橡胶与塑料模具设计教案

橡胶与塑料模具设计教案

橡胶模具设计

第一节绪论

随着我国橡胶制品工业的进展，橡胶制品的种类日益增多，产量日益扩大，促使着橡胶模具设计与制造由传统的经验设计到理论计算设计。尤其是橡胶生产设备的不断提高与生产工艺的不断改进，橡胶模具越来越多，模具的制造水平与模具复杂程度也越来越高越精巧。高效率、自动化、周密、长寿命差不多成为橡胶模具进展的趋势。

一、橡胶模具的分类

橡胶模具依照模具结构和制品生产工艺的不同分为：压制成型模具、压铸成型模具、注射成型模具、挤出成型模具四大常用模具，以及一些生产特种橡胶制品的特种橡胶模具，如充气模具、浸胶模具等。

1．压制成型模具

又称为一般压模。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。

2．压铸成型模具

又称传递式模具或挤胶法模具。它是将混炼过的、形状简单的、限量一定的胶料或胶块半成品放入压铸模料腔中，通过压铸塞的压力挤压胶料，并使胶料通过浇注系统进入模具型腔中硫化定型。

特点：比一般压模复杂，适用于制作一般模压不能压制或牵强压制的薄壁、细长易弯曲的制品，以及形状复杂、难以加料的橡胶制品。采纳这种模具生产的制品致密性好、质量优越。3．注射成型模具

它是将预加热成塑性状态的胶料经注射模的浇注系统注入模具中定型硫化。

特点：结构复杂、适用于大型、厚壁、薄壁、形状复杂的制品。

生产效率高、质量稳定、能实现自动化生产。

4．挤出成型模具

通过机头的成型模具制成各种截面形状的橡胶型材半成品，达

到初步造型的目的，而后通过冷却定型输送到硫化罐内进行硫化或用作压模法所需要的预成型半成品胶料。

特点：生产效率高、质量稳定、能实现自动化生产。

二、成型设备

模压法模具使用平板硫化机。（蒸汽硫化机：一般饱和蒸汽的最高压力可达0.6～0.8Mpa，硫化温度在158～168范围内。电阻丝加热平板、油压平板硫化机）

压铸法模具使用压铸机。

注射法模具使用注射机。（注射机工作压力一般为100～140Mpa，硫化温度为140～185，硫化时刻为1～5分）

挤出法模具使用挤出机。

第二节橡胶压制成型模具

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，具有较大流淌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、流淌性差的制品。

结构形式

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。

结构形式

5．外箍压紧式

适用于夹布胶带、平胶带等带夹织物制品。

结构形式

第一节模具设计

一、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。

二、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阻碍到胶料的填充、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

具体结构见下图。

⑵模具的分型面应尽量闭开制品的工作面

具体结构见下图。

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。

具体结构见下图。

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。如图所示。

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。如图所示。

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依照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。具体见下图。

关于一般细长套管（两头大、中间小，或带有台阶的各类爱护套），当立式分型面加料困难，且模具闭合高度超过模具宽度而阻碍导热时，通常采纳卧式分型面的模具结构。如图。

关于波浪形的防尘罩，分型面采纳卧式两瓣模结构。模芯由多件（5～6块）镶块组合。如图所示。

假如防尘罩台阶较少，其中一端口径较大，制品厚度小于1.5mm，也可采纳整体模芯结构。如此模具加工容易，操作方便。也可采纳圆片形拼合模芯结构。如图所示。

另外，橡胶轴承制品分型选择应依照制品高度确定。当制品高度超过60mm时，模具应采纳卧式分型面。如图所示。

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。如图所示。

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）。

三、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,必须采纳不同的方式的定位,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

结构形式如图所示。

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。

单向定位：如图。

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以及钻缝残留飞边，阻碍制品外观质量。

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。

定位方式有球面定位和圆锥面定位，如图所示。

2．圆锥面与斜面定位

结构形式：

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）圆锥面、斜面定位采纳6°～15°，常用10°。配合定位高度为6～10mm。

3．导柱、导套定位

结构形式：

特点：适用于多腔模具。

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）配合精度：见图：

4．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。

结构形式：

特点：能解决加料后型芯的定位问题，从全然上防止上下模或型芯压坏的现象。

5．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，能够幸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，操作比较苦恼。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。如图所示。

（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