隔震橡胶支座模具设计

太原工业学院毕业设计 毕业设计隔震橡胶支座模具设计机械工程系朱志飞102011111学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化系 部： 宋耀峰专 业： 指导教师： 二一四年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目：隔震橡胶支座模具设计系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：102011111学生：朱志飞指导教师（含职称）：宋耀峰(高级工程师)专业负责人：田静1 设计的主要任务及目标主要任务：审查隔震橡胶支座，了解生产量及产品所用胶种。确定模具结构，要确定模具结构形式，腔数和分型面，考虑好模块间定位，余胶槽和启模槽。确定收缩率。计算型腔尺寸。确定模具外形尺寸。确定模具精度。模具材料的选择及热处理。模具的整体分析。目标：设计一个符合规定性能要求的隔震橡胶支座模具。2 设计的基本要求和内容 设计图纸齐全； 毕业设计说明书一份；答辩PPT。3 主要参考文献1陈良辉.模具工程技术手册M.北京:机械工业出版社，20022张秀英.橡胶模具方法与实例M.北京:化学工业出版社，2003：46-1103模具使用技术丛书编委会.橡胶模具设计应用实例M.北京:机械工业出版社，20034刘小年.机械制图M.北京：高等教育出版社，20074进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1进行调查研究，查阅资料，完成开题报告3月3日3月23日2补充模具知识，掌握本设计相关内容3月24日4月12日3中期检查4月13日4月30日4计算设计绘图5月1日5月18日5编写说明书、打印，准备毕业答辩资料5月19日6月10日隔震橡胶支座模具设计摘要：面对拥有巨大破坏力的地震灾害，我们不能任其祸害。在建筑物基础层与底层间安装叠层隔震橡胶支座是一种被实践证明了的有效的减震技术。隔震这种抗震方式比单纯强化结构本身及主要承重构件更体现以柔克刚。支座代替上部结构承受地震强烈的位移动力，以此来隔离或耗散地震的能量，避免或减少地震能量向上部结构传输，此时上部建筑结构的反应相当于不隔震情况下的1/41/8。对隔震橡胶支座性能提高的追求促进着隔震橡胶支座模具设计的不断优化。在支座生产工厂的实习经验和认知积累能够保证该设计结果的一定的实用性。针对有效直径600的支座，本文对余胶槽，启模口，硫化收缩率，型腔尺寸等模具设计所含内容进行了设计。为型支座设计了普通型和铅芯型的两种类型的模具。关键词：隔震橡胶支座，模具，实用性，有效直径，型The Mold Design of Seismic Isolation Rubber BearingsAbstract:Faced with the enormity of the earthquake disaster, we cant let it scourge.Thatstacked seismic isolation rubber bearings isInstalled between the base layer and the bottom of buildings is a proven and effective technique.Isolating is a better waywhich embodys softness than simply strengthening the structure itself and the main load-bearing components.Bearings replace upper structures subject to seismic strong motivationthus isolating or dissipating earthquake energy and avoiding or reducing the energy transferred to the