對橡膠模具高效制造工藝運用的研究

劉艷琳

（中航工業(yè)哈飛工裝廠，黑龍江 哈爾濱 150066）

對橡膠模具高效制造工藝運用的研究

Technology for eff cient use of the rubber mold manufacturing

劉艷琳

（中航工業(yè)哈飛工裝廠，黑龍江 哈爾濱 150066）

隨著我國經(jīng)濟和制造業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，橡膠模具產(chǎn)品不僅在種類上逐漸增加，產(chǎn)量和規(guī)模不斷擴大，在設(shè)計和制造工藝上也日趨成熟。已經(jīng)由初期的經(jīng)驗設(shè)計向規(guī)范設(shè)計階段演進，特別是在高效制作方向方面，取得了長足的進步。本文作者結(jié)合多年模具設(shè)計和制作經(jīng)驗，就橡膠模具的發(fā)展現(xiàn)狀和橡膠模具的設(shè)計工藝進行了一定的闡述，希望能夠推動我國模具制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。

橡膠模具；制作；設(shè)計；工藝

0 引言

在實際生產(chǎn)過程中，隨著技術(shù)的不斷進步，我國在橡膠模具的設(shè)計和制造工藝流程上已經(jīng)取得了長足的進步。但是，我國的橡膠產(chǎn)業(yè)在制作效率和制作工藝上，與西方發(fā)達國家的先進工藝相比，還存在一定的差距，尤其是在橡膠模具的制作理念上，還有較大的提升空間。

在制作工藝上，我國主要是運用如沖壓模、塑料模等工藝，根據(jù)國際質(zhì)量標準和橡膠模具的制造趨勢，未來橡膠模具的制造正在向著精密化、多模腔、自動推出方向發(fā)展。所以，本文作者對我國橡膠模具的發(fā)展歷程、設(shè)計技術(shù)以及新型制造工藝進行了闡述。

1 橡膠模具市場發(fā)展現(xiàn)狀概述

1.1 我國橡膠模具制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在我國工業(yè)生產(chǎn)中，橡膠模具是重要模具產(chǎn)品之一，橡膠模具制造質(zhì)量、精確程度在一定程度上決定了后續(xù)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和精確度。經(jīng)過改革開放三十多年的研發(fā)與應(yīng)用，我國橡膠模具制造和設(shè)計巳經(jīng)步入了發(fā)展的快車道。

根據(jù)2014年中國模具工業(yè)協(xié)會橡校模具委員會年會上我國模具制造行業(yè)重要企業(yè)單位做的行業(yè)分析報告，當前我國橡膠模具的生產(chǎn)企業(yè)已達217家，行業(yè)規(guī)模達到2700多億元人民幣。其制造技術(shù)能力已足夠生產(chǎn)高質(zhì)量的子午線模具等橡膠模具。2014年全年我國輪胎模具出口收入總額達170億元，出橡膠模具50余萬套，其中子午線模具17萬套。塑料橡膠模具的進、出口總額為107億元和311億元。行業(yè)發(fā)展形勢一片良好。

1.2 世界橡膠模具制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)世界橡膠產(chǎn)業(yè)企業(yè)排名500強報告，當前世界上專業(yè)的橡膠模具制造企業(yè)約15 000多家（排除中國企業(yè)）。具有出口資質(zhì)的生產(chǎn)企業(yè)也有2 000多家。廣泛分布在西歐、北美和東南亞地區(qū)，日本也有較強的生產(chǎn)能力。其中，日本、美國和德國排名橡膠模具出口總量的前三名，其中，日本產(chǎn)能約占全球橡膠模具制造產(chǎn)業(yè)的30%左右。

2 橡膠模具制造分析

2.1 橡膠模具種類

當前模具市場上橡膠模具種類繁多，用途廣泛。其制造過程也涉及到眾多工藝技術(shù)和相鄰的化學工業(yè)領(lǐng)域。其種類根據(jù)物理制造技術(shù)細分有壓出機上的擠出模（機頭和口型、代斯板），壓延機后工序的裁切模（切刀、沖刀），成型機的仿形模（成型鼓、機頭和芯型）；根據(jù)化學制造技術(shù)細分有硫化機和硫化罐的硫化模（壓模、注模和型模），橡膠經(jīng)過硫化處理后的除邊模、沖壓切割模、復(fù)造模等。

其中，市場上使用最多、最有特點的是橡膠硫化模，這種模具簡稱為橡膠模。因為由其他工藝制造的模具是根據(jù)其工藝名稱命名的，且大部分橡膠模具按其產(chǎn)業(yè)和使用方向分類，所以現(xiàn)在所說的橡膠模主要是指橡膠硫化模具。這種橡膠模（硫化模）與其他橡膠產(chǎn)品和工業(yè)制造品的生產(chǎn)質(zhì)量密切相關(guān)，所以企業(yè)視其為橡膠模具的“基礎(chǔ)”，在生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)質(zhì)量上不斷提高和創(chuàng)新，一直在探索更為精細化、效率化的設(shè)計制造道路。

2.2 橡膠模具制造的特點

一般而言，橡膠模具制造工藝、流程和質(zhì)量標準是十分繁瑣和嚴格的。這主要是橡膠原材料和化合物的比例造成的。

這個比例是否恰當，不僅關(guān)系橡膠模具外在大小與形狀的收縮，而且會造成模具的內(nèi)部腐蝕。再加上模具制造環(huán)境的影響，橡膠模具在制造過程中使用的脫模劑也會腐蝕模具。因此，定期的模具清洗是提高橡膠模具制造質(zhì)量的必要流程。

