橡胶模具的结构和改造
橡胶模具结构
1.橡胶模具的概念：是指利用特定形状的型腔，成型具有一定形状和尺寸精度橡胶制品的工具。
2.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3.压制成型模具的结构种类及主要用途开放式：适用于形状简单，胶料硬度较低，并具有较好流动性的胶料橡胶制品封闭式：适于夹布，夹其他织物的制品以及硬度较高，流动性差的制品半封闭式：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4.分型面的概念及种类：根据模压制品的几何图案和质量要求，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，成为分型面。
常见的分型面：水平分型面，垂直分型面，阶梯分型面，斜分斜面以及复合分斜面等5.分型面选取的原则：1、保证制品顺利取出与脱模，有利于Fig2-16型腔中气体的排出2、模具的分型面应尽量避开制品的工作面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5、夹布，夹织物制品的分型面选择6、橡胶制品中各类套管，防尘罩，橡胶轴承分型面的选择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。
6.模具的定位方式：圆柱面的定位，圆锥面与斜面定位，分型面定位，导柱导套定位，镶块与挡板定位，哈夫定位机定位，螺钉定位。
7.胶料收缩率的概念，产生原因影响因素概念：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产生原因：1、温度变化引起的收缩2、化学反应引起的收缩3、分子链取向引起的收缩影响因素:1、含胶率和胶种2、胶料硬度3、硫化温度4、半成品胶料重量5、胶料加工工艺6、制品形状大小8.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。
橡胶模具
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第一节 概 述
（二）分类 橡胶模具按模制方式可分为压模，压
铸模和注射模三种。
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第一节 概 述
1.压模 压模是将一定形状的胶料，加入
敞开的型腔内，用压机闭模加压，在 平板硫化机或立式硫化罐中硫化成型 的一种模具，它结构简单、造价低廉 、应用广泛。根据成型型腔的闭合形 式有开放式、封闭式和半封闭式之分 。
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第二节 收缩率、型腔尺寸的确定、尺寸标注
3.影响收缩率的因素 ①含胶率和胶种 ②硬度 ③胶料加工工艺 ④制品形状大小 ⑤制品断面结构
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➢ ①含胶率和胶种 ➢ K大小的比较： ➢ FPM ＞Q ＞ IIR＞ NBR＞ BR＞
SBR ＞ NR
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➢ ②硬度 ➢ K=2.8-(0.015～0.02)A，％
1、孔与轴的概念
1）孔 2）轴
孔
+0
基本尺寸
上偏差
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es=0 基准轴h
基准孔H EI=0
基本偏差代号 a、b、c d、e、f cd、ef、fg g j 、 js j~n p~zc
式中 K——直径方向的收缩率，％ A——硫化胶的平均邵氏硬度。
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➢ ③胶料加工工艺 ➢ 胶料的可塑度越大，停放时间越长
，坯料形状越接近制品，收缩率越 小。
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➢ ④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。
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薄壁橡胶套模具结构设计