superstructure.The pursuit of performance improvement of seismic isolation rubber bearings promote continuous optimization of its moulddesign .Internship experience in the factory which produce thisrubber bearing and the accumulation of knowledge can ensure the certain utility of the design result.For effective diameter 600mm,this paperdescripesandinterpretates residual glue groove,restart of die mouth, cavity dimensions and other mold design contents.For type , two molds of general and lead bearing are designed.Key words:stacked seismic isolation rubber bearings,molds,utility,effective diameter,type目 录1前言12 隔震橡胶支座审查22.1隔震橡胶支座简介22.2制品信息22.2.1数据信息22.2.2胶种选择22.2.3胶粘剂32.2.4嵌件42.2.5生产阶段52.3关于生产量73模具结构的确定83.1模具结构形式和腔数的确定83.1.1模具结构形式的确定83.1.2模具腔数的确定83.2分型面的确定83.3模具的定位83.4余胶槽和启模槽934.1余胶槽93.4.2启模槽104 收缩率的确定124.1模压制品收缩率的影响因素124.2橡胶模压硫化收缩率的确定125 型腔尺寸的计算135.1型腔尺寸的计算和相关因素考虑135.2型腔尺寸公差的确定146 模具外形尺寸的确定156.1中模的壁厚156.2模具的高度167 模具精度要求187.1形位公差确定187.2模具的表面粗糙度188 手柄209 模具材料的选择及热处理2110 模具的整体分析2210.1硫化工艺的可行性2210.2机械加工的可行性和经济性分析22结论23参考文献24致谢25太原工业学院毕业设计1前 言隔震橡胶支座又称为夹层橡胶垫，世界上一些发达国家，如日本、美国、新西兰、意大利等早已在20世纪80年代初开始将隔震橡胶支座应用于各类重要建筑物、桥梁、设备等的隔震工程中。中国也于20世纪90年代初也开始在各类建筑物上推广使用。迄今为止，国内外在建筑结构、桥梁、设备上采取的主要隔震措施，绝大多数是采用橡胶与钢板叠合的“夹层橡胶垫”隔震技术。应用这一技术的建筑物或桥梁在中国、日本、美国等均已成功地经受了地震的考验，因此，它已成为一项比较成熟的、可以推广应用的隔震技术。隔震橡胶支座是由橡胶片和规定厚度的钢板分层叠合置于模型中经加热加压硫化粘结而成。由于在橡胶层中设置夹层钢板，且橡胶层的钢板通过胶黏剂牢固地粘接成一个整体，当橡胶支座承受垂直载荷时，橡胶层的横向变形受到约束，使橡胶支座具有很大的垂直承载力和竖向刚度。当橡胶支座承受水平载荷时，橡胶层的相对侧向位移大大减少，使橡胶支座获得很大的整体侧向位移而不致失稳，并且保持较小的水平刚度（仅为竖向刚度的1/5001/1500）。由于夹层钢板与橡胶层紧密牢固地粘结成一个整体，橡胶层在竖向地震作用下还能承受一定的拉力，使橡胶支座成为一种竖向承载力极大（可高达200000KN）、水平刚度较小、水平侧向位移容许值很大（可达1000mm)，又能承受竖向地震作用的理想隔震装置。将它安装在建筑物底部和基础之间，把上部结构和基础“隔开”。这样，就改变了结构的动力特性和动力作用，明显地减轻了结构物的地震反应，达到了“以柔克刚”的效果。当地发生剧烈震动时，上部结构仍然处于正常的弹性工作状态。