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联系人：董小凡
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广告经营许可证 | 豫B2- | 增值电信业务经营许可证 豫B2-橡胶模具设计与制造 绪论一、 模具分类 按制品成型的方法和模具结构的不同可将模具分为两大类： 贯通式模具：如：冲裁模、拉拔模、挤压模、粉末冶金压模等。 型腔式模具：如：压弯模、压铸模、锻模、塑料注射模、橡胶模等。 下面介绍一下这几种模具： 冲压模具：将金属板材成形为制品的模具。成型方法：冲裁模、弯曲模、拉伸模、 压缩模。 塑料模具： 将各种塑料成形为制品的模具。 成型方法： 压制
成型模、 注射成型模、 挤出成型模、吹塑成型模、真空成型模。 压铸模具：将液态金属在压力状态下成形为制品的金属模具。 成型方法：压力铸造成型， （低熔点合金：锌合金、铝、锡、铅等） 锻造模具：将金属棒材或块材在加压状态下成形为制品的模具。 成型方法：模锻成型 橡胶模具：将橡胶成形为制品的模具。 （压力成形，注射成形） 粉末冶金模具：将金属粉末成形为制品的模具。 （压力成型） 拉丝模具：将金属材料拉伸成为各种金属丝的模具。 无机材料成形模具：将玻璃、陶瓷等无机非金属材料成形为制品的模具。 （玻璃 模、陶瓷模） 铸造模：砂型模、石蜡模、金属型铸模等。 橡胶模具的概念：是指利用特定形状的型腔，成形具有一定形状和尺寸精度橡胶 制品的工具。 模具成型方法的优点：模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可提高生产效 率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本。因而，德国把模具称为“金属加 工中的帝王” ，把模具视为“关键工业” 美国把模具称为“美国工业的基石” ，日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的 动力” 二、 橡胶模具发展动态 1. 国内现状 我国橡胶模具的设计与加工都落后于其它模具行业，不能适应橡胶制品的生 产与发展。 主要原因如下： （1） 长期以来，国内多数相距企业和科研部门采用用户提供的模具来加工 橡胶制品，并且多数用户单位通常不十分精通橡胶模具设计和模具使 用情况，因而模具质量低劣（一模一腔模具，普遍存在）造成产品质 量不稳定，质量降低。 （2） 橡胶生产企业及科研单位大都侧重于橡胶物理性能、新产品试制工 作，而不太重视模具结构的开发和研究，同时缺乏橡胶模具研究人员 和加工手段，通常依靠外加工。 （3） 发展不平衡 长期以来，模具设计加工与使用不统一，使模具结构五花八门，标准1化较差，严重影响模具的通用性，降低了生产效率。 2. 国外现状 国外橡胶公司所属制品厂，都十分重视橡胶模具研究，均自行设计和制造部 分或大部分模具（包括骨架、弹簧等配件） ，大大提高了生产效率。 随着橡胶制品品种的不断创新及产量的飞跃发展，对橡胶模具提出了越 来越高的要求，促使橡胶模具生产不断向前发展。 橡胶模具设计和制造由经验设计阶段逐步向理论设计阶段发展，尤其向 高效率、自动化、标准化、精密、高寿命方向发展。对制品成型过程中各个 环节，进行定量分析和数值模拟，优化成型工艺，确定最佳模具设计参数。 近年来，国内外橡胶模具的发展特点： ① 专业化、系列化、标准化程度提高。 ② 重视薄飞边或无飞边，新型和特殊模具结构的研究。 ③ 机械化、自动化程度高，如模具与主机配合使用，自动推出、顶出机 构或采用压缩空气从模腔中吹出零件，操作方便，迅速。 ④ 重视研究、试验、技术改造工作。 当今标准化的应用加快了橡胶、塑料模具生产的速度，而计算机辅助设计 与辅助制造系统（即 CAD/CAM 系统）在国外橡塑工业中的应用更是模具生产中 的一项革命性措施，也是模具发展的一个重要里程碑，它的出现从根本上改变 了模具生产的面貌，其技术的经济效益是十分巨大的，不仅使模具的生产效率 提高几倍甚至几十倍，更重要的是可以保证模具质量水平的提高。 CAD 是在人的参与下，以计算机为中心的一整套系统对产品自动进行最优 化设计，其中包括资料检索、计算、确定形状，自动制图和输出数控加工程序。 CAM 也是在人的参与下，用计算机对产品的制造进行监督、控制和管理。CAM 的 输入信息直接来自 CAD 的输出信息，二者紧密配合。总的来说，CAD/CAM 就是计 算机控制的自动化信息流从产品的最初构思、设计直至最终制造、装配、检验、 管理进行控制的集成系统。 据美国数控协会声称其 Compu Tool 从设计到加工完毕所需的时间减少 90％。可见其明显的经济效益。但由于投资巨大，目前国外大公司在产品开发 时，已大多采用 CAD/CAM 技术。目前，我国也开展了这方面的研究和应用工作。 非线性有限元数值模拟技术在模具开发设计广泛应用，对传统的模具开发 过程的变革产生了深远的影响，美国的模具行业采用了数值模拟技术，模具开 发的周期平均缩短了 30-40%, 开发成本平均降低了 30-40%。目前美国的三大汽 车公司已经将数值模拟技术作为模具开发过程中不可缺少的环节。 除简易模具外，一般模具的制造费用是十分昂贵的。一副优良的注射模具 可生产制品百万件以上，压制模具约能生产 25 万件。第一章橡胶模具设计概述一、橡胶的特性及用途 橡胶工业在国民经济中占有及其重要的地位，发挥着十分重要的作用。在工 程应用中，材料大致可分为两大类：一类是结构材料（主要用其强度、弹性等力 学性能） ，另一类是功能材料（主要用其声、光、电、磁等功能） 。橡胶既是重要 的结构材料，又具有一定的功能，因而是一种非常重要的工程材料。 橡胶具有独特的高弹性，优异的抗疲劳强度，极好的电绝缘性能，良好的耐2磨耗性和耐热性；还有良好的防振性、不透水性、不透气性和化学稳定性等，因 而应用范围十分广泛。 二、橡胶的形态与分类 一般橡胶原材料的形态，无论 NR 还是 SR，都呈板块状软固体形态。 橡胶的种类： NR 按来源分 SR 通用橡胶 橡胶的分类 按用途分 特种橡胶 专用橡胶生橡胶 按物理状态分 熟橡胶硬橡胶再生胶混炼胶板块固态橡胶 按形态分 液体橡胶粉末橡胶 热塑性橡胶3三、 常用橡胶的性能与用途 橡胶种类 主要性能 天然橡胶(NR) 有很好的耐磨性、 弹性和力学性能， 滞后损失小。缺点 在空气中易老化， 遇热变粘，易溶于 汽油和某些非极性 溶剂、耐油性差。 丁腈橡胶(NBR) 极性很强，有良好 耐低温性和耐臭氧 国产 NBR 中含丙 的耐油和耐非极性 差。 烯腈的质量分数在 溶剂。丙烯腈含量 18％～48％。分三 越高，耐油、耐热 级：丁腈-40，丁腈 性能越好，但耐低 -30，丁腈-20。 温性差。丁基橡胶（IIR）聚氨酯(PU)硅橡胶(SI)气密性优良，是所 有橡胶中最好的， 化学稳定性好，耐 热、耐臭氧不易老 化、耐强酸、碱腐 蚀。 具有优良的耐磨 性、强力和弹性， 并具有良好的耐 油、耐低温及耐臭 氧老化性。 具有耐热、耐寒、 耐臭氧、耐大气老 化及良好的电绝缘 性，并且无任何毒 性。加工温度要求高， 硫化速度慢，粘着 性和耐油性差，永 久变形大，滞后损 失大，弹性小。用途 用于生产轮胎、胶 管（带） 、胶鞋、 日用品、体育用品 等。 用于制造各种耐 油制品，丁腈-40 用于直接与油类 接触及耐油性能 要求较高的制品 （油封） ，丁腈-30 用于普通耐油制 品（油箱、印刷胶 辊、耐油胶管）丁 腈-20 用于耐油性 较低的制品。 用于生产内胎、硫 化胶囊、电缆。化 工容器衬里，耐 热、耐水的密封垫 片等。易水解。耐水性、 用 于 生 产 各 种 密 耐热性差， 生热大。 封件（油封） ，胶 辊、胶带、胶鞋、 实心轮胎。 扯断强度、扯断伸 长率小、压缩变形 大、不耐强酸、强 碱，但价格昂贵。氟橡胶(FPM)耐高、低温橡胶制 品如垫圈、衬垫。 密封件、耐高温电 缆，也可用于食 品、医疗行业的制 品。 具 有 良 好 的 耐 高 自粘性差，加工工 用于石油、化工、 温、耐油、耐强酸 艺性不好，耐寒性 航天、火箭、导弹 和强氧化剂，耐各 差。 等领域（最初是作 种溶剂，并具有良 为喷气式飞机所 好的物理机械性 用的耐高温橡胶 能。 而研制的，使用温 度-30℃～250℃。四、 橡胶模制品 通常是指胶料在其模具型腔中成型并硫化所得到的制品。 橡胶模制品是橡胶制品中品种最多，应用最广的一类特殊制品。4其特点是：制造容易、外形准确、尺寸精度高、表面光洁、质地致密、工艺简单、 易于机械化和半自动化生产，生产效率高，成本低。 在橡胶模制品零件的生产中， 最广泛的生产工艺是模压成型方法和注射成型 方法。 模压成型法：是将胶料或预成型半成品直接装入模具型腔，然后上机进行压制， 同时加热硫化，从而得到制品零件的工艺方法。 生产流程：胶料→剪切称量或其它预成型→装入模具型腔→加压、硫化→启模取 件→修除飞边→成品质量检查。 注射成型法：是将胶料通过橡胶注射机直接注入模具型腔而硫化，从而得到制品 零件的工艺方法。 生产流程： 胶料预热塑化→注射入模→硫化→启模取件→修除飞边→成品质量检 查。 五、 橡胶模具的分类 1.