橡胶模具设计教案共3章.docx
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1、橡胶模具设计教案 共 3 章橡胶模具设计第一节 绪论随着我国橡胶制品工业的进展,橡胶制品的种类日益增多,产量日益扩大, 促使着橡胶模具设计与制造由传统的阅历设计到理论计算设计。尤其是橡胶生产设备的不断提高与生产工艺的不断改进,橡胶模具越来越多,模具的制造水平与模具简单程度也越来越高越精巧。高效率、自动化、周密、长寿命已经成为橡胶模具进展的趋势。一、橡胶模具的分类橡胶模具依据模具构造和制品生产工艺的不同分为:压制成型模具、压铸成型模具、注射成型模具、挤出成型模具四大常用模具,以及一些生产特种橡胶制品的特种橡胶模具,如充气模具、浸胶模具等。1. 压制成型模具又称为一般压模。它是将混炼过的、经加工成
2、肯定外形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:模具构造简洁,通用性强、使用面广、操作便利,故在橡胶模压制品中占有较大比例。2. 压铸成型模具又称传递式模具或挤胶法模具。它是将混炼过的、外形简洁的、限量肯定的胶料或胶块半成品放入压铸模料腔中,通过压铸塞的压力挤压胶料,并使胶料通过浇注系统进入模具型腔中硫化定型。特点:比一般压模简单,适用于制作一般模压不能压制或牵强压制的薄壁、瘦长易弯曲的制品,以及外形简单、难以加料的橡胶制品。承受这种模具生产的制品致密性好、质量优越。3. 注射成型模具它是将预加热成塑性状态的胶料经注射模的浇注系
3、统注入模具中定型硫化。 特点:构造简单、适用于大型、厚壁、薄壁、外形简单的制品。生产效率高、质量稳定、能实现自动化生产。4. 挤出成型模具通过机头的成型模具制成各种截面外形的橡胶型材半成品,到达初步造型的目的,而后经过冷却定型输送到硫化罐内进展硫化或用作压模法所需要的预成型半成品胶料。特点:生产效率高、质量稳定、能实现自动化生产。二、成型设备模压法模具使用平板硫化机。蒸汽硫化机:一般饱和蒸汽的最高压力可达 0.60.8Mpa,硫化温度在 158168 范围内。电阻丝加热平板、油压平板硫化机压铸法模具使用压铸机。10注射法模具使用注射机。注射机工作压力一般为 100140Mpa,硫化温度为140
4、185,硫化时间为 15 分挤出法模具使用挤出机。其次节橡胶压制成型模具一、压制成型模具的设计原则为了保证制品有正确的几何外形和肯定的尺寸精度,在设计模具时应遵循如下原则:1. 把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. 设计的模具构造合理、定位牢靠、操作便利、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状况下力求模具轻松。5. 模具设计符合标准化。二、压制成型模具的构造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,具有较大流淌性的胶料和外形简洁的制品。构造形式2.
5、封闭式封闭式模具型腔上端带有肯定高度的模具协作高度,压制过程中胶料不易外溢,能充分地布满型腔,制品致密性好。封闭式模具适用于夹布、及其他织物的制品、胶料硬度较高、流淌性差的制品。构造形式3. 半封闭式模具一端带有肯定深度锥面协作。特点是操作安全、定位牢靠、不易拉毛协作面,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。构造形式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,操作时简洁碰伤的状况。构造形式5. 外箍压紧式适用于夹布胶带、平胶带等带夹织物制品。构造形式第一节 模具设计一、模具设计步骤1. 模具构造的选择2. 分型面的选择3. 型腔尺寸确实定4. 镶块及型芯
6、安装方法确实定5. 其它尺寸确实定。模具构造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,模具构造不同;制品一样,使用的设备不同、加工工艺不同, 模具构造也不同。二、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. 分型面设计原则保证制品顺当取出与脱模具体构造见以下图。模具的分型面应尽量闭开制品的工作面具体构造见以下图。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需考虑到制品的取出。制品能否取出打算于制品厚度、断面与内径的大小。具体构造见以下图。分型面选择的最大
7、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。如下图。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,分型面必需有适当的镶嵌的深度。常用的镶嵌深度 H=36mm。如下图。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依据工厂的实际状况考虑,但肯定要保证模具导热均匀,制品取出便利。分型面可分为立式、卧式。具体见以下图。对于一般瘦长套管两头大、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
8、模具闭合高度超过模具宽度而影响导热时,通常承受卧式分型面的模具构造。如图。对于波浪形的防尘罩,分型面承受卧式两瓣模构造。模芯由多件56 块 镶块组合。如下图。假设防尘罩台阶较少,其中一端口径较大,制品厚度小于1.5mm,也可承受整体模芯构造。这样模具加工简洁,操作便利。也可承受圆片形拼合模芯构造。如下图。另外,橡胶轴承制品分型选择应依据制品高度确定。当制品高度超过 60mm时,模具应承受卧式分型面。如下图。常用 O 型圈分型面 的选择,一般按使用要求可分为 180和 45分型面的构造。如下图。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
