模具橡胶模的研究.docx

模具橡胶模的研究.docx

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模具橡胶模的研究

橡胶模

一、模具设计应遵循下列原则：

（1）了解橡胶制品的材料种类、材料硬度、收缩率；

（2）橡胶制品分型面、撕边槽、余料槽的合理选定；

（3）模具结构合理、定位可靠、模腔数量适当、便于加工和使用；

（4）模具材料应有足够的强度和刚度，力求外形小、重量轻。

二、模具分型面的设计必须考虑到制品工作面、制品高度、脱模、制品外观要求等因素。

（1）工作面制品的工作面分为静态和动态两种，静态工作面用于固定密封部位，动态工作面用于活动密封部位。

如带骨架的油封，外径为固定密封，内径为活动密封。

设计时模具的分型面应尽量避开制品工作面。

（2）制品高度模具分型面选取不当，往往给制品取出造成困难，有时需采用铜针或钢针挑取，这样生产效率低、影响产品质量和外观。

凡制品高度超过3mm或带有骨架产品，在设计模具时都应该考虑制品排气和取出方便，否则产品易产生气泡、缺料。

另外，模具分型面的选取必须考虑到产品易脱模。

对工字形产品而言，胶料硬度低（邵尔硬度65度以下）、壁厚（2mm以下），一般采用拉、推、拽等方法强行脱模；但对于硬度高（邵尔硬度＞65度）、壁厚（＞2mm）或带有骨架的产品，一般采用活动式哈呋条结构，这样制品很容易取出。

（邵氏硬度K是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度范围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。

）

三、外形尺寸和模具材质

确定模具外形尺寸时，首先必须考虑制品的几何形状、模腔的数量、硫化设备和模具加工设备、年需求量等因素。

为了合理掌握模具模腔数，应注意以下几点：

（1）对需求量很少的，可采用一模一穴，这样既满足了需求量，又缩短了加工周期；

（2）对需求量很大的，形状简单的可采用一模多穴，这样既提高了生产效率，又降低了单件成本，同时具有一定的市场竟争力；

（3）对于形状复杂或带有骨架的制品，模腔不宜过多。

其次要考虑到模板的强度、刚度，模板过厚，强度和刚度都能保证，但模具笨重，不便于操作；相反，模板过薄，强度和刚度达不到要求，易变形。

再次要考虑到模具的材质，对于注塞、料杯、模板等非型腔类的选45钢、B20H等材质；对型腔类的选用SM1、40Cr、65Mn等材质。

4、收缩率

胶料在加热硫化时，胶料内部发生形变和交联，由此而产生的应力被硫化过程所固定。

在硫化胶料冷却过程中应力趋于消除，制品的线性尺寸成比例缩小。

因此，在设计模具时尺寸需相应加大，加大的比例即为模压制品的橡胶收缩率。

影响橡胶收缩率的因素很多，如橡胶热膨胀、产品壁厚、有无骨架、含胶量、胶料致密度及硫化工艺等因素。

（1）橡胶收缩率随硫化制品含胶量的增大而增大。

（2）橡胶收缩率随硫化后橡胶硬度增加而呈抛物线变化。

计算橡胶收缩率的一些经验公式

1、以橡胶硫化温度计算制品胶料收缩率的一般计算公式

C＝（a－b）TR×100%

式中：

C—制品胶料的收缩率，%

a—橡胶的线性膨胀系数

b—模具金属的膨胀系数

T—硫化温度与测量温度（室温）之差

R—生胶、硫磺和有机配合剂在橡胶中的体积百分数，%

2、以邵尔硬度计算制品胶料收缩率的经验公式

C＝（2.8～0.02k）×100%

式中：

C—制品胶料收缩率，%

k—邵尔硬度

（邵氏硬度K是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度范围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。