Ｔ ０ Ｐｌ ＣＡ Ｌ Ｒ ￡Ｖ ｌ Ｅ Ｗ
薄壁橡胶套模具结构设计
湖北 三江航天 江河化工科技有 限公司 （ 远安 ４ ４ ４ ２ ９ ９ ） 鲁华丽 杨 理国 李换朝
摘 要 ：橡 胶 套 为薄 壁 套 筒类 零件 ， 采 用模压 工 艺成 型 制造 本文从模 具 分型 、 定位导 向 方 式、 溢料排 气通 道及 模 具脱 模 等 方
考 虑 如下 几点 ：① 分 型面 不 得 影 响零 件的 外 观 顺 、尺 ． 有 利 于 脱 模取 ｆ ， Ｉ ： 。 ③分 面的 化 设 － 【 十 要有利 ｝ 模 压 中的 排 气 、飞边 修 除 等 。 ④ 分 型而 的 设 计 嘤 力求 简 ，许 何 干 『 Ｊ Ｊ ： 』 儿 Ｊ
面 、 复 合分 型 面 。
，或 设 计 垂 分
如图２ 所 示 ，橡 胶 套 倒 钩 形 结 构 使 得 模 ｒ 人 】
仃 个钩 彤 借 ，
凹模 无法 加 工 或 加 工 工 艺 性 较 差 ， 因 此 将 咖模 拆 分 为 垫 块 平 ¨ 川横 睢
（ ｂ ）’ 封 式
所 示 。鉴 干 橡胶 套的 结 构 、 材料 特 点 ，其 制 品采 川 模 工 艺，将 一 定最 的胶 料 直 接 填 入模 具 腔 中 ，然 后 合模 ，通过 ７ Ｊ ｕ Ｊ Ｋ、加 热 搜硫 化 等 Ｊ ： 艺 流 程 而 得到 制 品 。
接 ，既 小 影 响 橡 胶 套 结 构 、 脱模 取 件 ，还 彳 丁 利 ｆ － 恢县 的 加 工 。
精Ｊ 竖【 ｊ 『 Ｊ 可。
接 触 为 合 模面 ， 合模 面 是 零 件 尺 公 差的 计綦 准 。 当 有 个 水
分 型 面时 ，其 分 型面 也为 合模 丽 ；若 为 复 合分 而 时 ，选 择 接 触 面 卡 ｊ ｛ 最 大 或刚 性 最 好的 而 作 为 合模 面 。
橡胶模具设计
橡胶模具设计凌毅安徽中鼎密封件股份有限公司内容提要：橡胶作为一种高分子材料，在现实生活中的应用越来越广泛，橡胶制品的好坏直接影响其使用性能。
生胶-塑炼-混炼-成型-硫化-修整（检验）是生产橡胶制品的必要工序，其中硫化是关键工序，对橡胶制品的质量起决定作用。
因此，作为橡胶硫化用模具就显得尤为重要，模具的好坏直接影响橡胶制品的质量、成本、能耗等。
关键词：橡胶模具设计概述橡胶模具的设计是一项系统工程，涉及橡胶加工工艺学、金属材料加工工艺学、材料力学、计算机软件工程等学科。
本人初涉模具设计，就橡胶模具的设计谈一些自己肤浅的看法。
橡胶模具设计的基本工作流程：客户图纸评审阶段产品材料评审阶段计算成本确定模具结构利用电脑软件如AutoCAD或Pro/E出图校对试模修改总结。
下面我就每一阶段的工作做一个简要的阐述。
客户图纸评审：根据客户提供的图纸，认真吃透、消化顾客对产品的要求，明确产品的使用条件，确定产品工作面、关键尺寸、尺寸公差等。
这一阶段的工作非常重要，因为即使你模具设计得非常好，但是生产出来的产品不符合客户的要求也是枉然，有必要的话还需与客户沟通。
这一阶段所得到的信息是我们进行模具结构设计的依据。
产品材料评审：依据材料工程师确定的胶料，掌握该胶料的相关性能，最主要的是硫化速度、焦烧时间、流动性、硬度、胶料收缩率等，该工作阶段获取的信息是确定模穴数、模腔尺寸等的依据。
成本计算：包括胶料的价格、模具费用等相关费用，初步估算产品的单位成本以确定该产品是否宜于开发。
模具结构设计：根据前三个阶段所得到的基本信息，初步确定模具结构，该阶段为重要阶段，是信息的输出阶段，也是设计人员具体水平体现的阶段，这一阶段的工作较多，主要包括以下几方面内容：1.分型面的选择：依据产品结构，选择分型面。
分型面的选择应考虑：a）保证制品易取出；b）排气方便；c)避免锐角；d）避开制品工作面；e）保证制品精度；f）便于装填胶料，模具易于装拆；g）加工的难易程度等因素，同时进行综合分析，选择最优方案。
橡胶塑料模具设计范例
第一节绪论随着我国橡胶制品工业的开展，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良，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致。
高效率、自动化、精细、长寿命已经成为橡胶模具开展的趋势。
一、橡胶模具的分类橡胶模具根据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，以与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。
