張宏濤

（金川集團(tuán)電線電纜有限公司）

1 拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)的研究背景

1.1 優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)外徑，降低產(chǎn)品原材料投入的最有效途徑

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，市場對電線電纜產(chǎn)品提出了高質(zhì)量和低價(jià)格的要求。目前，塑料絕緣（尤其是交聯(lián)聚乙烯絕緣）電力電纜的導(dǎo)體多用圓形的緊壓絞合導(dǎo)體，該結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體在絕緣擠出和多芯成纜時(shí)的工藝控制和操作都較簡單，但圓形的絕緣線芯在成纜時(shí)都要用填充材料填充空隙，以保證成纜后成品電纜外觀的圓整度。這在增加電纜輔助材料的同時(shí)，也增加了電纜的外徑，無形中增加了后道工序材料的用量，增加了電纜的制造成本。圖1為圓形線芯相接三大一小電纜芯剖面圖。

圖1 圓形電纜線芯剖面圖

作為使用廣泛、用量很大的額定電壓1kV塑料絕緣電力電纜，在實(shí)際生產(chǎn)中，較大截面的多芯型電纜，導(dǎo)電線芯采用扇形結(jié)構(gòu)，可以大大減小電纜外徑，節(jié)省電纜材料（包帶、填充、鋼帶和護(hù)套等），使成本降低15%～20%，可使企業(yè)得到較好的經(jīng)濟(jì)效益。圖2為扇形線芯相接三大一小電纜芯剖面圖。

圖2 扇形電纜線芯剖面圖

目前，行業(yè)生產(chǎn)額定電壓1kV塑料絕緣較大截面（主干線芯50mm2以上）的多芯型電力電纜，普遍采用傳統(tǒng)壓輪成型生產(chǎn)工藝生產(chǎn)導(dǎo)電線芯的扇形絞線，而該類技術(shù)操作技術(shù)要求高，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)出的導(dǎo)體外觀質(zhì)量差，會出現(xiàn)銳角、毛刺、耳朵、單線間空隙大等缺陷，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸不穩(wěn)定。拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)是近期業(yè)內(nèi)剛剛開始采用的新型絞線定型生產(chǎn)工藝，相較壓輪生產(chǎn)工藝投資少、空間占用小、操作方便、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、主材投入少等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 提升產(chǎn)品品質(zhì)，搶占市場份額的外在需求

產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量都有著重要性，外觀給客戶舒適感，現(xiàn)今世界上品牌公司都非常重視產(chǎn)品外觀的美化設(shè)計(jì)工作，哪怕是工業(yè)機(jī)器，因?yàn)樗麄兩羁痰刂?，在激烈的市場競爭中，僅僅有強(qiáng)大的功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，不足以戰(zhàn)勝強(qiáng)勁的對手。此外，產(chǎn)品的外觀也是企業(yè)形象在客戶眼中的表現(xiàn)。企業(yè)形象很大一部分是通過產(chǎn)品的外觀來傳達(dá)的，美觀的產(chǎn)品對于企業(yè)的宣傳運(yùn)作都將是非常有益的。長期以來公司采用壓輪技術(shù)生產(chǎn)的扇形或圓形導(dǎo)電線芯低壓電力電纜絕大多數(shù)存在不圓整的現(xiàn)象，外觀形象不容樂觀。隨著市場對產(chǎn)品內(nèi)外質(zhì)量要求的不斷提高，產(chǎn)品的外觀形象必須加以提高，而拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)的應(yīng)用可以很好地改善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的圓整度，改善產(chǎn)品的外觀形象。

1.3 企業(yè)降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)利潤最大化的內(nèi)在需求

低壓電力電纜結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)體材料鋁／銅用量占比整個(gè)電纜材料成本比值的60%～80%，降低導(dǎo)體材料的投入量對控制產(chǎn)品總成本起著至關(guān)重要的作用。拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)較壓輪生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)生產(chǎn)的扇形絞線直流電阻和導(dǎo)體截面更穩(wěn)定，一般在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T3956—2008中要求直流電阻率合格的情況下，可以將導(dǎo)體截面控制在標(biāo)稱截面的98%以下，從而大大的節(jié)約相應(yīng)鋁／銅用量。并且拉模技術(shù)生產(chǎn)的扇形導(dǎo)體外觀尺寸更穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)更合理，生產(chǎn)的電纜圓整度更高，外觀尺寸可以進(jìn)一步減小，其他的材料也相應(yīng)地得到了有效的節(jié)約。

2 拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)簡介

2.1 拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)

