模具橡胶模的研究.docx
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模具橡胶模的研究.docx
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模具橡胶模的研究
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,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范围,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。
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。
(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范围,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
模具配合高度,压制过程中胶料不易外溢,能充分
。
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。
3、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、断面与内径的大小。
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)。
4、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。
5、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、薄制品模具型腔内外径尺寸计算
制品厚、薄、断面宽度对胶料收缩率有一定影响。
实践证明:
制品越厚,收缩率越小;断面宽度越大,相对收缩率也越小。
制品厚度、断面宽度对胶料收缩率的影响(又称补偿值)见表。
表制品厚度H、断面宽度W对胶料收缩率S补偿值S
厚度范围H
≤3
>3~6
6~10
10~20
20~30
30~40
>50
断面宽度W
收缩率S补偿值S
(%)
S
S
-0.1
S
-0.2
S
-0.3
S
-0.4
S
-0.5
S
-0.6
在上表中,当H、W不在同一数值范围内时,S
值取H、W中尺寸范围小者为补偿值。
如:
H=3、W=25时,应取H=3相对补偿值S
=(S
-0.1)%。
厚、薄制品的模具型腔外径尺寸按下式计算:
D
=D+(D×S
)
式中:
D
—型腔外径尺寸;
D—制品外径尺寸;
S
—胶料收缩率补偿值。
厚、薄制品的模具型腔内径尺寸按下式计算:
d
=d+(d×S
)
式中:
d
—型腔内径尺寸;
d—制品内径尺寸;
S
—胶料收缩率补偿值。
2.衬有金属嵌件制品的收缩率
衬有金属嵌件橡胶制品,其收缩率较小,且朝金属嵌件方向收缩。
对一般带有金属嵌件的制品,可以按下列经验公式计算其自由收缩值。
双向制品时:
U≈
+(W·S)
单向制品时:
U≈H·C+(W·S)
式中:
U—自由收缩最深深度;
H—制品胶料厚度(嵌件粘接高度);
S—胶料收缩率;
W—制品断面宽度。
3.橡胶O形圈模具型腔内径及断面尺寸计算
3.1O型圈型腔内径尺寸及公差的计算,可按下列公式计算:
d
=d(1+S)±Δ
式中:
d
—型腔内径尺寸;
d—制品内径尺寸;
S—内径收缩率;
Δ—型腔内径公差(提高精度后公差,其值约等于O形圈制品内径公差的0.3倍)。
3.2型腔断面尺寸及公差,可按下列公式计算:
W
=W(1+S)±Δ
式中:
W
—型腔断面直径;
W—O型圈断面直径;
Δ—模具型腔断面公差取±0.05(包括上、下模合拢后型腔断面错位量)。
型腔尺寸计算应遵循的原则:
1.差表以硬度为基准,计算收缩率近似值;
2.提高型腔的加工精度,一般制品要求提高2~3级,其公差值约等于制品公差的0.3倍左右。
3.在新开的模具,尽可能留有修模的余地。
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