襯 套 橡 膠 模 研 制

王 浩，楊 梅，孫晶海，黃鑫山

（上海市高級技工學校，上海工程技術大學高職學院，上海 200437）

1 引言

橡膠是具有可逆變形的高彈性聚合物材料，具有良好的物理力學性能和化學穩定性，廣泛應用于輪胎、膠管、密封圈、襯套、電纜等各種橡膠制品。

橡膠制品模壓成型是將混煉過的經加工成一定形狀和具有一定可塑性的半成品膠料放入敞開的模具型腔中，閉合模具，送入平板硫化機中加壓、加熱并保持一定的時間，膠料在熱和壓力的作用下成型。與其它成型工藝相比，具有模具結構簡單、通用性強，操作方便等特點，在橡膠制品生產中使用較為廣泛。

橡膠模結構對橡膠塑件質量和生產效率都有顯著影響，橡膠壓制成型模具結構雖然簡單，但是在模具設計時也需要考慮到多種因素，如橡膠材料種類、材料硬度、收縮率、制品的分型面、撕邊槽、溢料槽，模具結構和定位可靠性、模腔數量合理性、模具材料性能等，都是影響橡膠制品質量的重要因素。

本文針對某企業的橡膠襯套塑件，研制了一副結構簡單、成本低、操作方便、生產質量和效率較高的橡膠模。

2 橡膠襯套成型工藝分析

橡膠保護襯套塑件如圖1 所示，塑件材料為軟氯丁橡膠，黑色，要求生產5 種不同內孔規格的橡膠襯套，塑件有一切口。塑件要求表面平整、光滑，無缺料、飛邊、裂紋和氣穴等工藝缺陷。5種規格襯套外形尺寸均相同，內孔直徑分別為?31.6mm、?24.6mm、?15.6mm、?12.6mm、?5.4mm，每種規格批量在400 件左右，屬于小批量生產，比較適合采用模壓成型工藝，壓制成型冷卻后再切口。

圖1 橡膠襯套塑件

在設計時考慮到以下因素：

（1）氯丁橡膠材料硬度55～80（Shore A），密度1.25g/cm3，收縮率1.9‰～2.2‰。

（2）模具設計結構合理、定位可靠。

（3）根據生產批量合理確定模具中模腔的數量。

（4）在保證模具強度和剛度基礎上力求輕便、安全。

大部分小批量生產的橡膠模結構復雜，橡膠模具內表面不夠光滑使得橡膠模具內產生空穴。在考慮上述多種因素的基礎上，根據企業要求，本文擬通過改進內部結構，設計一種結構比較簡單、操作較方便、成本低廉、定位可靠、制品質量較好、生產效率較高的橡膠壓制成型模具。

3 模具研制

3.1 模具結構設計與制造

本文設計的橡膠模具結構如圖2 所示，由5 塊主板將主要成型部分分為3 部分，頂板1、底座5 和3 塊型腔。型芯部分結構在底座上，型腔分為上型腔2、中間型腔3和下型腔4。圖3所示為模具二維裝配圖，在中間型腔和底座型芯結構上設計有撕邊槽、溢料槽、排氣槽等結構。橡膠模型腔有4腔、9腔、16腔等多種選擇，根據不同的生產批量可以采用不同數量的型腔排布。綜合考慮生產效率及操作方便性，本文采用圖3 所示的1 模9 腔布局。底座根據塑件不同內孔尺寸設計了5種不同規格，成型不同規格橡膠制品時，只需更換相應尺寸的底座即可。

圖2 橡膠模三維結構

圖3 橡膠模裝配圖

5塊主板之間的定位采用錐度銷連接。為了保證每塊模板在安裝時位置正確，在頂板的Y方向和底座的X方向中心線上各布置了兩個錐度銷，它們分別與上型腔和下型腔進行定位配合。另外在上型腔45°和下型腔135°對角部位分別布置了兩個錐度銷，保證上、下型腔與中間型腔的定位連接，保證了各板之間的準確定位，同時保證了在取出橡膠制件和拆裝模具時的方便操作，保證了橡膠模具在機械壓力作用下運動的流暢性和安全性。

為了保證橡膠制件的塑件質量，模具材料選用P20 預硬鋼，具有較好的切削性能和尺寸穩定性。加工設備有數控銑床，磨床，鉆床。各塊板的加工工藝大致為備料?粗銑6 面?磨基準?鉆孔?數銑粗加工?數銑精加工?除毛刺?拋光。實際加工后的型腔板如圖4、圖5所示。

圖4 中間型腔

圖5 底座和下型腔

3.2 模具工作過程

將裝配完成的橡膠模具放置于100t 的硫化機內，先進行硫化機預熱，預熱溫度設置為125°。預熱完成后，在模具和硫化機上均勻噴涂耐高溫脫模劑。將混煉過的、經加工成一定形狀的半成品橡膠材料放入模具型腔中，而后送入平板硫化機中加熱加壓，使橡膠材料在壓力和加熱作用下硫化成型。啟動硫化機進行第一次合模，使橡膠壓入模具內，壓力設定為150N，經擠壓后，推出模具進行清料，把殘留于模具工作面的殘余料放置于模腔，再次合模閉模。重復以上過程，再次把模具推入硫化機進行成品定型，保壓15min。再推出排氣，30s 后再次推入進行最后定型。最后取出模具，打開頂板，拆分模具型腔板，取出成品。

試驗表明，一個成型周期中需經歷兩次合模，第二次合模時需要進行保壓和排氣，否則塑件內部會有氣穴，帶有氣穴缺陷的橡膠制件在后續切口后明顯不同，如圖6所示。圖6a中左邊為經過一段時間保壓和排氣后得到的成品，切口處完全貼合；而圖6a 右邊所示為圖6b 所對應的帶氣穴的殘次品，切口處縫隙非常明顯，且塑件彈性不足。

圖6 成型后的橡膠制品

采用橡膠模生產的不同規格橡膠襯套塑件如圖7所示，塑件尺寸精度、表面質量和內部結構完全滿足企業要求。本文設計制造的橡膠模結構簡單，同時操作安全方便，保證了生產效率和塑件質量。相較于市場上的橡膠模具有成本低廉、定位可靠、制品質量好、生產效率高等特點。

圖7 橡膠襯套塑件

4 結論

經實際生產驗證，根據企業塑件要求設計的可替換型芯橡膠壓制成型模具，結構簡單、工作可靠、互換性好、成本低廉，成型出的橡膠襯套尺寸精度高、表面平整光滑，無缺料、飛邊、裂紋和氣穴等工藝缺陷，符合塑件需求，效果較好。