专利名称：电缆封帽热扩张成型方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种用在热状态下扩张制造电缆封帽的方法及装置，属于热塑机械类。
用于输、配电用的电缆及通讯电缆要求具有绝缘性能好、耐高压、机械强度高等特点，为了达到这个目的就要从电缆设计和制造上加以保证，其中一个重要环节就是给制成的电缆的两端头加封帽，以封住端头，使其完全与空气和水隔绝，施工需要截断后的电缆也应加封帽，否则将降低电缆的绝缘性能和耐压，甚至不能使用。为此，对于用塑胶制成的封帽不仅要求有很好的弹性便于封包电缆端头而且封包之后必须紧紧包住端头不容有可能泄漏的地方，当然更不允许有裂缝或在使用一段时间后出现裂缝，造成漏气、进水的现象。
由于制造厂专业生产电缆封帽的经济效益并不高，因此目前国内仍采用比较简单的办法，制出的封帽质量不太理想，即用一个塑胶管经径向扩张，在一个端头用加热办法使其缩小口径，并包紧一个特制的硬塑料头，装上气咀(图9)。这种产品密封性得不到保证，就有可能泄漏，或者使用一段时间就要出现漏气缝隙。我们见过美国有一种产品(
图10)是先挤成管状，然后根据封帽长度分段再啮合，加热扩张后再切断成两个。它也会在从新啮合处留有缝隙或使用后惭惭裂开而产生泄漏，这种封帽还存在厚度不均匀，耐压强度和机构强度不高等缺点。国际上有制造端头无接缝电缆封帽的，我们不了解其制造方法和和设备，但产品售价很高，由于国产电缆封帽的质量不好，电缆厂家急切要求能生产出高质量的电缆封帽，尤其是通讯用电缆及出口企业只好长期使用价格昂贵的进口端头无接缝的封帽。
本发明的目的就是解决制造出优质价廉端头无接缝电缆封帽的方法及装置。
下面结合附图对本发明的装置及制造方法加以详细说明。
图1是本发明电缆封帽成型装置总2预热箱图3冲杆图4冲口总成图5冷却总成图6滑块图7卡块图8冲口套图9端头有孔的国产电缆封帽图10端头啮合封口的美国封帽本发明装置(图1)主要由程序控制箱(110)、预热箱(111)、冲杆(13)、冲口总成(12)和冷却总成(15)等主要部件组成。
程序控制箱是全装置的指挥系统，它指挥全机各部件按一定程序、在一定时间内完成某一动作。本发明中程序控制系统可指挥全机在冲杆下行一次的28秒钟时间内完成一个最小规格封帽的加工，52秒钟完成一个最大规格封帽的加工。时间控制准确度误差小于0.01秒。指挥全机动作准确、可靠，并且还可以根据工件尺寸不同，对各工序加工时间长短进行调整。
预热箱(图2)是为将待扩张的筒形工件放在箱内预热到可以扩张的温度而制造的，预热箱是安放了为升温用的红外电热管(21)的长方形箱子(23)。箱壁有隔热保温层(22)，箱内有一个经变速的电机传动系统带动而运转的链条(25)，链条带动可以套入待预热的工件(26)的竖杆(24)转动。预热箱尺寸主要是保证工件从套到竖杆上起，到从竖杆上取下，准备送入下工序止这段时间内，能使工件均匀的加热，使温度升到120～130℃并保证经预热的工件按生产周期需要，不断的供应。本发明让工件在预热箱里行走12～22分钟预热箱加热功率为5KW。
本发明的冲杆(图3)是一个空心的无缝杆(31)，其上端装有能控制冲杆行程，以保护全机不因冲杆下行遇到障碍而损坏机件的行程控制开关(32)，冲杆顶端连有送气软管(33)，冲杆下端是有锥度的冲杆头(34)和带有四个出气孔(36)的冲咀(35)，本发明的冲头是制造封帽的实际上的内模。冲杆由钢材制造而冲头和冲咀则由45号钢和聚四氟乙烯制造。
冲杆在沿立柱的垂直轨道上滑动的提升柱带动下上、下运动，冲杆中心与立柱的不平行度座标方向不大于0.05毫米。
