橡胶模具

第三节 模具结构设计
常用的材料有如下几类： (1)碳素结构钢一般用Q275、45钢或50钢。 (2)ZG270-500或ZG310-570铸钢。 (3)铸铝 (4)铬镍钢 (5) CrWMn、9Mn2V、9SiCr等合金工具钢
。
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第四节 模具材料与加工方法
一、模具材料 (1)材料选择原则 ①具有足够的强度和刚度，保证模具在高压下工作
(b)制品在同一块模板上，同轴度好
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6)分型面应便于装填胶料，模具易于装拆
图13-14 模具与型芯配合情况 模具与型芯在端面配合，易卡住； (b)模具与型芯为锥面配合，不会卡住
(7)型腔嵌进
图13-15 封闭式模具 (8)保证制品的外观以及容易除去胶边。
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（二）镶块及型芯的镶接
第四节 模具材料与加工方法
(2) 常用的材料及性能特点 ①碳素结构钢一般用Q275、45钢或50钢。这类钢材
的切削加工性良好。45号和50号钢能进行调质处 理，强度和耐磨性能都较高； ②铸钢 适用于特大的模具，如外胎硫化模采用 ZG270-500或ZG310-570铸钢； ③铸铝 铝的导热性能很好，但强度和硬度都低， 磨损快。全部用铝铸的模具很少，常用作外胎硫 化模中铸铝拼花块； ④铬镍钢 氯丁胶的硫化压模采用此类钢材，有较 好的抗腐蚀性能； ⑤合金工具钢 用来制造小的或细长的型芯和镶块 。常用热处理变形较小的CrWMn，9Mn2V；另外还 可以选用9SiCr。
图13-7 V形密封圈压模
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图13-8 制品取出难易的几种情况 l、3一模板；2一制品；4一左半模；5一右半模； 6一模套
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(2)排气方便
图13-9 不同结构模具排气情况 图13-10 坯料形状对排气难易的影响
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(3)避免锐角
图13-11 模具带有锐角的情况 a一模板A处为钝角，不易碰坏；b一型芯B处为锐角，易碰坏；
室温的尺寸与制品对应型腔尺寸之差同制品实际
尺寸的百分比，即；
100% （13-1）
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2.产生原因 ①温度变化引起的收缩 由于制品温度降
低，橡胶大分子热运动减轻，造成分子 间距离变小，使制品体积减小。 ②化学变化（硫化）引起的收缩 橡胶分 子链发生交联，使线型分子变为空间网 状结构，限制了橡胶大分子的运动，同 样造成分子间距离变小，使制品体积减 小。 ③分子链取向引起的收缩 分子链取向会 使分子间的距离变小，造成体积减小。
其标注； (5) 其它表面粗糙度一般为Ra值50～3.2μm； (6)形位公差的标注。 2.整体尺寸标注 (1)配合尺寸及等级标注； (2)外形特征尺寸标注； (3)技术要求。
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例题
➢ 如图所示为一耐油密封垫圈，试计算其 模具型腔尺寸。（收缩率K取2.0%）
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孔与轴的概念 轴
都穿过非工作面。
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图13-19 橡胶轴套模 l—下模；2—导向板；3—左芯； 4—右芯； 5—制品；6—嵌件
（四）模具的导向与定位
1.导向与定位的概念
(1)导向
(2)定位
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2.定位与导向方法、特点与设计
目前一般采用的有：锥面定位、斜面定位、圆柱定位、定位销定位四种。
➢ ⑤制品断面结构
➢ 金属件、夹织物构成了制品的骨架 ，由于骨架限制了胶料的自由收缩 ，因此有无骨架，其收缩率是不同 的。对含金属骨架的制品，其收缩 率往往受骨架的限制，因此制品尺 寸因收缩而增大或减小，要视具体 结构而定。对夹织物制品其收缩率 很小，一般在0．4％左右。
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图13-l 橡胶矩形圈模 1—下模板；2—上模板；3—启模口；4—制品； 5—排气孔； 6—余料槽；7—定位销
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第一节 概 述
（二）分类 橡胶模具按模制方式可分为压模，压
铸模和注射模三种。
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第一节 概 述
1.压模 压模是将一定形状的胶料，加入
敞开的型腔内，用压机闭模加压，在 平板硫化机或立式硫化罐中硫化成型 的一种模具，它结构简单、造价低廉 、应用广泛。根据成型型腔的闭合形 式有开放式、封闭式和半封闭式之分 。
(1)锥面定位
图13-21 锥面定位
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图13-22 锥面定 位引起的横向偏移
(2)圆柱面定位
(3)斜边定位