同時，對于模具使用者來講，在橡膠模具使用中如果長期受到高壓高熱的環(huán)境影響，模具內(nèi)腔的尺寸和形狀一定會發(fā)生微變，嚴重的會因此帶來損傷。所以橡膠模具的使用壽命是有時間限定的。

根據(jù)橡膠模具的制造質(zhì)量和工藝的不同，模具制造設(shè)備的材質(zhì)、抗硫化能力也呈現(xiàn)出一定的差異化。橡膠模具制造設(shè)備的使用次數(shù)一般在13 萬次左右，每隔兩年需大修或調(diào)整一次，用于制造精密易損橡膠模具的設(shè)備正常使用期限更短，每兩年需要技術(shù)人員進行維修和調(diào)整。

3 對橡膠模具高效制造工藝的分析

3.1 橡膠模具的制造原則

橡膠制品硫化使用的主要工具就是橡膠模具，所以其制作工藝要根據(jù)后期生產(chǎn)的產(chǎn)品進行選擇。在橡膠模具的制造中，需要根據(jù)下列原則進行制造：

（1）要熟悉所選橡膠原材料的品種、硬度、收縮率等主要參數(shù)。

（2）根據(jù)橡膠模具的分型面、撕邊槽、余料槽等設(shè)計標準確定模具的形狀。

（3）合理設(shè)定模具的制造工藝、流程和結(jié)構(gòu)設(shè)計；控制模腔數(shù)量，精確定位，以便于后期的加工和制作。

（4）橡膠模具制造要設(shè)定合理的剛度標準，遵循外形簡單，控制重量的原則。

3.2 橡膠模具的定位技術(shù)

橡膠模具的模具型腔是通過多塊模板的連接制成的，所以，要提高橡膠模具的精確程度，需要對模具進行精準的定位，使橡膠模具的模腔可以準確的控制制品的形狀與位置。

具體的定位技術(shù)有：圓柱面定位、圓錐面定位、斜邊定位和導柱導套定位方式。

（1）使用圓柱面定位技術(shù)定位的產(chǎn)品大多是長度較長的套管模具，定位后具有管壁厚度均勻、直立等優(yōu)點。

（2）圓錐面定位技術(shù)又叫做自定位技術(shù)，使用這種技術(shù)定位的模具制品一般是環(huán)狀的多層模板，圓錐面定位不僅具有圓環(huán)的弧度，還有三角形的堅固性，定位準確、方便，但是圓弧精度對于橡膠模具制作工藝的要求較高。

（3）對于橡膠嵌條模具，需要考慮使用斜邊定位的技術(shù)，因為這種技術(shù)特殊的幾何特點能夠準確的定位嵌條的形狀，但是由于需要其他工序的精密配合，使得這種定位技術(shù)制作工藝難度較大。

（4）導柱導套定位技術(shù)可以用在模芯端面無定位作用的模具結(jié)構(gòu)中，導柱導套在熱處理、精磨等工序的處理后，精度高，耐磨損，使用壽更命長，維修也方便，但制作工序繁瑣限制了這種技術(shù)大規(guī)模的普及。

3.3 計算橡膠材料的收縮率

在橡膠材料的加熱硫化處理中，原材料內(nèi)部場所化學元素和交聯(lián)變化，這種變化會導致應(yīng)力被硫化過程所固定。這種橡膠收縮的反應(yīng)叫做收縮效應(yīng)。在硫化膠料的冷卻過程中，應(yīng)力變化逐漸消失，導致制品出現(xiàn)成比例變化的情況。

對此，應(yīng)根據(jù)橡膠原料收縮效應(yīng)的強弱程度來計算橡膠模具的收縮率，通常情況下會將模具的設(shè)計尺寸按照收縮率放大，以抵消收縮效應(yīng)帶來的影響。影響橡膠原材料收縮率的因素較為復(fù)雜，跟橡膠原材料的質(zhì)量，生產(chǎn)環(huán)境、制作工藝等都有關(guān)系。如：橡膠熱膨脹、產(chǎn)品壁厚、是否設(shè)計模具骨架、模具含膠比例、膠料致密度及硫化技術(shù)水平等。

4 結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，為了提高橡膠模具制造效率，我國已經(jīng)開始引入數(shù)字化自動控制技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。

隨著李克強總理與德國簽訂的工業(yè)4.0合作框架協(xié)議的實現(xiàn)，橡膠模具的制造結(jié)合多軸多面數(shù)控機床等現(xiàn)代化設(shè)備走自動化生產(chǎn)的道路已經(jīng)成為了可能。多渠道的原材料供應(yīng)也成為推動高效模具制造的有效手段之一。相信隨著時間的推移，我國橡膠模具高效制造的工藝流程和技術(shù)必將會得到跨越式的發(fā)展。

［1］ 胡華南.橡膠模具的制造及應(yīng)用［J］.模具技術(shù)，2008（03）：25～35.

［2］ 于清溪.橡膠模具發(fā)展概觀［J］.模具制造產(chǎn)業(yè)報，2007，33（04）：13～22.

［3］ 孫曉霞.橡膠模具高效制造工藝［J］.金屬加工冷加工，2013（16）：65.

TQ330.46

1009-797X （2015） 16-0074-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.023

劉艷琳（1970-），女，本科學歷，工程師，現(xiàn)擔任國企工藝裝備工藝員工作。

2015-07-13