橡胶模具的用途与结构 用途：用于成型橡胶制品的工具。 结构：由成型件和结构件组成。 成型件是指与胶料直接接触成型的零件。如上下模、中模、型芯、镶块等。 结构件是指成型件以外用于组合模具，实现相互配合或自动开启、闭合所需的各 种零件。如：定位销、导向柱、顶出装置等。在模具中起安装、定位、导向、装配等作用的零件。2.橡胶模具的分类 主要由压模、压铸模、注射模和压出成型模具四种。 (1) 压模（压制成型模具） 是指将一定形状的胶料，经称量加入敞开的型腔内，用压机闭模加压，然后胶料 在受热受压条件下呈现塑性流动充满整个模腔，经过一定时间后完成硫化，再脱 模和清除飞边得到所需制品的方法。 特点：结构简单，通用性强，适用面广，操作方便。 如：平板硫化机上用的模具（该类模具在生产中占较大的比例） (2) 压铸模 是指将塑炼过的胶料装入模具专用或通用外加料室中，通过规定的液压机压力， 再将胶料由模具的浇注系统挤入预先闭合好的模具型腔内， 保持规定的硫化温度 及时间以成型制品的方法。 特点：型腔先闭合，再注入胶料，胶边少，制品致密性好，质量高，但压铸模造 价稍高，操作劳动强度大。适用于一些形状较复杂、细长、薄壁、多嵌件、以及直接装胶有困难的制品。(3) 注射模 是指注射机上（注压机）专用的模具。 利用注射机的压力，将胶料直接由机筒注入模腔，完成成型并进行硫化的生产方 法。 特点：先闭模，再注胶，胶边少，质量高，且生产和自动化程度高，但造价高， 结构上比压铸模复杂。 适于大型成批生产的厚、薄壁以及几何形状复杂的制品。 (4) 压出成型模具（挤出口型模） 通过螺杆的旋转，使胶料在螺杆和机筒之间受到强大的挤压力并不断向前移送，5通过机头上的口型模而挤出各种截面形状的橡胶半成品。 特点：成本低、效率高，制品致密性好。 六、 橡胶制品成型及其加工方法 按工艺过程和使用设备的差异，可分为两大类：模压法（平板硫化机）和注射法 （注射机） ①生产工艺（见前述） ②生产所需设备及工艺条件 模压法常采用单层或多层平板硫化机，硫化时，常采用 0.4～0.5Mpa蒸汽压力， 硫化温度为 143℃～151℃±2℃。平板硫化机的工作压力控制在 12～15Mpa，一 般橡胶模压制品硫化时，需要的单位压力为 25～35kgf/cm2. 注射法采用立试或卧式螺杆 （柱塞） 式注射机， 注射机工作压力为 100～140Mpa， 硫化温度为 140～185℃，硫化时间短多为 1～5min。 ③橡胶制品的半成品形状与成形 半成品胶料经过炼胶机加工，胶料被压成一定厚度和宽度的胶片，然后采用各种 不同的方法，按模具结构、型腔大小、预制一个形状类似的半成品胶料。 具体方法有：人工剪切成形，切胶机切条，挤出机挤出预成形或采用精密预成形 机。 称量：加入型腔中的半成品胶料重量应为制品重量加上 5％～10％的飞边流失。 半成品重量不宜过多，否则会使硫化时形成大量的外溢飞边，造成胶料浪费，外 观质量差， ，启模困难。 半成品胶料也不宜过少，否则会使制品缺胶而有缺陷，微孔而报废。 ④橡胶模制品成型过程 首先，对新模具按产品图样要求试压 1-2 模，并检查模具结构，操作性能，按产 品图纸核对试压样品的外形尺寸（核样） ，合格后投入正常生产。 压制成型过程的步骤： 1) 将模具置于平板硫化机中，预热 10～20min 至硫化温度。 2) 将预热后的模具从平板硫化机中拉出（手工）或推出（机械）到工作台上， 打开模板，把已称量过的胶料填入模腔中，而后将模板闭合，置于平板硫化 机中。 3) 启泵，将平板硫化机的平板升起，在高压下锁紧模具，进行硫化。 一般启泵时，先用低压泵（&10Mpa）阀门将平板快速升起，当升至上下平板接 触模具中凸起的半成品胶料时， 速度放慢并将胶料缓慢压入型腔， 在这一过程中， 对准上下模定位导下销、型芯、镶块，使其正确无误合模，而后关闭低压泵，开 启高压泵，将模具紧紧锁住。 4) 在规定的压力、温度下，在规定的硫化时间内，使制品达到正硫化点，降泵 放下锁紧的平板，将模具从平板硫化机中拉出，置于工作台上。 5) 用专用工具或脱模机构顶出或手工撬开模具，并趁模具温度较高时，尽快取 出橡胶制品，防止模具冷却而使制品受冷收缩，影响制品取出和下一模硫化 时间。七、橡胶制品的工艺性1.橡胶制品的形状力求简单。为了减少制品的内应力和收缩变形，橡胶制品的壁 厚应尽量设计成等厚或厚度相差不大，不同厚度的变化应缓和过渡。 2.为避免制品在受负荷后产生应力集中，以及改善胶料在模具中的流动，制品的6内圆角半径应不小于 1 毫米，外圆角半径应不小于 2 毫米。但有时考虑模具分型 面的需要，也可以为尖角。3.模压制品不宜制出小直径的孔，一般孔的直径大于深度的 1/2～1/5 为宜。 4.当橡胶制品有适当的凹凸部分时，由于橡胶制品有弹性，压制后脱模和抽芯均 较方便，一般无需脱模和抽芯装置。 5.橡胶-金属嵌件由于二者的膨胀系数不同， 常会因收缩不一致而产生内应力， 使 金属嵌件变形，因此在设计金属嵌件时，其厚度应适当增加。一般平板金属嵌件 的厚度不小于 1 毫米，而空心嵌件的壁厚不应小于 1.2 毫米。嵌件与成型模具有 关的表面，应适当考虑间隙配合，一般为 H8,H9/f9 或 H8,H9/b11(c10-11),以避免 嵌件放不进型腔以及嵌件与模具被压损现象发生。 6. 模压硬橡胶制品时，为便于脱模，应考虑脱模斜度。 一般软橡胶由于具有弹性，不必考虑脱模斜度。 7.橡胶制品的粗糙度应由模具来保证。第二章 第一节橡胶压制成型模具 压制成型模具一、 压制成型模具概念 是指将具有一定可塑性的胶料，经预制成简单的形状后填入模具型腔，经加压、 加热硫化后，即可获得所需形状制品的一种模具。 二、 压制成型模具设计原则 1) 掌握和了解橡胶制品选用的橡胶材料（牌号） 、硬度和收缩率。 2) 模具结构合理，定位可靠，操作方便，易于清洗和制品修边。 3) 模具结构中开设模腔数量应适当，便于机加工和使用。 4) 在保证足够强度和刚度下，力求减轻模具。 5) 模具设计应符合系列化、标准化、能通用。7三、 压制成型模具的结构种类及主要用途 按结构、形状分类如下： 1) 开放式 开放模具利用上下模最终吻合时的压力压制制品，多余胶料从分型面外溢， 制品有水平方向飞边。 特点：易于型腔内气体的排除，结构简单。成本低，操作方便，但胶料流失 量大（10％～15％） 。 适于形状简单，胶料硬度较低，并具有较好流动性胶料的橡胶制品。2) 封闭式 该模具型腔上端有一定高度的镶嵌结构，压制过程胶料不易外溢而充分地充 满型腔，制品致密性好，胶料流失量小于 2％。 适于夹布、夹其它织物的制品以及硬度较高，流动性差的制品。 特点：上下模板在模具型腔的延长部位直接进行导向和定位。 缺点：排气性较差，模具加工精度比开放式的要高，启模困难，一般应设计 制作与模具配套使用的卸模架。3) 半封闭式 从结构上讲，它兼有开放式和封闭式压模的优点。 适于上下模带有型腔，制品同轴度要求较高的单腔模具，也适于内夹织物的 制品零件的模压生产。 特点：排气性能较好，制品的致密度也较高，胶料流失小，启模取件较方便。目前，很多工厂仍多用敞开式和半封闭式橡胶模具。4) 铰链式（合页式） 适于制品件较小或模具中的镶块或镶片暴露在凸模上，操作时容易碰伤的场 合。85) 外箍压紧式 适于夹布胶带、夹锦纶、涤纶丝三角带，凭胶带等夹织物制品。第二节 压制模具与压机的关系 一、 国产橡胶平板硫化机的主要技术特征 平板硫化即主要有柱式和框式两种。 加热方式有蒸汽加热和电加热两种。 平板上下移动的动力来源于液压站（液压介质为液压油或水） 液压供给分高、低压力泵，低压为 0.5Mpa~1Mpa,用于快速升起，缓慢合模，高 压为 10～15Mpa，用于压（锁）紧模具。 橡 胶 平 板 硫 化 机 的 吨 位 有 250KN ， 450KN ， 1000KN ， 1400KN ， 1600KN,2000KN,2500KN。 第三节 橡胶压制成型模具的设计 一、 模具结构设计内容 压制成型模具设计的主要内容： (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 二、分型面的选择 一般模具由两块或两块以上的模板组合而成。 根据模压制品的几何形状和质量要求， 在模具结构上确定一个或几个分合面和机 械加工面的分离面，称为分型面（合模面） 。9分型面的形状平面斜面阶梯面曲面为保证制品质量及结构合理的模具，选择分型面应遵循以下原则： 1. 保证制品顺利取出与脱模，有利于 Fig2-16 型腔中气体的排除。2. 模具的分型面应尽量避开制品的工作面。 一般制品的工作表面有较高的光滑精度（较低的表面粗糙度）103. 同一类型制品不同分型面的选择。4. 分型面应选择制品的边角和圆弧突出点的面上，有利于飞边的修除。115. 夹布、夹织物制品的分型面选择。 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。常用镶嵌深度一般为 H=3～6mm。6. 橡胶制品中各类套管、防尘罩、橡胶轴承分型面的选择。12137. 保证制品精度，对同轴度要求高的制品的外形或内孔，应尽可能设在同 一块模板上，否则由于模板间配合精度不够，定位偏差将影响制品的同 轴度。常用 O 形圈的分型一般可分为 180°与 45°分型两种，另外还有 90°分型。 