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：比普通压模复杂，适用于制作普通模压不能压制或勉强压制的薄壁、细长易弯曲的制品，以与形状复杂、难以加料的橡胶制品。
采用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，而后经过冷却定型输送到硫化罐内进展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158～168X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。
橡胶模具课程设计
橡胶模具课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握橡胶模具的基本概念、设计原理和制作工艺，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解橡胶模具的分类、特点和应用领域；（2）掌握橡胶模具的设计原则、结构要素和计算方法；（3）熟悉橡胶模具的制造工艺和流程。
2.技能目标：（1）能够运用CAD软件进行橡胶模具的设计；（2）具备分析橡胶模具问题和解决问题的能力；（3）能够独立完成橡胶模具的制作和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对橡胶模具行业的兴趣和热情；（2）培养学生团队协作、创新意识和持续学习的品质；（3）培养学生遵守职业道德，关爱环境，注重安全。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.橡胶模具的基本概念：橡胶模具的定义、分类、特点和应用领域；2.橡胶模具设计原理：设计原则、结构要素、计算方法；3.橡胶模具制造工艺：模具制造流程、常见问题及解决方法；4.橡胶模具CAD设计：CAD软件的使用方法、设计实例；5.橡胶模具的制作和调试：实践操作、技巧与注意事项。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解基本概念、设计原理和制造工艺；2.案例分析法：分析实际案例，培养学生解决实际问题的能力；3.实验法：进行橡胶模具的制作和调试，提高学生的实践能力；4.讨论法：分组讨论，激发学生的思考和创造力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备齐全的实验设备，确保学生能够顺利进行实践活动。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答和小组讨论的表现，占总成绩的30%；2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解能力和应用能力，占总成绩的20%；3.考试：进行期中和期末考试，评估学生的知识掌握程度，占总成绩的50%。
橡胶模具设计教程(PPT32页).pptx
（3）半封闭式填压模 从结构上看，兼有了开放式填压模和封闭式填压模的优点。 这种结构的排气性能较好，制品的致密度也较高，胶料流
失小，利用率高。这类模具亦适合于夹织物橡胶制品的模压生 产。
2.压注模的基本结构及特点
压注模的基本结构如图所示。压 注模的特点是模型闭合后再铸入胶料， 而且塑料在压力作用下经浇注系统铸 入，所以型腔内气体易于排除。
这种模具结构简单，易于制作设计，制造周期短，成本低， 操作方便；而且易于排除型腔内的气体，避免制品产生气泡。
（2）封闭式填压模 其结构特点是上、下模板在型腔的延长部位直接进行导向
和定位。上模有一凸起部分伸入型腔的延续部分，当上模凸起 部分与型腔延续部分的上端接触后，模具型腔就处于封闭状态。
这种模具的结构优点是胶料难以流出模具型腔之外，压力 较大，所得制品致密度高；对复杂制品可避免局部欠压引起的 缺胶现象。
3.橡胶的成形工艺特点
生胶性质极不稳定，弹性不高，不能直接用来制造橡胶制 品，使用价值低。
为改善这些性能，常以生胶为基础，配以碳黑、填料、硫 磺等混炼而成混炼胶。再经过加热加压处理后，便产生弹性， 并具有耐热、耐寒、耐油、耐溶剂、耐磨、减振、密封、电绝 缘等重要性能。
（1）橡胶制品 主要原料是生橡胶，同时要添
