第四章-橡胶模具制品-修改

青岛科技大学高分子科学与工程学院1第五章橡胶模压制品高分子科学与工程学院李培军22高分子科学与工程学院青岛科技大学学习目的和要求了解橡胶模具制品的应用及在橡胶制品中的地位了解模具产品常用胶料的特点掌握橡胶模具的分类掌握橡胶收缩率的影响因素掌握不同类型模具的设计特点掌握O型圈和油封的密封原理33高分子科学与工程学院青岛科技大学4-1概述1.NR具有较好的耐磨性，弹性较高，力学性能较好；耐老化性能较差，耐溶剂性较差，耐碱性强于耐酸性。2.NBR，随丙稀腈含量的提高耐油、耐热性变好，耐低温性变差。NBR配方胶料压缩永久变形较小，有较优越的耐油性；但在臭氧和氧气中易老化龟裂、耐寒性较差。3.CR有较好的力学性能，耐日光、天候老化，优异的耐二氯、二氟甲烷等制冷剂、耐稀酸、硅脂系润滑油；不耐磷酸脂系润滑油，耐寒性较差，低温易结晶，储藏稳定性较差，加工性不好，在苯胺点低的矿物油中膨胀大。4.SBR耐磨性较好，易在矿物油中溶解溶涨。一、模压制品常用橡胶特性简述5.BR耐磨性好、弹性大；耐油性差。44高分子科学与工程学院青岛科技大学6.硅橡胶（Q）耐热、耐寒、耐臭氧耐大气老化、优良的电绝缘性；硫化胶的力学性能较差，扯断永久变形较大。7.氟橡胶(FPM)耐热、耐油、耐空气老化；耐酮、耐氨性较差，加工性能也较差8.聚硫橡胶(T)在油等溶剂中几乎没有膨胀，具有优异的耐燃油性耐臭氧、大气老化；撕裂性扯断强度较低，不适于做动态密封制品。9.EP(D)M特别耐磷酸脂系液压油，耐高压高温水汽、耐稀酸、碱；但在矿物油中膨胀较大。10.IIR突出特点耐氧气、臭氧老化，耐一般化学药品，耐气体透过性好；耐油性差，力学性能较差。11.PU分子中含有尿烷基的合成胶的总称。耐水性、耐湿性较差。12.CSM耐热、耐臭氧、耐空气老化，耐酸性好。耐寒性差一、模压制品常用橡胶特性简述13.聚丙稀酸橡胶（ACM）耐热、耐油、耐臭氧，机械强度大；耐水性较差。55高分子科学与工程学院青岛科技大学二、橡胶模具的分类根据结构、压制工艺的不同大体可分为四大类:1．压制成型模具即压模。将半成品胶料直接放入敞开的模具型腔中，将模具闭合，送入平板硫化机中加压、加热硫化。特点：结构简单、通用性强、使用面广、操做方便，在模压制品的中生产中占较大的比例。2.压铸成型模具又称传递式模具或挤胶法模具。将一定量的混炼胶条或块半成品放入压铸料腔中，通过压铸塞的压力挤压胶料，胶料通过流道进入模具腔中进行硫化。特点：结构比普通压模复杂，一般适用于制作薄壁、结构较复杂的难于加料的制品。制品致密性好，质量优越。66高分子科学与工程学院青岛科技大学3.注压成型模具又称注射法模具。利用注射机的或铸压机的压力，将预加热的有一定塑性的胶料经铸压模的浇注系统铸入模腔中硫化。特点：模具制品生产中较为先进的设备，其结构较铸压模具更为复杂，更适用于大型、厚壁、薄壁以及几何形状复杂的制品。生产效率较高，质量稳定，自动化程度较高。4.压出成型模具又称压出口型模。这种模具在橡胶制品生产中广泛应用，成本低，效率高，生产的半成品致密性好。专用的模具制品模具，如轮胎模具、充气模具、浸胶模具等二、橡胶模具的分类77高分子科学与工程学院青岛科技大学压模和部分简单的压注模用平板硫化机加压、加热硫化，通常蒸汽压力0.4-0.5Mpa(143℃-151℃)，合模力12-15Mpa。较复杂的注压模及注射模具一般使用橡胶注射机进行生产，P=100-140Mpa，T=140-185℃，t较短，1-5min。生产的两个必要条件：首先应有能保证橡胶制品几何形状的及规格尺寸的模具其次有使模具制品硫化的硫化设备只有具备了这两个条件才能制作出要求的橡胶制品三、橡胶模具制品的成型及加工方法1.模压制品的生产工艺过程2.一般模压制品使用的设备88高分子科学与工程学院青岛科技大学在把半成品放入模腔或压注腔之前，一定要根据成品的形状或重量进行预成型。既保证胶料充满模腔又保证没有过多的余胶。