180°分型面一般适于固定（静态）密封使用场合；45°分型一般用于往复 直线、旋转运动的动态密封场合。O 形密封圈的 90°分型结构有以下优点： 1) 将制品零件的飞边移到 90°方向上，使其远离工作面，只有在上下模分 型面上给制品留下了两处半圆形的小飞边。从理论上讲，在制品的工作 表面上只有两个点有飞边残留，这就提高来制品的密封性能。 2) 对内径从 40-65mm 左右的 O 形圈来说， 可以使模具的工作投影面积大为 缩小，便于采用一模多腔，提高生产效率。 3) 90°分型的模具结构简单，易于制造，操作方便，适于中等规格尺寸 O 形圈的大批量模压生产。14分型面的结构形式是多种多样的，是由橡胶制品的形体结构特点决定的。 常见的分型面有水平分型面、垂直分型面、阶梯分型面、斜分型面以及复合 分型面等。练习：判断正误，画出正确的图。15三、分型面与镶块的关系 对几何形状比较复杂的橡胶制品， 为便于脱模， 操作方便， 便于模具的机械加工， 一般多采用镶块结构，但在模具设计时镶块采用越少越好。 模具中镶块分为固定配合与活动配合。典型结构有： 1. 两瓣模（二哈夫）薄片镶块2. 嵌条制品的镶块3. 瓶状制品的带堵头式镶块（采用充气或水压脱模法）4. 异形胶管制品的上下两瓣模镶块 镶块随着制品长度的变化，模具分型面也随着变化。Fig2-40~2-42。16四．模具的定位 模具型腔一般由多块模板组合而成的。 要确保制品在型腔中获得准确的形状与位 置，必须采用不同方式的定位，否则难以压出尺寸准确的制品。 模具定位的结构形式： 1. 圆柱面定位 特点：结构简单，通用性强，加工方便，定位可靠。 但应注意定位配合长度，即定位一定要与制品高度相适应，否则易压坏模 具。Fig2-43.圆柱面定位又分为双向加强定位和单向定位结构两种。 双向加强定位结构适于长壁、套管之类的制品。模具采用盲孔双向定位结构，加 料方便，定位性能好，制品壁厚均匀，型芯不易歪斜的特点。Fig2-44。17单向定位（带定向螺钉）结构。Fig2-45。2. 圆锥面与斜面定位 特点：模具在工作时，相关构件能自动导向并定位，易于启模，配合面不易磨损 和拉毛，模具使用寿命长，但该结构的锥面部分的锥度配合要求比较严格，加工 制作要求较高。 圆锥面与斜面定位角度采用 6°～15°（单向） ；较多采用 10°斜面，配合定位 高度为 6～10mm。3. 分型面定位 特点：分型面是型腔的一部分，加工制造要求较严格。P42:Fig2-194. 导柱、导套定位 适于多型腔模具定位以及定向定位。典型结构是三孔导销（柱）即丁字形排列， 也可采用一大一小导销，对角排列。 导柱（导销）有直销和锥销两种。外径系列根据模具大小不同常采用 6，8，12， 16mm；长度系列：24，28，34，44，48 或比模具闭合后尺寸短 1～2mm 为宜。 对带有型芯并有定位作用的模具，一般采用导销即可，尽量避免采用导套。 对于上下模板均带有型腔或带有型芯较多，而本身不起定位作用的模具，需设计 导套结构。Fig2-50。其目的是提高合模时定位准确性和延长使用寿命，便于维18修。导柱大小数量及布置 一幅模具导柱数量一般为 2～4 个5. 镶块与挡板定位 镶块与 V 形挡板定位，适用于压制异形胶管、护套以及空芯嵌条等。卧式模具， 它既能解决模具加工困难，又能拉紧型芯。Fig2-53。196. 哈夫定位机构 哈夫定位机构就是两半块定位机构，其结构形式简单，加工制作比较困难，但它 却给模具整体的制造和操作带来了很大的方便。适于胶辊、胶套（管）的生产。7. 螺钉定位 螺钉定位既可调节、紧固定位作用，又可起拉紧、定位作用。 结构形式： 1) 螺钉调节高度定位 带有金属嵌件活门的制品，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；如嵌件我下偏差则造成制品缺胶或出现微孔不致密，若增 加胶料，则制品飞边增厚，用螺钉调节嵌件高度，可以避免压胶时所造成的变形 或缺胶，飞边增厚的现象。Fig2-54。2) 骑缝螺钉定位 一般带方形或异形的型芯要求定向定位时，可采用骑缝螺钉或骑缝圆柱销定位。 Fig2-55。203) 嵌件与型芯螺钉定位 适于减震器、活门、基脚制品中镶件（嵌件）与螺钉定位以及各种异形胶管、护 套、空芯嵌条卧式模具中型芯带螺钉拉紧定位。Fig2-53，56，57。8. 其它定位方式 (1) 平衡定位法 (2) 均匀定位法（工艺销定位） 制品中由工艺销所引起的若干小孔，应不影响制品装配与适用。 (3) 铰链（合页）定位 在模具结构上必须保持锐角或外凸薄壁型芯，在操作和使用中很容易碰伤和 损坏，直接影响模具使用寿命和制品外观质量。 五、模具型腔尺寸的确定 (一) 胶料收缩率的确定 (1) 收缩率的概念 胶料收缩是指制品硫化后，从型腔内取出冷却至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。 C= Dq ? D z Dz × 100%C－胶料的收缩率，％ Dq-室温下模具的型腔尺寸，mm Dz-室温下制品的实际尺寸，mm (2) 胶料收缩率的产生原因 1) 温度变化引起的收缩 制品硫化温度一般在 145～165℃，有时高达 200℃左右。硫化制品出 模后，温度下降至室温，制品体积收缩，尺寸减小。各种橡胶的体积 收缩率一般在 40～70×10-5/℃。212) 化学反应引起的收缩 胶料在模具中的硫化过程是一个物理－化学过程，橡胶在硫化时，由链 状比较自由运动的柔性分子， 变为分子间产生化学交联点的网状结构 （新 的化学键） ，使分子间距离缩小，体积也随之收缩。 3) 分子链取向引起的收缩 型腔内的胶料，在挤出成型，硫化过程中，要产生流动而充满型腔。当 橡胶分子链在粘性流动过程中，会沿流动方向取向，这种取向随硫化交 联而被固定下来，但当制品出模后，其分子的回缩力仍然存在，这就产 生了由于分子链取向而引起的收缩，并且这种收缩是有方向性的，沿分 子链取向方向（即胶料流动方向）收缩大。 (3) 胶料收缩率的影响因素 1) 含胶率和胶种 含胶率越高，收缩率越大。 就胶种而言，收缩率大小依次为：CNR&CSBR&CCR&CNBR&CIIR&CSI&CFPM NR 是非极性的，而 NBR 是极性的，分子间作用力大，松弛时间长，被 拉伸的分子不易立即恢复原状，就被硫化固定，产生的回缩应力大，收 缩也就大，而 NR 分子链柔性大，松弛快，回缩应力小，收缩也就小。 2) 胶料硬度 胶料硬度越大，收缩率越小。C = (2.8 ? 0.02A) × 100% A－硫化胶的平均邵氏硬度。 3) 硫化温度 正常的硫化温度范围是在 130～170℃之间。硫化温度越高，收缩率就越 大。一般情况下，在正常硫化温度范围内，温度每升高 10℃，其收缩率 就增大 0.1～0.2％。 4) 半成品胶料重量 办成品胶料重量大于或等于制品重量 5％时收缩率比大于等于制品重量 20％的收缩率波动范围小，所以硫化制品时，半成品胶料重量一般大于 制品重量 5%~10%为宜。 5) 胶料加工工艺 胶料的可塑性越好， （可塑性大，胶料容易流动，分子容易变形，不易取 向，回缩应力小，收缩率小）停放时间越长，胚料形状越接近制品，收 缩率越小。 6) 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，且随直径的增大而减小。 (4) 胶料收缩率的一般规律 1) 胶料压延方向和在模具中流动方向的收缩率大于垂直方向的收缩率， 流动距离越长，收缩率越大。 制品致密性越高， 其收缩率就越小。 2) 模具型腔中装入半成品胶料越多， 中间模腔压出的制品收缩率比边沿模腔压出的制品 3) 多孔模腔的模具， 收缩率要小。 4) 注射法成形的制品收缩率比一般模压法压制的制品收缩率略小。225) 薄形制品（断面、厚度小于 3mm）的收缩率比厚制品（10mm 以上） 收缩率大 0.2％～0.6％。 6) 一般橡胶制品的收缩率随制品的内外径和截面的增大而减小。 7) 棉布经涂胶后与橡胶分层贴合的夹布制品的收缩率，一般在 0～0.14 ％，夹布层越多，收缩率越小；织物为涤纶线的制品的硫化收缩率为 0.4％～1.5％；含锦纶丝、尼龙布类织物的制品的硫化收缩率一般在 0.8％～1.8％。 且向嵌件的几 8) 含有金属等硬嵌件的橡胶制品零件的硫化收缩率较小， 何中心收缩，收缩率一般在 0～0.4％。 9) 硬质橡胶（邵尔硬度在 90 以上）含胶量在 20％左右时，制品零件的 硫化收缩率大约为 1.5％左右。 约比同类橡胶制品小 0.1 10) 橡塑并用制品的收缩率一般为 1.1％～1.6％， ％～0.3％。 (5) 橡胶制品收缩率的计算公式 1) 橡胶制品与模腔相应尺寸的计算公式C= L 2 ? L1 × 100% L1C－制品胶料的收缩率（平均值） L1－室温下测得的橡胶制品尺寸 L2－室温下测得的模具型腔尺寸 2) 以邵氏硬度计算制品胶料收缩率的经验公式 C = (2.8 ? 0.02A) × 100% C－制品胶料收缩率 A－硫化胶的平均邵氏硬度。 