一种稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具设计方法技术

本发明专利技术属于电缆护套挤塑、模具设计、成型仿真技术领域，具体涉及一种稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具设计方法，包括以下步骤：一、在划分网格软件中建立不同的挤塑机头流道模型，并划分网格，得到网格模型；二、在有限元模拟分析软件中导入相对应网格模型，输入边界条件，计算得到挤塑机出口压力和速度分布；三、根据模拟计算的结果选择合适的挤塑机头流道模型，最终得到合适模具的具体参数。本发明专利技术大幅减少了稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具加工试验人力物力成本，有利于实现护套的紧固包覆，提高稳相电缆弯曲相位稳定性，并有效改善电缆护套的应力开裂问题。

A design method of perfluoroethylene propylene rubber sheath extrusion die for stationary phase cable

The invention belongs to the field of cable sheath extrusion, mold design and molding simulation, and specifically relates to a design method of a stable phase cable polyfluoroethylene propylene sheath extrusion mold, which includes the following steps: 1. A different extrusion model of extruded machine head is established in the division grid software, and grid is divided, and the grid model is obtained; two, In the finite element simulation analysis software, the corresponding grid model is introduced, the boundary conditions are input, the outlet pressure and velocity distribution of the extruding machine are calculated. Three. According to the results of the simulated calculation, the appropriate extrusion model of the extruded machine head is chosen, and the specific parameters of the suitable mold are finally obtained. The invention greatly reduces the cost of manpower and material force for the processing test of the stable phase cable polyfluoroethylene propylene sheath extrusion mold, is beneficial to the fastening and coating of the sheath, improves the stability of the phase of the phase of the phase stable cable, and effectively improves the stress cracking of the cable sheath.

【技术实现步骤摘要】
一种稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具设计方法
本专利技术涉及一种基于有限元技术挤塑模设计稳相电缆聚全氟乙丙烯(FEP)护套挤塑模具设计方法，属于电缆护套挤塑、模具设计、成型仿真