压模制品要求半成品的形状及重量尽量接近成品压注模及注射模半成品重量尽量接近成品重量3.制品的预成型三、橡胶模具制品的成型及加工方法99高分子科学与工程学院青岛科技大学橡胶模具制品分类密封制品旋转轴唇形密封圈（油封）O型圈密封垫、密封条、隔膜、阀垫…减震制品橡胶支座橡胶护舷橡胶空气弹簧橡胶轨枕垫、橡胶海绵…特殊性能产品绝缘手套、磁性橡胶、导电按键触点、医用瓶塞、暖水袋、儿童玩具…1010高分子科学与工程学院青岛科技大学国内外模型制品的发展品种集中，专业化、系列化、标准化程度提高、生产规模大为保证质量、提高效率，公司设有专门的模具设计和制造部门机械化、自动化程度高、生产效率高模具结构向精密、多模腔且与主机配合使用方向发展重视研究、实验、技术改造工作材料实验室：配方、工艺、物化测试成品实验室：成品模拟实验和结构研究、新技术、新工艺、、新设备、新材料1111高分子科学与工程学院青岛科技大学一、模具设计的步骤模具结构的选择分型面的选择模腔尺寸的确定镶块型芯安装方法的确定其他尺寸的确定。4-2橡胶压模1212高分子科学与工程学院青岛科技大学二、压模的结构种类、主要用途1.开放式：只在完全闭合时，上下膜端面才接触利用上下模最终吻合时产生的压力压制制品，多余胶料从分形面外溢，使制品产生水平方向飞边。适用于外形较简单，胶料硬度较低、有较大流动性。2.封闭式是在模具上端有一定高度的镶嵌结构，在加压过程中胶料不宜外溢，充分充满模腔并使制品有较好的致密性。一般适用于有织物骨架或硬度较高流动性较差的胶料，或制品质量要求高、尺寸精度严的制品。1313高分子科学与工程学院青岛科技大学3.半封闭式半封闭式压模的结构一般是模腔的一端带有一定深度锥面配合。其定位准确，又不宜擦伤配合面，适用于上下模都带有模腔、制品同轴度要求高的模具。4.铰链式适用有凸模或镶块的模具，并且制品比较小。二、压模的结构种类、主要用途1414高分子科学与工程学院青岛科技大学5.外箍压紧式适用于胶带、V带等的硫化。二、压模的结构种类、主要用途1515高分子科学与工程学院青岛科技大学二、分型面的选择1.保证制品顺利取出与脱模2.模具分型面应尽量避免制品的工作面1616高分子科学与工程学院青岛科技大学3.分型面应选择在圆弧的突出位置，圆弧与相交线的交点，不允许造成模具有小于30º的夹角。4.夹布、织物制品的分型面，要分别考虑织物的填充、安放，又要考虑压紧与压实，所以一般使型腔镶嵌，并有一定镶嵌高度H。常用的镶嵌高度在3-6mm。5.常用O形橡胶密封圈分型面的选择，一般按使用要求分为180º与45º分型结构摸具。180º分型面适用静态密封场合，45º分型面适用往复直线、旋转运动密封场合。二、分型面的选择1717高分子科学与工程学院青岛科技大学四、模具型腔尺寸的确定硫化胶收缩率随含胶率的增大而增大。制品胶料收缩率随硬度的增加在75-85度出现最小值。胶料的收缩率随硫化温度的提高而增大。一般温度升高10℃收缩率增加0.1%-0.2%胶料压延方向、胶料流动方向的收缩率大于垂直方向的收缩率模具装入的半成品的量越多,成品的致密度越高，收缩率越小胶料的可塑性越大收缩率越小。填充剂用量越多收缩率越小1.胶料收缩率的确定胶料硫化后几何尺寸有一定的收缩，因此设计模具时应相应加大几何尺寸，加大的比例称模压制品的胶料的收缩率。⑴影响收缩率的因素结构形式、断面厚度、有无骨架、硫化温度、胶料种类等1818高分子科学与工程学院青岛科技大学四、模具型腔尺寸的确定就胶种而言收缩率由大到小的顺序：FKMQEPDMNRNBRCR有织物骨架时收缩率:棉骨架0-0.4%，涤纶骨架0.4%-1.5%，锦纶骨架0.8%-1.8%。并层数越多收缩率越小。橡胶与塑料并用的橡塑制品的收缩率一般在1.1%-1.6%。⑴影响收缩率的因素（续）1919高分子科学与工程学院青岛科技大学⑵胶料收缩率的计算方法胶料硫化后的收缩率一般在1.2%-3.5%，夹布制品一般在0-1.2%。