橡膠模具設(shè)計(jì)舉例(word版)

1、1. 序言畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)， 是本?？迫瞬排囵B(yǎng)計(jì)劃的重要組成部分。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)既可以鞏固學(xué)生在學(xué)校學(xué)過(guò)的理論知識(shí)， 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的綜合能力， 又可以使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和撰寫符合規(guī)范要求的專業(yè)技術(shù)文件的能力。 搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)工作， 對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、 創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力， 全面提高教學(xué)質(zhì)量和促進(jìn)學(xué)生順利就業(yè)具有重要意義。 .大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)和生活就要結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)學(xué)習(xí)和鍛煉的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)以前我們所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)及所掌握的設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維在實(shí)際中的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，特別是十一五規(guī)劃完成以來(lái)，采用

2、模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。隨著中國(guó)制造的崛起， 我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，模具已成為當(dāng)代制造業(yè)的主流裝備。目前我國(guó)正處于工業(yè)化中期，即從解決短缺為主的開(kāi)放逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變， 家電、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批基礎(chǔ)工業(yè)高速增長(zhǎng)行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對(duì)模具市場(chǎng)的巨大需求。據(jù)國(guó)際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)羅百輝介紹，中國(guó)已成為世界第一大模具市場(chǎng)，預(yù)計(jì) 2015 年模具產(chǎn)值將達(dá)到 2500 億元，其中中高檔模具、經(jīng)濟(jì)型模具的比例會(huì)大幅增加。在這大學(xué)四年的課程學(xué)習(xí)中， 我基本上掌握了機(jī)械制圖、 機(jī)械設(shè)計(jì)、 機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，在生產(chǎn)和參觀實(shí)習(xí)

3、中思考運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，再加上我一個(gè)月來(lái)在單位實(shí)踐學(xué)習(xí)， 對(duì)機(jī)械制造、 加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、 全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于橡膠模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我在單位進(jìn)行了大量的實(shí)踐考察和學(xué)習(xí)。 經(jīng)過(guò)在寶雞真空股份有限公司的參觀實(shí)習(xí)，尤其是在咸陽(yáng)時(shí)代密封科技有限公司設(shè)計(jì)部近一個(gè)月的生產(chǎn)工作實(shí)習(xí)， 我對(duì)于模具特別是橡膠模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)， 豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)， 而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。 在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下， 同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的橡膠模具實(shí)體， 明確了橡膠模具的一般工作原理、 制造、加工

4、工藝，并在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)模具設(shè)計(jì)手冊(cè)和書(shū)籍資料， 在設(shè)計(jì)中，我將充分利用1和查閱各種資料， 并與同學(xué)、老師和工人師傅進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 肯定會(huì)遇到一定的困難， 但是我相信有指導(dǎo)老師和工人師傅的悉心指導(dǎo)和自己的努力下，肯定會(huì)圓滿的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。當(dāng)然，由于學(xué)生水平有限， 而且缺乏長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。2. 產(chǎn)品圖紙審查產(chǎn)品審查是對(duì)將要生產(chǎn)的橡膠制品的圖紙用途所用膠種和生產(chǎn)量及生產(chǎn)工藝的全面了解。通過(guò)產(chǎn)品圖紙的審查可以保證模具設(shè)計(jì)是建立在正確的圖紙基礎(chǔ)上的，并能根據(jù)生產(chǎn)量不同選擇不同的模具結(jié)構(gòu)。o 形密封圈產(chǎn)

5、品圖紙上尺寸和公差為（ 24.4 0.03） mm （ 3.600.02 ）mm，其表示 o 形圈內(nèi)徑 d1 截面直徑 d2；矩形密封圈產(chǎn)品圖紙上尺寸和公差為（ 40.64 0.38） mm （5.16 0.13）mm。根據(jù)橡膠制品收縮率公式（參考 1 ）c=（ d 模-d 制）/d 制 100%21cb=cc/dz100%22式中 c橡膠硫化收縮率， %;d 模模具尺寸， mm;d 制硫化后制品尺寸， mm;cc產(chǎn)品尺寸允許的變動(dòng)量（cc=產(chǎn)品尺寸的上偏差 - 產(chǎn)品尺寸的下偏差），mm;cb產(chǎn)品尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量，%;dz產(chǎn)品尺寸， mm。一般情況下，當(dāng)產(chǎn)品尺寸小于160mm時(shí)，可以不用

6、計(jì)算尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量，直接將產(chǎn)品尺寸公差與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t36722002 模壓制品尺寸公差表1-21 中的尺寸公差進(jìn)行對(duì)比，應(yīng)不小于m1級(jí)公差：當(dāng)產(chǎn)品尺寸大于160mm時(shí)，2采用公式 2-2 計(jì)算出產(chǎn)品尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量，其值不應(yīng)該小于 0.6%（因?yàn)樵谙鹉z產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)中最高 m1 級(jí)的公差為 0.3%），當(dāng)產(chǎn)品尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量遠(yuǎn)小于 m1 級(jí)時(shí)，實(shí)際生產(chǎn)難以保證， 屬于尺寸公差過(guò)嚴(yán)導(dǎo)致無(wú)法生產(chǎn)合格產(chǎn)品。這是應(yīng)該與產(chǎn)品用戶溝通協(xié)商， 根據(jù)使用要求選擇合適的收縮率。 當(dāng)然這里也有一個(gè)尺寸經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題， 產(chǎn)品尺寸公差越小， 需需要控制的工藝條件越嚴(yán)格，生產(chǎn)成本越大。所以產(chǎn)品公差應(yīng)在

