大型橡胶圆环筒制品成型及模具设计

橡塑技术与装备CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT·50·第36卷第2期大型橡胶圆环筒制品成型及模具设计胡海明，张浩（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061）摘要：通过对大型橡胶圆环筒状制品的模压法、压注法、注射法成型过程原理、模具结构、成型制品特点等进行了详细的分析，验证了大型橡胶圆环筒状制品采用注射法成型的优越性。关键词：橡胶；圆环制品；成型工艺；模具设计中图分类号：TQ330.66TP391.72文章编号：1009-797X(2010)02-0050-03文献标识码：BDOI：10.3969/J.ISSN.1009-797X.2010.02.011作者简介：胡海明（1964-），男，青岛科技大学教授，主要从事模具CAD的教学与科研工作。收稿日期：2009-03-01橡胶圆环筒制品如图1所示，该制品所用材料为具有透气率低、热稳定性好、减震性能好等优点的丁基橡胶，制品厚度为2.5mm，昀大外径为Φ880mm，昀小内径为Φ480mm，高度为60mm，重量大约8kg。制品成分由丁基橡胶100，氧化剂（活性）4.0~5.0、硫磺1.2~2.0，炭黑（HAF）10~20，炭黑（SRF）35~45，促进剂（M）0.7~1.2，超促进剂（EZ）0.7~1.4，促进剂（TT）0.7~1.4，液体石蜡3.0~5.0，固体古马龙4.0~6.0，硬脂酸0.5~1.2组成。按照丁基橡胶炼胶工艺进行。该制品常用于橡胶类产品的内支撑，要求具有一定的密封性、伸缩性，同时外观要求无气泡、硫痕、缺料、裂口等缺陷。由于制品形状比较复杂，制品上下均有圆环状部分，采用何种成型工艺是成型该制品的关键。下面就几种成型工艺方法进行分析比较。1模压成型模压法是橡胶制品生产中昀常见的成型方法，针对于此橡胶圆环筒制品，设计模具如图2所示。由于沿模具开模方向上制品上下有圆环形状，所以采用模压成型工艺时需要将模具分为几部分来完成半成品胶料的填充。图1制品图图2模压成型模具胡海明等·大型橡胶圆环筒制品成型及模具设计·51·2010年第36卷机械与模具首先将压片好的预成型胶料放在下模板上面，下模向下运动逐渐压紧胶料，再将预成型胶料放在下模的内侧，此时，将芯模移至模具中，并与下模板配合好。再将胶料贴合在芯模上面，上模再移至模具中，昀后将制品中的昀后一片胶片放在上模上。胶片放置完成后，把模具放入硫化机中加热、加压硫化成型制品。开模过程，上模板先开启，然后下模板开启。上模板开启过程中上模板上的制品圆片向内翻转，脱离上模板。此时下模向上移动，从而带动芯模向上移动，当移动一定距离以后停止芯模向上顶出，此时整个制品包裹在芯模上，然后可采用气顶的方式把制品脱离芯模完成制品成型过程。从上面制品成型过程可以看出采用模压法成型，操作复杂，工人劳动强度大，制品成型会在贴片处产生结合缝等缺陷。另外对模具温度、成型时间等方面的控制都存在不确定因素，因此成型制品质量差。目前国内此类产品使用该方法成型较多，制品质量得不到保证。2压注成型压注成型法就是胶料在压力的作用下被注入模具型腔，经过加热硫化而得到制品零件的生产方法。压注成型法所使用的模具就是在模压成型法中所使用的模具（即普通压胶模）的基础上增加传递压力的机构(容纳成型制品零件所需要的胶料和推进胶料进入模具型腔的料斗和柱塞),同时在模具的相应部位开设胶料进入模具型腔的浇道。压注成型法加料前模具处于闭合状态，可以成型深孔，形状复杂带有精细或易碎嵌件的制品。