3) 以橡胶硫化温度计算制品收缩率的一般计算公式 C = (α ? β)ΔT ? R × 100% C-制品胶料的收缩率（平均值） α －橡胶的线性膨胀系数 β －模具材料的膨胀系数ΔT －硫化温度与测量温度（室温）之差 R－生胶、硫黄和有机配合剂在橡胶中的体积分数（％） 此外，还可以查手册或经验数据。 (二) 型腔尺寸的计算及公差标注 模具的型腔尺寸及公差是根据制品的平均尺寸，公差和胶料收缩率来计算 的。 1. 根据制品外尺寸，确定型腔尺寸 制品给定尺寸及公差后，可求得各对应外尺寸的最大值 Dmax 和最小值 1 Dmin，平均尺寸为 D p = (D max + D min ) 2 由此模具的型腔尺寸及公差可按下式计算：23δ D q = [D p (1 + C) ? ] + δ 2 Dq－模腔尺寸，mm Dp－制品外尺寸的中间值（平均值） mm ， C－胶料收缩率的中间值，％ 1 1 δ －模具型腔的制造公差,mm 通常 δ = ( ~ )Δ 3 5 Δ －制品外尺寸的公差值，mm 2. 根据制品内尺寸，确定型芯尺寸 1 制品平均尺寸： d p = (d max + d min ) 2 由此得模具型芯尺寸及公差： δ d X = [d X (1 + C) + ] ?δ 2 1 1 d X －型芯尺寸,mm δ －模具型芯的制造公差,mm δ = ( ~ )Δ 3 5 C－胶料收缩率的中间值，％ Δ －制品内尺寸的公差值，mm 3. 沿压制方向的模具型腔尺寸和型芯相对位置尺寸的计算 δ H = H P (1 + C) ± 2 H－沿压制方向模具型腔尺寸和型芯相对位置尺寸，mm Hp－沿压制方向制品尺寸的中间值或孔距的中间值，mm C－胶料收缩率的中间值，％ 1 1 δ －模具型芯的制造公差,mm δ = ( ~ )Δ 3 5 Δ －制品内尺寸的公差值，mm 对压模来讲，因分型面上有胶边存在，所以将计算得到的型腔深度减去胶边 厚度。通常胶边厚度为 0.02～0.2mm，有时取 0.1mm。 δ H = H P (1 + C) ± ? h 2 h－飞边厚度 P99 表 2-10根据经验数据计算型腔尺寸 ①厚薄制品 模具型腔的外径尺寸计算：D1 = D + D × C1D1－型腔外径尺寸 模具型腔内尺寸计算：d 1 = d + d × C1D－制品外径尺寸C1－胶料收缩率补偿值d1－型腔内径尺寸 d－制品内径尺寸 C1－胶料收缩率补偿 值 ②模具型腔公差的选择和飞边对型腔的影响 橡胶制品总有一定的公差要求，但考虑到影响收缩率的因素较复杂，计算不24易准确，因而模具型腔的加工精度通常比制品的公差提高二至三级，其值约 1 1 等于制品公差的 0.3 倍。即 δ = ( ~ )Δ 3 5 飞边厚度与半成品重量，硫化压力，胶料硬度直接相关。硫化压力高，制品 飞边薄；半成品重量越大，制品飞边越厚；胶料硬度越高，相对制品飞边越 厚。 型腔厚度尺寸计算公式：H 1 = ( H + H × C1 ) ? hH1－型腔厚度 H－制品厚度 C1－胶料收缩率补偿值 H－预定飞边厚度，估计或查表 2-10。 ③衬有金属嵌件制品的收缩率计算与模具型腔尺寸的标注 a．衬有金属嵌件橡胶制品，其收缩率较小，且朝向金属嵌件方向收缩，按下列经验公式计算： HC 双向制品时： U ≈ 图 2-76 + W1C 2 HC 单向制品时： U ≈ 图 2-77 + W1C 1 U －自由收缩最深深度 H －制品胶料厚度 （嵌件粘接高度） W－橡胶断面宽度 C－制品胶料收缩率 ④夹布或其它织物制品型腔尺寸的计算 夹布或衬有织物制品其收缩率范围应取 0～1.0％为宜，一般夹布层数越多， 硬度越高，其收缩率越小，1～2 层夹布或其它织物制品，可按上限值收缩范 围 0.6～1％计算；织物与橡胶各占制品体积 50％左右，可按 0.4～0.8％计算； 织物多于橡胶的按 0～0.4％计算；全部夹布制品可按 0～0.2％计算。 ⑤橡胶 O 形圈内径及断面尺寸计算 a．O 形圈型腔内径尺寸及公差计算d1 = d(1 + C) ± Δd1－型腔内径尺寸 d－制品内径尺寸 Δ －型腔内径公差（约为 O 形圈内 C－内径收缩率（平均收缩率） 径公差的 0.3 倍） b.型腔断面尺寸及公差W1 = W (1 + C) ± ΔW1－型腔断面直径 C－收缩率（平均收缩率） c.型腔断面半径深度计算 180°分型时：? w (1 + c) ? h ? H1 = ? ?+Δ 2 ? ? H1－型腔断面半径深度W－O形圈断面直径 Δ －模具型腔断面公差（取±0.05mm）W－O形圈断面直径25C－制品胶料收缩率（取Cmax值） h－飞边厚度（查表 2-10）取中间值 Δ －深度公差（取±0.025mm） 45°分型时： Fig20-80]? 上模型腔： D 上＝[D中 1 + C） A （0A=0~0.05 A=0~0.05]0 下模型腔： D 下＝[D中 1 + C） （+A对新开模具，尽可能留有修模余地，待试样后修正，模腔是越修越大，型芯 是越修越小。 注：制品与成型零件尺寸标注方法： 轴类尺寸采用基轴制，标负差 孔类尺寸采用基孔制，标正差 中心距尺寸公差带对称分布，标正负差其它尺寸的确定 (1) 余料槽（流胶槽、逃料槽、溢胶槽） 作用：1)使多余胶料能排出型腔之外 2)能使型腔和胶料中空气逸出 结构：多采用 45°～60°V形或R形及槽形结构，使其加工方便，粗糙度 一般为Ra12.5~Ra25 V 形余料槽深 0.5～1.5mm R 形深度或半径为 0.5～1.5mm 槽形深度为：0.5～1mm 宽度为 2～5mm 侧面导角 15°～30°。适于 胶料硬度高或制品断面较大的型腔使用。距离型腔 2.5～3mm 余料槽的沟通 1) 凡是半成品胶料经严格称量，重量大于成品重量 5％～10％，使用开 放式模具，余料槽不宜与外界沟通，不然会致使制品质地致密度差， 并易造成制品缺胶。 2) 凡是使用半成品胶料重量超过制品重量 20％，余料槽必须与外界沟通 （模外） ，否则飞边过厚，影响制品厚度尺寸公差要求。 3) 凡是制品厚度超过 30mm 的模具，不论开放式或封闭式型腔，余料槽 必须与外界沟通，否则致使制品易起泡和飞边过厚。264) 胶料硬度（邵 A）超过 75 度以上， ，采用开放式或封闭式模具，余料 槽要与模外沟通，以防止飞边过厚，影响制品厚度公差。 不必开设余胶槽的模具： 1) 多模腔小规格（外径小于 10mm）制品的模具，为便于整板取出，最 好不设余胶槽，否则制品取出不方便。 2) 特种橡胶及海面制品绝对不需设置余料槽，如氟硅橡胶以及海面制品 模具，因它们在定型硫化过程中，硫化速度较快，收缩率较大，合模 后必须紧密合缝，否则会造成缩边和带有裂口现象。 3) 胶料硬度低于 55 度时，流动性好，多数开放式模具不必开设或少开余 胶槽。(2) 启模口 作用：为了便于加料和制品取出，需设置相应的启模撬口。 要求：启模口宽度一般为 14～16mm，高 3～mm，可开通，也可不开通。 不开通的要求长度大于 60mm。在设置启模口时应对称或对角设置，并应 靠近定位销一侧。 常见结构 P111：Fig2-88 2-89 2-90 或 B P4727(3) 模具外形与压机的关系 常见压机吨位有 250KN, 450KN, 1000KN, 1400KN, 2000KN 模具外形尺寸可按表 2-12 规定使用为宜。 模具与压机关系 最大压力的校核 已知压机公称压力和制品尺寸时确定型腔数目n=（k?F 机）/（pA 型） 已知型腔数目和制品尺寸时确定公称压力 F 机=（p?A 型 n）/ k 模压所需的成型总压力：F 模≤kF 机 其中： k――修正系数，一般取 0.75―0.90； 而：F 模=pA 型 n 其中 ： p――单位成型压力（MPa） ，查表 4－1 A 型――每一型腔的水平投影面积（m2） n――压缩模内型腔的个数(4) 模具外形尺寸与手柄 为便于模具的移位，上下机台以及生产过程中的启、合模具等操作，对于 形体和重量较大的模具，应安装手柄。 对手柄的设计要求：形状实用，美观大方，尺寸合适，连接牢固，使用可 靠。当模具直径或边长大于 300mm，单块模板厚度大于 20mm，重量超 过 5kg 时，模具应安装手柄。 模具手柄有固定式和活配式两种。P119-120 方形模具手柄，圆形模具手柄 B P4928(5) 嵌件（骨架） 1) 嵌件分类 嵌件分金属与非金属两种。 带有嵌件橡胶制品， 必须使橡胶与嵌件牢固地结合在一起， 不允许有开裂、 脱胶现象，因此需对嵌件表面加工处理。 ①在嵌件的表面镀黄铜或其它化学处理 ②不锈钢、铝合金、铸铁等金属，采用表面喷砂、涂刷胶浆或粘结剂“聚 异氰酸酯胶 JQ-1”以增强粘合力。 ③非金属嵌件或金属嵌件，把接触面加工成齿形、滚花、攻螺纹，开倒沟 槽等形状，使嵌件增加接触面和钩住橡胶。 2) 嵌件在模具结构中形式与要求3) 嵌件精度 一般对嵌件配合精度规定如下： 嵌件与型腔间隙配合，可选用H9/f9 或H10/f10，要求不高的制品，模具与 ，配合面表面粗糙度为Ra6.3～Ra1.6。 嵌件可留 0.05～0.1mm间隙（单向）第三章橡胶压铸成形模具一、压铸成形基本原理 在普通模压法生产的橡胶制品模具上，增加压铸塞、加料室两个工件。其 压铸料腔起装填胶料的作用， 在压铸料腔底部与相连接的模板或模腔部位 开置一定数量的压铸料流道口。