7、滿足使用要求的前提下， 盡量越大越好。圖 2.1o 形密封圈產(chǎn)品圖紙和技術(shù)要求圖 2.2o 形密封圈產(chǎn)品圖紙和技術(shù)要求3通過(guò)對(duì)產(chǎn)品圖紙中尺寸和公差的了解，明顯產(chǎn)品尺寸均小于160mm，所以根據(jù) 2-2 計(jì)算其內(nèi)徑尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量cb=0.03-(-0.03)/24.4100%=0.246%其值小于 0.6%, 在實(shí)際生產(chǎn)中很難保證，不符合橡膠行業(yè)制品公差要求。按照用戶特殊要求， 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) gb/t36722002 模壓制品尺寸公差中 m1 級(jí)的公差，再參考文獻(xiàn) 1 表 3-1 中小型 o形圈所用膠種收縮率和模具型腔尺寸經(jīng)驗(yàn)參考值，經(jīng)協(xié)商重新定制這批 o 形密封圈產(chǎn)品尺寸和公差為（ 2

8、4.4 0.2） mm （3.6 0.1）mm；這批矩形密封圈尺寸和公差為（ 40.64 0.38）mm（ 5.160.13）mm，滿足 m1 級(jí)公差要求，不需要重新定制尺寸和公差。由于公差標(biāo)準(zhǔn) m1 在橡膠行業(yè)中屬于最高級(jí)精度，在實(shí)際生產(chǎn)中要求嚴(yán)格，所以在生產(chǎn)中一定要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一下收縮率。如圖 2.1 該 o 形密封圈產(chǎn)品技術(shù)要求是顏色為黑色，材料為丁腈橡膠p229，邵爾硬度為 705，多次供應(yīng)該產(chǎn)品。丁腈橡膠的流動(dòng)性好，較易充滿形腔，模壓工藝一般，其收縮率范圍為1.22.25%，收縮率常取 1.8%，該 o 型密封圈為中批量生產(chǎn)。如圖 2.2 該矩形密封圈產(chǎn)品技術(shù)要求是顏色為黑色，材料為

9、三元乙丙橡膠，邵爾硬度為 805，多次供應(yīng)該產(chǎn)品。三元乙丙橡膠基本上是一種飽和的高聚物，耐老化性能非常好、耐天候性好、電絕緣性能優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕性好、沖擊彈性較好。模壓工藝也一般，其收縮率范圍為2.02.65%，根據(jù)參考文獻(xiàn) 1 表2-3 收縮率常選取 2.3%。3. 擬定模具結(jié)構(gòu)形式和腔數(shù)對(duì)產(chǎn)品圖紙審查完成以后，對(duì)該產(chǎn)品的尺寸形狀所用膠料的工藝性能加工工藝過(guò)程和產(chǎn)品生產(chǎn)量都有了很清楚了，下一步就是模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)中最重要的步驟， 是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 其中包括：模具大的結(jié)構(gòu)形式的確定 （主要包括壓制結(jié)構(gòu)壓鑄結(jié)構(gòu)注射結(jié)構(gòu)三種模具結(jié)構(gòu)） ；腔數(shù)的確定；分型面的選擇；模具的

10、定位；設(shè)計(jì)余膠槽和啟模槽；最后是模具外4形的確定。3.1 模具結(jié)構(gòu)形式和腔數(shù)的確定大部分產(chǎn)品的的模具結(jié)構(gòu)形式和腔數(shù)是根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)量和設(shè)備情況等因素綜合考慮來(lái)確定的， 并考慮所用膠料的工藝性能， 個(gè)別產(chǎn)品的生產(chǎn)要根據(jù)產(chǎn)品的工藝性能來(lái)確定。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)調(diào)查相關(guān)資料知道對(duì)于中小批量的橡膠密封產(chǎn)品的生產(chǎn)大多數(shù)采用模壓結(jié)構(gòu)和壓鑄結(jié)構(gòu)， 注射結(jié)構(gòu)模具在橡膠制品的實(shí)際生產(chǎn)中很少用到。模具的腔數(shù)是指模具中型腔的多少， 也就是一次流化過(guò)程中， 該副模具能生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量。模具腔數(shù)的確定主要根據(jù)該產(chǎn)品產(chǎn)量和硫化平板的噸位壓力來(lái)確定。對(duì)于小直徑的橡膠產(chǎn)品不宜采用單腔模具結(jié)構(gòu)， 一方面會(huì)使模具重量和體積過(guò)小，其次

11、在實(shí)際生產(chǎn)中雖然減小了工人師傅的勞動(dòng)強(qiáng)度但是大大降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率，不是很經(jīng)濟(jì)。因此，對(duì)于小直徑 o 形密封圈和矩形密封圈的模具結(jié)構(gòu)均選擇多腔壓制成型結(jié)構(gòu)。5圖 3.1o 形密封圈模具結(jié)構(gòu)和腔數(shù)圖 3.2矩形密封圈模具結(jié)構(gòu)和腔數(shù)3.2 分型面位置的確定分型面是指模具中模塊的分合面。 橡膠模具一般有兩塊或兩塊以上的模塊組成，所以模塊的分型面一般有一個(gè)或一個(gè)以上。 選擇分型面是模具設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它直接影響模具的加工模具的使用和模壓產(chǎn)品的質(zhì)量。6模具分型面的選擇主要考慮以下幾個(gè)方面：要有利于啟模和制品的取出；分型面的位置要有利于飛邊去除； 是壓制結(jié)構(gòu)有利于裝膠容易； 密封制品模具的分型面要盡量避

