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橡胶模具设计教材 2020 3 26 1 第一节橡胶及成形工艺 一 橡胶的分类及成形工艺特点1 橡胶的分类按材料来源可分为天然橡胶和合成橡胶 合成橡胶按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶 按物理状态分类 可分为生橡胶 熟橡胶 硬橡胶 混炼胶和再生胶 橡胶牌号的表示方法如下 2 常用橡胶橡胶制品的使用环境和要求不同 对橡胶的种类及性能等各方面的要求也有所不同 常用橡胶的主要性能及用途见教材表7 1 2020 3 26 2 3 橡胶的成形工艺特点生胶性质极不稳定 弹性不高 不能直接用来制造橡胶制品 使用价值低 为改善这些性能 常以生胶为基础 配以碳黑 填料 硫磺等混炼而成混炼胶 再经过加热加压处理后 便产生弹性 并具有耐热 耐寒 耐油 耐溶剂 耐磨 减振 密封 电绝缘等重要性能 1 橡胶制品主要原料是生橡胶 同时要添加各类配合剂 溶剂等 2020 3 26 3 2 橡胶模制品几乎所有的橡胶制品都要通过相应的模具来进行成形加工 但并不是所有的橡胶制品都能称得上橡胶模制品 其特点是制造容易 外形准确 尺寸精度高 表面光亮整洁 质地致密工艺简便 效率高 3 橡胶制品的成型工艺模压法工艺流程 胶料 剪切称量或其它预成形 装入模具型腔 加压 硫化 起模取件 修除飞边 成品质量检验 注射法工艺流程 胶料预热塑化 注射入模 硫化 起模取件 修除飞边 成品质量检验 4 橡胶制品的成形工艺特点脱模方便 模具结构简单 成型时间较长 硫化必须达到硫化点 可选用吨位较小的压力机 2020 3 26 4 二 橡胶制品的结构工艺性1 为脱模方便 设计一定的脱模斜度 2 便于胶料的流动和充填 设计零件时 交接处设计成圆弧形 3 为减少制品的内应力和收缩变形 制品的壁厚应尽量均匀 4 其它工艺要求 1 不宜设计出小直径的孔 2 尺寸公差等级一般为IT11 IT14 3 一般不需要卸模或抽芯机构 4 嵌件应具有一定的厚度 2020 3 26 5 第二节橡胶模设计 一 橡胶模分类及基本结构 一 橡胶模分类根据橡胶模制品的类型 模具的使用条件和操作方法的不同 橡胶模主要可分为填压模 压注模和注射模 1 填压模将定量胶料或预成形半成品直接填入模具型腔中 然后合模 通过电热式平板硫化机进行加压 加热 硫化等工艺得到橡胶模制品的模具 2 压注模将混炼过的胶料或半成品装入模具料室中 通过压机将胶料由模具的浇注系统挤入模具的型腔内 3 注射模利用专用的注胶设备 将预热塑化状态的胶料强行挤压射入模具的型腔 然后硫化 起模得到制品 2020 3 26 6 二 模具基本结构1 填压模基本结构及特点 1 开放式填压模其结构特点是上 下模板之间没有直接的定位零件 如果需要定位则通过定位销等机构来实现其相互位置的定位 这种模具结构简单 易于制作设计 制造周期短 成本低 操作方便 而且易于排除型腔内的气体 避免制品产生气泡 2020 3 26 7 2 封闭式填压模其结构特点是上 下模板在型腔的延长部位直接进行导向和定位 上模有一凸起部分伸入型腔的延续部分 当上模凸起部分与型腔延续部分的上端接触后 模具型腔就处于封闭状态 这种模具的结构优点是胶料难以流出模具型腔之外 压力较大 所得制品致密度高 对复杂制品可避免局部欠压引起的缺胶现象 2020 3 26 8 3 半封闭式填压模从结构上看 兼有了开放式填压模和封闭式填压模的优点 这种结构的排气性能较好 制品的致密度也较高 胶料流失小 利用率高 这类模具亦适合于夹织物橡胶制品的模压生产 2020 3 26 9 2 压注模的基本结构及特点压注模的基本结构如图所示 压注模的特点是模型闭合后再铸入胶料 而且塑料在压力作用下经浇注系统铸入 所以型腔内气体易于排除 胶料经浇注系统进入 胶边少 因此制品质量高 适于制造性质比较复杂或含有金属嵌件的大型制品 2020 3 26 10 3 注射模基本结构及特点注射模是固定在注射机上的专用生产模具 由动模和定模组成 胶料经由注射机喷嘴定模部分的浇注系统进入型腔 动模部分完成开合模动作 为了从型腔中取出制品 在动模板上大都设有自动推出装置 2020 3 26 11 二 橡胶模成形零件工作部分尺寸的确定 一 橡胶的平均硫化收缩率橡胶的平均硫化收缩率 是指胶料在硫化条件下 称为合格制品前后体积的收缩量与模具型腔的体积之比 或为便于计算 也可将上式改写为 