根据地震模拟震动台实验和地震实测的结果表明，隔震橡胶支座隔震体系的结构加速度反应只相当于传统抗震结构（基础固定）的加速度反应的1/41/12。同时，它耐久性能好，一般使用寿命可在50年以上，起码与建筑物使用寿命相同，因此，隔震橡胶支座在建筑机构上将会应用越来越广泛。272 隔震橡胶支座审查2.1隔震橡胶支座简介建筑隔震橡胶支座一般分为普通型（无铅芯型GZP）和有铅芯型（GZY）。GZY型主要由上连接钢板，上封板，叠层的内部钢板和橡胶，下封板，下连接钢板，保护层橡胶和铅芯组成。标注示例：GZP400 表示普通型圆柱型有效直径为400mm的支座。支座按构造分为：型连接板和封板用螺栓连接，封板与内部橡胶黏合，橡胶保护层在支座硫化前包裹；型连接板直接与内部橡胶黏合；型支座与连接板用凹槽或暗销连接。2.2制品信息2.2.1数据信息 在建筑隔震橡胶支座型号系列中，选取GZP/GZY600作为目标制品，并设计其成型压胶模。表1.1 GZY600数据GZY600-120参数表橡胶外径铅芯直径橡胶层厚橡胶总数中间钢板厚度中间钢板总数600mm120mm5mm24片2mm23片封钢板厚度隔震器总高度连接板尺寸一次形状系数二次形状系数设计载荷16mm198mm65065022mm305.452827kN2.2.2胶种选择由于天然橡胶黏度低，流动性好，伸长率大，产品易脱模，模压工艺性好，但易卷气，选天然橡胶作支座用胶种。天然橡胶(NR)也叫聚异戊二烯。它具有优良的物理性能和力学性能，滞后损失小，多次变形下的生热量低，还具有良好的耐寒性能。该橡胶的弹性、耐磨耗性及抗撕裂性能都非常好，扯断伸长率大，在低温条件下挠屈性能也很好。此外，还具有优良的气密性、防水性、电绝缘性、热绝缘性及耐酸、耐碱性能。天然橡胶缺点是耐候抗热性能差，遇热时间长就会变粘，耐臭氧老化和耐热氧老化。该橡胶对植物油和醇类却较为稳定。天然橡胶大量用于制作各种轮胎；以正丁醇蓖麻油为制动液的液压制动系统中的密封件；天然橡胶因适用于水、甘醇及乙醇等带有氢氧根(- OH)的液体之中，故可用来制作各种非油性胶管、胶套、胶垫、橡胶囊及电工器材等制品；此外，还可用于制作各种生活用品，如雨衣、雨鞋、热水袋、医疗卫生用品和体育用品等。天然橡胶的使用温度范围在-5080之间。与密封类橡胶制品相比，减震器产品的尺寸精度要求较低，所以收缩率的选择就很容易。由于橡胶减震器在实际使用中受力复杂，所以除工艺人员从橡胶材料上保证产品质量之外，模具设计人员在确定减震器模具结构时，应将保证制品的致密度和均匀性作为一个重要方面来考虑。减震器往往是由两个以上的骨架组成，而且骨架上一般都安装定位孔。在模具结构设计时应注意骨架的定位、骨架的相互位置要求以及其他连接件的位置。避免由于安装孔位置不准造成无法安装的情况。由于减震器带有金属骨架，而且很多的减震器形状不规则，所以骨架的定位、产品的取出就成为模具设计过程中的重点问题。减震器的形状差异很大，骨架的形状也千差万别。所以在模具设计过程中，应针对具体产品来进行。2.2.3胶粘剂胶粘剂有JQ-1， RM-1等各种胶粘剂。JQ-I胶粘荆，常常用于橡胶和各种金属嵌件、非金属嵌件的粘接。该胶粘刺的优点是粘合力很强。缺点是有毒性，对光敏感，遇湿气易于分解降效，存放条件要求苛刻等。由于该粘合剂有毒，属于淘汰过渡型产品，虽然目前仍在使用，但却逐步减少，仅限于工业制品方面应用，禁止用于食品、医疗卫生及医药、体育以及与环境有密切关系的橡胶制品方面应用，当然也不能用于出口的橡胶零部件制品。RMl腔粘荆的优点是无毒、防锈、性能稳定、粘合力强、操作工艺简单，涂有RM-1的嵌件不受季节、环境、湿度的影响。经过预固化后的嵌件，可以长时间存放（大约为30天左右），其粘合力不下降、不水解、不产生锈蚀。此外，RM-l胶粘剂对模具无任何腐蚀蚀，对环境也没有污染。除了上述两种胶粘剂外，使用比较好的胶粘剂还有FXY-4和凯木洛可等。2.2.4嵌件关于带有嵌件的橡胶制品零件及其嵌件的设计，要注意以下要求：I)嵌件嵌入橡胶制品零件形体之内的部分，从结构上来讲，要求必须牢固可靠，满足使用要求。不能因为机器的振动、制品零件的受力等而脱落，或嵌入部位胶体开裂、脱胶等现象出现。