12、開(kāi)產(chǎn)品密封部位； 模具加工容易，強(qiáng)度足夠。而在實(shí)際生產(chǎn)中 o 形圈模具主要有 180單腔 180多腔 45單腔 45 多腔四種結(jié)構(gòu)，其中整體模壓 o 型圈的模具結(jié)構(gòu)在橡膠模具中是最簡(jiǎn)單的，但其設(shè)計(jì)思路在實(shí)際生產(chǎn)其它類型橡膠產(chǎn)品中都會(huì)用到，是比較基礎(chǔ)應(yīng)用。由于實(shí)際中 180分型面模具易于加工，有利于取出飛邊，與 45分型面相比有利于啟模和制品取出。因此，選擇 180分型面比較合適。圖 3.4o 形密封圈模具分型面的選擇圖 3.4 矩形密封圈模具分型面的選擇3.3 模具定位7模具的定位包括模具各模塊之間的定位和模具與硫化設(shè)備之間的定位。模具中各模塊或板之間的定位方式有圓柱面定位圓錐面定位斜面定位和

13、定位銷（導(dǎo)向銷圓柱銷圓錐銷）定位。模具與設(shè)備的定位主要存在于注射模具和小部分壓制模具中，其定位方式主要與設(shè)備對(duì)應(yīng)的螺栓固定和t 形槽配套螺栓定位。外形為圓形的模具在模具中所占比例是很大的， 其中絕大多數(shù)是圓形制品的單腔模具，而圓形模具的定位方式主要是圓柱面定位和圓錐面定位。由于圓錐面定位有以下優(yōu)點(diǎn)： 配合同軸度高； 裝拆容易， 多次拆裝后能夠保證精確地定心作用； 當(dāng)錐面角度較小時(shí)， 可傳遞很大的扭矩。 圓柱面定位較圓錐面定位易于加工， 但模具拆卸不如圓錐面定位容易， 而且圓柱面定位一旦磨損就會(huì)影響模具定位精度。而大直徑 o 型密封圈為中批量生產(chǎn)，多次供貨，因此選擇圓錐面定位最為合適。圖 3.5

14、o 形模具定位的選擇圖 3.6矩形模具定位的選擇8綜上，對(duì)于小直徑 o 形密封圈的模具結(jié)構(gòu)和矩形密封圈的模具結(jié)構(gòu)都選擇多腔壓制成型矩形結(jié)構(gòu)， 兩開(kāi)模圓柱銷定位是經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明的最佳結(jié)構(gòu)。3.4 余膠槽和啟模槽的確定余膠槽和啟模槽是橡膠模具一個(gè)重要的組成部分， 其中沒(méi)有沒(méi)有多大技術(shù)上的要求，只要掌握以下一些原則，靈活應(yīng)用即可。余膠槽的主要作用是是多余的膠料能盡可能的流入其中而不留在分型面處產(chǎn)生大厚膠邊，影響產(chǎn)品質(zhì)量。另外余膠槽還有跑氣作用并使分型面面積減少，使分型面壓強(qiáng)增大。 實(shí)際橡膠模壓制品和其他所有制品一樣， 為為了使型腔有足夠的壓力將膠料壓密實(shí)，半成品的體積就會(huì)比模腔大一些 ，多余膠料就會(huì)流

15、入余膠槽。余膠槽主要有普通型余膠槽薄片型余膠槽剪切型余膠槽整體型余膠槽四種，當(dāng)讓不是所有的橡膠模具都需要余膠槽，這必須根據(jù)實(shí)際情況確定。根據(jù) o 形密封圈產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)選擇為單腔壓制成型圓形結(jié)構(gòu)，為了便于成型刀具加工， 余膠槽選擇普通型余膠槽中的半圓形余膠槽，如下圖所示。圖 3.7o 形密封圈模具啟模槽高度和寬度（上圖）9圖 3.8矩形密封圈模具啟模槽高度和寬度（上圖）啟模槽的作用就是便于將啟模用的工具 （銅啟子橡膠撬棒等） 插入啟開(kāi)模具。如果沒(méi)有啟模槽，在實(shí)際生產(chǎn)中很難將橡膠模具個(gè)模板打開(kāi)裝膠進(jìn)行生產(chǎn)，所以啟模槽的設(shè)計(jì)是很必要的。一般情況下，圓形模具啟模槽為圓環(huán)狀， 通常只對(duì)啟模槽的高度和寬

16、度有要求，而長(zhǎng)度可根據(jù)加工方便開(kāi)通或不開(kāi)通， 但不開(kāi)通時(shí)的啟模槽最小長(zhǎng)度應(yīng)該不小于 50mm。由于 o 型圈模具整體結(jié)構(gòu)為圓形， 所以啟模槽選擇為圓環(huán)狀。 參考文獻(xiàn) 1 中表 2-2 選擇啟模槽高度 （h）為 10mm,寬度（ h1）為 20mm。4. 收縮率的確定收縮率的確定是模具型腔尺寸確定中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在實(shí)際中往往由于設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有選好合適的收縮率而造成模具的返修甚至報(bào)廢。由于橡膠在硫化前后，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，由線性結(jié)構(gòu)變成了立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。而且在硫化過(guò)程中也發(fā)生了一系列的化學(xué)反應(yīng)，放出一些氣體， 與硫化前相比，橡膠體積變小， 相應(yīng)的線性尺寸也變小了。硫化后的橡膠制品與模具之間存在的尺寸

17、差異現(xiàn)象稱為收縮。在橡膠模具設(shè)計(jì)中， 橡膠硫化收縮率指在一定工藝條件下生產(chǎn)橡膠制品，硫化后的橡膠制品尺寸與模具尺寸差同制品尺寸之10比。根據(jù)橡膠制品收縮率公式（參考1 ）c=（ d 模- d 制）/ d 制 100%21于是推導(dǎo)出d 模 =d 制 （ 1+c）24d 制 =d 模/(1+c)25式中 c橡膠硫化收縮率， %;d 模模具尺寸， mm;d 制硫化后制品尺寸， mm;膠料在硫化過(guò)程中， 其收縮率不僅受到膠種和膠料配方的影響， 而且還要受到模壓硫化條件的影響， 例如溫度壓力和時(shí)間的影響。 另外也與制品的形狀尺寸結(jié)構(gòu)以及模具結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品圖紙審查了解到 o形密封圈所用膠種為丁