技术介绍
稳相电缆是一种高精密的电子元器件，可用于相控阵雷达、车载雷达系统、机载雷达系统等工程领域中，用作上述相敏电子系统的信号传输线。稳相电缆具有低损耗高相位稳定性等特点，在设计和加工时需保证良好的柔软性和较高的结构稳定性，对于护套，则要求尺寸稳定高，厚度薄、韧性好等特性。这些要求对电缆护套挤塑工艺提出了很高的要求，所以挤塑模具的参数设计至关重要。聚全氟乙丙烯(FEP)是一种可熔性氟塑料树脂，具有较高的耐温等级和低温耐开裂性能，耐磨性和加工性能好，适宜薄层挤出，是一种比较理想稳相电缆护套树脂。在传统挤塑模具设计过程中，流道的几何参数通常用经验值来确定。PFA挤塑模具拉伸系数(DBR)通常控制在1～1.2范围内，拉伸比(DDR)控制在20～400之间。如果要挤塑一款稳相电缆的绝缘护套，则需要加工出各种参数的机头反复试验尝试才能确定最佳的挤塑模具方案，这将产生大量的人力和资源消耗。在高分子材料成型的研究中，CAD/CAE技术已得到广泛的应用，其设计优势得到了充分的体现。目前研究稳相电缆护套对电缆结构稳定性影响的研究报道比较少，也没有关于稳相电缆FEP护套挤塑模具设计的专利和文章。对此，利用CAD技术，对机头流道建模，再借助相关分析软件对物料在机头流道中的流场进行模拟，分析模具结构的一些主要参数，如压缩比和成型段长度等对塑料挤出流动的影响，确定出与良好制品性能相对应的机头流道几何参数及工艺参数，有效减少沿圆周各点流动距离不相等和流动压力不平衡的问题，将使电缆挤塑工艺设计更为快捷方便，易于实现高性能稳相电缆护套精密挤出成型。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于稳相电缆的精密FEP护套挤塑模具和设计方案。为解决以上技术问题，本专利技术采用了以下的技术方案：稳相电缆的挤塑机头流道通常可以分为以下五个部分：(一)歧管段、(二)扩展段、(三)压缩段、(四)成型段和(五)自由表面，如图1所示。由于流道结构比较复杂，实现参数化的难度较大，因此将挤塑模的几何模型进行适当的简化。对挤出制品影响最大的是压缩段和成型段，压缩段是对模头流道各部分流量(流速)进行调节的主要区段，成型段是塑料熔体在模头最后流经的一段平直流道，是模头压力降最集中的区域。针对线缆挤塑模的设计，主要遵循以下规则：(1)产生足够的挤出压力，保证产品致密；(2)在模头出口处，保证料流截面各点的流速相近。利用GAMBIT软件建立、修改成型段和成型段模型网格，在FLUENT中输入合适边界条件，进行流场分析，出口压力场和速度场分布的特点，根据计算的结果反馈修改挤塑机头流道参数。根据以上计算设计方法，本专利技术提供一种稳相电缆FEP护套挤塑模具设计方法，它包括以下步骤：一、在划分网格软件中建立不同的挤塑机头流道模型，并划分网格，得到网格模型；二、在有限元模拟分析软件中导入相对应网格模型，采用幂律流体模型描述聚合物熔体的流变行为，输入边界条件，计算得到挤塑机出口压力和速度分布；三、根据模拟计算的结果选择合适的挤塑机头流道模型，最终得到合适模具的具体参数。优选的，步骤一中所述的网格划分软件为GAMBIT。步骤一中所述的建立挤塑机头流道模型为对挤塑机头的流道进行的简化处理：将复杂的挤塑机头简化为简单的二维流道模型。简化效果如图2所示。优选的，步骤二中所述的有限元分析软件为FLUENT。进一步的，步骤二中采用幂律流体模型描述聚合物熔体的流变行为，幂律流体的粘度模型可以表示为：其物性参数为：η0＝5730Pa·s，λ＝0.3s，n＝0.178，ρ＝2150kg/m3，挤出速度为5.8×10-5kg/min；步骤二中所述边界条件，入口压力设为4.5MPa，出口压力为0，加工温度为658K。进一步的，步骤三中所述挤塑机头流道模型，其拉伸比为1.07～1.10，配模系数为80～100。用以上方法设计和加工的稳相电缆FEP挤塑模具至少可以达到下列4个明显的技术效果：1、实现综合性能良好的稳相电缆FEP护套挤塑成型。2、本专利技术专利采用FLUENT模拟分析，减少了模具加工试验人力物力成本。3、通过模拟设计，使挤塑机头的各点流动压力平衡，有利于实现护套的紧固包覆，在满足电缆柔软性的同时，保证电缆弯曲结构的稳定性，提高稳相电缆弯曲相位稳定性。4、通过合理的设计，挤出口FEP的速度场均匀分布，从而减少了电缆挤塑时沿圆周各点流动不相等的情况，减少护套内部应力不均匀，提高了护套的强度，有效改善电缆护套的应力开裂的问题。附图说明图1是是本专利技术所述的挤塑机挤塑模结构图图2是本专利技术所述的挤塑机头流道模型图其中，1为线缆，2为口模，3为芯棒，4为机头入口。具体实施方式1、有限元模拟设计⑴模型参数的设计建立入口直径分别为30mm和35mm，出口处直径分别为4.7mm和5.08mm的圆环流道结构，熔体呈三维流动。取其流道结构部分形成图2所示平面结构图。压缩角β的大小取值38°，相应的成型段L长度为12.3mm。⑵划分网格在GAMBIT软件中画出稳相电缆挤塑机流道模型，画分流道模型内部网格，将文件输出为.msh格式。⑶模拟分析打开流场分析软件，读取网格文件，输入边界条件计算模拟得到流道的速度场和压力场分布特点。通过计算分析，在此条件下流道出口压力和速度分布比较均匀，拉伸比(DDR)为87.6，配模系数(DBR)为1.08。2、模具设计的要点⑴FEP挤塑2个主要影响参数拉伸比和配模系数，所设计的模具的DBR为1.07～1.10，DDR为80～100，在此条件下挤塑可以实现产品的表面圆整光滑。⑵所设计的挤塑机机头是直角式挤管机头，熔接痕出现在进料口绕过芯棒的对面，这种机头设计主要解决如何尽量减少FEP护套沿圆周各点流动距离不相等和流动压力不平衡的问题，因此设计出的模具要满足挤塑机流道口出口处速度和压力分布均匀。本专利技术不仅局限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员根据本专利技术公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本专利技术，本专利技术的保护范围当以权利要求书所界定的为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具设计方法，其特征在于，包括以下步骤：一、在划分网格软件中建立不同的挤塑机头流道模型，并划分网格，得到网格模型；二、在有限元模拟分析软件中导入相对应网格模型，采用幂律流体模型描述聚合物熔体的流变行为，输入边界条件，计算得到挤塑机出口压力和速度分布；三、根据模拟计算的结果选择合适的挤塑机头流道模型，最终得到合适模具的具体参数。

【技术特征摘要】
1.一种稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具设计方法，其特征在于，包括以下步骤：一、在划分网格软件中建立不同的挤塑机头流道模型，并划分网格，得到网格模型；二、在有限元模拟分析软件中导入相对应网格模型，采用幂律流体模型描述聚合物熔体的流变行为，输入边界条件，计算得到挤塑机出口压力和速度分布；三、根据模拟计算的结果选择合适的挤塑机头流道模型，最终得到合适模具的具体参数。2.根据权利要求1所述的一种稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具设计方法，其特征在于：步骤一中所述的建立挤塑机头流道模型为对挤塑机头的流道进行的简化处理：根据流道模型是环形均匀对称结构，将复杂的挤塑机头简化为简单的二维流道模型。3.根据权利要求1所述的一种稳相电缆聚全氟乙丙烯护套挤塑模具设计方法，其特征在于：步骤二中采用幂律流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴承恳，肖怀远，张晶波，陶世芳，
申请(专利权)人：上海传输线研究所中国电子科技集团公司第二十三研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31