嵌件带有螺纹时，不管是内螺纹还是外螺纹，在形体设计时必须考虑模压工艺，以免压伤螺纹部分或损坏模具相应部位。在设计内螺纹嵌件时，对于有关尺寸必须有所控制，以防止胶料在模压过程中被挤入螺纹之中。在设计外螺纹嵌件时，必须在无螺纹部分，对其尺寸公差提出要求，以便用来作为模具设计时与相关部位进行配合的定位基准。无螺纹部分，除了用以实现嵌件在模具型腔中的定位之外，还可以用来防止胶料的溢出或者橡胶薄层包覆嵌件的螺纹部分。嵌件在模具相应部位的定位，嵌件为轴类结构形式的，通常选用 等配合；对予嵌件为孔的配合，则采用相应精度或者近似于该精度的基轴制配合，既选用等配合形式。此外，嵌件在模具型腔中的固定，还可以设计成卡式结构、螺纹联接结构等形式。无论采用何种结构形式，都必须保证嵌件在模具的定位准确、可靠。从嵌件的强度方面看，可以分为硬体嵌件和软体嵌两类。硬体嵌件用如上所述金属材料和非金属材料制成的各种嵌件，而软体嵌件则是各类织物等，如棉织物、化纤织物以及各种导线等。嵌件材料的选择与形状的设计，取决于橡胶模制品的使用功能和要求。制品零件中增设嵌件的目的，是为了有利于制品的安装、与其他机械零件的连接，或者是为了实现密封、缓冲冲击、减少振动、导电、传导磁力或者是增加制品的强度等。嵌件周围橡胶包层的厚度和嵌件嵌入深度的确定，取决于制品的工作功能、在机器中的工作状态和环境条件，也取决于制品件所用橡胶的硬度、弹性性能以及嵌件本身所选用的材料、自身的形状和强度等各种因素。设计带有嵌件的橡胶制品零件时，要综合考虑上述各种因素，深入分析和研究，以便对嵌件被嵌入部位的形状结构和尺寸作出合理的设计。2.2.5生产阶段生产准备阶段 1生产准备阶段 在橡胶模制品零件的生产工艺流程中，将胶料或者半成品（即预成型而尚未硫化的中间制品件）装入模具型腔之前的生产过程，称为生产准备阶段。在这个阶段里，首先按照产品图样的设计要求，选取所需要的胶料，再经混炼机进行揉炼成为制品成型所需的一定厚度的板料；然后由手工剪切成合适的方块、长条、圆片或异形胶块等，以便装入模具型腔。如果有条件，可通过各种不同类型的成型机，作模压硫化前半成品的预成型处理（或精密预成型处理）。预成型处理设备，按其功能的不同，可分为精密预成型机、一般预成型机、切圆机、切条机、冲切机、钻床式划圆机、挤压机等类型。胶料的预成型处理，特别是精密预成型处理，不仅使生产效率得到了提高，有利于半自动化生产，丽且还具有以下各项优点：1)半成品形状准确，有利于快速装模。2)半成品的重量准确，橡胶原材料的利用率得到了提高，降低了生产成本。3)制品零件成型后的飞边微薄，尺寸精度高，修边工作量小，提高了生产效率，同时也保证了制品零件的质量。模压硫化阶段 胶料或胶料半成品（包括制品零件所需的嵌件）装入模具型腔之后在一定的压力、温度和时间三个条件的同时作用下进行成型和硫化，然后再将模具启开，从型腔中将制品零件取出来的生产过程，称为模压硫化阶段。对于某些胶料的制品零件，根据生产工艺的要求，还要进行二段硫化处理，其目的在于缩短胶料在模具型腔内的硫化时间，提高模具和硫化机的利用率。二段硫化是将模压成型（即一段硫化）后的制品零件集中起来，在烘箱或硫化罐中进行的。因此，可提高生产效率。清除飞边阶段 清除飞边，就是将制品零件沿模具分型面形成的胶边（或称胶膜） 剔除掉，使制品零件的外观达到要求。质量检查阶段 生产全过程的最终目的，就是得到合乎设计要求、用户满意的橡胶模制品零件。判断制品零件是否合格的过程，称为制品零件的检验阶段，即质量检查阶段。制品零件的质量检查，可分为随机抽样检查和最终批量检验。随机抽样检查，旨在及时发现生产过程中存在的质量问题，查明原因，及时调整有关工艺因素，确保制品零件的质量。最终批量检验，目的在于对已经压制出来的制品零件作出质量评定，淘汰度品和次品。这两种检验手段都是非常重要的。制品零件所用胶料在硫化之后的物理力学性能的检验，不包括在质量检查这个阶段，是由胶料的配方和配制工艺决定的。制品零件的压制工艺（硫化温度的高低、压力的大小及硫化时间的长短），必须严格遵循胶料的工艺要求。