图13-23圆柱面定位
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图13-24 斜边定位
(4)销钉定位
图13-25 定位销的形式 a、普通定位销；b、可换套筒定位销； c、凸台定位销； 1—上模板；2一下模板；3二可换套筒；4一固定螺钉
差 位 位置度
跳 圆跳动
动 全跳动
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曲轴
第三节 模具结构设计
一、压模结构设计及设计原则 (一)结构类型及分型面的选择 1.分型面的概念 将模具型腔分割成两个及两个以上可分离
部分的分割面称为分型面。
图13-6 O形密封圈模的两种分型面
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第三节 模具结构设计
2.分型面的选择原则 (1)保证制品易取出
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第二节 收缩率、型腔尺寸的确定、尺寸标注
3.影响收缩率的因素 ①含胶率和胶种 ②硬度 ③胶料加工工艺 ④制品形状大小 ⑤制品断面结构
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➢ ①含胶率和胶种 ➢ K大小的比较： ➢ FPM ＞Q ＞ IIR＞ NBR＞ BR＞
SBR ＞ NR
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➢ ②硬度 ➢ K=2.8-(0.015～0.02)A，％
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第一节 概 述
一、模具组成与分类 橡胶模具是将胶料模制成制品的装置。 （一）模具组成 橡胶模具可分为成型件和结构件。
式中 K——直径方向的收缩率，％ A——硫化胶的平均邵氏硬度。
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➢ ③胶料加工工艺 ➢ 胶料的可塑度越大，停放时间越长
，坯料形状越接近制品，收缩率越 小。
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➢ ④制品形状大小 ➢ 收缩率随制品尺寸的增大而减小。
环状制品的内径收缩率大于外径收 缩率。
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图13-26 定位销的数量和分布
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（五）余料槽、排气孔，启模口及手柄的设计 1.余料槽(或称流胶槽) (1)余料槽的大小和形状
图13-27 余料槽
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(2)距离
(3)布局
图13-28 余料槽的布局 2020/7/118一型腔；2一余料槽；3一定位销；4一下模板
平均尺寸．公差和胶料收缩率来计 算的。不论制品外尺寸的公差怎样 给定，总可求得各对应外尺寸的最 大值和最小值.
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第二节 收缩率、型腔尺寸的确定、尺寸标注
（二）尺寸标注 1.零件尺寸标注 (1)型腔基本尺寸和偏差的标注； (2)定位、导向元件尺寸及偏差的标注； (3)自由尺寸的标注； (4)型腔、分型面、配合面粗糙度一般情况选择Ra值1.6μm及
1、孔与轴的概念
1）孔 2）轴
孔
+0
基本尺寸
上偏差
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es=0 基准轴h
基准孔H EI=0
基本偏差代号 a、b、c d、e、f cd、ef、fg g j 、 js j~n p~zc
使用要求 大间隙和热动配合
用于旋转运动 用于尺寸较小的旋转运动件
用于滑动或定位配合 用于与轴承相配合的轴
不会发生损坏； ②具有一定的表面Biblioteka Baidu度、较高的耐磨性和抗腐蚀性
，保证模具具有足够长的使用寿命； ③良好的加工工艺性，使加工、制造比较容易； ④良好的导热性，使硫化温度均匀以保证制品质量
和性能，并能提高生产效率； ⑤高温工作不变形，保证制品的精度和模具的正常
使用； ⑥价格较低，可以降低模具的制造成本。
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第一节 概 述
图13-2 三种型式的压模 1一上模板；2一中模板；3一下模板；4—制 品
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2.压铸模
第一节 概 述
图13-3 压铸模 1—型芯；2—型腔；浇注道； 4—加料室；5—压柱
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图13-4 注射模 1—注射机头；2—定模板；3—型腔；
4—动模板；5—顶出机构
图13-16 带镶块的压 模
1、2一镶块；3一上模 ；4一下模；5一制品
(1)镶块的镶接 (2) 型芯的镶接
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图13-17 有型芯的矩形胶圈模具 1—型芯；2—上模；3—中模；4—下模；5—定位销；6—制品
图13-18 胶料挤入接缝与型芯结构的关系 (a)、(b)胶料易沿A处挤入接缝；(c)胶料不易挤入接缝，设计合理