冲口总成(图4)是本发明的核心之一，它主要由四部分组成即滑块(47)、卡块(41)、冲口套(46)和冲口定位架(410)。具有上、下两层扇形端面的六块“工”字形金属滑块(图6)套入一个从中心向圆周等分根据封帽规格不同开有六个36～56毫米宽滑槽的金属冲口套内，这样的结构安排为使滑块可以在冲口套上的滑槽内沿径向往、返滑动，每块滑块下端用螺钉连接一块“┌”形的卡块(图7)，六块卡块合拢时是一个完整的圆，卡块下部是便于工件口部套上的带圆弧的楔形。从图4可以看出，当冲杆头沿冲口总成中心圆孔向下走时，随着滑块被冲杆头径向推开，卡块带着工件也一起沿径向向外移动，当冲杆头经过冲口总成中心孔向上移动退出冲口总成时，卡块下端楔形部分就会由于装在滑块扇形外侧面的孔内的弹簧(411)反弹(冲杆头向下走时弹簧(411)被压缩)，随着滑块沿径向向圆心移动而抱拢恢复成有锥度的圆形。弹簧(411)被封口螺钉(45)封闭在外侧面封口圆孔内。
金属冲口定位架下部靠近卡块段有一安装在托架(43)上由电阻丝盘成与定位架之间隔热、绝缘的加热圈(42)，用以烘烤卡块，使其温度达到80～90℃，目的是防止预热到120～130℃的工件套上卡块时，遇冷卡块会收缩，抱紧卡块，增加制造上的困难，甚至损坏工件。
制造封帽时，将经过预热的工件套在由六块卡块下端带圆弧的楔形部分组成有锥度的“圆筒”上，下行的冲杆头推动滑块沿径向向外移动而带动卡块沿径向向外移动，从而扩大了套在卡块楔形部分的工件的口部，被冲杆头冲开的卡块此时已不再是一个有连续圆周的圆，而是六段内表面与冲杆头部接触的弧形面，外表面以六块弧形面与工件内表面接触，工件其余的内表面包围冲杆。
从上述冲杆与滑块、卡块的动作过程，我们看出滑块在成型过程中起了一个将冲杆的垂直运动变成带动卡块的水平运动的作用。滑块在冲口套滑槽的水平运动及冲杆通过滑块、卡块中心的垂直运动都是需要很好润滑的，否则将使冲杆不能正常上、下运动，影响封帽的生产，因而本发明在滑块上方有带注油孔并放入吸油棉绳(48)的冲口套(46)和带提手的油槽盖(49)。
冲口总成通过冲口定位架(410)，旋紧在立柱(19)上，冲口总成与冲杆的不同心度误差不大于0，05毫米。
本发明的冷却总成(图5)除了具有冷却成型产品;使其定型的作用外，还是本发明成型设备中实际上的外模，因为本发明中口部经机械扩张的工件进一步加工成型和定型是靠冲杆头带着工件下行进入冷却总成，由冲杆咀(35)的气孔(36)送入4kg/cm2的压缩空气，使工件按照冷却总成中的铸铜外模(51)和黄铜斜模(510)构成的尺寸扩张成型和冷却定型的。
本发明的冷却总成主要由外模(51)、外套(52)、冷却架(511)以及通过铰链结构(59)与冷却架(511)相连的活动门架(56)和安放在活动门架内的斜模(510)、模底(55)及由电磁铁(53)控制，起到控制活动门架启、闭的自动门扣(57)和接水口(16)、水箱(17)等组成。
本发明中筒状的铸铜外模(51)在外壁铣出许多冷却水槽，外套与外模之间有6～7mm左右垂直流水间隙。
本发明的黄铜斜模(510)在成型过程中是外模的一部分，封帽的头部就按它的形状和尺寸成型。只是它安装在活动门架(56)内，可以随活动门架一起向下开启，以便成型封帽由此落下送出机外。斜模侧边为增加散热面也铣了许多轴向槽。
本发明的外套(52)与冷却架(511)内孔之间径向有5毫米左右的活动间隙，外模距上口30毫米左右长度内有1∶10的斜度，这是为了便于带着工件的冲杆头顺利的进入外模并能自动定位，使外模与冲杆之间同心，以保证产品壁厚均匀。
本发明中通过铰链结构(59)将由外模、外套组成的上半部外模具与由斜模(510)、模底(55)、活动门架(56)组成的下半部外模具连接一起，都安装在冷却架(511)上，构成完整的可以使工件在其内部，通过吹压缩空气成型的外模。