制品零件质量检查的主要内容，主要是指形体尺寸检验、表面质量检验，橡胶与嵌件粘合牢靠程度检验等。形体尺寸的检验，是使用游标卡尺、量规或光学仪器等，对构成制品等。在橡胶模制品零件上设计文字、符号、花纹图案等标记的要求是：1)文字、符号等的凸起高度不得小于0.3mm，花纹图案的线条宽度不得小于0.3mm，一般以0.60.8mm为宜，两条线之间的距离不得小于0.4mm，边框比字、符号等高出0.3mm以上。2)对于外表面有条形花纹的盖子、塞子之类的制品零件，必须使其条纹的方向与脱模的方向相一致。3)制品零件表面上的文字、符号、花纹图案等标记的高度一般在0.5mm左右，如果达到0.8mm，或大于0.8姗时，为了预防根部断裂，应当制作成上窄下宽的结构形状。也就是说，产品上的标记符号应有一定的脱模斜度，一般控制在13左右。2.3关于生产量汶川大地震和青海玉树地震中的惨痛损失再次为防震敲响了警钟，也推动了隔震橡胶支座的发展。由于其隔震有效性，特别适用于较重要的低层和多层建筑，如医院，学校，商场，科研机构，博物馆以及重要的指挥职能单位。对人民生命和社会财富的保障刺激着隔震支座广泛的市场需求。一旦某建筑或工程投标于某公司，其直接需求往往批量很大。对于批量较大的制品模具，在设计结构和选材时要把模具的使用寿命，硫化工人的操作方便放在第一位，而把模具的加工费用，机械加工难度放在第二位。3模具结构的确定3.1模具结构形式和腔数的确定3.1.1模具结构形式的确定由于隔震橡胶支座特殊的薄钢板和薄橡胶叠层加外保护层结构，不适合于用压铸模和注射模，故而选用简单的压制模 3.1.2模具腔数的确定由于支座体积大，设计为单腔模具。3.2分型面的确定分型面的选择原则(1)分型面要有利于启模和制品取出(2)分型面的位置要利于飞边的去除(3)使压制结构模具分型面装胶容易(4)密封制品模具分型面要尽量避开产品密封部位(5)模具加工容易，强度足够3.3模具的定位模具的定位包括模具各模块之间的定位和模具与硫化设备之间的定位。圆形模具的定位方式主要是圆柱面定位和圆锥面定位。圆柱面定位按其作用的不同可分为上、下两部分，上段锥面部分为导向部分，下段圆柱面为定位部分。圆锥斜角一般取5左右，圆柱定位长度一般取35mm。公差一般选择基孔制间隙配合。圆柱配合较锥面配合易于加工，但模具装拆不如锥面容易，而且一旦磨损就会影响模具定位精度。所以，圆柱定位一般用于单件或少量生产的橡胶制品模具。当不允许圆柱动配合的上、下两模相对旋转时，止转销加在其中一模上。圆柱配合也用于压铸成型模具料腔深度较小时的料腔和柱塞的配合。圆锥面配合在模具中被广泛采用，因为它具有以下优点： 锥面配合同轴度高； 装拆方便，多次拆装后仍能保证精确的定心作用； 锥面角度较小时，可传递很大的扭矩。圆锥的四个基本参数为：圆锥的斜角或锥度K；圆锥的大端直径D；圆锥的小端直径d；锥形部分长度L。以上四个参数只需标注三个即可。车削锥面时，一般需要标注大端直径、锥形部分长度和斜角。如果不标斜角，而标出大端和小端直径，车削时需要算出斜角。为方便加工人员，锥面配合常规尺寸标注方式如图2-12所示。 锥面配合用于模块之间的定位配合时，斜角一般在。特殊情况下需要大斜度锥面配合时，角度在以内。锥形部分长度与模具具体要求有关。图2一l2中一般取圆角尺寸R=11.5mm；。3.4余胶槽和启模槽34.1余胶槽 支座半成品的体积要比模腔大一些，才能使型腔有足够的压力将胶料压密实，所有的胶料不可能全部被压入型腔，余胶槽的主要作用就是使多余的胶料能尽量流入其中，而不留在分型面处产生大厚胶边，影响支座的质量。此外，余胶槽也有跑气作用，并能使分型面接触面积减少，使这一分型面的压强增大。余胶槽按其主要作用的不同可分成普通型余胶槽、薄片型余胶槽、剪切型余胶槽、整体型余胶槽、不需要开设余胶槽的模具。本设计采用普通型余胶槽：大部分的余胶槽属于这种类型，起到接受余胶和跑气的作用。其形状可根据加工方便选择半圆形（半径一般在R=13mm之问，深度与半径相等）、三角形（也叫V形，宽度1.55mm,深度13mm,大型模具最大5mm左右。另外，硬度高的胶料余胶槽体积偏大，硬度低的胶料余胶槽开得小一些。