電力電纜的絕緣線芯采用圓形，成纜后再在外面包裹護(hù)套。這種排列結(jié)構(gòu)的電力電纜中各圓形纜芯之間的間隙很大，致使電力電纜整體的直徑很大，外面包裹的護(hù)套也需要較多的材料，成本高。將內(nèi)部的纜芯設(shè)計(jì)成扇形，多個(gè)扇形相互配合形成一個(gè)圓，再在圓的外面包裹護(hù)套，這種方法有效解決了整根電力電纜直徑較大，護(hù)套需要較多材料的問題，降低了成本。但是，目前扇形纜芯的加工都是采用兩個(gè)扇形緊壓輪進(jìn)行緊壓，如采用四根扇形纜線組合的，就采用一個(gè)直角形輪，一個(gè)四分之一圓形的輪一起對纜芯進(jìn)行緊壓加工，這種緊壓方式因?yàn)閮蓚€(gè)輪之間有間隙，加工出的纜芯表面不夠光滑，連接處易造成鋸齒邊，不平整，影響了整根電力電纜的產(chǎn)品質(zhì)量。

所以，如何采用更優(yōu)化的裝置來加工扇形纜線，使加工出的扇形纜線表面光滑、無鋸齒邊，成為電力電纜加工行業(yè)技術(shù)人員研究的重要課題。

拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)是公司根據(jù)大拉機(jī)和拉模生產(chǎn)圓形絞線原理，經(jīng)過探索、設(shè)計(jì)、開發(fā)出的一種扇形絞線生產(chǎn)新工藝技術(shù)，通過試制、性能檢測、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，使該技術(shù)成功用于生產(chǎn)實(shí)踐。

拉模生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)主要是采用扇形緊壓拉模，包括模套和模芯，所述模套內(nèi)設(shè)置有模芯，所述模芯的中間開有扇形模孔。扇形模孔可以采用類直角扇形、類60°角扇形或類120°角扇形等多種角度的扇形結(jié)構(gòu)。該技術(shù)將傳統(tǒng)的采用兩個(gè)扇形輪緊壓加工扇形纜線的方式改進(jìn)為采用扇形緊壓拉模一次成型，扇形緊壓拉模成型出的纜線表面光滑，不存在毛刺，無鋸齒邊。采用多個(gè)扇形纜線組合成一個(gè)圓，再在圓的外面包裹護(hù)套，這樣就使整根電力電纜的直徑較小，護(hù)套需要的材料也較少，降低了產(chǎn)品成本。

2.2 拉模技術(shù)與壓輪技術(shù)生產(chǎn)扇形絞線工藝方式對比

兩種生產(chǎn)工藝絞合設(shè)備相同，都可采用框式絞線機(jī)或叉絞機(jī)進(jìn)行絞合生產(chǎn)。壓輪成型裝置是一種能確保碾壓扇形導(dǎo)體規(guī)整的電纜扇形導(dǎo)體成型裝置，包括機(jī)架和設(shè)置在機(jī)架內(nèi)上下可調(diào)、帶成型槽的滾動式上下壓輥，及上下壓輥外側(cè)同軸設(shè)置的上下門型壓輥架，上下門型壓輥架由軸定位于機(jī)架上，上下門型壓輥架至少一側(cè)邊上對應(yīng)設(shè)有滑套，所述的滑套套設(shè)在軸上，滑套外側(cè)增設(shè)有轉(zhuǎn)動螺母，上下壓輪不僅能夠各自上下移動調(diào)節(jié)，而且可以各自左右移動調(diào)節(jié)。然而客觀上壓輥和壓輥架之間存在一定間隙，裝配安裝時(shí)上下兩個(gè)壓輥很難調(diào)整到同一垂線上。而壓輥固定軸上，軸又與機(jī)架固定連接，因此上下壓輥?zhàn)笥也荒苷{(diào)節(jié)。如果上下兩個(gè)壓輥安裝不在同一垂線上，就會使碾壓出的扇形導(dǎo)體形狀發(fā)生變形，并且產(chǎn)生飛邊，錯(cuò)位滾碾還容易損傷壓輥，實(shí)際使用壽命不長。圖3為壓輪成型裝置，圖4為壓輪實(shí)物圖片。

圖3 壓輪成型裝置

圖4 壓輪實(shí)物圖

拉模成型裝置是將傳統(tǒng)的采用兩個(gè)扇形輪緊壓加工扇形纜線的方式改進(jìn)為采用扇形緊壓拉模一次成型，扇形緊壓拉模的纜線表面光滑，無毛刺，無鋸齒邊。圖5為拉模結(jié)構(gòu)圖，圖6為拉模實(shí)物圖。