到目前为止还没有一个十分准确、完善的具有实用价值的计算公式。常用的有以下三种公式：四、模具型腔尺寸的确定a.橡胶制品与模腔相应尺寸的计算公式C=（L1-L2）/L1%C-制品胶料的收缩率L1-室温时测得的模具型腔的尺寸L2-室温时测得的橡胶制品的尺寸2020高分子科学与工程学院青岛科技大学b.以邵氏硬度计算制品胶料收缩率的经验公式C=（2.8-0.02K）×100%C-制品胶料的收缩率K-胶料的邵氏硬度C.以橡胶硫化温度计算制品胶料收缩率的一般公式C=（α-β）ΔTR×100%α-橡胶的线性膨胀系β-模具材料的线性膨胀系数ΔT-硫化温度与测量温度的差R-生胶、硫磺配合剂在橡胶中的体积分数（%）四、模具型腔尺寸的确定2121高分子科学与工程学院青岛科技大学2.模腔尺寸的计算模具型腔内外直径尺寸的计算D1=D+（DxC1）d1=d+(dxC1)D1/d1-型腔外/内径尺寸D/d-制品外/内径尺寸C1-胶料收缩率补偿值四、模具型腔尺寸的确定2222高分子科学与工程学院青岛科技大学四、模具型腔尺寸的确定H1=（H+HxC1）-hH1-型腔高度H-制品高度h-预定飞边高度模具型腔高度的计算2323高分子科学与工程学院青岛科技大学4-3橡胶压铸模具一、压铸摸的基本原理压铸成形亦称传递式模压成形或挤胶法成形。它是将混炼过的、形状简单的、限量一定的胶条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模具型腔中硫化定型。2424高分子科学与工程学院青岛科技大学二、压铸模具结构2525高分子科学与工程学院青岛科技大学1.压铸成形模具的设计要求橡胶压铸模具应有足够的强度和刚度，以防压铸硫化时，模具变形，影响制品的质量。在选择压铸流道(浇口)或压铸面的位置时，应避开工作面或重要表面，并使流胶道尽可能短一些，有利于快速挤满型腔，缩短硫化时间。压铸模在结构上尽可能使模具闭合高度尺寸短一些，以有利于压铸和脱模。如果条件限制，必须配有结构简单、操作放心的脱模装置。三、压铸模具制品的设计2626高分子科学与工程学院青岛科技大学三、压铸模具制品的设计2.压铸系统的设计(1)压铸料腔(加料室)的设计要求压铸料腔是用来装填胶料和传递平板硫化机压力的密封压缩容器必须有一定的容纳量，一次装填胶料后满足制品的成型所需的用量要求；同时为了增长其使刚寿命，还应具有足够的强度和刚度。(2)压铸料腔的结构形式有底压铸料腔无底模腔2727高分子科学与工程学院青岛科技大学1.压铸腔定位高度四、压铸料腔尺寸2828高分子科学与工程学院青岛科技大学2.加料腔直径一般按制品的形状大小确定加料腔直径（D）3.加料腔深度（H）G=γVG-制品重量γ-胶料密度V-制品体积料腔深度等于定位高度、半成品高度、间隙量之和H=h1+h0h0=h2+h3h2=GΧ(1+10%)/0.001γSh3=0.5h2H=h1+1.5h2H-料腔总深度h1-压铸塞与料腔定位高度h0-料腔加料工艺高度h2-料腔加料理论高度h3-料腔加料后工艺间隙量（压缩行程高度）2929高分子科学与工程学院青岛科技大学4-4橡胶注压模具一、注射硫化的特点、原理1.特点缩短硫化时间减少生产中的准备工序减轻工人劳动强度适宜生产大型厚壁、薄壁、几何形状复杂制品2.原理：高温快速3030高分子科学与工程学院青岛科技大学二、注压形式、工艺条件3131高分子科学与工程学院青岛科技大学螺杆直径：Ф40mm螺杆压缩比：1.8：1螺杆长径比：20：1注射压力：12—14MPa合模压力：1000kN使用工艺条件如下：塑化筒水温：一般控制在80-100oC(根据胶种选择)模具温度：145-185oC(根据胶种选择)硫化时间：1-5min(根据胶种选择)注射时间：4-5s二、注压形式、工艺条件3232高分子科学与工程学院青岛科技大学三、注压模具的设计要求、结构特点1.设计要求：要有足够的强度和刚度设计多模腔模具时尽量保证从