3.4.2启模槽该支座模具由上中下三块模板组成，要将装配在一起的模板启开，必须开设必要的启模槽（撬口）。所以说，启模槽的作用就是便于将启模用的工具（铜启子，撬棒等）插入以撬开模具。一般情况下，圆形模具启模槽为圆环状。设计橡胶模制品零件的脱模斜度时，应掌握以下原则：制品零件的轴向尺寸（即芯棒，芯轴或型芯成型的长度尺寸）越大，其脱模斜度较小；制品零件的壁厚越薄，脱模斜度越小；制品零件的直径越小，其脱模斜度也就越小。设计时，综合橡胶模制品的形体结构特点来进行设计。一般在不影响模制品零件使用功能这一前提条件下，脱模斜度尽量取得大一些，这样有利于抽拔芯轴，脱模取件。4 收缩率的确定4.1模压制品收缩率的影响因素胶料在模压硫化时，其收缩率不仅受胶种和胶料配方的影响，而且还要受模压时的硫化条件（温度，压力和时间）的影响，另外也与制品的形状，尺寸，结构及模具的结构有关。4.2橡胶模压硫化收缩率的确定因为影响橡胶模压硫化收缩率因素很多，故收缩率较难准确把握，但也非常重要。正是因为橡胶硫化收缩率的准确值较难把握，所以一般橡胶制品的公差较机械公差要宽得多。对于一般橡胶制品（公差要求在M2级和M2级以下）的收缩率，可以根据经验数据取值。从模具可修性考虑，收缩率取大一些有利，再结合工厂实际胶料收缩情况，选择收缩率为2%。5型腔尺寸的计算模具型腔尺寸的设计计算及其公差标注是模具设计中一个非常重要的环节。5.1型腔尺寸的计算和相关因素考虑按照有无胶边影响把型腔尺寸确定分为两部分：水平方向尺寸计算和沿垂直压制方向尺寸计算。式中DM模具型腔尺寸（mm）DZ制品零件尺寸（mm）Scp橡胶平均硫化收缩率(%)制品零件尺寸的公差（mm） 模具型腔的制造公差（mm）采用式(3-28)进行计算时，有以下三种情况： 第一种情况，当制品零件的公差若为单向分布且公差值为正值时，则取正号(+）。反之，制品零件的公差如果也为单向分布，但是，公差值却为负值，则取负号（-）。 第二种情况，如果制品零件尺寸的公差范围横跨正、负两个区间，且为对称分布，则式中取值为零。 第三种情况，如果制品零件尺寸的公差在正、负两个区间，却为非对称分布，则式中取双向公差算术和之半，其正、负号的确定，则取决于绝对值大的一方。这样就求得了模具型腔的基本尺寸。然后，再给计算所得的基本尺寸标注以制造公差。模具型腔尺寸公差的标注，要看制品零件相应尺寸的属性而定。制品零件的尺寸为轴类者，其型腔上相应的尺寸公差值为负，并注以（-）号；制品零件的尺寸属于孔类者，其型腔上相应的尺寸公差值为正，并注以(+)号。然后再根据机械零件的设计要求和加工工艺要求，对模具型腔的相关尺寸进行调整。在经平板硫化机硫化时支座承受竖向载荷，由于隔震橡胶支座的薄钢板和薄橡胶层特殊的叠层结构，骨架钢板层限制了橡胶层的径向收缩，故不计径向收缩率；竖直方向上只考虑橡胶层的收缩率，钢板没有收缩率，所以型腔深度为收缩前内部橡胶和钢板及上下封板的总厚。内部层胶收缩前厚度型腔高度为5.2型腔尺寸公差的确定模具型腔尺寸公差值的确定，是以制品零件的公差值为基础的，即模具型腔尺寸的制造公差，一般取制品零件尺寸公差的，即=（）。无论是产品的哪个尺寸，只要有公差，在给定模具尺寸时都不要只考虑收缩率。参考公差是很有必要的，很多时候往往直接将产品的尺寸上限作为模具的型腔尺寸。6 模具外形尺寸的确定6.1中模的壁厚在橡胶模具设计中，中模壁厚一般都是依照设计的实际经验，同时结合模具的定位结构形式、启模口的设计布局等来确定。这样进行的设计都可以满足中模工作的需要，通常不进行强度和刚度方面的校核。但是，在必要的时候，例如设计较大制品零件时，应当进行这方面的计算，以便在使用中能够满足强度条件和刚度条件。否则，会产生以下不良后果：第一，由于中模刚度的不足，承压后产生弹性变形，影响制品零件的某些尺寸准确性，甚至造成废品；第二，虽然模具使用安全可靠，但是由于过于笨重，则会造成模具材料的浪费，使操作工人的劳动强度增大，生产效率下降和生产成本提高。橡胶模具的中模材料一般都是选用45钢，其热处理工艺为调质，热处理后硬度为3045HRC。在校核计算中，它的许用应力取80100MPa。