压铸时，在平板硫化机的压力作用下，将 力传递至压铸塞，再通过压铸塞传递给胶料促使其压缩、受热、受压的胶 料快速挤入料道，充满模具型腔，通过硫化、定型，从而得到模压制品。二、压铸成形模具结构与应用 1.薄壁制品的压铸成形模具 h&3mm，P129 Fig3-2, 4, 5, 6, 7292.厚壁制品的压铸成形模具 h&20mm，Fig3-8, 9, 10, 11303.多孔、易弯小型芯的压铸成形模具 Fig3-12, 13, 144.夹织物制品的压铸成形模具 采用封闭或半封闭模腔。Fig3-15, 16, 175.正反压铸成形模具 Fig3-18, 19316. 其它压铸成形模具 Fig3-22, 23, 25三、压铸成形的设计 (一) 压铸成形模具设计要求 1. 橡胶压铸模具应具有足够的强度和刚度，以防止压铸硫 化时，模具变形，影响制品质量。 2. 选择压铸流道（浇口）或压铸面的位置时，应避开工作 面或重要表面，并使流道尽量短一些，有利于快速挤满 型腔，缩短硫化时间。 3. 压铸模在结构上尽可能使模具闭合高度尺寸短些，以利 于压铸和脱模。 4. 模具应力求结构简单，使用方便。 (二) 压铸模的部件设计 1. 压铸系统的设计 (1) 加料室的设计要求 加料室必须有一定的容纳量，能一次装填胶料后，满足制品的成型所 需的用量要求， 同时为增长其使用寿命， 还应具有足够的强度和刚度。 (2) 压铸料腔的结构形式 1) 有底压铸料腔 圆形（多用） ，方形或多孔料腔 P150 Fig3-30 圆形有底压铸料腔，结构简单，加工方便，广泛应用。2) 无底或带有台阶的压铸料腔 结构简单，通用性强，可单独从压机上取下（传递移模法） a,b型结构较多采用，在加料腔底部加工成带 40°～45°斜面台阶形 状或圆角边框，这样当压铸塞施加压力时，压力也作用在边框环形投32影面上，将加料腔紧紧压在模具的压铸模板上（上模） ，以免胶料从 加料室底部，即与上模板接触面的间隙中溢出。加料腔底部与上模接 触面应磨平，粗糙度不低于Ra1.6，二者之间定位可用导销或带凹凸台 阶槽形镶嵌定位（子口定位） ，压铸塞与压铸料腔的配合精度H9/f9。 3) 带型腔的压铸料腔结构 主要适用于纯橡胶、薄壁制品或带金属嵌件的厚制品，但应注意，压 铸塞与压铸料腔配合尽可能避免采用锥面配合，否则模具闭合时，致 使部分胶料从锥面间隙中溢出，使制品缺胶或浪费胶料。 但为了合模、启模方便，也允许局部配合面带有倒角或工艺锥面及圆 角导向结构。Fig3-34, 354) 有底加强压铸料腔结构 适于带有金属骨架制品或底部较大的橡胶制品。Fig3-36, 37(3) 压铸料腔的尺寸计算 1) 压铸料腔与压铸塞的定位高度计算 在设计和计算压铸料腔具体尺寸时，应首先考虑到当料腔一次加料 后，压铸塞进入压铸料腔能将胶料一次性注入型腔内进行硫化，而 后考虑压铸塞进入料腔时的定位高度，按定位效果应越深越好，但 从加工使用考虑，定位高度应越浅越好，二者是矛盾的，应根据使33用效果，适宜选择定位高度。 2) 定位高度的尺寸计算与规定 常按压铸料腔外径大小或断面宽度的变化，选择适宜的定位高度， 外径越大，定位高度应深一些。常用定位高度为 5～10mm（包括导 向圆角或倒角）或选取定位高度为料腔总深度 1/5 范围。 3) 压铸料腔尺寸的计算 为得到致密性好，消耗胶料少的制品，除合理选择模具结构外，应 合理设计料腔尺寸。若加料室容积过大，特别是料腔断面底部面积 过宽，则压铸时阻力大，进胶慢；若料腔断面过小，则使压铸塞与 料腔配合高度相应提高和加深，给模具操作加工带来一定困难。在 实用中，胶料腔的容积与深度尺寸，可按表 3-1 经验尺寸选用。 对特殊结构形式的料腔，可按下述步骤计算： ① 考虑到成型工艺简便和加料方便， 半成品胶料与加料室应保留 一定间隙，称为工艺间隙。其大小约为半成品体积的 20％～ 50％。一般地，压铸料腔的总体积等于半成品体积、工艺间隙 与压铸塞进入料腔定位高度所占容积的总和。 ② 确定加料腔的断面直径 D 尺寸（水平投影尺寸） ，一般单腔模 可按制品的形状或大小确定加料直径， 多腔模可按型腔分布情 况确定其直径 D 的大小。 ③ 当确定料腔 D 后，可按如下步骤计算料腔的深度 H a. 制品的重量G = γ?V V－制品体积 γ －胶料密度（比重）半成品胶料的重量应比要求的理论重量大些， 一般大 5％～10 ％。 b. 压铸料腔尺寸计算 )对有底压铸料腔深度尺寸计算H = h1 + h 2 + h 3 = h1 + 1.5h 2 = h1 + 1.5 H－料腔总深度G × (1 + 10%) 0.001γ ? Sh1－压铸塞与料腔定位高度 （查表 3-2）h0－料腔加料工艺高度（ h 0 = h1 + h 3 ） h2－料腔加料理论高度 G－制品重量(g) γ －胶料密度（g/cm3））薄壁制品压铸料腔尺寸 G × (1 + 10%) H = h1 + 1.2 π 0.001γ ? (D 2 ? d 2 ) 434h3－料腔加料后工艺间隙量 S－料腔投影面积( S = πR 2 )）厚壁制品压铸料腔尺寸H = h 0 + h1 + 2h 4 = h1 + 1.3G × (1 + 10%) + 2h 4 0.001γ ? S w γ 可取 1.2g/cm3Sw－W断面圆环投影面积，mm2(4) 浇注系统的设计 压铸料腔中进胶流道，又称压铸进胶通道。 由于橡胶压铸成型方向性强，成型快，所以进胶流道开设的位置，形 状正确与否，直接影响到制品的成型和性能以及胶料在模具中的流动 情况。 结构形式： 1) 圆柱孔进胶流道的设计 特点：加工方便，通用性强，应用最多，最典型。 适于流道垂直模具平面方向进胶的流道，又称直浇口。 直径范围为Ф1.5～10mm，其中Ф1.5～5mm 进胶流道为直浇口，它 是直接由料腔挤入型腔的；Ф1.5～10mm 为直浇口，它经过分流道 进入型腔。浇口直径与孔数可按表 3-4。 2) 分流道的设计 分流道起过渡和转向作用，即使胶料平稳转换。 分流道截面大小，以有良好的压力传递和合理的填充时间为宜，并 且距型腔的长度越短越好，一般不超过 10mm。 分流道形状多采用：直通形－方形制品或模腔数较少的模具 圆环形－圆形制品或模腔数较多的模具。 3) 浇口设计 结构形式： ① 内浇口 它是分流道与型腔相连的浇口，其长度一般为 1～2mm，宽 度为 4～6mm。截面高度多为 0.1～0.5mm，形状多为矩形。 内浇口截面较小，表面粗糙度要求较高，一般为Ra0.8 以上， 否则易因摩擦，胶料发热，造成早期硫化或不规则接缝痕迹。35② 扇形浇口 适于宽度较大的薄片形状制品，浇口的台阶宽而浅，深为 0.1～ 0.6mm，宽度可根据制品形状或大小决定。③ 主流道浇口（圆柱形浇口） 是橡胶压铸模中最常见的浇口，断面形状为圆柱形，直径为Ф 1.5～2.5mm，高为 6～8mm。根据制品规格、形状、大小，可采 用单个或多个浇口。 ④ 直压式浇口（无形浇口） 适于薄壁环形制品，带有金属嵌件环形制品。Fig3-49 特点：比一般有浇口压铸进料快，制品外观质量好（制品外观无 浇口） ，浇口开设的位置应避开制品的重要表面或不宜开设浇口 的工作面；对制品外观质量有严重影响的部位也不宜开设浇口； 也不宜开设在制品内侧，不利于制品的修边。2.其它系统的设计与计算 (1) 排气、余料槽的开设位置 排气槽宽度为 4～10mm，深 0.08～0.15mm，圆形排气孔直径大 小一般为Ф1～2.5mm。 排气孔位置选择的原则： 1) 排气孔开设在远离浇口的流动末端，即气体最终聚集的地方。 2) 靠近嵌件或壁厚最薄处。 3) 多数排气槽开设在模具分型面上。 4) 模具中的活动型芯、镶块、动配合面，其它配合间隙都可以用 来排气，一般不必开设排气槽（孔） 。 5) 对型腔死角，斜面定位配合面余料逃气槽，如图 3-53 所示。36(2) 压铸成型模具的胶料收缩率计算 压铸法模具的胶料收缩率可按一般模压法硫化制品的收缩率缩小 0.1％～0.3％。 四、 典型结构 Fig3-56 等。第四章 橡胶注射成型模具一、概述 橡胶注射成型工艺是上世纪 60 年代出现的新型橡胶加工技术。目前已广泛用 于橡胶制品生产中，我国于上世纪 70 年代初，开始试验应用该新工艺。 橡胶注射成型是通过注射机的螺杆或柱塞， 使在塑化装置内预热和充分塑化的 胶料经喷嘴进入高温密闭的模具型腔中硫化定型。又称注压模具（注射模具） 注射成型工艺特点：缩短硫化时间，减少生产工序，减轻劳动强度，提高了生 产效率，产品质量高，机械化和自动化程度高。 适于大型、厚壁、薄壁将几何形状复杂的橡胶制品。37注压胶料在硫化前的温度变化情况，见 Fig4-1 （定型前胶料处于 70°～100℃，硫化时处于 140°～190℃） 注射硫化工艺要求胶料必须有较好的抗焦烧性，并且有一定的流动性能。 注射成型设备常见有螺杆注射机和柱塞注射机 规格常用机器的最大注射容积来表示，如 1.5L，2.0L，2.5L 也可以机器所能产生的最大锁模力表示，T 如 W-150 注射机主要由注射装置、合模装置、加热－冷却装置、液压传动系统和电气控制 等组成。二、注射模具与注射机的关系 各种结构形式和不同规格的注射机， 可安装的模具有一定最大厚度和最小厚度的 限制。 