18、腈膠 p229，邵爾硬度為 70 5。而且根據(jù)產(chǎn)品公差情況判斷產(chǎn)品的公差等級(jí)為 m1 ，由于公差標(biāo)準(zhǔn) m1 在橡膠行業(yè)中屬于最高級(jí)精度，在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)生產(chǎn)工藝要求特別嚴(yán)格，所以在生產(chǎn)中一定要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一下收縮率。對(duì)于高精度產(chǎn)品收縮率的進(jìn)行測(cè)定， 測(cè)定方法如下： 選擇一副與該產(chǎn)品形狀和尺寸相近產(chǎn)品的模具， 測(cè)量各尺寸后， 在與新產(chǎn)品相近的硫化條件下壓出三件產(chǎn)品；將該產(chǎn)品放置 24 小時(shí)后檢測(cè)各尺寸運(yùn)用公式 2-1 計(jì)算出該產(chǎn)品實(shí)際的收縮率，就作為新產(chǎn)品實(shí)際的收縮率。應(yīng)用以上方法選擇與該 o 型密封圈尺寸相近的 o 形密封圈模具（下圖）作為測(cè)定腈膠 p229 實(shí)際收縮率的實(shí)驗(yàn)實(shí)體，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

19、實(shí)驗(yàn)一：相近尺寸 o 形密封圈模具下測(cè)定丁腈橡膠實(shí)際收縮率11測(cè)量模具尺寸制品尺寸模具尺寸制品尺寸次數(shù)平均值平均值（d 模）（d 制）內(nèi)徑方向尺（d模）（d 制）寸單位 (mm)第一次28.5327.89第二次28.4928.5127.9327.92第三次28.5027.96表 4.1實(shí)驗(yàn)相近 o形密封圈產(chǎn)品內(nèi)徑方向模具與制品尺寸測(cè)量次數(shù)模具尺寸制品尺寸模具尺寸制品尺寸截面方向尺平均值平均值（d 模）（d 制）寸單位（d模）（d 制）(mm)第一次3.553.51第二次3.613.583.493.50第三次3.583.50表 4.2實(shí)驗(yàn)相近 o形密封圈產(chǎn)品截面方向模具與制品尺寸12圖 4.3實(shí)

20、驗(yàn)中所用 o 形密封圈產(chǎn)品圖樣圖 4.4 實(shí)驗(yàn)中所用 o 形密封圈模具結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)二：相近尺寸矩形密封圈模具下測(cè)定三元乙丙橡膠實(shí)際收縮率13測(cè)量模具尺寸制品尺寸模具尺寸制品尺寸次數(shù)平均值平均值（d 模）（d 制）內(nèi)徑方向尺（d模）（d 制）寸單位 (mm)第一次39.2838.41第二次39.2539.2838.3738.39第三次39.2838.39表 4.5實(shí)驗(yàn)相近矩形密封圈產(chǎn)品內(nèi)徑方向模具與制品尺寸測(cè)量次數(shù)模具尺寸制品尺寸模具尺寸制品尺寸截面方向尺平均值平均值（d 模）（d 制）寸單位（d模）（d 制）(mm)第一次4.924.81第二次4.944.934.844.82第三次4.934.80

21、表 4.6實(shí)驗(yàn)相近矩形密封圈產(chǎn)品截面方向模具與制品尺寸14圖 4.5 實(shí)驗(yàn)中所用矩形密封圈產(chǎn)品圖樣圖 4.6實(shí)驗(yàn)中所用 o 形密封圈模具結(jié)構(gòu)對(duì)于這樣公差要求嚴(yán)格的橡膠制品，測(cè)定收縮率時(shí)的硫化條件與生產(chǎn)o 形密封橡膠產(chǎn)品的硫化條件相同或相近， 要嚴(yán)格控制硫化條件， 以保證測(cè)定的實(shí)際收縮率真實(shí)可靠，達(dá)到我們實(shí)驗(yàn)的目的。實(shí)驗(yàn)一已經(jīng)測(cè)得相近 o 形模具型腔徑向尺寸三次測(cè)量均值為d 模=28.51mm，模壓三件產(chǎn)品后測(cè)得制品的相應(yīng)尺寸平均值d 制=27.92mm，那么應(yīng)用公式 2-1 可以計(jì)算該產(chǎn)品所用丁腈橡膠在這一硫化條件下內(nèi)徑方向的實(shí)際硫化收縮率：c1=（ d 模- d 制）/d 制100%=（28

22、.51-27.92）/28.51100%=2.07%截面方向三次測(cè)量均值為d 模=3.58mm，模壓三件產(chǎn)品后測(cè)得制品的相應(yīng)尺15寸平均值 d 制=3.50mm，那么應(yīng)用公式2-1 可以計(jì)算該產(chǎn)品所用丁腈橡膠在這一硫化條件下截面方向?qū)嶋H硫化收縮率：c2=（d 模- d 制）/d 制100%=（3.58-3.5）/3.58100%=2.24%實(shí)驗(yàn)二已經(jīng)測(cè)得相近矩形模具型腔徑向尺寸三次測(cè)量均值為d 模=39.27mm，模壓三件產(chǎn)品后測(cè)得制品的相應(yīng)尺寸平均值d 制=38.39mm，那么應(yīng)用公式 2-1 可以計(jì)算該產(chǎn)品所用丁腈橡膠在這一硫化條件下內(nèi)徑方向的實(shí)際硫化收縮率：c1=（ d 模- d 制）/