模具型腔内部的单位压力一般为2024. 5MPa。中模的材料如果选择碳素工具钢T8A、T10A等，其热处理后硬度为5055HRC，它的许用应力取 = 140160MPa。圆形型腔中模壁厚的确定圆形型腔的橡胶模具，其基本结构如图3-1所示。将圆形型腔的中模简化成厚壁圆筒容器，当型腔内壁受到胶料所给予内压时，其受力分析如图3-2所示。圆形型腔中模壁厚计算公式为：=式中径向应力（MPa）；切向应力（MPa）；q型腔内壁承受的单位压力（MPa）；中模外形半径(cm)；中模型腔半径(c m)。按照最大切应力强度理论，其计算公式为：式中为中模材料的许用应力（MPa）。由上式可得中模的壁厚将上式变为令为了计算查对方便，亦可将K和L的数值进行计算并列表。取为80MPa，又q=16MPa,通过上式可计算得出壁厚为86.5mm。6.2模具的高度在模具的设计中，其高度也是重要的设计参数之一。模具高度的确定，取决于该模具的模压对象橡胶模制品零件的形体尺寸。模具的高度不宜选取过大。这是因为模具高度过大，不仅浪费模具材料，而且还使得模具笨重，工人劳动强度大，以及在每批生产的首模所需要的加热时间很长。在使用中，由于模具的高度过大，热量散失多，造成了能源的浪费。模具的高度也不宜选取得过小。如果模具的高度设计制作得过小，则其型腔部分的刚度就会变差，易于产生变形，从而对制品零件的形状和尺寸精度会造成直接的影响，也会缩短模具的使用寿命。一般来说，橡胶模具的高度与其外形其他尺寸的关系是：模具外形如果为长方形，则其高度不要大于短边的2/3左右；模具外形如果为正方形，则其高度不要大于边长的一半；模具外形如果为圆形，则其高度不要大于圆的半径。在设计中，模具的高度最好选用已经标准化了的尺寸系列。在此，推荐下列各个高度的基本尺寸，作为普通橡胶模具设计时，选取模具高度的参考尺寸（单位均为mm）:模具的外形尺寸，在设计时应该取值相宜，长、宽、高比例协调。这样，模具在使用中，可以使其本身的容热能力和保温性能都达到工程应用的理想范围。同时，模具作为制造工艺过程中的重要装备，或者作为委托加工的产品，成比例的外形没汁也符合美学原则。如果模具外形设计不得体，长、宽、高失去了应有的比例，就会使模具本身的热量吸收和热量散失在使用中失去平衡，从而影响制品零件的质量和生产效率。生产中，经常会遇到一些薄形制品零件。对此，在设计模具时可以将其高度选取得小一些，而在生产中则采用多层叠压法来进行模压加工。为此，在设计中必须对模具的上、下两个平面提出平行度和表面粗糙度的要求。模板是组成模具型腔和整个模具的主要零件，一般可分为上模板、中模板和下模板，简称为上模、中模和下模。模板厚度的确定，取决于制品零件在相应方向上形体结构的特征（即分型面的选择）和尺寸大小，同时还要考虑到模具的整体结构以及每一件模板的强度（包括刚度）、尺寸精度的要求和热处理工艺规范等。对于形体非常薄的制品零件，在其成型模具的设计中，构成型腔的各个模板，特别是中模板的厚度，必须满足制品零件形体结构的分型要求，按照制品零件形体结构的特点进行分型面的选择和设计。如果模板过薄而无法增厚时，应对模具的结构进行研究，保证模板（特别是中模）在模具的使用过程中不产生变形、不损坏，从而确保制品零件的质量，并延长模具的使用寿命。7 模具精度要求模具的精度应该包括尺寸精度、形位公差和表面粗糙度三方面。前面已介绍过型腔尺寸和模具外形尺寸的确定。下面介绍模具各部分形位公差和表面粗糙度的选择。7.1形位公差确定一般要求的橡胶制品模具，其形位公差按照7级精度取值。对于要求较严格的制品，一般每块模板上、下面的不平行度不大于(0. 0150.02)/100;各水平面与轴线不垂直度不大于(0.0150. 02)/100，圆形型腔与圆形定位面不同轴度不大于(0.0150. 02)/100。模具合模后上、下平面不平行度不大于0.02/100。7.2模具的表面粗糙度模具的表面粗糙度与产品形状和要求有关。不同的产品其模具型腔的表面粗糙度要求不同。表面粗糙度越低，产品表面质量越好，对于模具加工的要求和模具的材料要求也越高，当然意味着模具造价的提高。