橡胶模具设计

1/8高分子材料科学与工程专业弹性体模块橡胶模具课程设计说明书指导老师：姓名：伍社毛高级工程师班级：张江威学号：高材0702组员：200721042沈家锋陈颢2/8目录1.设计任务及要求............................................................................................................31.1.制品外形与尺寸..................................................................................................31.2.模具精度要求.....................................................................................................31.3橡胶模具设计的基本要求：................................................................................32.材料特性......................................................................................................................43.分型面设计...................................................................................................................44.相关尺寸设计计算及强度校核.......................................................................................54.1.模腔数................................................................................................................54.2.启模口................................................................................................................54.3.余胶槽................................................................................................................54.4.锥面定位............................................................................................................64.5.模具型腔尺寸.....................................................................................................64.6.模厚的计算：.....................................................................................................64.7模具的厚度.........................................................................................................74.8.模具的高度.........................................................................................................74.9.强度校核............................................................................................................85.模具设计图：..............................................................................................................86.致谢.............................................................................................................................87.参考文献......................................................................................................................83/81.设计任务及要求1.1.制品外形与尺寸1.2.模具精度要求粗糙度要求：内型腔R=1.6，外配合面R=3.2，其余部分R=6.3。1.3橡胶模具设计的基本要求：要满足制品使用要求，保证制品的质量。操作方便制造容易，成本低廉4/8设计模具时，应从胶料的收缩率引起的尺寸交化、排气、定位、分型面的确定，型腔数的多少等多方面考虑，使模具设计满足制品使用要求。2.材料特性模具所用材料为45号钢，其许用应力[σ]=78MPa。橡胶模具在硫化制品时受到硫化机的压力和胶料的胀力，在启模取制品时受到敲击作用，另外硫化时逸出的腐蚀性气体对模具材料也有腐蚀作用，因此对模具材料应具有以下几点特点：较高的机械强度和一定的表面硬度；良好的机加工性能；良好的导热性；抗腐蚀性能较好；在具有前四点性能的前提下，易得，价格较低。根据模具使用场合，材料性能与成本，及加工性能费用三者之间进行权衡,成本核算后选择45号钢。其最重要的性能参数许用应力[σ]=78MPa，用于强度校核。3.分型面设计分型面选择得是否合理是模具设计好坏的第一个关键，同一制品，因分型面选择不同则可设计出各种不同结构的模具来，其对胶料填充、制品的质量及生产工艺、操作工序产生不同的影响。2#图需设计的制品为一回转体，可使用径向分型。模具中间使用一型芯，使制品容易取出。上模与中模、中模与下模之间使用锥面定位，避开制品的工作面，使排气方便。于中模上对称位置开2个移胶槽。故设计分型面如下：5/8图示.径向分型4.相关尺寸设计计算及强度校核4.1.模腔数从模具加工角度来看，型腔数多了，加工困难，同轴度、平行度以及其它各种尺寸的精度要求都必须相应地提高，否则各另部件组合不好，严重影响制品质量，并且模具本身，在使用过程中也很容易损坏，此模具非大量生产，因此我们选用单腔模。4.2.启模口为了减少承压面积和模型重量，并使加工方便，可沿整个周边车启模口。选择启模口深度为4毫米，宽度为12毫米。4.3.余胶槽料槽距离型腔愈远，型腔中泄压愈少，因为胶料不易流失，使胶边较厚，如果要使胶边薄些，则型腔与余料槽之间的距离应力求近些，使胶边的承压面减小，增加单位面积上所受6/8的压力，但太近了也不好，一方面流胶太易，影响质量，而且承压面太窄，在长期使用中，易压坏变形。为了防止出现缺胶现象，并提高制品的致密度，在模具型腔周围开余胶槽。本模具设计中余胶槽使用半径为1毫米的半圆形，中心距离制品边缘为4.5毫米。4.4.锥面定位锥面定位是通过两块模板上下相互吻合的锥面配合的，适用于外周为圆形的模具。锥面定位有许多优点，比如自动定心、结构简单、制造容易、操作方便等。一般锥面的斜角为5-15°，配合高度6-10毫米。我们选择锥面的斜角为10°，配合高度为6毫米，保证锥形部位的贴合面积不应少于80%。4.5.模具型腔尺寸橡胶制品硫化后从模具中取出并冷却到室温后，尺寸大小会产生一定的收缩，收缩率C=1.5%，D制品mmD915.61%)5.11(61C1D=+×=+=）（制品模具=61mm，故：即模具设计中的制品型腔的直径为61.915mm.4.6.模厚的计算：在模具设计中，通常，时型腔壁厚不作计算，凭经验确定模具壁厚。但在制品相当大或制品很厚时，胶料对模具的胀力很大，则须对模具进行强度计算。利用中心穿透的圆模计算公式：)13(−−=obbPσσγδ其它：δ-模具壁厚，厘米γ-圆模内半径，厘米7/8σb-材料许用应力，公斤/厘米P20-模腔压力，公斤/厘米γ=61.915mm，计算后取δ=34mm。2根据各部分尺寸计算模具的直径得：915.1292*3461.915=+=Rmm，向上圆整取130mm。4.7模具的厚度模具的外形面积，通常是指直接与平板硫机平板所接触的面积。在设计中，根据制品形体结构特点，来选取模具外形面积，起面积不宜太小，也不宜太大。对于上模和下模厚度的确定，取决于制品分形面的选择和尺寸大小，同时还要考虑到尺寸精度要求和热处理工艺规范等。一般上下模板只承受压力，不做强度较算，按经验选取，以模具轻量化为原则，大于100毫米，小于150毫米为宜。平板硫化机圆模具方模具25吨Φ10010010045吨Φ120120120100吨Φ150150150150吨Φ200200200我们选用25吨平板硫化机，我们模具设计Φ=130mm100,外形尺寸符合要求。4.8.模具的高度根据各部分尺寸计算模具的总体高度得6184861-2668=++++++=总Hmm模具高度小于模具直径（130mm），符合要求。实验室所用硫化机为25吨平板硫化机，热板尺寸为350mm×350mm，模具外形尺寸符合要求。8/84.9.强度校核橡胶模具在使用时受两种力的作用：一是硫化平板的压力，另一种是胶料硫化时膨胀时的胀力，其中胶料硫化时因体积增大而产生的胀力是模具发生破坏变形的主要原因。在模具设计中，通常，时型腔壁厚不作计算，凭经验确定模具壁厚。但在制品相当大或制品很厚时，胶料对模具的胀力很大，则须对模具进行强度计算。本模具强度校核如下：[σ]=T/([σ]F)其中：F－模具承压面积，厘米2T－硫化液压压力，公斤力[σ]－模具所用材料承受的压应力，公斤/厘米2[σ0]材料许用应力，795公斤/厘米=×−×××=−=−62232210)9525.309525.55(81.91025)(ππσrRF2.35.9MPaMPaMPa78][9.350==σσ，因此中模强度是足够的。5.模具设计图：见附图6.致谢这里我要感谢先进弹性体研究中心橡胶模具课程设计的精心安排，特别感谢橡胶模具课程设计的伍社毛老师给予我们方方面面的关怀与指导。这都为本次橡胶模具课程设计顺利进行提供了强有力的保障与支持。7.参考文献【1】《橡胶工业手册第九分册橡胶机械》化学工业出版社.2002.【2】张秀英.《橡胶模具设计方法与实例(第二版)》.化学工业出版社.2005.【3】赵惠清.《工程制图》.化学工业出版社.2003.【4】吴生绪.《橡胶成形工艺技术问答》.机械工业出版社.2007.