1）不得影响制品的外观质量和尺寸精度； 2）要有利于脱模取件； 3）位置设计，要有利于模具中的排气； 4）要有利于飞边的切除； 5）设计要力求简单。 4.进料口 避免设计在工作表面和外观显眼的位置，保证不因肥料的切除影响制品 的使用功能。
（三）橡胶模结构设计
1.浇注系统的设计
（1）主浇道的设计
主浇道可以直接设置在模板上，也可以设计成嵌套式的。 主浇道为圆锥孔，上小下大，锥度一般为1:12、1:10等；大头 出口处设计成圆角，圆角半径0.5~2.5mm左右；尽量短些，降 低胶料的消耗及压力和热能的损失。
橡胶模具设计教程
对模具进行精细加工，完成模具 的最终尺寸和表面处理。
模具加工工艺选择
车削加工
用于加工模具的圆形和圆柱形部分，如模仁、 导柱等。
铣削加工
用于加工模具的平面、槽、孔等结构，如型腔 、浇口等。
磨削加工
用于提高模具的表面质量和精度，如研磨、抛 光等。
模具制造中的质量控制
尺寸精度控制
确保模具各部件的尺寸 精度符合要求，保证产
减震器模具设计案例
总结词
减震器模具设计需要考虑减震器的结构、材料和性能等因素，同时需满足生产效率和使 用寿命等要求。
详细描述
减震器模具设计需要考虑减震器的结构特点、材料特性和性能要求等因素。设计时需根 据减震器的具体要求，选择合适的材料和工艺，并确定模具的结构和尺寸。同时，还需 考虑模具的加工制造、使用和维护等方面的要求，以确保模具能够生产出符合要求的减
采用标准化的模具零件和标准件，提 高模具的互换性和可维修性。
03
橡胶模具制造工艺
模具制造流程
模具设计
根据产品需求和工艺要求，进行 模具的结构设计，确定模具的型 腔、浇口、排气槽等结构。
粗加工
对模具进行粗加工，初步形成模 具的外形和内部结构。
材料选择
根据模具的使用要求和加工工艺， 选择合适的模具材料，如钢材、 铝合金等。
品的尺寸稳定性。
表面质量控制
提高模具的表面质量， 减少表面粗糙度，降低
产品的不良率。
材料质量控制
确保所采购的模具材料 质量合格，符合工艺要
求。
04
橡胶模具应用案例分析
汽车轮胎模具设计案例
总结词
汽车轮胎模具是橡胶模具中应用最广泛 的类型之一，其设计要求高，涉及多个 因素。
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橡胶硫化模具结构的改造
摘要：按原硫化模具结构方式设计成的传统形状，能适应常规橡胶材料硫化。
如果特殊橡胶材料的硫化模具其总体结构应根据特殊橡胶材料的特性而改变，那么改造后的橡胶硫化模具的总成本就显著下降，就能取得明显的经济效益。
关键词：硫化模具结构改造橡胶材料产品废品率
前言
广州市番禺区长功汽车环形制动器有限公司生产的汽车用双面环形制动器是一种由专利技术成功转化而成的产品，该产品经中国科学技术信息研究所重庆分所查新中心查新确定，在技术上处于国际先进水平，经专家评审被认定为1997年度国家级新产品，产品编号：974400R026，双面环形制动器是一种全新概念的制动器，其外貌如图—，结构装配示意图如图二，
图一图二
图三
工作原理示意图如图三。
从图一示可知，双面环型制动器总成结构分为两大部份组成；第一部份为双面制动鼓，第二部份为制动器的分组成。
从图二示可知，环型制动器主要由构件1（底架），2（气囊），3（外制动块），4（回位弹簧），5（内制动块）和6（固定件）组成。
从图三示可知，环
形制动器的工作原理是：数量分别为16块的内制动快（4）和20块的外制动块（2）分别组成环形状，且各自与内外制动鼓全周面接触。
制动时，压缩空气通过气管进入气囊（7）内，气囊发生膨胀。
它推动紧贴其外圆柱面上的外制动块（2）和内圆柱面上的内制动块（4）分别作径向移动。
移动结果是内外制动块分别紧压在双面制动鼓的内制动面（5）和外制动面（1）上，产生了摩擦制动力矩，其摩擦制动力矩通过立柱构件（3）经制动器安装板再传递到车桥上实现制动。
解除制动时，压缩空气通过气管从气囊（7）排放到大气中，内外制动块在回位弹簧（6）作用下脱离制动鼓工作表面，制动解除。
气囊构件外形如图四A 所示。
（气囊零件图见图四B ）气囊的质量和寿命对环形制动器整体质量和寿命起到关键作用，而且气囊生产成本占汽车环形制动器总成本的25％，因此如何降低气囊生产成本和保证
图四
A
图四B
质量是降低环形制动器成本和提高产品质量及扩大产品销售市场的关键所在。
一．原气囊生产工艺
1、原气囊橡胶材料
主要原材料是聚氯丁橡胶加上一定比例的碳黑及其硫化剂等材料按操作规程混合炼成，这种混合物的特性是：硬度较高，成形性较好。