表面粗糙度要求越低，特别是表面粗糙度低于，要求模具材料的刚度和硬度高、热处理要合适，有些复杂型腔需要花费大量的手工研磨时间。所以从经济性考虑，针对不同产品的要求选择适当的表面粗糙度是很有必要的。下面提供常用的选择原则。 般的民用产品，尺寸精度在M2级以下，其型腔表面粗糙度取，模具和各模块上下面、分型面取，其他部位取。 尺寸精度在M2级和M2级以上的产品，其型腔的表面粗糙度取，特殊要求的取，模具和各模块上下面、分型面取，其他部位取。 于一些高度大或长模芯的模具，应注意型腔的表面粗糙度会影响产品的取出。其表面粗糙度一定要低，一般在以上，以利于产品的顺利取出。 于有些产品，为了在脱模时使其留在利于产品取出的模板上，可有意使此模板型腔的表面粗糙度比其他模板高一级，以便于产品的取出。为了使产品留在下模上，手段之一就是使下模的表面粗糙度大于上模12个等级。 表面粗糙度一般是指模具型腔的表面和模具各个分型面的表面粗糙度。通常，橡胶模具的型腔表面粗糙度的Ra值应达到0.10.4这样，对于胶料在模压过程中的流动、成型和启模取件均为有利。不仅如此，而且对于制品零件的表面质量也是很有益处的。同时，也有利于增强型腔表面的抗腐蚀能力。模具各个分型面的表面粗糙度尺值一般均为0.8，这一等级的表面粗糙度属于橡胶模具制造中的经济表面粗糙度，既有利于保证制品零件的尺寸精度（垂直于分型面方向的），又有利于使型腔中的空气排出模具型腔之外。这一等级的表面粗糙度在模具制造加工中也是比较容易实现的。8手柄对于一些外形和质量较大的模具，为了硫化操作和搬运方便，需要安装相适应的手柄。对于一些模块较多的注射模具，还需要用连接块将几块模板连接在一起，便于整体搬运。有些模具需要开设测温孔、抽真空装置等。本节主要讲述模具设计中经常涉及到的手柄的设计。9 模具材料的选择及热处理要正确选择模具材料，必须对模具所用各种钢材的性能有一个全面的了解。橡胶模具常用钢材及其热处理：模具常用的钢材包括碳素钢和合金钢两大类。下面分别讲述它们的基本性能和热处理。碳素钢是铁和碳的合金，理论含碳量不能大于2%。我国生产的碳素钢分为普通碳素钢、优质碳素钢和碳素工具钢三大类。(1)普通碳素钢 根据出厂时保证条件的不同，普通碳素钢又分为甲类钢、乙类钢和特类钢。乙类钢和特类钢在模具中很少用，因为凡是重要的设计就直接采用优质碳素钢。对于一些不重要的零件，比如手柄、螺钉和模具的垫块等通常采用甲类钢中的Q235(A3)，而一些骨架材料则选用Q275(A5)。甲类钢在实际应用中不需要进行热处理。(2)优质碳素钢 优质碳素钢中的有害杂质（如硫、磷等）的含量比普通碳素钢低，其性能比普通碳素钢好。根据含碳量的不同，优质碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。其牌号由两位数字表示，例如1 5#、45#、和75#钢，数字表示该牌号的碳素钢平均含碳量的万分之几。优质碳素钢中的中碳钢45#钢，在调质（淬火后进行高温回火）后具有良好的综合机械性能，不但在其他机械行业得到广泛的应用，而且在橡胶模具中的应用也最多。 除一些用于大批量生产的模具型腔的零件或有特殊要求的模具外，一般用于中等生产量以下的模具，其材料全部采用45#钢。 45#钢常用的热处理为淬火后进行高温回火（调质），或表面淬火。在模具中应用45#钢通常采用淬火后高温回火，热处理硬度HRC3035。这个硬度范围能满足大部分用于中、小批量生产模具的要求，而且利于切削。对于要求更高的模具可将热处理硬度提高至HRC4045，并对型腔进行镀铬，铬层厚度在0.0080.01mm，并抛光。尤其对于有腐蚀性的胶料（如氟橡胶）一般都要求对型腔进行镀铬处理，这样不但能够防腐，而且经抛光后的型腔表面粗糙度低。 10模具的整体分析按照常规的机械设计过程，在设汁完成之后，要进行图纸的校对。内容包括结构、尺寸、视图等方面。而一副橡胶模具完成之后，不但要对视图、尺寸进行仔细校对，更要从模具的加工工艺、橡胶模压工艺等方面进行分析，对不足之处进行改进，以期达到最佳结构。这个工作在前面的结构设计部分已经做过，这里再重新进行全面的分析，实际上是对