9、也可使用。三、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外形与位置, 必需承受不同的方式的定位,不然难以压制出准确的制品。模具定位的构造方式:1. 圆柱面定位构造形式如下图。特点:通用性强,加工便利,定位牢靠。设计要求:(1) 定位协作长度 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、双向加强定位构造。单向定位:如图。合理构造由于制品在硫化时会钻缝,导致出模时制品边缘拉伤以及钻缝残留飞边,影响制品外观质量。双向定位:适用于长壁管类的制品。特点:双向定位加料便利、并具有良好的定位性能、制品壁厚均匀、型芯不易歪斜等。定位方式有球面定位和圆锥面定位,
10、如下图。2. 圆锥面与斜面定位构造形式:特点:性能牢靠,精度高,加工较难,操作便利,斜面协作不易损伤、拉毛, 模具使用寿命长。技术要求:1 圆锥面、斜面定位承受 615,常用 10。协作定位高度为 6 10mm。3. 导柱、导套定位构造形式:特点:适用于多腔模具。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 12mm。也可视模具高度而定。3协作精度:见图:4. 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
11、拉紧模具。构造形式: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。5. 螺钉定位形式较多,特点是既可起调整作用,又可起拉紧、定向作用。(1) 螺钉调整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全都,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,导致制品缺胶或消灭微孔不致密状态;如增加胶料,则制品飞边增厚。用螺钉调整嵌件高度,可以避开压胶时造成的飞边增厚、变形、缺胶等现象。用螺钉调整嵌件定位高度,操作比较麻烦。压胶前必需先压紧上模,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 必需作到全都,将比较困难。如
12、下图。(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,如下图。(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状况。如下图。四、胶料收缩率确实定(1) 胶料收缩率的定义胶料在压制、加热硫化过程中,胶料内部发生变形和交联,由此产生热膨胀力,硫化胶料在冷却过程中,应力趋于消退。胶料的线性尺寸成比例缩小。因此,在模具设计中,成型局部的尺寸需相应地加大。收缩率比例一般承受百分比表示。(2) 影响胶料收缩率的因素橡胶的热膨涨、制品的构造形式如端面壁厚、有无金属非金属嵌件、制品的含胶率、硫化温度、胶料的致密程度、硫化工艺
13、等。制品收缩率随所用胶料量的增加而增大。如下图。 制品收缩率随硫化后的橡胶硬度增加而成马鞍形变化。如下图。制品收缩率随硫化温度的变化曲线。如下图。半成品胶料重量与收缩率的关系(3) 胶料收缩率的一般规律硫化温度越高超过正硫化温度,收缩率越大。在一般状况下,温度每上升10C,其收缩率就增加 0.1%0.2%。胶料压延方向和在模具中流淌方向的收缩率大于垂直方向的收缩率;流淌距离越长,收缩率越大。半成品胶料量越多,制成品致密度越高,其收缩率越小。胶料的可塑性越大,收缩率越小;胶料的硬度越高,收缩率越小。高硬度例外,据试验测定,胶料硬度超过邵氏 90 度以上,其收缩率有上升的趋势填充剂用量越多,收缩率
14、越小;含胶量越高,收缩率越大。多型腔模具中,中间模腔压出制品的收缩率比边沿模腔制品的收缩率略小。注射法制品比模压法制品的收缩率小。薄形制品断面厚度小于 3mm比厚制品10mm 以上的收缩率大 0.2% 0.6%.一般制品的收缩率随制品内外径和截面的增大而减小。不同类型橡胶的收缩率大小依次为氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙胶、自然胶、丁晴胶、氯丁胶 。以上橡胶类型按胶种而言,不是按胶种配方牌号。常用的橡胶制品的收缩率棉布经涂胶后与橡胶分层贴合的夹布制品,其收缩率一般0在0.4%;夹涤纶线制品,其收缩率一般在0.41.5%;夹锦纶丝、尼龙布制品,其收缩率一般在0.81.8%;夹层织物越多,收缩率越小。衬有
15、金属嵌件的橡胶制品收缩率小,且朝金属方向收缩,其收缩率一般0在0.4%;单向粘合制品其收缩率一般在0.41.0%;(如骨架油封构造中嵌件粘合局部其收缩率一般在00.4%;唇口局部纯胶局部收缩率为阶梯形式,离嵌件 一端越近,其收缩率越小,反之越大。)硬质橡胶邵氏硬度大于90 度,含胶量约在20%时,制品其收缩率一般在1.5%;橡胶与塑料拼用像塑制品的收缩率一般在1.1%1.6%;约比同类橡胶制品小0.1%0.3%;带槽方形制品,由于橡胶压制时挤压方向关系B,向比 A 向收缩率大0.2%0.4%,如图。(4) 胶料收缩率的计算方法胶料收缩率随胶种、模具、工艺条件等因素的不同而不同,现在还没有一个准
16、确的、完善且具有有用价值的计算公式。有阅历的设计人员常凭阅历数据估量和积存实际测定数据为参考。常用的橡胶收缩率计算公式如下。1橡胶制品与模腔相应尺寸计算公式: C=L2L1/ L1X100%C制品胶料的收缩率: L1室温时测得的橡胶制品尺寸; L2室温时测得的模具型腔尺寸。 2以邵氏硬度计算制品胶料收缩率的阅历公式:C=2.8-0.02KX100%K橡胶的邵氏硬度。查橡胶模具设计制造与使用,虞福荣编。 3以橡胶硫化温度计算制品胶料的收缩率的一般公式:C=T R X100% 橡胶的线形膨胀系数; 模具材料的线形膨胀系数, T硫化温度与测量温度差, R生胶、硫磺、有机协作剂在橡胶中的体积百分数%。
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