覆與電線電纜上的圓環面積之比，即模芯模套所形成的間隙截面積與製品標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 ――為擠包後製品外徑（mm）；
d ――為擠包前製品直徑（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，一般多用經驗公式配模。
2.模具的選配方法
（1）測量半製品直徑：對絕緣線芯，圓形導電線芯要測量直徑，扇形或瓦形導電線芯要測量寬度；對護套纜芯，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、凹凸等現象。特別是模套的定徑區和擠管式模芯的管狀長嘴要圓整光滑，發現粗糙時可以用細紗布圓周式摩擦，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，即導電線芯穿過時，不要過松或過緊。。
（4）選配模具要以工藝規定的標稱厚度為准，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 ――模芯出線口內徑（mm）；
D ――模套出線口內徑（mm）；
d ――生產前半製品最大直徑（mm）；
δ――模芯嘴壁厚（mm）；
△――工藝規定的產品塑料層厚度（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）生產外護套電纜用模芯e 的放大值、鎧裝電纜為2～6mm，非鎧裝為2～4mm；
4）生產外護套電纜用模套e 的放大值為2～5mm。
4.舉例說明模具的選配
1）生產絕緣線芯3×185mm 的實心鋁導體扇形電纜，其扇形（標稱）寬度為21.97mm（其最大寬度允許值22.07mm），絕緣層標稱厚度為2.0mm。（其最小厚度允許值為2.0×90%－0.1＝1.7mm,模芯嘴壁厚為1.0mm，選用模具。
模芯D ＝d＋e ＝21.97+1.5＝23.47（mm）考慮到實體扇形及最大寬度，選取D ＝24mm。
模套孔徑D ＝D ＋2δ＋2△＋e
＝24＋2×1＋2×2＋3＝33（mm）
2)生產電纜外護套，其型號為VLV，規格為1×240mm ，電壓為0.6/1kV，
選用模具。該電纜成纜後直徑為23.6mm，護套標稱厚度為2.0mm，取模芯嘴壁厚為1.5mm。
模芯孔徑 D ＝d＋e ＝23.6＋3＝26.2≈27mm
模套孔徑 D ＝D ＋2δ＋2△＋e
＝27＋2×1.5＋2×2＋4＝38mm
3）在實際生產過程中，模具的選配往往在操作規程或生產工藝卡中給出一定的經驗公式，如某廠φ65擠塑機給出的模具選配公式（△為塑料擠包層的標稱厚度）。
擠壓式 模芯（mm） 模套（mm）
單線
絞線 導線直徑＋（0.05～0.10）
絞線外徑＋（0.10～0.15） 導線直徑＋2△＋（0.05～0.10）
絞線外徑＋2△＋（0.05～0.10）
擠管式 模芯（mm） 模套（mm）
絕緣
護套 線芯外徑＋（0.1～1.0）
纜芯最大外徑＋（2～6） 模芯外徑＋2△＋（0.05～0.10）
模套外徑＋2△＋（1.0～4.0）
線芯或纜芯外徑不均時，放大值取上限；反之取下限。在保證質量及工藝要求的前提下，要提高產量，一般模套放大值取上限。
5.選配模具的經驗
1）16mm 以下的絕緣線芯的配模，要用導線試驗模芯，以導線通過模芯為宜。不要過大，否則將產生倒膠現象。
2）抽真空擠塑時，選配模具要合適，不宜過大，若大，絕緣層或護套層容易產生耳朵、起棱、松套現象。
3）擠塑過程中，實際上塑料均有拉伸現象存在，一般塑料的實際拉伸在2.0mm左右。根據拉伸考慮模套的放大值，拉伸比大的塑料模套放大值大於拉伸比小的塑料模套放大值，如聚乙烯大於聚氯乙稀。
4）安裝模具時要調整好模芯與模套間的距離，防止堵塞，造成設備事故。