23、d 制100%=（39.27-38.39）/39.27100%=2.24%截面方向三次測(cè)量均值為 d 模=4.93mm，模壓三件產(chǎn)品后測(cè)得制品的相應(yīng)尺寸平均值 d 制=4.82mm，那么再應(yīng)用公式 2-1 可以計(jì)算該產(chǎn)品所用三元乙丙橡膠在這一硫化條件下截面方向?qū)嶋H硫化收縮率：c2=（d 模- d 制）/d 制100%=（4.93-4.82）/4.93100%=2.23%5. 型腔尺寸的確定5.1 型腔尺寸的確定時(shí)考慮的相關(guān)因素由于橡膠收縮率的復(fù)雜性和模具使用條件的不同，確定模具尺寸時(shí)也要綜合考慮一些相關(guān)因素的影響。1）模具的可修性 在具體橡膠模具設(shè)計(jì)時(shí)， 根據(jù)產(chǎn)品具體要求有選擇性的判斷是否考慮

24、模具的可修行。 對(duì)于一般的產(chǎn)品當(dāng)精度要求不高時(shí)， 而且對(duì)收縮率很有把握（基于長(zhǎng)期的實(shí)踐基礎(chǔ)上） 可以不用考慮模具的可修性。 以下三種情況必修考慮模具的可修性：（ 1）產(chǎn)品尺寸要求過(guò)嚴(yán) ，公差在 m2 級(jí)以上的產(chǎn)品模具，要適當(dāng)考慮模具的可修性。例如對(duì)于孔類尺寸可以適當(dāng)取消一點(diǎn)，軸類的尺寸適當(dāng)取大一點(diǎn)。（ 2）對(duì)于高度較大的產(chǎn)品，要充分考慮可修性。特別是一些造價(jià)特別大的模芯，要將收縮率取大， 使模芯足夠長(zhǎng)， 以免造成不必要的浪費(fèi)。16（ 3）對(duì)于一些收縮率難以把握的，而且比較特殊的夾布類制品和其他一些骨架制品，要更加慎重的考慮收縮率的最大和最小值的可能性。 以便邊模壓邊修邊，有充足的可修空間，盡量

25、避免模具的報(bào)廢。2）產(chǎn)品公差 無(wú)論產(chǎn)品的哪個(gè)尺寸， 只要有公差， 在給定模具尺寸時(shí)都不要只是簡(jiǎn)單的考慮收縮率。 參考公差是必要的， 但是很多時(shí)候往往直接將產(chǎn)品的尺寸上限作為模具的型腔尺寸。5.2 型腔尺寸公差的確定型腔尺寸公差一般都是計(jì)算完后直接給出的，一般有以下幾種確定型腔尺寸公差的方法：1）對(duì)于精度在 m3 級(jí)和 m3 級(jí)一下的產(chǎn)品，可以直接把產(chǎn)品公差的 1/31/5 作為模具尺寸公差。尺寸大時(shí)取 1/5 ，小時(shí) 1/3。尺寸無(wú)公差時(shí)，應(yīng)該看在模具中未知情況標(biāo)注公差，當(dāng)然一般模具型腔尺寸都有公差。2）對(duì)于精度要求在 m2 級(jí)和 m2 級(jí)以上的產(chǎn)品，有以下幾種確定公差的方法：（ 1）把型腔尺

26、寸計(jì)算至小數(shù)點(diǎn)后第二位數(shù)字作為此尺寸的公差。這種情況適合于 500mm 以下的尺寸。 例如某型腔尺寸 453 （ 1+1.8%）=461.154mm，可將型腔尺寸及公差取 461.1+0.05 。（ 2）彌補(bǔ)的尺寸公差。例如 o 形圈，斷面尺寸按其上差值取模具直徑尺寸為 7.5mm。為了保證 模具加工尺寸不大于 7.5mm，給尺寸公差取下差 7.5（0，-0.03），以保證模具斷面尺寸不大于產(chǎn)品尺寸上限。（ 3）考慮可修行的公差，又時(shí)為了適當(dāng)?shù)目紤]一下模具的可修性，將高度和模芯尺寸給上差，孔類給下差。模具型腔尺寸公差的確定時(shí)必須靈活，綜合運(yùn)用以上方法，下面型腔尺寸計(jì)算時(shí)就會(huì)具體用到。5.3 型

27、腔尺寸的計(jì)算小直徑 o 型密封圈的截面尺寸受膠邊和硫化機(jī)熱板精度的影響，所以對(duì)于測(cè)量的截面方向?qū)嶋H硫化收縮率只能作為參考，應(yīng)參照所用膠種的收縮率范圍再取一個(gè)合適的收縮率。17直徑（內(nèi)徑）方向的尺寸往往不受膠邊和硫化機(jī)熱板精度的影響，一般可以將所測(cè)量的實(shí)際硫化收縮率作為模具型腔尺寸確定時(shí)所用的收縮率，直接應(yīng)用公式 2-4 計(jì)算模具型腔尺寸。根據(jù)上面所測(cè)量的收縮率，并參考所用丁腈橡膠收縮率表（2-1）的范圍為1.22.25%，將這批小直徑o 橡膠密封圈直徑（內(nèi)徑）方向的收縮率取2%，截面方向收縮率取所用膠料收縮率范圍的上限稍微偏下2.2%，根據(jù)公式2-4 計(jì)算模具型腔尺寸：d1=24.4（ 1+2

