橡胶模具的设计及应用

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４ 结论
随着橡胶工业的发展，各种形状复杂、外形 尺寸精度高、质量好的橡胶制品日益增多。为了 适应生产科研需要，在利用现有设备的基础上， 要多方面改进和发展橡胶模具的结构。
参考文献：
［１］ 虞福荣．橡胶模具实用手册［Ｍ］．北京：化学工业出版 社，１９９６．
０ 引言
目前，国内有关橡胶模具的设计、制造和应 用的书刊、资料介绍相对较少。实际上，橡胶工 业制品就产量和品种而言，并不逊色于其他工业 制品。可是我国橡胶模具的设计和加工都远远落 后于其他模具行业（如冲压模、塑料模等）的发 展，更不能满足橡胶制品的生产与发展。集中表 现为单模占有比例大，生产效率低、产品质量不 稳定；模具设计与使用不统一。然而，国外十分 重视橡胶模具的研究和设计，它的发展特点集中 表现为精密化、多模腔、自动推出、顶出零件、 或采用压缩空气从模腔中吹出零件，操作方便、 迅速。
１．２％ ～ ３．５％；对带有骨架的制品，橡胶硫化后 的收缩率一般为 ０％ ～ １０％。但胶料收缩率是一 个变化多端，极为复杂的问题，目前还没有一个 真正完善的准确计算公式，设计经验占有很重要 的份量，不过在此推荐以下三种公式。
（１）橡胶制品与型腔相应尺寸的计算公式
３ 设计事例
３．１ 橡胶制品零件图，尺寸及公差如图 ４ 所示
Ｃ＝（α － β）∆ＴＲ ×１００％ 式中：Ｃ —制品胶料的收缩率，％
α —橡胶的线性膨胀系数 β —模具金属的膨胀系数 ∆Ｔ—硫化温度与测量温度（室温）之差 Ｒ —生胶、硫磺和有机配合剂在橡胶中 的体积百分数，％
３．２ 橡胶制品模具图
从零件图和图纸要求可知，（１）产品高度公 差紧（± ０．１３ｍｍ），模压难以保证；（２）产品 壁厚最薄处 ５ ． ３ ５ ｍ ｍ（大于 ２ ｍ ｍ），制品胶料硬 度为７０°±５°（图纸另行要求）。如果采用整体 式镶块结构，则不易脱模，现决定采用哈呋条式 注压结构（图 ５）。
３ 模具工作过程
冲床滑块带动上摸下降时，首先卸料板１３与 落料凹模将铝板料压紧，接着落料凸模与落料凹 模对板料进行落料，上摸继续下降，起成形凸模 作用的落料凸模和起成形凹模作用的聚氨酯橡胶 块将落料件成形，当落料件接触 １６ 个冲孔凹模 及压印冲头时，落料凸模停止下降，上摸继续下 降，冲孔凸模露出落料凸模，与冲孔凹模作用冲 出 １６ 个直径 φ４ｍｍ 的孔。同时压印冲头对落料 件进行压印。冲压结束，上摸随冲床滑块上升， 落料凸模在短弹簧３的作用下下弹，聚氨酯橡胶 块在落料凹模型腔中回弹，共同将落料件卸下， 卸料板 １３ 将板料卸下，冲孔废料由冲孔凹模孔 中推出。完成一次冲压。
其次要考虑到模板的强度、刚度，模板过 厚，强度和刚度都能保证，但模具笨重，不便于 操作；相反，模板过薄，强度和刚度达不到要求， 易变形。
再次要考虑到模具的材质，对于注塞、料 杯、模板等非型腔类的选 ４５＃ 钢、Ｂ２０Ｈ 等材质； 对型腔类的选用 ＳＭ１、４０Ｃｒ、６５Ｍｎ 等材质。
１．４ 收缩率
胶料在加热硫化时，胶料内部发生形变和交 联，由此而产生的应力被硫化过程所固定。在硫 化胶料冷却过程中应力趋于消除，制品的线性尺 寸成比例缩小。因此，在设计模具时尺寸需相应 加大，加大的比例即为模压制品的橡胶收缩率。 影响橡胶收缩率的因素很多，如橡胶热膨胀、产 品壁厚、有无骨架、含胶量、胶料致密度及硫化 工艺等因素。
（３ ）斜边定位适用于各种橡胶嵌条模具定 位，定位可靠，操作方便，模具使用寿命长，配 合精度高，但加工困难；