过渡配合 过盈配合
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+0-
F7 H7
h6 f6
基本尺寸
基孔制
基轴制
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一、国标规定的形位公差项目及其符号
分类 项 目 直线度
符号
形 平面度
状圆 度
公 圆柱度 差
线轮廓度
面轮廓度
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共 14 项
分类
项目
符号
平行度
定
位
垂直度 向 倾斜度
置
同轴度
公 定 对称度
橡胶模具
2020年7月18日星期六
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目的和要求： 1.掌握橡胶压模、注射模设计的基本过程和一般方法
2.能正确分析制品结构、性能对模具分型面、定位导 向、加工精度等方面的要求 。
重点难点： 胶料收缩率、模具型腔尺寸确定、压模和注射模的 设计
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第三节 模具结构设计
(1)嵌件在模具中定位应选在嵌件加工精度 较高的部位作为接合面，其它部位应留较 大的间隙；
(2)模具与嵌件的接合表面间的间隙通常取 0.05～0.15mm，使嵌件插入模具中不致 于过松，又留有必要的热膨胀空间；
(3)定位嵌件的销子只允许设置在穿过制品 的非工作面，如图13-20中的定件销
➢ ③试验法 对于尺寸精度要求非常 高、且生产批量较大的制品，采取 经验法确定收缩率设计、加工出模 具，由此模具加工出制品在经计算 而确定出收缩率的方法。
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第二节 收缩率、型腔尺寸的确定、尺寸标注
二、型腔尺寸的确定、尺寸标注 （一）型腔尺寸的确定 模具的型腔尺寸及公差是根据制品的
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二、橡胶模具设计的基本要求 1.提高制品质量，满足制品的使用要求。模 具应能提高制品的性能，满足外观和尺寸精 度等方面的要求。 2.操作方便 3.制造容易、成本低廉
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第二节 收缩率、型腔尺寸的确定、尺寸标注
一、胶料收缩率 1.收缩率的基本概念
100%
胶料收缩率是指制品硫化后从型腔内取出冷却到
➢ 4.收缩率的确定方法 ➢ ①经验法 采取查表（所以又称查表
法）或由经验而确定胶料收缩率的 方法。
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➢ ②比较法 对于尺寸精度要求较高 而生产批量较大的制品，采用结构 和尺寸相近制品的模具，加工出所 要生产制品，测得制品和模具对应 部位尺寸后，经计算确定胶料收缩 率的方法。
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2.排气孔
图13-29 O型密封圈模。 l—上芯；2—上模；3—下模；4—下芯；5—定
位销；6—O型密封圈；7—排气孔
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3.启模口(又称撬口)
图13-30 不正确的启模口
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图13-31 启模口的尺寸
图13-32 手柄的形式
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4.手柄
图13-33手柄与棋具的连接形式 a、螺钉连接；b、螺纹连接(中部焊接)； 2020/c7/、18螺纹连接 (中部用套管螺纹)；d、焊接
（六）型腔数的确定
(1)单腔模 (2)多腔模
(3)多层模
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图13-34 型腔的排布
第三节 模具结构设计
（七）强度及刚度 1.材料选择 (1)较高的机械强度和一定的表面硬度， (2)良好的加工工艺牲， (3)良好的导热性， (4)较好的抗腐蚀性， (5)价格较低。
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1—上模板；2一型芯；3一下模板；4—制品
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(4)避开制品的工作面
图13-12 分型面与工作面的关系 (a)分型面不在工作：面上；正确；(b)分型面在工作面上，不正确
l一上模；2一下模；3一中模；4一制品
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(5)保证制品精度
图13-13 模具结构对制品同轴度的影响 (a)制品不在同一块模板上，同轴度差；
第一节 概 述
➢ 压铸模又叫传递模。这种模具有一 个专门的加料室和通往型腔的浇注 道，加料室中的胶料在柱塞的压力 作用下经浇注道压入型腔.
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3.注射模
第一节 概 述
注射模是装在注射机上的专用模具
其结构主要由定模和动模组成，胶料从注 射机的喷嘴经定模的浇注系统进入型腔， 动模随动模板完成开闭动作，并且大多都 有自动顶出装置。