28、%）=24.850.04（ mm)d2=3.6（1+2.2%）=3.660.02（mm)其中 d1模具型腔內(nèi)徑；d2模具型腔截面直徑。再次驗(yàn)算型腔尺寸所允許的收縮率浮動(dòng)量，小直徑o 橡膠密封圈尺寸和公差為（ 24.40.2）mm（3.60.1）mm。根據(jù) 2-1 計(jì)算其內(nèi)徑方向尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量c1上 = （24.85+0.04 ）/ （24.4-0.2 ） -1=2.85%c1下 = （24.85-0.04 ）/ （24.4+0.2 ） -1=0.85%所以內(nèi)徑尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量為0.852.85%，但是丁腈橡膠收縮率表（21）的范圍為 1.22.25%，所以應(yīng)該把收縮率向中心調(diào)整使

29、模具尺寸所允許收縮率值在丁腈橡膠收縮率范圍之內(nèi)。取1.8%收縮率再次按照上面相同的方法計(jì)算出模具型腔尺寸：d1=24.4（1+1.8%）=24.780.02（mm)再根據(jù) 2-1 計(jì)算其內(nèi)徑方向尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量c 上= （24.78+0.02 ）/ （24.4-0.2 ）-1=2.48%c 下= （24.78-0.02 ）/ （24.4+0.2 ）-1=2.30%所以內(nèi)徑尺寸允許收縮率允許的范圍為2.30%2.48%，在丁腈橡膠收縮率表（2 1）的范圍 1.22.25%之內(nèi)滿足要求。截面方向尺寸允許的收縮率取其上限稍微偏下 2.3%完全能夠滿足使用要求。綜上，將這批小直徑o 橡膠密封圈直

30、徑（內(nèi)徑）方向的收縮率取1.8%，截面方向收縮率取所用膠料收縮率范圍的上限稍微偏下2.3%。根據(jù)公式 24 計(jì)算18模具型腔尺寸：d1=24.4（1+1.8%） =24.780.2（ mm)d2=3.60（1+2.30%） =3.650.1（ mm)當(dāng)然，在加工模具型腔的r 成型刀具在制作時(shí)，一般都會(huì)考慮刀具的可修行，而將刀具直徑取上差。 所以加工模具型腔的 r 成型刀具直徑一般是 3.66mm，公差取小一些以保證 r 成型刀的公差范圍不致過(guò)大。圖 5.1o 形模具型腔尺寸圖矩形型密封圈的截面尺寸受膠邊和硫化機(jī)熱板精度的影響小， 對(duì)于測(cè)量的截面方向?qū)嶋H硫化收縮率可以作為參考， 再參照所用膠種的

31、收縮率范圍取一個(gè)合適的收縮率。直徑（內(nèi)徑）方向的尺寸往往不受膠邊和硫化機(jī)熱板精度的影響， 一般可以將所測(cè)量的實(shí)際硫化收縮率作為模具型腔尺寸確定時(shí)所用的收縮率， 直接應(yīng)用公式 2-4 計(jì)算模具型腔尺寸。根據(jù)上面所測(cè)量的收縮率，并參考所用三元乙丙橡膠收縮率表（2-1）的范圍為 1.62.6%，將這批矩形橡膠密封圈直徑（內(nèi)徑）方向的收縮率取2.1%，截面方向收縮率取所用膠料收縮率范圍的下限稍微偏上1.93%，根據(jù)公式 2-4 計(jì)算模具型腔尺寸：d1=40.64（1+2.1%）=41.100.09（mm)d2=5.16（1+2.5%） =5.140.03（ mm)其中 d1模具型腔內(nèi)徑；19d2模具型

32、腔截面直徑。再次驗(yàn)算型腔尺寸所允許的收縮率浮動(dòng)量，矩形橡膠密封圈尺寸和公差為（ 40.64 0.38） mm （5.16 0.13）mm。根據(jù) 2-1 計(jì)算其內(nèi)徑方向尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量c1上= （ 41.10+0.09 ）/ （40.64-0.38 ）-1=2.31%c1下= （41.10-0.09 ）/ （ 40.64+0.38 ） -1=-0.024%所以內(nèi)徑尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量為- 0.0242.31%明顯不符合實(shí)際， 但是三元乙丙橡膠收縮率表（ 2 1）的范圍為 1.62.6%，所以應(yīng)該把收縮率向中心調(diào)整使模具尺寸所允許收縮率值在丁腈橡膠收縮率范圍之內(nèi)。取 2.45%收縮率再次按

33、照上面相同的方法計(jì)算出模具型腔尺寸：d1=40.64（1+2.45%） =41.66（+0.01， 0）（mm)再根據(jù) 2-1 計(jì)算其內(nèi)徑方向尺寸允許的收縮率浮動(dòng)量c 上 = （41.66+0.01 ）/ （40.64-0.38 ）-1=2.26%c下 = （41.66-0 ）/ （40.64+0.38 ）-1=2.53%所以內(nèi)徑尺寸允許收縮率允許的范圍為2.26%2.53%，在丁腈橡膠收縮率表（2 1）的范圍 1.62.6%之內(nèi)滿足要求。截面方向收縮率取所用膠料收縮率范圍的下限稍微偏上 1.93%完全能夠滿足使用要求。所以，將這批矩形橡膠密封圈直徑（內(nèi)徑）方向的收縮率取2.45%，截面方向收

