北京化工大学 弹性体课程设计

北京化工大学材料科学与工程学院弹性体模块课程设计说明书班级：高材1007班姓名： xy同组人： lv指导教师： zh1橡胶模具设计的基本要求1.1要满足制品使用要求，保证制品的质量制品质量包括外形尺寸、性能、外观等各项指标，而它们与模具的型腔尺寸、结构设计等因素直接有关，所以设计一副模具时，应从胶料的收缩率引起的尺寸变化、排气、定位、分型面的确定，型腔数的多少等多方面考虑，使模具设计满足制品使用要求。

1.2操作方便模具的组装、拆卸、填料及制品的取出都要求尽量方便，不应卡住和损坏制品。

一般模具很重，而且大多手工操作，劳动强度很大，如设计不合理，开启不便，脱模困难将更增加劳动强度，因此在保证机械强度的前提下，力求减轻模具的重量，并设置启模口安装手柄，尽可能采取机械化和自动化的操作。

1.3制造容易，成本低廉模具制造是一件十分精细的工作，加工一副较复杂的模具，往往需要付出相当多的劳动工时，增加了模具制造的成本。

因此，设计模具时要力求结构简单，要简化制造工艺，难以加工的型腔可分成数块制造，然后再组装。

并尽量采用先进的加工设备和加工工艺，以提高加工精度和生产效率。

结构设计力求简单，这样才能做到保证制造容易，成本低廉。

综上所述，模具设计应兼顾：制品质量、生产操作方便、模具本身制造难易程度、模具制造成本等四方面的要求，但它们之间往往存在着一定的矛盾，应作充分调查研究，广泛征求各方面的意见，抓住主要矛盾，全面考虑，重点照顾。

2制品图纸审核2.1图形审查看视图是否有缺线、少线、多线等机械制图错误以及因复印、传真造成模糊不清等情形。

若有明显错误或表达不清，应及时与用户沟通。

2.2尺寸审查该产品水平方向尺寸公差±1mm，对于长度600mm来说，允许收缩率浮动量只有±0.17%，大大高于M1级精度的公差要求。

对橡胶制品是不易保证的，也是不必要的。

参照国标，改为M2级，建议用户将水平方向的尺寸改为（297 ±1.8）mm、（600 ±3）mm，高度方向尺寸保持不变。

3分型面设计3.1分型面的概念把模具型腔分割成两个或两个以上可分离部分的分割面叫做分型面。

分型面的类型有平面、曲面或折面三种形式。

3.2分型面的选择原则分型面选择得是否合理是模具设计好坏的第一个关键，同一制品，因分型面选择不同则可设计出各种不同结构的模具来，其对胶料填充、制品的质量及生产工艺、操作工序产生不同的影响。

为了获得操作方便、制品质量好、加工方便又经济的合理模具，分型面的选择应考虑下述几个方面：保证制品易取出排气方便避免锐角避开制品的工作面保证制品精度应便于装料，模具易于装拆夹布、夹纤维的橡胶制品，其模具分型应使模具成封闭式或半封闭式3.3本模具设计的分型面的选择（1）2号图所给制品为橡胶轴承，中间为空心，且空心部分由两部分组成，外侧对称分布有四个突起的半圆柱。

（2）经过对制品的分析，我们将模具分为上模板，下模板，中模板，及型芯四部分组成，采用径向分型，方便制品取出，且便于填装原料。

（3）中模板与上下模板的定位采用斜面定位，并设有排气通道，保证了制品的性能。

（4）对于型芯，由于与下模板接触的地方有一个锐角，为避免锐角，将型芯的下边沉入下模板两毫米，使锐角变为钝角。

4模具材料选择4.1模具用材料要求橡胶模具在硫化制品时受到硫化机的压力和胶料的胀力，在启模取制品时受到敲击作用，另外硫化时逸出的腐蚀性气体对模具材料也有腐蚀作用。

因此模具材料应具有以下特点：较高的机械强度和一定的表面硬度良好的机加工性能良好的导热性抗腐蚀性能较好原料易得、价格较低.4.2常用模具材料（1）碳素钢(铁碳合金)来源广，价格便宜，切削性、调质后加工性能好，是我国热模基本用材。

包括普通碳素钢、优质碳素钢、碳素工具钢。

中碳钢45#钢(含碳约万分之45)应用最广。

（2）合金钢(含锰、硅、铬、钼、钨等)合金结构钢40Cr、45Cr、18CrMnTi、12CrMo等；合金工具钢CrWMn、9CrSi等.（3）铸钢、铸铝等其他材料。

4.3热处理及表面处理模具材料大多采用45#钢制造。

为提高其表面硬度和耐磨性，需进行调质处理(淬火后进行高温回火)或表面淬火，硬度可达HRC30-35(洛氏)。

对于要求更高的模具可将热处理硬度提高至HRC40~45。

对特大的或形状复杂的模具应不做热处理，以免模板变形或裂损。

为提高型腔的光洁度、硬度和耐腐蚀能力，可对型腔进行镀铬，铬层厚0.02-0.03mm，并研磨抛光。

铬层不宜太厚，否则会造成铬层脱落。

5模具强度计算及外形尺寸确定5.1模腔数单腔模：适用于制品尺寸较大或模具加工难度高的多腔模：为提高生产效率，往往一副模具中设置多个型腔，最常见的一种结构是一个平面中开置数个型腔的多腔模，有时还可见到在同一垂直面中分成许多层的多层模。