1) 注射机最大的开模行程与模具厚度无关时开模行程S ≥ H 1 + H 2 + 5 ~ 10Fig4-4适于单分型面的注射模 H1－脱模距离（顶出距离） mm ， H2－制品高度（包含浇注系统在内）,mm S－注射机最大开模行程（移动模板行程）对三板式双分型面注射模（带针点浇口的注射模）S ≥ H 1 + H 2 + H 3 + 5 ~ 10Fig4-5H3－定位板与浇口板的分离距离 2) 注射机最大开模行程与模具厚度有关时开模行程38S k ≥ H m + H 1 + H 2 + 5 ~ 10Sk－注射机模板间的最大开距 Hm－模具厚度 对有侧向分型或侧向抽芯动作的注射模 S ≥ H c + 5 ~ 10若Hc ≤ H1+ （当Hc&H1+ H2时） 则 S ≥ H 1 + H 2 + 5 ~ 10H2三、注射模具的设计 1.注射模具设计的特殊要求 1) 注射模具要有足够的强度和刚度 由于注射压力高达 12～14MPa 2) 对多模腔模具，设计时应使型腔排列位置与浇道间的距离尽量短一些，并且 使各模腔的成型时间尽可能相同。 3) 在模具上应设置测温孔，对较大制品的模具，还应有加热装置，以提供硫化 所需的热量。 2.浇注系统的设计 1) 橡胶注射流道的特点 由于橡胶注射成型具有方向性强，成型快，高温硫化等特点，所以浇口开设 的位置正确与否直接影响到制品的成型和性能。 胶料注射时，在模具中的流动非常复杂，而且胶料在闭模的状态下注入，因 而在浇道和模内分流道的形状、截面及长度对胶料的生热影响很大。 2) 浇注系统的组成和分类 把橡胶注射到型腔的通道称为浇注系统（浇道） 它是由主流道、分流道、内浇口、冷料穴四个部分组成。① 主流道 是指由喷嘴开始到分流道为止的那一部分。39为了不使注射时橡胶产生流动阻力，喷嘴口的直径 d 应小于浇口套端直径 d11~1.5mm，另外，为使喷嘴与浇口套紧密配合，避免橡胶溢出和堵死喷嘴 Fig4-11 而产生阻力，R2要大于R12～3mm 一般情况下， 长度 H 对成型影响不大， 但α角必须相应增大。 α＝1°30′～ 3°（推荐） α过大，主流道增大，流道中会存有空气，致使制品内产生气孔，影响制品 质量。 α过小，会增加冷却面，热量消耗大， ；流动性减弱，成型困难。② 分流道 作用是使浇注系统通过截面起过渡和转向作用，使胶料平稳转换，分流道截 面大小，决定于满足良好的压力传递和合理的填充时间等。 截面太小，填充时间长，温度下降，不易成型。 截面太大，会使型腔空气增加，使制品易产生气孔，并增加了余料。 分流道的长度一般为 8～12mm，宽度为 4～6mm，深度取 h=1/2w，分流道 B P82 Fig3-35, 36 截面形状，见 Fig4-12 其中梯形断面分流道，易于机加工，并且热量损失和阻力损失不太大，而最 常用。③ 内浇口 内浇口，深度较浅，它促使提高流速，对成型十分有利。 内浇口表面粗糙度要求很高，一般为 Ra0.2~0.4，否则会产生摩擦阻力。 内浇口厚度 b 为 0.05～0.08mm（适于 O 形密封圈） 一般制品 b 为 0.1～0.15，宽为 2～4mm 较大制品 b 为 0.15～0.3mm，宽为 4～6mm，长度可取为 1～2mm。 内浇口的结构形式： 顶浇口：适于薄壁筒形制品，成型制品质量好。 点浇口（圆柱形内浇口） ：一般Φ1.2～2.5mm，大型制品可取Φ2.5～5mm。40特点：进料口较小，制品上残留的痕迹很小，制品外观质量较好，便于生产 自动化。缺点：不适于硬度高，流动性差的胶料。 薄片形浇口 适于较大的圆形和筒形制品，具有成型性能好，取向性一致，易于排气等优 点。薄片形浇口厚度为 0.1～0.2mm。 ④ 冷料穴 作用：为了除去料流中的前锋冷料，并常起到拉料作用。 一般冷料井开设在主流道末端，有时分流道末端也有。 3.排气槽的形状及开设位置 1）排气槽的作用 除去型腔中原有空气，橡胶受热而产生的气体以及硫化过程中放出的气体 等，若不排气，则在制品中产生气泡和接痕等现象。 2)排气槽的位置 a.开设在模具分型面上 b.在制品最深处和最后成型的地方 Fig4-17 c.在浇道对应方向开设3)排气槽的设计 排气槽宽度一般为 4～6mm，深 0.05～0.08mm，长度为 10～20mm，有时为 避免在制品最后会合处有接痕存在，应开设气扎包，便于橡胶过渡和转向。41也可在型腔内外开置距离较近的流胶槽，并在型腔内侧钻孔或有一定的间 隙，便于排气。4.分型面的选择 分型面的结构形式：分型面的位置垂直于开模方向、平行于开模方向和与开 模方向倾斜的三种。 分型面的选择应根据使用要求，浇注系统合理安排，制品的几何形状、成型 过程中橡胶流动的方向，排气等因素来决定。 分型面是否得当，对制品质量、操作难易，模具制造都有很大影响。 5.制品顶出与拉出机构 ①对带有骨架（嵌件）橡胶制品，如骨架油封、实芯轮胎（铁芯轮） 、减震 器等制品，它们与模具有定位配合要求，并且配合间隙易钻胶，使剥离制 品困难，需在模具上设置顶出机构。 ②对形状复杂纯胶制品或多孔、形状较长的管形、鼓形等制品，由于橡胶弹 性大，软质，不能采用顶出机构，应选用多瓣模组合或抽芯结构。如何避免使型芯中飞边无规则停留在型芯孔或型芯缝隙中？ 1) 改进胶料配方，提高硫化温度，缩短硫化时间，促使橡胶定型快，钻缝 少，减小飞边蔓延。 2) 提高模具配合精度，减少缝隙，限制钻缝条件，减少飞边钻缝。 3) 提高模具粗糙度，表面镀硬铬并抛光，必要时涂刷脱模剂，减少橡胶与 模具粘合，有利于制品取出。 4) 采用压缩空气吹出制品，清理残留飞边。 5) 对角形胶套（烟斗形）制品，可采用压缩空气与机械推拔相结合的方法 取出制品。 6.注射硫化胶料的收缩率 一般注射成型收缩率比普通模压法小 0.2％～0.4％左右，纵向收缩率大于横 向收缩率。 四、典型结构42第五章橡胶压出成型模具一、概述 橡胶压出成型又称挤出成型。 基本原理：是在压出机中对胶料加热和塑化，通过螺杆的转动，使胶料在螺杆和 机筒筒壁之间受到强大的挤压力，不断地向前传递，然后在一定压力作用下，通 过橡胶压出成型模（口型模）而制得一定形状断面、连续的型材（半成品） 。 压出成型半成品的目的： 1) 可作为模压制品预成型时的半成品。 2) 通过挤出机，挤出的半成品经冷却定型后，在硫化罐中再次进行硫化而获得 制品。如：橡胶管材、板材、棒材以及各种断面密封嵌条。 压出成型工艺的优点： 1) 胶料通过螺杆的剪切、混合，使混炼胶得到进一步混炼和塑化，压出半成品 致密性高，更加均匀。 2) 设备占地面积小，结构简单，造价低，适用性强，应用面广。 3) 挤出口型模具，结构简单，加工周期短，拆装方便，使用寿命长，易于维护。 4) 挤出速度快，效率高，成本低，便于自动化。 5) 由于挤出是连续生产，可生产模压不能制造的超长橡胶空芯制品等。二、压出工艺对设备的要求 挤出机由机筒、螺杆、机头、口型、传动装置、加热－冷却装置等组成。 压出工艺对机头与口型的要求： 1.机头内腔呈流线型 便于胶料能沿机头流道充满并均匀地被挤出，同时避免胶料发生过热硫化，机头 断面形状不能急剧地扩大或缩小，更不能有死角或停留区。 流道应加工得十分光滑，一般表面粗糙度小于 Ra1.6。 2.有足够的压缩比 为使制品挤出得致密和消除分流器支架造成的结合缝应有足够的压缩比， 橡胶挤 出机的压缩比通常为 1.2～1.4:1。 一般螺杆压力随着胶料粘度的上升而增加，随着螺杆转速的提高而增加，并且随 着螺峰与机筒间隙的增大而减小。 一般成型用的橡胶挤出机的压力为 10～12Mpa。43三、压出变形与膨胀的规律 胶料离开口型模后在长度方向收缩而在断面方向膨胀的趋势称为膨胀变形 （挤 出胀大） 。 产生原因是由于胶料中高分子的应力松弛引起的。 （存在法向应力差）橡胶挤出胀大的规律： 1) 硬度较低(邵 A50~60 度)的胶料，挤出时膨胀变形大，挤出尺寸不稳定。硬度 较高（邵 A70 度以上）的胶料，压出后膨胀变形小，压出的尺寸较稳定。 2) 可塑性较好的胶料，压出后膨胀变形较小，压出尺寸较稳定。 3) 硅橡胶与其它胶料不同，一般压出制品尺寸形状不膨胀，而稍有收缩。 4) 压出的型材膨胀与制品尺寸大小有关。在型材断面形状相同、材料相同并在 同一工艺条件下压出时，它的膨胀率与型材尺寸大小成正比。 5) 压出的型材膨胀与制品断面形状有关。一般圆断面的制品压出后因膨胀直径 增大或减小，断面形状不变；而其它形状断面的制品，压出后因膨胀而变形。 挤出胀大的影响因素： ① 在一定剪切速率下，胶料挤出膨胀率 B 随口型（毛细管）长径比增大而 减小。 ② 在恒定的口型长径比条件下，胶料挤出膨胀率 B 随温度升高而降低。 ③ 降低挤出速度，可以减少挤出膨胀率。 ④ 胶料含胶率对 B 有较大影响，增大填充剂用量能降低挤出膨胀率，并使 挤出物表面光滑。 ⑤ 软化剂（增塑剂）可以减小分子间作用力，缩短橡胶大分子松弛时间， 也能降低 B 值。 如：CR 加入硬脂酸，可改善其压出性，并使制品表面光滑。 四 压出成形（口型）模具的设计 1、口型模设计原则 1）压出实心或圆形型材半成品时， 口型模具压出口尺寸大小宜为螺杆直 径 1/3~3/4。 