针对此制品较薄而且高度和径向尺寸较大的特点，这使得胶料在型腔中流动阻力较大，因此采用移动式压注模，并且从上模板和下模板同时压注，上模板和下模板上分别设有四个相同的加料腔，并且这八个加料腔沿圆周方向均匀分布，（即下模板上的四个加料腔的中心线并非与上模板加料腔的轴线重合而是相差45°）从而保证浇注系统的平衡。模具整体结构如图3所示。图3压注成型模具采用压注成型模具开模可在压机内完成，也可采用移出压机外完成，其开模动作过程过程类似于模压法模具开模过程。模具开模动作过程考虑的关键问题就是，制品中上下两圆片的脱出。设置好成型该处的模板顺序动作即可。制品采用压注成型制品高度方向的尺寸精度较高，分型面处飞边很薄，便于去除。压注时胶料以高速挤入型腔，并经分浇道及狭窄进料口时，由于摩擦作用胶料能很快均匀地热透和硬化，并且此压注模具中加料腔的布置方式也充分保证了浇料的充分填充，因此制品性能均匀、质量较高。由于熔料经过浇注系统进入型腔会产生一定的压力损失使得所需成型压力较大，胶料在模腔内快速充满型腔有时可能导致气体排出困难，需要在模具上开设排气槽；耗料比模压成型多。3注射成型注射成型是一种设定硫化温度后,把已塑化预热过的混炼胶快速注入模具内,在短时间内使橡胶制品成型的硫化方法。注射成型的成型周期短，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确的模塑品。成型方法适应性强，生产效率高。近年来在许多橡胶加工方法中,通过注射成型制造各种制品正在不断增加,制品质量一致性好。橡塑技术与装备CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT·52·第36卷第2期该制品模具结构可采用几种形式，其中之一如图4所示。模具采用圆环形浇口成型，浇口厚度1.5mm，主流道直径Φ20mm。气顶脱模。模具的开模顺序如前所述。注射成型参数：注射压力120~160MPa；硫化温度190º；硫化时间70min。设备锁模力500t。支撑块向下运动与制品分离，此时便可以取出制品。合模过程与开模过程相反。该制品采用注射成型，由于胶料在喂料时经过螺杆的充分混合，又在注射机内高温高压下注入模腔，制品内部质地均匀密实，分子网状交联比模压法充分，所以制品的使用寿命相对较长。滤胶后不再需要预成型、称量，这样减少了人工操作。4结语综上所述，模压成型和压注成型都是常用的成型方法。模压成型和压注成型的昀大区别在于前者设有单独的加料室，但橡胶制品的模压成型法或压注成型，离不开胶料的混炼、半成品预制、胶料的切割分块称重、装模、加压加热、硫化、启模取件和修除飞边等工艺过程。实践证明此类制品选择注射成型法成型，胶料是以带状的形式供给的,不用进行复杂的准备和繁琐的称量，能够均匀硫化厚壁橡胶制品，能得到质量上乘,尺寸精确度高的产品，注射成型法生产过程中，由于胶料得到了预热和受挤压流动所产生的摩擦热的共同作用而塑化，塑性化了的胶料又有利于自身的流动，并加速了硫化，因而缩短了硫化所需要的时间。昀终经注射成型得到的制品质量优于模压法成型。参考文献：[1]蔡玲.橡胶加工技术之进展[J].世界橡胶工业，2007，34（8）：31~36.[2]王薇，陈树新.橡胶制品成型技术的新进展[J].橡塑技术与装备，2002，28（5）：1~5.[3]丁晓晖.球头防尘罩橡胶模具设计与制造工艺[J].DieandMouldTechnology,2007，（2）26~27.(XS-03)图4注射模具结构模具结构二，侧向分型模具结构，如图5所示。图5侧向分型模具结构开模过程，定模座板、定模板先行开启向上运动，液压缸带动左右型腔向两侧运动，左右型腔下部开有T型槽，机架上可设有梯形导轨，导轨长度和液压缸行程均大于制品的半径，然后型芯、制品、支撑块一起水平移出，