（４）导柱导套定位适用于模芯端面无定位作 用的模具结构，导柱导套经热处理、精磨后配合 精度高，耐磨损，使用寿命长、更换方便，但加 工繁琐。
１．３ 外形尺寸和模具材质
确定模具外形尺寸时，首先必须考虑制品的 几何形状、模腔的数量、硫化设备和模具加工设 备、年需求量等因素。为了合理掌握模具模腔
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封部位。如带骨架的油封，外径为固定密封，内 径为活动密封。设计时模具的分型面应尽量避开 制品工作面。
（２）制品高度Leabharlann Baidu模具分型面选取不当，往往给制品取出造成
困难，有时需采用铜针或钢针挑取，这样生产效 率低、影响产品质量和外观。凡制品高度超过 ３ｍｍ 或带有骨架产品，在设计模具时都应该考 虑制品排气和取出方便，否则产品易产生气泡、 缺料。
另外，模具分型面的选取必须考虑到产品易 脱模。对工字形产品而言，胶料硬度低（邵尔硬 度 ６５ 度以下）、壁厚（２ｍｍ 以下），一般采用拉、 推、拽等方法强行脱模；但对于硬度高（邵尔硬 度＞ ６ ５ 度）、壁厚（＞ ２ｍｍ ）或带有骨架的产 品，一般采用活动式哈呋条结构，这样制品很容 易取出。
１．２ 模具的定位
（４）模具材料应有足够的强度和刚度，力求 外形小、重量轻。
１．１ 模具分型面的设计
模具分型面的设计必须考虑到制品工作面、 制品高度、脱模、制品外观要求等因素。
（１）工作面 制品的工作面分为静态和动态两种，静态工 作面用于固定密封部位，动态工作面用于活动密
收稿日期： ２００６－０１－１６ 作者简介： 胡华南（１９７６ ～），男，助理工程师。
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冲床的冲裁力，落料凹模１６由销钉定位，紧固螺 钉固定在下模座１９上。成形凸模由落料凸模１２兼 任，成形凹模聚氨酯橡胶块１５放在落料凹模型腔 内。冲孔凸模 ９ 由凸模固定板 １０固定，穿过承接 板和落料凸模，冲孔凹模 １４ 由凹模固定板 １７ 固 定，穿过聚氨酯橡胶块。压印冲头２０由凹模固定 板固定后，同样穿过聚氨酯橡胶块。
［２］ 冯炳尧．模具设计与制造简明手册［Ｍ］．上海：上海科 学出版社，１９８５．
［３］ 彭建声，秦晓刚．模具技术问答机械［Ｍ］．北京：机械工 业出版社，１９９４．
式中：Ｃ —制品胶料的收缩率，％ Ｌ１ —在室温时测得的橡胶制品尺寸，ｍｍ Ｌ２ —在室温时测得的模具型腔尺寸，
ｍｍ （２）以邵尔硬度计算制品胶料收缩率的经验
公式 Ｃ＝（２．８～０．０２ｋ）×１００％
式中：Ｃ —制品胶料收缩率，％ ｋ —邵尔硬度
（３）以橡胶硫化温度计算制品胶料收缩率的 一般计算公式
１ 橡胶模具结构设计
橡胶模具是生产橡胶制品硫化的主要设备之
一，而模具设计要根据制品形状、特性和使用要 求来进行合理设计。针对上述要点，模具设计应 遵循下列原则：
（１）了解橡胶制品的材料种类、材料硬度、 收缩率；
（２）橡胶制品分型面、撕边槽、余料槽的合 理选定；
（３）模具结构合理、定位可靠、模腔数量适 当、便于加工和使用；
模具型腔一般由多块模板拼合而成，要确保 制品在模腔中获得准确的形状和位置，必须采用 不同的方式定位，常用的有圆柱面、圆锥面、斜 边、导柱导套等定位方式。它们的特点为：
（１）圆柱面定位适用于超长套管之类制品， 它具有使制品壁厚均匀，模芯不易歪斜的特点；
（２）圆锥面定位（又称自定位）适用于环状 制品多层模板定位，定位可靠、使用方便，加工 精度偏高；
（１）橡胶收缩率随硫化制品含胶量的增大而 增大（图 １）。