）

其他系统的设计为了除去橡胶产品的废边，在距离型腔的适当位置必须加工撕边槽（形状有三角形、等腰梯形、半圆形等），否则橡胶产品的废边无法去除，有时还需要加工余料槽。

如果模具采用注压结构，那么在模具设计时不仅要考虑到浇口的设计，还要考虑到注塞和料杯的配合角度。

角度过小，模具容易卡死，不易打开；角度过大，不易封胶，胶料易溢出；一般配合角度取1°～1.5°。

结论：

随着橡胶工业的发展，各种形状复杂、外形尺寸精度高、质量好的橡胶制品日益增多。

为了适应生产科研需要，在利用现有设备的基础上，要多方面改进和发展橡胶模具的结构。

压制模

压制成型模具又称为普通压模。

它是将混炼过的、经加工成一定形状和称量过的半成品胶料直接放入模具中，而后送入平板硫化机中加压、加热。

胶料在加压、加热作用下硫化成型。

特点：

模具结构简单，通用性强、使用面广、操作方便，故在橡胶模压制品中占有较大比例。

一、压制成型模具的设计原则

为了保证制品有正确的几何形状和一定的尺寸精度，在设计模具时应遵循如下原则：

1、掌握和了解橡胶制品所选用的橡胶材料（牌号）硬度（邵氏）和收缩率。

2、设计的模具结构合理、定位可靠、操作方便、易于清洗和制品修边。

3、模具中模腔的数量适当、便于机械加工和使用。

4、在保证模具强度和刚度情况下力求模具轻便。

5、模具设计符合规范化。

二、压制成型模具的结构

1、开放式

利用上下模最终吻合时的压力压制制品，多余胶料从分型面益出，制品有水平方向飞边。

适用于硬度较低，具有较大流动性的胶料和形状简单的制品。

结构形式

2、封闭式

模具配合高度，压制过程中胶料不易外溢，能充分

。

封闭式模具适用于夹布、及其他织物的制品、胶料硬度较高、流动性差的制品。

3、半封闭式

模具一端带有一定深度锥面配合。

特点是操作安全、定位可靠、不易拉毛配合面，使用面广。

适用于上下带有型腔、制品同轴度要求较高的单腔模具。

结构形式

4、铰链式（合页式）

适用于制品件较小或模具中的镶块暴露在凸模上，操作时容易碰伤的情况。

5、外箍压紧式

适用于夹布胶带、平胶带等带夹织物制品。

3、模具设计

（1）模具设计步骤

1．模具结构的选择

2．分型面的选择

3．型腔尺寸的确定

4．镶块及型芯安装方法的确定

5．其它尺寸的确定。

模具结构的形式直接关系到制品质量、生产效率、模具加工难易、使用寿命等。

制品不同，模具结构不同；制品相同，使用的设备不同、加工工艺不同，模具结构也不同。

（2）分型面的选择

1．分型面：

分开模具，取出制品的面。

2．分型面选择位置的不同直接影响到胶料的填充、制品质量、模具加工、模具使用、制品修边等。

3．分型面设计原则

⑴保证制品顺利取出与脱模

⑵模具的分型面应尽量闭开制品的工作面

⑶同一类型制品不同分型面的选择

同一类型制品的分型面选择必须考虑到制品的取出。

制品能否取出决定于制品厚度、断面与内径的大小。

⑷分型面选择的最大特点

分型面的选择在制品的非工作面上，或者在制品的边角、圆弧突出点的面上。

突出点在边角或圆弧相交的制品，分型面一般设置在边角或圆弧相交处为宜。

⑸夹布、夹织物制品的分型面

夹布、夹织物制品的分型面的选择，既要考虑胶料与夹布织物的安放与填充，又要考虑胶料与织物的压紧和压实，因此，分型面必须有适当的镶嵌的深度。

常用的镶嵌深度H=3～6mm。

⑹橡胶制品中各类套管、防尘罩、橡胶轴承分型面的选择

上述制品分型面的选择应根据工厂的实际情况考虑，但一定要保证模具导热均匀，制品取出方便。

分型面可分为立式、卧式。

对于一般细长套管（两头大、中间小，或带有台阶的各类保护套），当立式分型面加料困难，且模具闭合高度超过模具宽度而影响导热时，通常采用卧式分型面的模具结构。

对于波浪形的防尘罩，分型面采用卧式两瓣模结构。

模芯由多件（5～6块）镶块组合。

如果防尘罩台阶较少，其中一端口径较大，制品厚度小于1.5mm，也可采用整体模芯结构。

这样模具加工容易，操作方便。

也可采用圆片形拼合模芯结构。

另外，橡胶轴承制品分型选择应根据制品高度确定。

当制品高度超过60mm时，模具应采用卧式分型面。

常用O型圈分型面的选择，一般按使用要求可分为180°和45°分型面的结构。

180°分型面一般适用于固定（静态）密封的场合，45°分型面一般适用往复直线、旋转运动的动态密封场合（固定密封也可使用）。

4、模具定位

模具型腔一般由多块模板组成,要确保制品在型腔中获得准确的形状与位置,必须采用不同的方式的定位,不然难以压制出准确的制品。

模具定位的结构方式：

1．圆柱面定位

特点：