34、縮率取所用膠料收縮率范圍的下限稍微偏上1.93%。根據(jù)公式 2 4 計(jì)算模具型腔尺寸：d1=40.64（1+2.45%） =41.66（+0.01， 0）（mm)d2=5.16（1+1.93%）=5.200.05（mm)當(dāng)然與前面 o 形密封圈模具類似， 在加工模具型腔的r 成型刀具在制作時(shí)，一般也會(huì)考慮刀具的可修行，而將刀具直徑取上差。所以加工模具型腔的r 成型刀具直徑一般是5.25mm，公差取小一些以保證r 成型刀的公差范圍不致過(guò)大。20圖 5.2 矩形模具型腔尺寸圖6. 模具外形尺寸的計(jì)算由于模具在模壓過(guò)程中的受力很復(fù)雜，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析和計(jì)算。所以，目前橡膠模具外形尺寸的確定任然

35、采用以經(jīng)驗(yàn)估算法為主， 理論計(jì)算為輔的方法。而且大部分的模具外形尺寸不需要進(jìn)行受力計(jì)算， 而只要進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算即可。因此，對(duì)于小直徑 o 形橡膠密封圈產(chǎn)品的模具采用實(shí)踐中常用的經(jīng)驗(yàn)估算法。小直徑 o 形密封圈產(chǎn)品的 16 腔模具做一幅，模具編號(hào)為 mjo001 如下圖，現(xiàn)在分別計(jì)算它們的外形尺寸。圖 6.1o 形模具外形尺寸模具外形做成矩形結(jié)構(gòu)， 十六腔對(duì)稱分布以便模壓和啟模時(shí)受力均勻， 生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。具體模具外形尺寸計(jì)算如下：模具長(zhǎng)度 l=24.78 （模具型腔內(nèi)徑） +2 3.6 （截面直徑的二倍） +1（余膠槽位置與型腔尺寸間距） +4（余膠槽截面直徑） 4+3 10（啟模槽間距）+1

36、5 221（余膠槽位置尺寸） +302（啟模槽位置尺寸） =240.9 240（mm）, 取 240mm.模具寬度和長(zhǎng)度相等，具體尺寸如圖下圖所示。根 據(jù) 模 具 外 形 尺 寸 并 參 考 其 邊 沿 厚 度 ， 確 定 模 具 的 厚 度 尺 寸h1=15mm,h2=20mm(如上面圖中所示 )圖 6.2o 形密封圈模具下模尺寸圖 6.3 o 形密封圈模具上模尺寸矩形密封圈產(chǎn)品的 4 腔模具也做一幅， 模具編號(hào)為 mjo002 如下圖，現(xiàn)在分別計(jì)算它們的外形尺寸。圖 6.4 矩形模具外形尺寸模具外形也做成矩形結(jié)構(gòu)， 四腔對(duì)稱分布以便模壓和啟模時(shí)受力均勻， 生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。具體模具外形尺寸

37、計(jì)算如下：22矩形模具長(zhǎng)度l= 41.66 （模具型腔內(nèi)徑）+25.17 （截面直徑的二倍）+1.5 2（余膠槽位置與型腔尺寸間距） +4 2（余膠槽截面直徑） 2+12（啟模槽間距） +21 2（啟模槽位置尺寸） =176 180（ mm）, 取 180mm.矩形模具寬度和長(zhǎng)度相等，具體尺寸如圖下圖所示。根 據(jù) 模 具 外 形 尺 寸 并 參 考 其 邊 緣 寬 度 ， 確 定 模 具 的 厚 度 尺 寸h1=15mm,h2=20mm(如上面圖中所示 )圖 6.5矩形密封圈模具下模尺寸圖 6.6 矩形密封圈模具上模尺寸7. 模具精度的確定模具的精度一般應(yīng)該包括尺寸精度形位公差和表面粗糙度三個(gè)

38、方面。 前面我們已經(jīng)確定了模具型腔尺寸和模具外形尺寸， 下面我們通過(guò)相關(guān)模具精度理論確定模具各部分形位公差和表面粗糙度。7.1 形位公差的確定23一般要求的模具制品， 其形位公差按照7 級(jí)精度取值。對(duì)于要求較嚴(yán)格的制品，一般每塊模板上下面的平行度不大于（0.0150.02）/100；各水平面與軸線不垂直度不大于（0.0150.02） /100，圓形型腔與圓形定位面不同軸度不大于（ 0.0150.02）/100。模具合模后上下平面不平行度不大于0.02/100。由于我們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品的要求比較嚴(yán)格，精度等級(jí)為 m1 ，所以模板上下面的平行度取 0.1/1007.2 模具表面粗糙度的確定模具表面粗糙度與

39、產(chǎn)品形狀和尺寸要求有關(guān)。 不同產(chǎn)品其模具型腔的表面粗糙度要求不同。 表面粗糙度越低， 產(chǎn)品質(zhì)量越好， 對(duì)模具加工的要求和模具材料的要求也越高， 當(dāng)然意味著模具造價(jià)的提高。 表面粗糙度要求越低， 特別是粗糙度低于 0.2，要求模具的剛度和硬度高熱處理要合適，有些型腔比較復(fù)雜時(shí)要花費(fèi)大量的手工研磨時(shí)間。所以從經(jīng)濟(jì)度考慮，針對(duì)不同產(chǎn)品的要求適當(dāng)選擇模具的表面粗糙度是很必要的，下面是常用的選擇原則：（1）一般的民用產(chǎn)品，尺寸精度m2 級(jí)以下，其其型腔表面粗糙度取1.6 ，模具和各模塊上下面分型面取3.2 ，其他部位取 12.5.（2）尺寸精度在 m2級(jí)和 m2級(jí)以上的產(chǎn)品，其型腔的表面粗糙度取0.8

