橡胶成型模具

第八章橡胶成型模具...........................................................................................................................1第一节概述...................................................................................................................................1一、橡胶的成型性能.............................................................................................................1二、橡胶成型模具及其在橡胶成型加工中的作用.............................................................2三、橡胶模具的分类.............................................................................................................3四、橡胶制品成型及其加工方法.........................................................................................3第二节橡胶压制成型模具...........................................................................................................5一、概述.................................................................................................................................5二、橡胶压制成型模具的设计要点.....................................................................................5三、压制模具与压机的关系.................................................................................................6四、橡胶压制成型模具的设计.............................................................................................7第三节橡胶压铸成型模具.........................................................................................................27一、概述...............................................................................................................................27二、压铸成型基本原理.......................................................................................................27三、橡胶压铸成型模具结构...............................................................................................28四、橡胶压铸成型模具的设计要点...................................................................................35五、橡胶压铸成型模具的工艺要求...................................................................................35六、典型结构.......................................................................................................................38第四节橡胶注射成型模具.........................................................................................................39一、概述...............................................................................................................................39二、橡胶注射硫化的基本原理...........................................................................................39三、橡胶注射模具与注射机的关系...................................................................................40四、橡胶注射硫化模具的设计要点...................................................................................40第五节橡胶挤出成型模具.........................................................................................................41一、概述...............................................................................................................................41二、橡胶挤出工艺对设备的要求.......................................................................................42三、橡胶挤出成型模具的设计要点...................................................................................44四、口型模的典型结构.......................................................................................................46参考文献.......................................................................................................................................5121第八章橡胶成型模具第一节概述橡胶、塑料、纤维都是高分子材料。橡胶与塑料、纤维相比，具有很高的弹性，常温下具有高弹性是橡胶的独具特征，是任何其它材料所不具备的，因此橡胶也被称为弹性体。橡胶有天然橡胶和合成橡胶两大类。一、橡胶的成型性能（一）橡胶的力学性能特点橡胶种类很多，不同种类的橡胶尽管其性能相差很大，但作为橡胶应具有以下力学共性。（1）具有特别大的弹性变形，可以被拉伸到1000％甚至以上；（2）变形后去掉外力，形变能迅速恢复，永久变形很小；（3）弹性模量小，只有105～106Pa，即较小的外力就会使橡胶产生较大的形变；（4）橡胶的应力—应变曲线不像金属，也不像塑料，不出现屈服现象。由于橡胶上述特殊的力学性能，决定了它与塑料、纤维有着不同的成型工艺过程。（二）橡胶的基本成型工艺过程1．塑炼天然橡胶和合成橡胶在未经预加工处理之前统称为“生胶”。生胶不耐温，在较高温度下变软乃至粘流，不能保持稳定的形状和必要的性能；低温下变硬变脆。因此，生胶必须经过一系列加工处理之后才能具备应有的使用性能。由于生胶块一般都较大，需要进行切胶，将大块胶切割成小块，便于预加工处理。未经过预加工处理的生胶由于强韧的高弹性给成型加工带来了极大的困难，使得在产品制造过程中所施加的机械功消耗在橡胶的可逆弹性变形上。为此，需要通过机械应力、热、氧或加入某些添加剂等方式，使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软、便于加工的塑性状态。这种使生胶增加可塑性的工艺过程称作塑炼。塑炼后的生胶叫塑炼胶，塑炼可以采用密炼机、开炼机或螺杆塑炼机进行。塑炼的功能是使生胶大分子降解断链，分子量降低，生胶的性能随之发生一系列变化，弹性减小，塑性增加，溶解度增大，溶液粘度降低，粘着性增大，化学活性提高等，这样就可获得适合各种加工工艺要求的可塑性，使橡胶与添加剂在混炼过程中易于混合分散均匀，在压延、挤出和成型时容易操作，胶料易于渗入纤维，胶料的溶解性和粘着性得以提高，使制品获得清晰的轮廓。2．混炼为了提高橡胶的物理机械性能，降低成本，改善加工工艺，除选用合适的橡胶外，还要加入各种助剂。所谓助剂是指橡胶加工中用的硫化剂、硫化促进剂、活化剂、防老剂、补强剂、填充剂、软化剂、着色剂等各类化学药品。而橡胶与助剂混炼后的材料就叫混炼胶或俗称胶料。通常采用密炼机混炼，量少品种也宜用开炼机混炼。世界上各种新型的螺杆连续混炼机也已研制成功并开始试用。3．挤出、压延和成型这三道工序用以制造一定形状的半成品。混炼胶经挤出后可制成一定形状的坯料（如胶管、轮胎胎面、胶鞋大底等）。通过压延可进行织物挂胶，然后将一定形状的坯料和压延胶布、胶片在专门的成型设备上粘贴、压合，制成各种未经硫化的橡胶制品的半成品。24．硫化上述已成型的半成品，在一定温度和压力下，经过一定时间后，橡胶与硫磺（或其它硫化剂）发生化学反应，这样就可以得到弹性好、强度高的橡胶制品。5．压制、压铸、注射成型这三种成型均是将混炼胶放入或注入模具里成型并且在一定温度和压力下硫化交联形成三维网状结构的橡胶制品，制品的成型和硫化均在模腔里完成。虽然橡胶制品的种类很多，品种规格数不胜数，但是生产各种橡胶制品的原材料、工艺过程及设备等，却有许多共同之处。橡胶制品的主要原料是生胶，同时还要添加各种助剂，采用纤维织物和金属材料作骨架。制造胶浆时，还需要大量的溶剂。橡胶制品生产的基本工艺过程包括塑炼、混炼、挤出、压延、成型、硫化等基本工序，如图8-1所示。由以上介绍可知，橡胶成型加工与热塑性塑料成型加工有两个显著不同之处。其一，首先要将弹性的生胶进行塑炼，使橡胶大分子断链，降低分子量，使高弹性的生胶变成具有一定塑性的橡胶料，便于成型加工；其二，为了恢复橡胶原有的弹性，经过塑炼的橡胶在添加的多种助剂中，必须有硫化剂（如硫磺），经过硫化处理，使线状橡胶大分子进行交联，形成三维网状大分子（这一点类似于热固性塑料成型），不仅恢复橡胶原有的弹性，而且强度、耐热性能得到显著提高，使之变成为弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。故