2020 3 26 12 二 影响橡胶硫化收缩率的因素在生产中 影响橡胶硫化收缩率的因素很多 有胶料种类 成型工艺和橡胶制品的结构因素等 1 胶料因素主要与胶料种类 填充剂的用量 硬度等有关 2 成型工艺因素主要是受硫化温度 硫化时间和硫化压力的影响 硫化温度高 硫化收缩率增大 但缩短了硫化时间 提高了生产效率 硫化时间长 压力大则硫化收缩率小 3 橡胶制品的结构形状 大小及是否有嵌件等 均影响到其各部位的硫化收缩率 2020 3 26 13 三 模具成形尺寸及公差的确定 1 模具型腔尺寸及公差的确定 2 模具型芯尺寸及公差的确定 3 压压制方向的模具型腔深度和型芯高度尺寸及孔距尺寸确定 2020 3 26 14 三 橡胶模设计 一 橡胶模具的基本组成 1 成型零件成型制品形状和尺寸的工作零件 2 辅助机构与制品成型间接有关的结构 3 浇注系统主要包括浇道 冷料穴 分浇道等 4 定位机构在模具结构中 对各有关零件或嵌件起定位作用的零件 5 连接零件在模具结构中起连接 紧固作用的零件 2020 3 26 15 二 橡胶制品对橡胶模设计的工艺要求1 模具型腔尺寸精度模具型腔部分的制造公差值 一般去制品零件图上要求的公差值的1 3 1 5左右 2 避免粗糙度值橡胶模具的型腔 起表面粗糙度值Ra应在0 8 0 2 m之间 3 分型面1 不得影响制品的外观质量和尺寸精度 2 要有利于脱模取件 3 位置设计 要有利于模具中的排气 4 要有利于飞边的切除 5 设计要力求简单 4 进料口避免设计在工作表面和外观显眼的位置 保证不因肥料的切除影响制品的使用功能 2020 3 26 16 三 橡胶模结构设计1 浇注系统的设计 1 主浇道的设计主浇道可以直接设置在模板上 也可以设计成嵌套式的 主浇道为圆锥孔 上小下大 锥度一般为1 12 1 10等 大头出口处设计成圆角 圆角半径0 5 2 5mm左右 尽量短些 降低胶料的消耗及压力和热能的损失 2020 3 26 17 2 分浇道的设计分浇道是胶料进入主浇道后和进入进料口充满型腔前 流动速度发生变化的路段 一般分浇道的深度 由进料口向主浇道在0 8 4mm直接过渡变化 2020 3 26 18 3 进料口的设计胶料在挤压力的作用下 经过主浇道 分浇道 再经过进料口流入模具型腔 进料口一般呈扁薄状 使胶料易于充填型腔 厚度一般在0 15 0 25mm之间 2020 3 26 19 4 冷料穴的设计冷料穴是连接主浇道与各个分浇道之间的 胶料暂时停留和预塑化的中转小 料库 可以缓冲胶料由主浇道到分浇道的速度突变 为胶料的继续前进提供塑化处理 是提高流动速度的有利因素 2020 3 26 20 2 分型面的设计把模具型腔分成两个或三个可分离部分的接触面称为分型面 它一般是平面 也可能是曲面或斜面 2020 3 26 21 分型面的选择应考虑下述情况 1 保证制品利于取出 如果分型面设计位置不对 制品可能完全不能取出 2020 3 26 22 2 利于排气在压制过程中 排气良好是保证制品质量的一个重要方面 分型面处的缝隙是理想的排气通道 分型面尽可能开在空气最易堵住的边角 2020 3 26 23 3 不易损伤模具凡有凸出的锐角锋口的模具 很易碰坏或磨损 从而影响制品的质量 有时还会碰伤操作人员 因此分型面应尽量避免模具产生锐角锋口 2020 3 26 24 4 尽量避开制品的工作面制品的工作面往往要求表面光滑且具有较高的精度 而分型面处由于留有缝隙 会在制品的工作面留有胶边和痕迹 经修边整理 也很难达到较好的质量 2020 3 26 25 5 保证制品的精度对同轴度要求高的外形或内孔制品 应当尽可能设在同一模板上 6 操作方便分型面的设计应便于装填胶料 拆卸装配容易 7 分型面间隙有一定的要求 一般不大于0 02mm 2020 3 26 26 3 测温孔的设计测温孔的设计位置 是在模具型腔的附近 测温孔的大小和形状 根据所用的测温仪器而定 4 流胶槽设计流胶槽用于排除多余的胶料 其大小应适当 过小容纳不了余胶 过大则排胶容易 胶边太薄 胶料内部压力下降 卸压严重 流胶槽位置距型腔太远 在型腔中卸压小 余料不易流出 距离过近 流胶太易影响质量 还易压坏变形 5 排气槽设计一般排气槽宽为1 5 2mm 深0 05 0 5mm 2020 3 26 27 6 启模槽设计启模槽的设计 应使启模容易 省力 迅速 不损坏模板 启模槽深为4 6mm 则宽15 20mm 2020 3 26 28 7 模具的定位机构 1 圆