口型口径过大会导致压出的胶料压力不足，使排胶量多少不一，膨 胀率变化不定，也使型材断面形状不一致，压出的制品致密性差；反之 压出口径过小，会引起胶料焦烧，自硫或机头机身因压力过大而破裂， 或造成直接损伤螺钉和断裂。 压出机螺杆直径与口型尺寸的适应范围见表 5-3对压出扁平形的型材半成品时，一般压出的宽度相当于螺杆直径 2.5-3.5 倍。 2）口型模的压出锥度要适当大，不宜大于 90 度。44流道较长的形状简单的口型模压出锥度一般为 30 度―60 度。 流道较短， 形状复杂的薄片口型， 在口型模腔离开 2―4mm 处加工压 出锥面，角度常为 60―90 度。 3）口型模内腔要光滑， 呈流线形， 无死角存在， 死角边缘宽度越小越好， 为了不形成尖角，一般为 0.5~1.0mm 为宜，它不会产生涡流现象。 4）机筒容易与排胶口（压出口）尺寸悬殊以及压出断面不对称时应开置 适量排胶孔或开置多孔压出口以免出现焦烧，自硫和机器部件，薄片 口型受损或变形。 5）为便于口型模的拆装，应制成组装连接件（内外套筒） 。 6）口型模厚度越大，膨胀率越小；口型模厚度越小，B 越大。2、设计步骤与方法 1）理论计算与实际修正 对形状简单型材（如胶管、胶棒、方形胶条等）的半成品，口型模口径 尺寸应比型材断面尺寸缩小一定的数值，可按下式计算： d=D-kD 式中： d――口型模口径，D――型材断面直径，k――压出膨胀率（查 表 5-2） 对简单矩形断面橡胶条的口型模设计： 根据型材尺寸宽 H，高 h 及压出膨胀率 k 来确定口型模尺寸 A、B A=H-kH B=h-kh 然后确定l和l1, 得出最大收缩点O，O1，最后利用三点划曲面，并将口型 尖角处圆角， R=0.2~0.3mm ，对口型内侧尖角处，可适当加大圆角 R1=1~1.5mm.2)用规定工艺条件压出一段胚料，计算其膨胀率： k=D1 ? d d式中： k―胶料膨胀率，D1―胚料外径，d―口型模口径 由于型材压出后因膨胀尺寸增大， 内径因壁厚膨胀而变小， 因此在设计型心时， 型心直径应比型材内径大一些。d 2 = D 2 + kD 2 D 2 ―型材内径， d 2 ―型心直径五、 口型模安装与调试 1、口型模的操作、调试要点与工艺要求451） 除冷压出工艺外，胶料必须热炼与充分预热，不然会出现压 出物膨胀率不均的问题。机头温度太低时，也会出现类似情 况。 2）除胶料焦烧外，压出物表面不光滑时，第一检查压出口型模 腔表面粗糙度（与胶料接触表面粗糙度一般为 Ra1.6，其余 为 Ra3.2） ，第二检查加热口型部位。 3）压出物大小尺寸应与压出机规格相适应。 4）对不对称，排胶口太小或压出物形状虽大而壁薄的制品口型 模，应加置流胶孔或多孔压出口，并应加强口型模的刚度。 5）压出型材过程中， 供料能力应基本上与压出机压出能力一致， 不允许出现供料不足，否则造成压出物膨胀不均。 2、口模的安装与调试 用于压出空心制品口型模应与带有支架型芯配合使用。它由口型 模、型芯及支架三个部分组成。 型芯结构形式： a、 带中心孔结构的型芯与支架加强筋外接孔相通，压出时利 用压缩空气吹入滑石粉，使空心制品内壁保持不粘合状 态。 b、无孔结构的型芯用于压出胶料硬度较高或厚壁制品。口型模的安装、调试 a、 口型模结构简单，压出实心型材时，只要把口型模装入口 型模套筒内，而后拧入内套螺母中即可试车调试 b、空心制品口型模安装时，机头中先装上带型芯支架，同轴 度由调节螺栓调节。少量由膨胀引起的尺寸变化可通过调 节口型模套筒螺距来实现。 3、部分型材压出方法 一般采用直向机头压出型材，压出后采用远红外、盐浴、微 波和电加热等硫化设备，以便于快速硫化、定型。六、橡胶挤出硫化生产线46第六章 橡胶模具的制造一、概述 一般说来，模具质量的好坏，直接影响到产品的质量，因此，正确设计和制造 模具是保证产品质量的关键之一。 一副模具由许多零件组成，从制造的观点及加工工艺过程来看，这些零件可 分为三大类： (1)标准件：包括螺钉、螺母、垫圈、圆柱销等。－可在市场上选购 (2)通用件：包括手柄、导柱（销） 、导套、标准备用模板等。－通用备品备件， 成批生产备用。 (3)专用件：包括型腔、浇注系统、脱模机构等零件。－模具设计与制造的特点。 (一)、模具生产的特点 模具生部制造技术几乎集中了机械加工的业精体，有时是机电结合加工，也 离不开钳工手工技巧的操作。 〈1〉 模具生产方式的选择 A.零件批量小的模具生产，采用单件及配制的方式 B．零件件批量较大，采用成套性生产 C．如果同一种零件件制品需多个模具完成，加工和调整模具时应保持前后的 连续性 〈2〉 模具制造的特点： A． 同一工序的加工，内容较多，故生产效率较低。 B． 要求工人的技术等级较高。 C． 模具某些工作部分的尺寸及位置，必须经过试验后来确定。 D． 装配后远均需试模，调整，及修模。 E． 模具生产周期一般较长，成本较高。 F． 模具生产是典型的单件生产，故生产工艺，管理方式制造工艺都具有独特 的规律和适应性。 (二)、模具生产的步骤： 〈1〉 模具图样设计，包括模具总装图，零件图。 〈2〉 制订工艺规程，即 出整个模具或零部件的加工艺及操作方法，填写工艺 卡。 〈3〉 零部件的生产，即按工艺卡上制订的工艺规模加工零部件。 〈4〉 装配。 〈5〉 试填与调整，在压力机上边试边调整，校正，直到生产出合格的零件。 〈6〉 检验和包装，检验外观，打好刻记，将试出的另件制品随同模具一起打包。 (三)、模具加工的工艺方法： 〈1〉 铸造加工：锌合金铸造，低熔点合意铸造，铍铜合意铸造及合成树脂浇注。 〈2〉 切削加工：普通机床加工，仿形铣加工，成形磨加工雕刻，数控机床加工。47〈3〉 特种加工：电加工（电火花，线切割，电解）腐蚀加工超声波加工。 〈4〉 粗加工：以去除大部分余量为目的。 〈5〉 精加工：使工件达到较高的加工精度及表面质量 〈6〉 整修加工：抛光，导柱，导套的研磨。 (四)、模具制造过程的基本要求： 〈1〉 保证加工质量。 〈2〉 保证制造周期。 〈3〉 保证较低的成本。 〈4〉 不但提高工艺水平。 〈5〉 保证良好的工作条件。 二、模具材料的选用 我国年需模具钢约 20 万吨，其 5 万吨以上的汽车覆盖模具和大型零件注射 模具用钢基本上依赖进口。 模具的寿命除取决于模具结构设计及使用与维护外， 最根本的问题是模具材 料的基本性能是否和模具加工要求与使用条件相适应。 (一)、制造模具用钢的基本性能要求 1.加工性能良好，热处理后变形小 2.抛光性良好 3.耐磨性良好 4.较好的淬透性 5.耐腐蚀性好不同的模具零件对材料的要求不同 成型零件：与高温熔体接触，耐磨、耐蚀、足够的强度、热处理变形小。 顶出机构与导向零件：耐磨、足够的韧性与强度、热处理变形小。 支承与紧固零件：有一定的强度（二） 、常用模具钢种类 1.碳素钢 碳素钢分碳素结构钢和碳素工具钢，二者都可用作模具材料。 1）碳素结构钢 正常含锰钢有：15，20，40，45，50 等牌号钢，其中 15，20 钢经渗碳和淬火处 理可制造导柱、导套和其它一些耐磨性的零件，也可用冷挤压法压制模腔。 较高含锰量钢有：15Mn，20 Mn，40 Mn，45 Mn 等。45、45Mn、20Mn 有一定强度，切削性能好，但热处理变形较大加工前要正火或调质处理2）碳素工具钢 优质钢：常用 T7,T8,T9,T10 等牌号。T8,T10 用于制造导柱和导套或简单的成型 零件（缺点：热处理后变形大） 高级优质钢：T7A, T8A, T9A, T10A, T12A。T8A，T10A 用于制造细长型芯、薄 形镶片以及易磨、易弯的零件。T8、T8A、T10、T10A 淬火后有较高的强度与耐磨性，但淬火变形大且淬透性差淬火后用线切割加工可达较高精度。碳素工具钢的热处理工艺通常为：淬火+低温回火 2.合金钢 1）合金工具钢 常用的有：5CrMnMo, 5CrNiMo, 3Cr2W8V, CrWMn, 9CrWMn, Cr12MoV48这类钢，在热处理后的耐磨性和耐热性较好，5CrMnMo，5CrNiMo 热处理后变 形小，适于制造各种复杂的模具。 3Cr2W8V, CrWMn 也可以制造复杂的模具或复杂的镶块，侧滑动型芯、螺纹型 环和螺纹型芯等。 2）合金结构钢 常用的有： 40Cr， 20CrMnTi, 12CrMo, 38CrMoAlA 等。 其中 12CrMo, 38CrMoAlA 应用较多，可制造凸模和凹模等主要零件，12CrMo 常用来制造冷挤压冲头。 3）特殊模具用材料 轮胎外胎：铸钢（ZG35, ZG45）或铸铝（铸铝拼花块） ，氯丁胶的硫化压模常用 铬镍钢，有较好的抗腐蚀性。 三、模具材料的热处理 模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程， 它对模具的如下性能有直接影 响： 模具的制造精度：组织转变不均匀、不彻底及热处理形成的残余应力过大造成模 具在热处理后的加工、装配和模具使用过程中的变形，从而降低模具的精度，甚 至报废。 模具的强度： 热处理工艺制定不当、 热处理操作不规范或热处理设备状态不完好， 造成被处理模具强度（硬度）达不到设计要求。 模具的工作寿命：热处理造成的组织结构不合理、晶粒度超标等，导致主要性能 如模具的韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能等下降，影响模具的工作寿命。 