（２）橡胶收缩率随硫化后橡胶硬度增加而呈 抛物线变化（图 ２）。
（３）橡胶收缩率与硫化温度的关系曲线（图 ３）。
（４）橡胶收缩率的计算方法。 对纯胶件而言，橡胶硫化后的收缩率一般为
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２ 其他系统的设计
为了除去橡胶产品的废边，在距离型腔的适 当位置必须加工撕边槽（形状有三角形、等腰梯 形、半圆形等），否则橡胶产品的废边无法去除， 有时还需要加工余料槽。如果模具采用注压结 构，那么在模具设计时不仅要考虑到浇口的设 计，还要考虑到注塞和料杯的配合角度。角度过 小，模具容易卡死，不易打开；角度过大，不易 封胶，胶料易溢出；一般配合角度取１°～１．５°。
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数，应注意以下几点： （１）对需求量很少的，可采用一模一穴，这
样既满足了需求量，又缩短了加工周期； （２）对需求量很大的，形状简单的可采用一
模多穴，这样既提高了生产效率，又降低了单件 成本，同时具有一定的市场竟争力；
（３）对于形状复杂或带有骨架的制品，模腔 不宜过多。
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文章编号：１００１－４９３４（２００６）０３－００２５－０３
橡胶模具的设计及应用
胡华南
（中鼎密封件有限公司，安徽 宁国 ２４１０００）
摘 要：介绍了橡胶模具目前的现状和橡胶模具的设计。分别阐述了如何选取橡胶模具的
分型面、模具的定位、模具材质和收缩率的问题。最后，举出了一个带有哈呋条式的注压模
３．３ 工作原理
该模具适用在 １ ５００ｋＮ或２ ０００ｋＮ压机上生 产，利用压机两个液压缸，将模具（注塞、料杯、 哈呋条、下模板）打开，随后哈呋条逐一分开， 制品从模具中自动分离，脱模结束。随后模具合 模、进模，开始下一个循环。
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２ 模具结构
如图 ２ 所示为冲压隔板零件的复合模结构 图。落料凸模 １２ 与承接板 １１ 由销钉定位，紧固 螺钉连接（定位销钉、紧固螺钉、导柱、导套在 结构图中未画出），并由短卸料螺钉４吊在上垫板 ８上，为了使落料凸模上下移动平稳采用小导柱５ 导向，４ 根短弹簧 ３ 的弹力选择要合适，４根弹簧 的合力一定要大于落料时的总压力，而远远小于
具结构。
关键词：橡胶模具；工艺 ；结构；应用
中图分类号：ＴＧ２４１
文献标识码：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｒｕｂｂｅｒ ｍｏｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｒｕｂｂｅｒ ｍｏｌｄ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｒｕｂｂｅｒ ｍｏｌｄ，ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｌｄ，ｍｏｌｄ ｍａ－ ｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｌｄ ｗｉｔｈ ａ Ｈｕｆｆ ｂａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｂｂｅｒ ｍｏｌｄ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