圖5 拉模結(jié)構(gòu)圖

圖6 拉模實(shí)物圖

2.3 拉模技術(shù)與壓輪技術(shù)優(yōu)劣勢對比

2.3.1 同壓輪相比拉模生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)

1）扇形絞線拉模模具體形輕小，操作方便，勞動強(qiáng)度低，不會出現(xiàn)壓輪配型的混亂，生產(chǎn)導(dǎo)體速度快，效率高。

2）模具光滑耐磨，生產(chǎn)出的導(dǎo)體表觀光亮，傳統(tǒng)的壓輪無法實(shí)現(xiàn)如此光亮的效果，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量檔次。

3）導(dǎo)體的外徑均勻，截面穩(wěn)定，相應(yīng)鋁／銅用量穩(wěn)定。

4）壓輪生產(chǎn)導(dǎo)體會出現(xiàn)銳角、毛刺、耳朵等缺陷，影響絕緣質(zhì)量，拉模生產(chǎn)杜絕了此類現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3.2 同壓輪相比拉模生產(chǎn)工藝的主要缺點(diǎn)

1）由于拉模是采用擠壓成型的方式，就會產(chǎn)生大量的摩擦熱量，造成鋁線表面發(fā)粘，銅線表面氧化，導(dǎo)體容易斷線，過高的溫度也會縮短拉模的使用壽命。

2）拉模生產(chǎn)較壓輪生產(chǎn)工藝更換導(dǎo)體規(guī)格相對比較麻煩。

2.3.3 拉模和壓輪生產(chǎn)的扇形絞線對比

（1）拉模與壓輪綜合比較（見表1）

表1 拉模與壓輪綜合表

（續(xù)）

（2）拉模和壓輪生產(chǎn)圖片（見圖7和圖8）

圖7 拉模生產(chǎn)絞線圖

圖8 壓輪生產(chǎn)絞線圖

（3）拉模和壓輪生產(chǎn)速率比較

拉模生產(chǎn)相對壓輪生產(chǎn)扇形導(dǎo)體操作簡單，只需按要求將單線穿過拉模進(jìn)行絞合，結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定，不過相對引線長度有所增加；而壓輪生產(chǎn)時(shí)需不斷地調(diào)整壓輪之間的間隙來調(diào)整導(dǎo)體的尺寸，對實(shí)際操作技能要求較高。正常生產(chǎn)時(shí)，相對拉模生產(chǎn)速率高些，壓輪生產(chǎn)時(shí)需時(shí)刻關(guān)注導(dǎo)體的實(shí)際尺寸，如有變化，需時(shí)刻調(diào)整壓輪的間隙。

（4）拉模和壓輪生產(chǎn)的扇形導(dǎo)體圖片

通過圖9、圖10可以看出，相對壓輪生產(chǎn)工藝，拉模生產(chǎn)出的產(chǎn)品外觀更光亮，質(zhì)量更好，改善了銳角、耳朵、毛刺、單線之間縫隙大等問題，為絕緣工序的質(zhì)量控制提供了有力條件。

圖9 拉模生產(chǎn)的扇形導(dǎo)體圖

圖10 壓輪生產(chǎn)的扇形導(dǎo)體圖

（5）產(chǎn)品質(zhì)量比較（以3＋1成纜結(jié)構(gòu)95mm2（100°）扇形導(dǎo)體為例）

通過表2可以看出，相對壓輪生產(chǎn)工藝，拉模生產(chǎn)的導(dǎo)體尺寸相對穩(wěn)定，不像壓輪生產(chǎn)的導(dǎo)體會有大的波動，可以有效地控制導(dǎo)體截面，從而減少操作人員調(diào)節(jié)壓輪松緊不當(dāng)帶來的過度消耗。

表2 95mm2（100°）扇形不同工藝產(chǎn)品質(zhì)量比較表

3 拉模工藝的特點(diǎn)及優(yōu)勢

3.1 解決了單線進(jìn)入扇形拉模后出現(xiàn)劃傷，不能同心均勻進(jìn)模絞合問題

在探索開發(fā)扇形拉拔模前期，按照常規(guī)圓形拉模設(shè)計(jì)思維將整個(gè)模具進(jìn)口和出口全部設(shè)計(jì)為扇形，但在生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)單線進(jìn)入?？谇皵Q結(jié)、導(dǎo)體劃傷嚴(yán)重等問題。通過分析，導(dǎo)致該類問題的主要原因是絞籠為同軸旋轉(zhuǎn)，而模口為扇形，單線不能順暢均勻旋轉(zhuǎn)地進(jìn)入?？冢斐蓡尉€進(jìn)口前擰結(jié)；同時(shí)單線與模口邊沿劃擦，造成單線劃傷。