模具的制造成本： 作为模具制造过程的中间环节或最终工序， 热处理造成的开裂、 变形超差及性能超差， 大多数情况下会使模具报废， 即使通过修补仍可继续使用， 也会增加工时，延长交货期，提高模具的制造成本。 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度， 并在此温度 中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 常用热处理如下： 预先热处理工艺： 1.正火:是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似， 只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高 的零件作为最终热处理。 2.完全退火: 是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时 间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好 的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 3.高温回火(500~650℃) 主要是为了得到强度、塑性、韧性都好的综合机械性能。 最终热处理工艺： 1.淬火:是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中 快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于 650℃的某一适当 温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、 回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用， 缺一不可。 2.调制处理 (淬火+高温回火)4945，40Cr 调制处理后，硬度为 28～32HRC，对活动镶块、型芯、导柱、导套等，热处理 后硬度为 42～48HRC 最新的模具热处理工艺：真空热处理技术，它可防止加热氧化和脱碳、真空 脱气或除气，消除氢脆，从而提高零件的塑性、韧性和疲劳强度，另外热处理后 零件变形小。 真空油冷淬火，真空气冷淬火，真空回火。 四、模具的表面处理 模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外， 其表面 性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。这些表面性能指：耐磨损性能、耐 腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。 模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模 具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工 程。 在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。 渗氮技术可形成优良性能的表面， 并且渗氮工艺与模具钢的淬火工艺有良好 的协调性，同时渗氮温度低，渗氮后不需激烈冷却，模具的变形极小，因此模具 的表面强化是采用渗氮技术较早，也是应用最广泛的。 模具渗碳的目的，主要是为了提高模具的整体强韧性，即模具的工作表面具 有高的强度和耐磨性，由此引入的技术思路是，用较低级的材料，即通过渗碳淬 火来代替较高级别的材料，从而降低制造成本。 硬化膜沉积技术目前较成熟的是 CVD、 PVD。 硬化膜沉积技术最早在工具 （刀 具、刃具、量具等）上应用，效果极佳。模具自上个世纪 80 年代开始采用涂覆 硬化膜技术。硬化膜沉积技术（主要是设备）的成本较高，仍然只在一些精密、 长寿命模具上应用。 为了提高制品表面质量和模具的耐腐蚀性，模具型腔表面最好镀硬铬，其厚 度为 0.005～0.01mm，镀铬层不宜太厚，否则易剥落，镀铬前型腔表面粗糙度 应不高于 Ra1.6?m，镀铬后要抛光。 五、模具的表面粗糙度 模具型腔表面粗糙度，直接影响橡胶制品外观质量，配合部分表面粗糙度不 仅影响模具使用寿命，而且对操作也带来一定影响。 一般模具的表面粗糙度应按如下不同要求选择： 1.一般模具型腔的表面粗糙度为 Ra1.6?m，有特殊要求的制品，如航空密封件、 汽车密封件、O 形密封圈，其型腔粗糙度在 Ra0.4?m 以下；机械密封件、精密 零件，其型腔粗糙度为 Ra0.8?m 以下。 2.模具中配合表面粗糙度为 Ra1.6?m～Ra3.2?m（包括模具上、下闭合面） 3.模具外形粗糙度 Ra12.5?m50六、 模具配合公差 1.模具型腔的精度应比制品要求的精度高 2～3 级 2.公差选配部件与精度 导柱与模板固定部分，推荐选用基孔制过盈配合 另一端为间隙配合，其中要求较高模具定位选用H8 H7 或 s7 n6 H8 H9 ,一般要求选用 f8 f9嵌件配合，可选用过渡配合或 七、模具机械加工方法H8 间隙配合。 f8（一） 、成型零件的加工方法1.成型零件的工作型面的形状 外工作型面：型芯和凸模 内工作型面：型腔和型孔512.模具制造的一般程序3.常用加工方法 ⑴通用机床加工 粗加工与半精加工：铣，工具铣，车 精加工：钳工修正，研磨，抛光 特点： 主要靠工人的熟练技术，效率低，质量不易保证 成本低，投资少，通用性好 ⑵数控机床加工 粗加工与半精加工：数控铣、加工中心 热处理后的精加工：高精度成型磨床、坐标磨床 检验：三坐标测量机 特点： 对熟练工人的依赖少，效率高，质量好，可加工形状复杂的型腔． 一次性投资大 ⑶特种加工 电火花、电解、挤压、精密铸造等 模52(4)模具外工作型面的加工 外工作型面的分类：圆形 非圆形 圆形表面的加工 车削――热处理――磨削 非圆形表面的加工 铣削 刨削 压印锉修 常规工艺规程下料C锻造C热处理-粗加工(六面)-粗磨(六面)-钳(划线)-工作型面粗加工(单面留余量 0.2)-钳修-工作型 面精加工(留研磨量)-螺孔、销孔加工-热处理-研磨、抛光(5)模具内工作型孔的加工 分类: 圆孔 (钻 .铣 .镗.磨) 非圆孔(钻 .铣 .锯.气割) 主要精加工方法: 锉修加工 坐标磨床磨削（二） 、型腔的加工型腔的分类: 旋转体 非旋转体 加工方法: ⑴车削加工: 旋转体 ⑵铣削加工: 非旋转体 ⑶电加工: 旋转体、非旋转体 ⑷磨削加工: 旋转体、非旋转体 1.型腔铣削加工 立铣加工: 利用不同形状和尺寸的指状铣刀按照划线尺寸进行加工。 2.型腔电加工电火花加工原理：电火花加工时，工具电极与被加工工件分别接脉冲电源一极， 其间充满加工液。当工具电极接近工件达到一定距离（数微米～数 10 微米）时， 加工液被击穿发生火花放电，此时，工件被蚀除一个小坑穴（放电痕） ，同时工 具电极也会因放电而出现相当加工量百分之几的电极损耗量，放电后的电蚀产 物（加工屑） ，随加工液排出，经过短暂的间隔时间（微秒级） ，使两极间加工 液恢复绝缘，从而完成一次火花放电，然后再进行下一次火花放电，形成小凹 坑。如此不断地连续进行火花放电即可达到加工目的。其加工形状由工具电极 形状决定。条件：放电间隙 ⑴难切削材料脉冲电源（瞬时放电）液体介质电火花加工的特点及适用范围53⑵形状复杂的工件 ⑶易加工过程自动化 局限: 只能加工导电材料、加工速度慢 有电极损耗、最小角部 R 有限制一次火花放电的过程，大致可分为电离、形成放电通道、热膨胀、抛出金 属、恢复介质绝缘等连续阶段。放电压的电流密度达到 104～107A/mm2, 通道 ，使局部的金属材料熔化和气化蒸 内临时形成高温热源（可达 ℃） 发。由于放电持续时间极短，一般为 10-7～10-5。电极材料有石墨和紫铜，另外 铜钨合金、银钨合金是较理想的电极材料，损耗小，但价格较贵。 线切割加工：原理与电火花加工相同，都是利用工具电极对工件进行脉冲放 电实现加工。不同之处是线切割加工不需要制作成型电极，而是采用金属丝作为 工具电极对工件进行切割加工。 金属丝的直径多为 0.05～0.25mm 的黄铜丝、铜丝、钨铜合金丝作为电极丝。 。加工液常用去离子 其走丝速度分慢速走丝（1～3m/s）和快速走丝（5～10m/s） 水、乳化油。仿形铣加工：冷挤压加工：是一种无切削加工工艺，利用金属材料的塑性，在常温下挤压使 金属产生塑性变形，直接形成型腔的方法。 其特点是批量大，效率高，适于大批量生产。 冷挤压加工方法：将模具型芯毛坯至于成型模套、压头中，在一定压力下，迫 使金属产生延伸变形，并充满成形模套中使其成形。54（三） 、型腔加工的一般工序(四） 、型芯的技术要求型芯材料：T7A、T8、T10A、Cr12 型芯热处理：HRC45～50 表面粗糙度：型芯表面：Ra0.1~0.025μm 配合面：Ra0.8μm 型芯表面处理：表面镀铬、抛光型芯加工：同轴度高的地方配制加工55
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