2、原硫化模具的结构
广州市番禺区长功汽车环形制动器有限公司原来生产的气囊袋的橡胶材料是聚氯丁橡胶，硫化模具采用了传统的内胎硫化模具结构，其结构如图五所示。
从图中可知，气囊袋的型腔由构
图五
4 7
3 2 1
6 5
件2和构件4组合而成。
该套模具所有构件都是采用45号钢经锻造毛坯后，经过调质处理机加工而成的。
3、生产工序
（1）、气囊袋成形
用混合好的橡胶材料按一定的操作规程通过挤压设备挤压并联接成图四A 形状，再接上硫化气管送下一道工序。
（2）、气囊袋硫化装模工序
按顺序把图五所示构件1至构件7装配在一起，装配后的形状如图六、图七所示，接上高压蒸汽，放入硫化炉就可以进行橡胶硫化。
二．新气囊橡胶材料以及带来的生产问题 1．问题的出现
由于经济发展，交通道路改善，汽车行驶平均速度大幅度提高，带来的是汽车制动强度提高，制动器的制动温度也随着提高。
原气囊袋的橡胶材料已经不能满足于使用要求，广州市番禺区长功汽车环形制动器有限公
司为适应市场需要，研发出气囊袋新的橡胶材料——硅橡胶的生产工艺。
图六
图七
硅橡胶与原橡胶比较，其硫化前硬度低，成形难，虽然其它生产工艺都能获得成功解决，但是硫化装模这一工序生产却出现了严重的质量等问题，它给生产成本带来了严重影响。
下表是新材料与原材料装模情况和产品质量统计资料：
从上表可知，新材料气囊袋的生产废品率高，硅橡胶是一种贵重材料，加上昂贵的硫化剂后每条气囊袋材料费高达120元，因此气囊袋的生产成本成了广州市番禺区长功汽车环形制动器有限公司发展生产必须解决的问题。
2．问题产生的原因分析
通过观察生产过程分析研究可知，造成气囊袋废品率高的原因是：一是硅橡胶太软，很难保持原状，经过多次移动后，气嘴与硅橡胶就容易分离。
二是在原装模工艺到达图六后，由于操作者没办法看到模内气囊袋的形态，造成气囊袋表面在模内重叠和在图五构件4之间折边。
而原有的硫化模具装配结构是很难克服上述问题的。
因此需要对原有的硫化模具进行结构上的改造。
三．新气囊生产工艺
1．改造后的硫化模具结构
从新材料用原硫化模具结构所产生高废品率原因分析可知，关键在于操作者合模后看不见气囊袋在模内情况而造成的，如果能解决该问题就能降低废品率。
因此我提出了新的硫化模具结构，其结构原理图如图十二所示。
从图中可知，气囊袋的型腔由构件1、2、4和5共同组合而成。
该套模具所有构件都是采用45号钢经锻造毛坯后，经过调质处理机加工而成的。
2．硫化模具结构改造后的硫化模具结构气囊袋硫化装模工序如下。
按顺序把图十二所示构件1至构件7装配在一起，装配后的形状如图十三、图十四所示，接上高压蒸汽，放入硫化炉就可以进行橡胶硫化。
3．硫化模具结构改造后的效果
5 6 7 4 3 2 1
图十二
图十四
图十三
下表是新材料采用硫化模具结构改造后的生产安排和产品质量统计资料：
四、硫化模具结构改造后的经济效益
根据上表可知，气囊袋的生产废品率明显降低了，由于硅橡胶是一种贵重材料，加上昂贵的硫化剂后每条气囊袋材料费、硫化蒸汽和电费等直接生产成本，每报废一条气囊袋造成直接经济损失150元。
硫化模具改造后的产品废品率从原来的20.5%减小到1.5%，广州市番禺区长功汽车环形制动器有限公司按每年生产规模为二千台汽车计算，每年可节约生产成本：2000×4×（20.5%-1.5%）×150=22.8（万元），因此新结构气囊袋的改造，解决了广州市番禺区长功汽车环形制动器有限公司在发展生产中成本高的的问题。
使产品产生了明显的经济效益。
我也因此被该厂聘约为工程师技术革新顾问。
五、结束语
封闭式环形形状的橡胶产品采用了原传统形状的硫化模具结构设计，能适应常规的橡胶材料硫化。
但是，橡胶材料改用了特殊橡胶材料制造后，如果产品形状是扁平形的环形形状，硫化模具的总体结构就应根据特殊橡
胶材料的特性而改变，那么橡胶硫化后产品废品率就显著下降，就能取得明显的经济效益。
致谢
本人在进行橡胶硫化模具结构改造和撰写论文的过程中，非常感谢广州市番禺区长功汽车环形制动器有限公司提供了上述技术成果数据和检测数据；并允许本人在国家级论文刊物上发表.。
同时还非常荣幸的得到了华南理工大学工业培训中心宋教授等人的有益指导，并对本文的修改提供了宝贵意见，谨此表示真诚的致谢。
因本人水平和经验有限，写作时间较仓促，文章中难免存有错漏及不足之处，恳请专家、教授及同行批评指正。
参考文献：
1、虞福荣编著：《橡胶模具设计制造与使用》，机械工业出版社
2000。