模具橡胶模研究

橡胶模一、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；（4）模具材料应有足够的强度和刚度，力求外形小、重量轻。

二、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封部位。

如带骨架的油封，外径为固定密封，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＞ 65 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。

(邵氏硬度K是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。

）三、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。

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。

四、收缩率胶料在加热硫化时，胶料部发生形变和交联，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。

（1）橡胶收缩率随硫化制品含胶量的增大而增大。

（2）橡胶收缩率随硫化后橡胶硬度增加而呈抛物线变化。

计算橡胶收缩率的一些经验公式1、以橡胶硫化温度计算制品胶料收缩率的一般计算公式C ＝（a － b ） TR ×100%式中：C —制品胶料的收缩率，%a —橡胶的线性膨胀系数b —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，%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(邵氏硬度K 是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。

）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°。

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。

压制模压制成型模具又称为普通压模。

它是将混炼过的、经加工成一定形状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：模具结构简单，通用性强、使用面广、操作方便，故在橡胶模压制品中占有较大比例。

一、压制成型模具的设计原则为了保证制品有正确的几何形状和一定的尺寸精度，在设计模具时应遵循如下原则：1、掌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、设计的模具结构合理、定位可靠、操作方便、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情况下力求模具轻便。

5、模具设计符合标准化。

二、压制成型模具的结构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，具有较大流动性的胶料和形状简单的制品。

结构形式2、封闭式封闭式模具型腔上端带有一定高度的模具配合高度，压制过程中胶料不易外溢，能充分地充满型腔，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、流动性差的制品。

3、半封闭式模具一端带有一定深度锥面配合。

特点是操作安全、定位可靠、不易拉毛配合面，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。

结构形式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，操作时容易碰伤的情况。

5、外箍压紧式适用于夹布胶带、平胶带等带夹织物制品。

三、模具设计（1）模具设计步骤1．模具结构的选择2．分型面的选择3．型腔尺寸的确定4．镶块及型芯安装方法的确定5．其它尺寸的确定。

模具结构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，模具结构不同；制品相同，使用的设备不同、加工工艺不同，模具结构也不同。

（2）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⑴保证制品顺利取出与脱模⑵模具的分型面应尽量闭开制品的工作面⑶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须考虑到制品的取出。

制品能否取出决定于制品厚度、断面与径的大小。

⑷分型面选择的最大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。

⑸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，分型面必须有适当的镶嵌的深度。

常用的镶嵌深度H=3～6mm。

⑹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根据工厂的实际情况考虑，但一定要保证模具导热均匀，制品取出方便。

分型面可分为立式、卧式。

对于一般细长套管（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，且模具闭合高度超过模具宽度而影响导热时，通常采用卧式分型面的模具结构。

对于波浪形的防尘罩，分型面采用卧式两瓣模结构。

模芯由多件（5～6块）镶块组合。

如果防尘罩台阶较少，其中一端口径较大，制品厚度小于1.5mm，也可采用整体模芯结构。

这样模具加工容易，操作方便。

也可采用圆片形拼合模芯结构。

另外，橡胶轴承制品分型选择应根据制品高度确定。

当制品高度超过60mm时，模具应采用卧式分型面。

常用O型圈分型面的选择，一般按使用要求可分为180°和45°分型面的结构。

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（固定密封也可使用）。

四、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形状与位置,必须采用不同的方式的定位,不然难以压制出准确的制品。

模具定位的结构方式：1．圆柱面定位特点：通用性强，加工方便，定位可靠。

设计要求：（1）定位配合长度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、双向加强定位结构。

合理结构因为制品在硫化时会钻缝，导致出模时制品边缘拉伤及钻缝残留飞边，影响制品外观质量。

双向定位：适用于长壁管类的制品。

特点：双向定位加料方便、并具有良好的定位性能、制品壁厚均匀、型芯不易歪斜等。

2．圆锥面与斜面定位特点：性能可靠，精度高，加工较难，操作方便，斜面配合不易损伤、拉毛，模具使用寿命长。

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1～2mm。

也可视模具高度而定。

3．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，又能拉紧模具。

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。

4．螺钉定位形式较多，特点是既可起调节作用，又可起拉紧、定向作用。

（1）螺钉调节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一致，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，导致制品缺胶或出现微孔不致密状态；如增加胶料，则制品飞边增厚。

用螺钉调节嵌件高度，可以避免压胶时造成的飞边增厚、变形、缺胶等现象。

用螺钉调节嵌件定位高度，操作比较麻烦。

压胶前必须先压紧上模，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必须作到一致，将比较困难。

（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。

（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情况。

五、模具型腔尺寸计算收缩率对制品成型尺寸影响很大，另外，制品尺寸的波动还取决于合模压力、硫化过程中的工艺条件，也取决于模具结构和工艺过程。

所以考虑模具尺寸时应综合考虑，并配以经验数据，以得到合理的成型尺寸。

计算模具型腔尺寸的方法有以下几种。

1．厚、薄制品模具型腔外径尺寸计算制品厚、薄、断面宽度对胶料收缩率有一定影响。