目前小型橡胶制品的生产几乎都采用多腔模：(1) 避免平板硫化机不致因模具太小，局部受压过大而致早期损坏。

(2) 充分利用平板面积，提高设备利用率，大大提高生产效率、降低制品成本。

但从制品质量、模具加工角度来看，也存在着一些困难，因此在模具设计时必须综合考虑。

从模具加工来看，型腔数多了，加工困难，同轴度、平行度以及其它各种尺寸的精度要求都必须相应地提高，否则各零部件组合不好，严重影响制品质量，并且模具本身在使用过程中也很容易损坏。

型腔数太多，操作比较麻烦，装料时间有先后，而模具本身又是热的，因而胶料受热时间不同，从而导致硫化程度不一。

因此对形状比较复杂的制品，特别是带有金属嵌件时，型腔数应尽可能减少。

此模具非大量生产，因此我们选用单型腔。

5.2启模口正确的启模口设计，启模容易、省力、迅速。

如设计不合理，不但费力，而且将模板撬坏。

启模口深约4~5mm，宽约12~15mm。

对矩形模具，可将模板的两个对角按 450角刨4mm深，斜边长30~40mm即可。

模具很重时可适当加深到5~6mm，加宽到20~25mm。

结合此次模具壁厚等选择深4mm宽10mm。

5.3余料槽余料槽的大小和形状、距离、布局应根据具体情况而定。

余料槽太小，容纳不了余胶，胶边太厚。

余料槽大些，排胶容易，胶边薄，但型腔中胶料内部压力下降，泄压严重，降低了制品质量，甚至可能因流失胶量过大而导致缺胶。

根据一般设计原理，余料槽的容量以等于模腔体积的15-20%为宜。

但设计时一般不估算，根据经验开成1mm深、2mm宽的半园沟槽，也可采用三角形或矩形沟槽。

余料槽距离型腔愈远，型腔中泄压愈少，因为胶料不易流失，使胶边较厚。

如果要使胶边薄些，则型腔与余料槽之间的距离应力求近些，使胶边的承压面减小，增加单位面积上所受的压力。

太近了也不好，一方面流胶太易，影响质量，而且承压面太窄，在长期使用中，易压坏变形，一般取3mm 左右.锥面定位锥面定位是一种经常采用的定位方式，它能自动定心，结构简单，制造容易，操作方便。

通过两块模板上相互吻合的锥面配合的，较适用于外周为圆形的模具。

锥面的斜角为5°~15°，配合高度6~10毫米。

此次选取斜角15度，配合高度6mm5.4 模具型腔尺寸在橡胶模具设计中，型腔尺寸及精度既受到制品零件尺寸精度要求的影响，又受到胶料的硫化收缩率、及使用中可能引起的变形模损等的影响，所以型腔尺寸的设计计算通常用下式进行计算：()δδ±⎥⎦⎤⎢⎣⎡±∆±+=221z m D K DD M ：型腔尺寸，毫米D Z ： 制品的公称尺寸，毫米K ： 选用胶料的平均收缩率，%△： 制品尺寸的公差，毫米δ： 模具型腔的制造公差，毫米 δδ--∆-+=]22)1[(z D K D 腔=[(1+0.015)×45-0/2-0/2]0=45.6750 δδ++∆++=]22)1[(z D K D 芯= [(1+0.015)×(34+18)/2+0/2+0/2]0= 26.395.5 模厚的计算厚度的确定，取决于制品在相应方向上形体结构的特征(即分形面的选择)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)、尺寸精度要求和热处理工艺规范等。

式中：δ-模具壁厚，cmγ-圆模内半径，cmбb-材料许用应力，kg/cm2模具常用材料为45#钢，其[σ]=78MPa.P0-模腔压力，一般取为500kg/cm2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=130P b b σσγδ=22mm5.6 模具的高度设计模具高度取决于制品的形体尺寸。

但模具的高度不宜过大，过大的模具笨重，使用中热量散失过多，相反，高度过小，型腔部分的刚度差，易变形，影响制品的尺寸精度和模具使用寿命一般上、下模板只承受压力，不做强度计算，按经验选取，以模具轻量化为原则，如150*150mm 外形尺寸时模板厚度取6~8mm ，在150*150~300*300mm 时，模板厚度取10~15mm ，大型模具选取15-20mm 。

我们选取上下模板的高度均为6.5mm.5.7 强度校核本模具强度校核如下：)]/([][F T σσ=其中：F-模具承压面积，平方厘米T-硫化液压压力，公斤力][σ-模具所用材料承受的压应力，公斤/平方厘米⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=130P b b σσγδ][o σ材料许用应力，795公斤/平方厘米MPa MP r R F 78a 2.3710172581.91040622322<=⨯-⨯⨯⨯=-=-）（π）π（σ，因此满足强度要求。

6 模具尺寸公差配合设计，确定表面粗糙度6.1 型芯、芯轴与模板的配合型芯与模板为紧固配合时一般选H7/r6 或H7/p6型芯与模板为可动配合时一般选H8/h7或H8/f7芯轴与模板(或者模体)之间一般选 H7/h6或H7/g66.2锥面定位、斜面定位的配合一般是以能够保证相互接触面达到设计接触面的80%左右为使用标准。

6.3表面粗糙度模具型腔的表面粗糙度直接影响制品零件的表面质量，特别是要求很高的密封类制品零件的工作面。

此外，模具的各个分型面、定位要素的表面、与平板压机接触的上、下平面等，都对其表面粗糙度有不同的要求。

动配合Ra1.6，静配合Ra3.2,其余Ra6.37 参考文献1.《橡胶工业手册 第九分册 橡胶机械》 化学工业出版社.20022.张秀英.《橡胶模具设计方法与实例（第二版）》.化学工业出版社.20053.赵慧清.《工程制图》.化学工业出版社.2003.。