40、，特殊要求的取 0.2 0.05 ，模具和各模塊上下面分型面取1.6 ，其他部位取 6.3 。(3) 對(duì)于一些高度大或長(zhǎng)模芯的模具， 應(yīng)注意型腔的表面粗糙度會(huì)影響產(chǎn)品的取出，所以，其表面粗糙度一定要低，一般在0.8 以上，以利于產(chǎn)品的順利取出。（4）對(duì)于有些產(chǎn)品，為了在脫模時(shí)使其留在有利于產(chǎn)品取出的模板上，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下， 可有意使有利于取出產(chǎn)品的模板型腔表面粗糙度比其他模板低一級(jí)，便于產(chǎn)品的取出。由于產(chǎn)品精度等級(jí)都為m1 ，精度要求比較嚴(yán)格，所以o 形密封圈模24具和矩形密封圈模具的型腔表面粗糙度都取0.8 ，模具和各模塊上下面分型面取 1.6 ，其他部位取 6.3 。8. 模具手柄

41、的確定對(duì)于一些外形和質(zhì)量較大的模具， 為了硫化和搬運(yùn)方便， 需要安裝相適應(yīng)的手柄。這次我們?cè)O(shè)計(jì)的模具體積比較小， 質(zhì)量也不是很重， 但是手柄的設(shè)計(jì)是很必要的。當(dāng)然，在模具手柄設(shè)計(jì)中，一般在滿足硫化操作和搬運(yùn)的情況下，已制作和選材方便為原則。下面就是常用的幾種手柄形式：1）簡(jiǎn)易手柄 如下圖 1-1 所示簡(jiǎn)易手柄直接用直徑 812mm 的鋼筋彎制而成，然后焊接在模板上。 這種手柄的制作簡(jiǎn)單， 材料易得，不需要其他機(jī)械加工，造價(jià)最低。但是其不美觀，焊接時(shí)可能使模具局部變形。遇到模具返修時(shí)，有時(shí)返修要割開(kāi)焊接處， 返修后要重新裝手柄， 很麻煩。簡(jiǎn)易手柄一般適用于簡(jiǎn)易模具，模具使用期短， 質(zhì)量不大（低于

42、 10kg），但但模板厚度在 15mm 以上的情況。圖 8.1簡(jiǎn)易手柄2）簡(jiǎn)易裝配手柄 如下圖 1-2 簡(jiǎn)易裝配手柄是將兩段長(zhǎng)度 120160mm 的鋼筋（直徑 1016mm）彎成 90 度，與模具采用螺紋連接（螺紋深度 1220mm），旋入模具中然后將兩端焊接牢固。 這種手柄的制作也較簡(jiǎn)單， 與模具采用螺紋連接，能夠承受較大的質(zhì)量， 在實(shí)際中應(yīng)用廣泛。 手柄的鋼筋直徑隨模具的質(zhì)量加大，一般選用直徑在 1216mm。但是此手柄在模具返修時(shí)，也休要隔開(kāi)焊接處，25較為麻煩。圖 8.2簡(jiǎn)易裝配手柄3）活配式手柄如圖 1-3 所示為活配式手柄，此手柄與前面兩種相比，安裝和拆卸都很容易，方便模具的返修

43、，而且美觀。但制作較麻煩，需需要車制套筒，多次打孔攻絲，最后安裝成功。它適宜批量生產(chǎn)，一般在單套模具中較少使用，而適用于中小型批量生產(chǎn)的模具以及專業(yè)模具廠批量生產(chǎn)備用。圖 8.3 活配式手柄安裝手柄時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：（ 1）手柄的直徑要與模具的質(zhì)量相適宜。焊接要牢固 u，以保證硫化操作和吊起時(shí)不變形不脫落。（ 2）手柄采用螺紋連接時(shí)，深度要足夠，以免拉脫，一般深度不小于 12mm。而且模具質(zhì)量越大， 要求手柄的直徑越大， 螺紋選入深度越大。26（ 3）不同的手柄要錯(cuò)開(kāi)， 不能錯(cuò)開(kāi)而在同位置的手柄要錯(cuò)開(kāi)， 不能錯(cuò)開(kāi)的而在同位置的手柄要通過(guò)調(diào)整角度或長(zhǎng)度而形成空間， 以便操作如下圖。圖

44、 8.4手柄的合理布置很明顯 o形密封圈模具和矩形密封圈模具整體結(jié)構(gòu)具有相似性， 模具手柄理論上都應(yīng)該選擇簡(jiǎn)易裝配手柄， 但在實(shí)際中由于模具體積相對(duì)小， 質(zhì)量也不是很大，所以大多數(shù)選擇簡(jiǎn)易手柄，除非客戶有特殊要求是才選擇其他兩種手柄。9. 模具材料的的選擇和熱處理模具常用的剛才有碳素鋼和合金鋼兩大類。 碳素鋼是鐵和碳的合金， 理論含碳量不能大于 2%。碳素鋼是我國(guó)應(yīng)用量最廣，用量最大的鋼材。與合金鋼相比，其價(jià)格低廉而且有一定的力學(xué)性能。 所以在一般情況下， 應(yīng)用首選他塑鋼作為模具材料，只有當(dāng)碳素鋼不能滿足使用條件下， 才考慮使用合金鋼。1) 碳素鋼 我國(guó)生產(chǎn)的碳素鋼分為普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼和碳素工具鋼三大類。（1）普通碳素鋼 根據(jù)出廠時(shí)保證條件的不同， 普通碳素鋼又分為甲類鋼乙類鋼和特類鋼。 乙類鋼和特類鋼在模具中很少用， 因?yàn)榉彩侵匾脑O(shè)計(jì)都直接采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼。對(duì)于一些不重要的零件，比如手柄螺釘和模具的墊塊等常用甲類鋼中的27q235（a3）而一些骨架 材料 用 q275（ a5). 甲 在 用中不需要 行 理。（2） 碳素 碳素