通用性强，加工方便，定位可靠。

设计要求：

（1）定位配合长度h应大于制品的高度H，否则易压坏模具。

（2）圆柱面定位有单向定位、双向加强定位结构。

合理结构因为制品在硫化时会钻缝，导致出模时制品边缘拉伤及钻缝残留飞边，影响制品外观质量。

双向定位：

适用于长壁管类的制品。

特点：

双向定位加料方便、并具有良好的定位性能、制品壁厚均匀、型芯不易歪斜等。

2．圆锥面与斜面定位

特点：

性能可靠，精度高，加工较难，操作方便，斜面配合不易损伤、拉毛，模具使用寿命长。

技术要求：

（1）导柱排列方式：

三孔丁字形排列（比后者好，因此应用较多））；一大一小对角排列。

（2）导柱直径：

6、8、12、16mm；长度：

24、28、34、38、44、48mm，比模具闭合后短1～2mm。

也可视模具高度而定。

3．镶块与V形挡板定位：

适用于压制异形胶管、护套、空芯嵌条等卧式模具，它既解决了模具加工困难，又能拉紧模具。

特点：

能解决加料后型芯的定位问题，从根本上防止上下模或型芯压坏的现象。

4．螺钉定位

形式较多，特点是既可起调节作用，又可起拉紧、定向作用。

（1）螺钉调节高度定位

带有金属嵌件活门的杂件制品，由于嵌件尺寸误差不相一致，如嵌件为上偏差，导致压胶时嵌件高度变形；如嵌件为下偏差，导致制品缺胶或出现微孔不致密状态；如增加胶料，则制品飞边增厚。

用螺钉调节嵌件高度，可以避免压胶时造成的飞边增厚、变形、缺胶等现象。

用螺钉调节嵌件定位高度，操作比较麻烦。

压胶前必须先压紧上模，待螺钉高度（压紧嵌件状态）调整后，再卸下压紧螺钉，而后加料、加压硫化。

否则嵌件与模具高度H必须作到一致，将比较困难。

（2）骑缝螺钉定位

带方形或异形的型芯要求定位时，可用骑缝螺钉或骑缝圆柱销定位。

（3）嵌件或型芯螺钉定位

此方法适用于制品中带有镶件制品，或用卧式模具成型的制品中型芯用螺钉拉紧定位的情况。

5、模具型腔尺寸计算

收缩率对制品成型尺寸影响很大，另外，制品尺寸的波动还取决于合模压力、硫化过程中的工艺条件，也取决于模具结构和工艺过程。

所以考虑模具尺寸时应综合考虑，并配以经验数据，以得到合理的成型尺寸。

计算模具型腔尺寸的方法有以下几种。

1．厚、薄制品模具型腔内外径尺寸计算

制品厚、薄、断面宽度对胶料收缩率有一定影响。

实践证明：

制品越厚，收缩率越小；断面宽度越大，相对收缩率也越小。

制品厚度、断面宽度对胶料收缩率的影响（又称补偿值）见表。

表制品厚度H、断面宽度W对胶料收缩率S补偿值S

厚度范围H

≤3

＞3～6

6～10

10～20

20～30

30～40

＞50

断面宽度W

收缩率S补偿值S

（%）

S

S

－0.1

S

－0.2

S

－0.3

S

－0.4

S

－0.5

S

－0.6

在上表中，当H、W不在同一数值范围内时，S

值取H、W中尺寸范围小者为补偿值。

如：

H=3、W=25时，应取H=3相对补偿值S

=（S

－0.1）%。

厚、薄制品的模具型腔外径尺寸按下式计算：

D

=D＋（D×S

）

式中：

D

—型腔外径尺寸；

D—制品外径尺寸；

S

—胶料收缩率补偿值。

厚、薄制品的模具型腔内径尺寸按下式计算：

d

=d＋（d×S

）

式中：

d

—型腔内径尺寸；

d—制品内径尺寸；

S

—胶料收缩率补偿值。

2．衬有金属嵌件制品的收缩率

衬有金属嵌件橡胶制品，其收缩率较小，且朝金属嵌件方向收缩。

对一般带有金属嵌件的制品，可以按下列经验公式计算其自由收缩值。

双向制品时：

U≈

＋（W·S）

单向制品时：

U≈H·C＋（W·S）

式中：

U—自由收缩最深深度；

H—制品胶料厚度（嵌件粘接高度）；

S—胶料收缩率；

W—制品断面宽度。

3．橡胶O形圈模具型腔内径及断面尺寸计算

3.1O型圈型腔内径尺寸及公差的计算，可按下列公式计算：

d

=d（1+S）±Δ

式中：

d

—型腔内径尺寸；

d—制品内径尺寸；

S—内径收缩率；

Δ—型腔内径公差（提高精度后公差，其值约等于O形圈制品内径公差的0.3倍）。

3.2型腔断面尺寸及公差，可按下列公式计算：

W

=W（1+S）±Δ

式中：

W

—型腔断面直径；

W—O型圈断面直径；

Δ—模具型腔断面公差取±0.05（包括上、下模合拢后型腔断面错位量）。

型腔尺寸计算应遵循的原则：

1．差表以硬度为基准，计算收缩率近似值；

2．提高型腔的加工精度，一般制品要求提高2～3级，其公差值约等于制品公差的0.3倍左右。

3．在新开的模具，尽可能留有修模的余地。