本发明中活动门架(56)的开闭是通过一臂(54)做为电磁铁心的可以围绕一固定轴转动的自动扣来控制的。活动门架内除装有斜模外，还安装有为增加散热面能流过冷却液，开有多个同心圆槽和径向槽的黄铜模底(55)和钢制门架(58)。
接水口是放置在活动门架下部，用于将冷却液与成品分开，导出成品，由铁杆焊成箅形的半圆筒。
冷却总成是通过冷却架一起装在立柱(19)上，这样做才能保证外模与冲杆的同心，(即外模和内模的同心)才能保证成品具有均匀的壁厚，本发明中规定冷却总成和冲杆的不同心度不大于0.05毫米。
本发明中冷却液存放在机身(图1)下部水箱(17)内，这是为了减少占地，冷却液用6米扬程的抽水机送入冷却总成的进水咀(512)，冷却液从外模与外套间通道及各散热槽路，经活动门架、斜模、底模、接水口、进入水箱。
在冲口总成中套上卡块的工件口部被扩大，随着冲杆的继续下行工件被冲杆带入冷却总成，接受自动程序控制系统指令冲杆咀从气孔中送入4kg/cm2左右的压缩空气，使工件在外模内扩张成型，随即又从进水咀(512)送进冷却液，通过外模冷却使成型的产品定型之后，自动程序控制系统令电磁铁铁心(54)作用，自动活门扣(57)被搬起，活动门架(56)被打开，冲杆继续下行，然后送入8kg/cm2左右的强压缩空气使产品脱模，并令冲杆同时向上提升，此时脱模产品下落，经接水口(17)被送出机外，冲杆头也通过冲口总成的滑块退回到起始位置。冷却液穿过冷却总成，从底部流入水箱(17)，将重新被抽水机扬起送入进水咀，随着提升杆带着冲杆上升，活动门架也被带动关闭，由自动门扣锁住。一个新的产品成型准备结束，再一次成型过程将从新开始，如此周而复始。
为便于产品脱模，在设计时随产品尺寸不同要充分考虑产品的壁厚、成型尺寸及冷却、定型收缩等重要因素。本发明设计外模尺寸时让成型产品与冲杆间留有0.05毫米的气隙。
本发明有安全保护装置，防止事故发生损坏机件，由于本装置可能发生损坏机件的故障，只能是发生在冲杆下行过程失去控制，为此本装置在冲杆顶部安装行程控制开关(32)，一旦冲杆下行遇到障碍，行程开关就切断全机电源，将可避免事故的发生。当然冲杆及冲口总成保证足够的润滑也是重要的，因为冲杆不能及时下行去扩张工件或脱模都可能造成废品。
发明人使用本发明，在热状态下(120℃～130℃)先用机械扩张工件口部，再用压缩空气吹扩，按模具成型，冷却定型制造封帽的方法和使用按发明制造的设备，将成型一个封帽的12个动作，在程序控制器控制下，冲杆下行一次仅用28秒时间，完成全部工艺过程制出一个最小规格的封帽，或用52秒钟制出一个最大规格的封帽，封帽合格率在96%以上。本发明设备制造工艺简单，无特殊精加工要求，选材一般，结构紧凑，对使用环境也无特殊要求，操作方法简便，生产率高。使用本发明设备和方法制造出的封帽端头无缝隙，长期使用也不会产生裂缝，产品还有壁厚均匀等优点，产品的成本也远远低于国外同类产品，国内、国际用户都可以接受。因此本发明的方法和装置的使用和推广不仅可以提高电缆封帽的质量，还可减少进口、节省外汇支出，甚至在大量创汇。
权利要求
1.一种由程序控制系统及冲压模具组成的电缆封帽热扩张成型方法及装置其特征在于装置由工件预热箱(111)、冲杆(13)、冲口总成(12)、冷却总成(15)和故障自动停机保护系统(11)等组成。