我們打破常規(guī)，將扇形緊壓拉模中的模芯分段設(shè)計(jì)，其中分為圓形進(jìn)口段、圓扇中間過渡段、扇形定型段三段，并且通過增大模具直徑，放大圓形進(jìn)口段直徑，加大單線進(jìn)線角度方式，讓單線更順暢均勻地進(jìn)入?？冢瑥氐捉鉀Q了單線進(jìn)入模口前擰結(jié)、導(dǎo)體劃傷嚴(yán)重等問題。

3.2 解決了單線進(jìn)入模具后頻繁出現(xiàn)斷線的問題

在探索開發(fā)扇形拉拔模前期，按照常規(guī)圓形拉模設(shè)計(jì)思維將整個(gè)模具設(shè)計(jì)的比較短，但在生產(chǎn)實(shí)踐中頻繁出現(xiàn)單線進(jìn)入模具后斷線的問題。通過分析，導(dǎo)致該類問題的主要原因是單線進(jìn)入模具后緊壓變形過快，阻力過大造成單線擠斷。

為了解決此問題的發(fā)生，我們通過改變設(shè)計(jì)，增加模具長度，加大圓形深度，形成圓扇緩慢過度，解決了因絞合導(dǎo)體變形過快，阻力過大造成單線擠斷的問題。

3.3 解決了生產(chǎn)中拉制對設(shè)備的負(fù)荷大的問題

為了保證扇形導(dǎo)體能夠很好地定型，開始我們將模具定徑區(qū)設(shè)計(jì)的較長，但是在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備牽引的負(fù)荷較大。造成設(shè)備牽引負(fù)荷大的主要問題就是拉模的定徑區(qū)過長，為了降低設(shè)備負(fù)荷只能采取降低定徑區(qū)長度的方法，然而既要保證扇形導(dǎo)體能夠很好地定型，又要在此前提下降低設(shè)備的負(fù)荷，這就給我們出了一個(gè)很大的難題，對此進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，最終找到了一個(gè)折中的方案對模具定徑區(qū)的設(shè)計(jì)。

3.4 解決生產(chǎn)中二層以上的絞線，內(nèi)外層反轉(zhuǎn)的問題

在生產(chǎn)實(shí)踐中，二層以上的絞線因牽引翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致二層以上的絞線，內(nèi)外層反轉(zhuǎn)不同向的問題。我們通過調(diào)整模具朝向，將模具扇尖全部向上，解決了內(nèi)外層反轉(zhuǎn)的問題。

3.5 解決生產(chǎn)中導(dǎo)體發(fā)熱過高的問題

由于拉模是采用擠壓成型的方式，就會產(chǎn)生大量的摩擦熱量，造成鋁線表面發(fā)粘，銅線表面氧化，導(dǎo)體容易斷線，過高的溫度也會縮短拉模的使用壽命。我們通過采用高純的酒精，用輸液管控制流量，降低導(dǎo)體熱量。

3.6 解決了因操作不當(dāng)模芯易損壞的問題

普通材質(zhì)磨損嚴(yán)重，壽命短；合金材質(zhì)容易碎，為了延長模具的使用壽命，在扇形緊壓拉模的模芯外加裝了一層模套對模芯進(jìn)行保護(hù)，防止在生產(chǎn)過程中因操作不當(dāng)將模芯損壞。

4 結(jié)束語

拉模生產(chǎn)電纜導(dǎo)體扇形絞線工藝技術(shù)是一種新型電纜導(dǎo)體絞合生產(chǎn)工藝技術(shù)。該技術(shù)相對傳統(tǒng)的壓輪生產(chǎn)扇形絞線工藝技術(shù)而言更經(jīng)濟(jì)、工藝更簡單、性能和質(zhì)量更穩(wěn)定。經(jīng)過探索、設(shè)計(jì)、開發(fā)的一種扇形絞線生產(chǎn)新工藝技術(shù)，通過試制、性能檢測，經(jīng)過多年的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，使該技術(shù)成功運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。該技術(shù)的成功應(yīng)用進(jìn)一步優(yōu)化了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸，降低了原材料的投入，提升了產(chǎn)品外在和內(nèi)在品質(zhì)，產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提高。