2.一种在热状态下使筒状塑胶工件扩张成电缆封帽的方法其特征在于用程序自动控制将待加工的工件预热到可热拉伸的温度(120～130℃)将其口部套入经电阻加热元件烘烤到80～90℃，缩拢后中心为一完整圆的金属卡块(图7)上，冲杆头(34)下行进入卡块中心，用机械推力扩张卡块，工件口部也被沿径向扩张，冲头继续下行，冲杆咀(35)把工件顶出卡块，完全套在冲杆头上。冲杆头带着工件进入外模(51)后，从冲杆咀(35)的气孔(36)送出4kg/cm2的压缩空气，使工件按外模内壁尺寸扩张成型，随即在外模外壁送入冷却液使成型产品冷却定型，从冲杆咀气孔再送出8kg/cm2的压缩空气，使产品脱模，经打开活动门架(56)送出机外。
3.根据权利要求1所述的装置其特征在于预热箱是内部有一经变速的电机传动系统带动而运转的链条(25)及竖杆(24)，有红外加热元件(21)，箱内有隔热层(22)的金属箱(23)，随链条一起运转的多个竖杆可以套入待预热的工件(26)，链条的运转速度与箱内发热元件功率相匹配，使工件在箱内运转12～20分钟时间后能达到120～130℃温度，保证经预热待成型工件按生产周期需要不断供应。
4.根据权利要求1所述的装置其特征在于冲杆(31)是空心杆，上端装有故障保护控制开关(32)，顶端与送气软管(33)相连，冲杆下端装有耐高温的聚四氟乙烯材料和45号钢材制成带有四个出气孔(36)的冲杆咀(35)和有锥度的冲杆头(34)，冲杆(13)在由变速传动系统带动沿立柱垂直轨道畅顺滑动的提升柱(18)带动下上、下运动，冲杆与安装冲口总成(12)和冷却总成(15)的立柱(19)的不平行度座标方向不大于0.05毫米，外模的设计应使气扩成型的产品在冷却收缩定型之后与冲杆头间留有0.05毫米左右的脱模气隙。
5.根据权利要求1所述的装置其特征在于冲口总成(12)是从中心向圆周均匀设有六条36～56毫米宽导轨的金属冲口套(46或图8)、六块有扇形端面并在上端面外侧边钻有可以置入弹簧，由螺钉(45)封口的工字形金属滑块(47或图6)、六块下端为带圆弧的楔形，用螺钉连接在滑块下端，合拢时为一完整圆的“┌”型金属卡块(41或图7)、与冲口套(46或图8)连接的冲口定位架(410)、下端与滑块(47)连接上方有注油槽放入注油棉绳(48)和有提手的二个金属油槽盖(49)组成。在靠近卡块部位下端的托架(43)上还安放一个与冲口定位架隔热、绝缘、烘烤卡块用由电阻丝制成的内热圈(42)。
6.根据权利要求1所述的装置其特征在于冲口总成是通过冲口定位架旋紧在立柱上，冲口总成与冲杆中心距公差不大于0.05毫米。
7.根据权利要求1所述的装置其特征在于冷却总成由进水咀(512)、铸铜外模(51)、碳钢外套(52)、黄铜的斜模(510)、模底(55)、金属承托板(58)及将冷却总成安装在立柱上的铸铁冷却架(511)等组成，外模上口有1∶10的斜度、外套、与冷却架内径间留有5毫米的间隙(513)。
8.根据权利要求1所述的装置其特征在于斜模外壁、模底、承托架都是制成开有多个槽路增大与冷却液的接触面，尽快散热的结构，它们安装在由电磁铁(53)控制启闭，用铰链(59)安装在冷却架上的活动门架(56)内。
9.根据权利要求1所述的装置其特征在于冲杆上端装有为防止冲杆下行遇到障碍而损坏机件，能自动切断全机电源的行程控制开关(32)。
全文摘要
本发明是一种用热扩张制造电缆用封帽的方法及装置，本发明的装置由程序控制器、工件预热箱、冲杆、冲口总成、冷却总成等组成。制造方法是将待扩张的筒状工件经预热后套入冲口总成的卡块上，通过程序自动控制，用冲杆头部的侧向机械推力扩张工件口部，待工件进入冷却总成时从冲杆嘴的气孔送入压缩空气吹扩，使工件下部依外模形状扩张成型，再通入冷却液冷却定型，从冲杆嘴送入压缩空气使其脱模，制成品封帽被送出机外。
文档编号H01B13/22GK1103986SQ93120960
公开日1995年6月21日 申请日期1993年12月13日 优先权日1993年12月13日
发明者伍晃 申请人:深圳长园应用化学有限公司