畢業(yè)論文設計多腔密封圈橡膠模具設計和加工

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1、誠信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。 本人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計任務書畢業(yè)設計任務書設計題目： 多腔密封圈橡膠模具設計和加工 系部： 機械工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學號： 112011413 學生： 指導教師（含職稱）： (高級工程師) 1課題意義及目標 通過本次畢業(yè)設計，實際運用所學過的基礎理論知識，深入了解 O 型密封圈及 O 型圈模具的設計與制造，并運用制圖軟件輔助完成模型的建立等內(nèi)容。實際完成規(guī)范設計、數(shù)據(jù)計算及設計思維等內(nèi)容，為學生在今后從事模具方面的設計工作打下良好基礎。2

2、主要任務（1）根據(jù)已有的 O 型橡膠圈模具的資料，仔細了解設計內(nèi)容需要的知識。 （2）進行詳細的結(jié)構(gòu)尺寸擬定并進行型腔尺寸的計算。 （3）模具結(jié)構(gòu)的確定與設計，編寫模具部件的加工工藝流程。 （4）裝配圖及三維模型的建立，設計氣動開模機械原理圖。 （5） 完成設計說明書一本。3主要參考資料（1） 虞福榮.橡膠模具設計制造與使用【M】.北京機械工業(yè)出版社，1995.（2） 機械設計手冊（第二分冊） 【M】.北京：化學工業(yè)出版社，1998.（3） 申長雨，李倩橡塑模具優(yōu)化設計技術(shù)【M】.北京，化學工業(yè)出版社.1997.316.（4） 陳長浩，石占祥，O 型橡膠密封圈復合磨具的加工。 【J】機械制造，

3、1997.35（11）.37（5） 王先逵，械制造工藝學【M】北京，機械工業(yè)出版社，1996,190.4進度安排設計各階段名稱起 止 日 期學習整理相關(guān)資料，了解設計任務內(nèi)容和要求3 月 3 日至 3 月 23 日進行詳細的結(jié)構(gòu)尺寸擬定并進行數(shù)據(jù)的計算3 月 24 日至 4 月 13 日確定模具結(jié)構(gòu)及氣動開模機械原理確定4 月 14 日至 5 月 4 日繪制模具圖及三維模型的建立5 月 5 日至 6 月 1 日完成畢業(yè)論文及答辯工作6 月 2 日6 月 22 日審核人審核人： 2015 年 3 月 04 日多腔密封圈橡膠模具設計和加工摘摘 要要: :重點介紹了 O 形橡膠密封圈多型腔模具設計需

4、要注意的一些內(nèi)容。要進行設計，首先要對課題的產(chǎn)品圖進行了解。橡膠模具的設計，需要知道所用橡膠的收縮率，根據(jù)產(chǎn)品圖計算出型腔的尺寸來，然后根據(jù)產(chǎn)品的設計要求來選定分型面和余膠槽的分布。為了讓模具正常工作，還需要為其設計導向定位。設計輔助起模裝置，搭建工作臺。最后運用制圖軟件，完成設計內(nèi)容的裝配額圖等等。關(guān)鍵字：模具 型圈 自動起模 Multi-cavity ring rubber mold design and machiningAbstract: This thesis introduces some key points of rubber O-ring multi-cavity mold

5、design emphatically. We should understand the product drawing if we want to start a design. Firstly, we need to know the shrinkage of rubber used before the design; secondly, calculate the size of the cavity according to the product diagram; thirdly, select the distribution sub-surface and the remai

6、nder of the plastic tank In accordance with product design requirements. We also need to design-oriented positioning make the mold work properly. Fourthly, design assistance from the mold assembly, set up the table. Finally, complete quotas map of the design by the mapping software. Keywords: Die O-

7、ring automatic start mode目 錄1 緒論12 模具設計22.1 橡膠模具的發(fā)展動態(tài)22.2 O 型圈設計概述 32.3 產(chǎn)品圖分析42.4 模具結(jié)構(gòu)的選擇52.5 分型面的選擇72.6 收縮率的確定92.7 型腔尺寸的確定 112.8 模具的導向與定位 133 氣動起模裝置的設計 153.1 工作平面的設計 153.2 氣缸型號的選定 163.3 起模架的搭建 173.4 其它尺寸的確定 174 橡膠模具制造 194.1 橡膠模具制造的概述 194.2 模具材料的選用 194.3 模具的表面處理 204.4 模具的表面粗糙度 214.5 模具配合公差 214.6 模具加

8、工步驟 214.7 制品具體生產(chǎn)過程 224.8 橡膠模壓制品的廢、次品分析 225 總結(jié) 25參考文獻26致 謝271 緒論緒論橡膠模具直接影響著橡膠產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。另外，由于橡膠模具的造價較高、生產(chǎn)周期比較長、而且對于大部分的橡膠廠而言，模具的使用與設計并不能達到十分完善的地步，所以會出現(xiàn)很多的問題，其中最主要的就是橡膠產(chǎn)品的質(zhì)量不能保證，其次生產(chǎn)效率過低等等，這些因素對于橡膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著極其不良的影響，所以當下最主要的任務就是對模具結(jié)構(gòu)的設計進行知識上的不斷更新，以滿足廣大社會的需求。太原工業(yè)學院畢業(yè)設計2 2 模具設計模具設計2.12.1 橡膠模具的發(fā)展動態(tài)橡膠模具的發(fā)展動態(tài)

9、橡膠模具作為當代社會工業(yè)中必不可少的一環(huán)，在當代的工業(yè)發(fā)展的浪潮中起的作用已經(jīng)不能同日而語?，F(xiàn)代模具中最主要的兩種類型分別為貫通式模具和型腔式模具，而橡膠模具則屬于型腔式模具的一種。主要的制作方法就是利用不同特定形狀的型腔通過特定的方法使產(chǎn)品成型，最主要的有兩種方法，一種是壓力成型法，另一種是注射成型法。模具的出現(xiàn)大大減免了傳統(tǒng)切削加工工藝的繁瑣，大大提高了效率并保證了質(zhì)量。現(xiàn)代模具對于社會生產(chǎn)而言的重要性顯而易見，很多發(fā)達國家已經(jīng)頒布很多相關(guān)法律或規(guī)定來驅(qū)動該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家之間的競爭已越演越烈。對于中國這種發(fā)展中國家而言，橡膠模具就相當于一個新興產(chǎn)業(yè)，正在逐步的慢慢摸索中發(fā)展，而很多的原因

10、致使我國該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不能像發(fā)達國家那樣有很大的起色，主要原因如下：（1）對于我國來說，這是一個剛剛新起的行業(yè)，首先就是對于橡膠模具相關(guān)知識熟悉的人并不是很多，相關(guān)的人才比較少，且大部分機器也需要進口。而且國內(nèi)對于該產(chǎn)業(yè)的認知度不高，沒有深刻明白該產(chǎn)業(yè)的重要性，模具產(chǎn)業(yè)就只能緩慢的發(fā)展。 （2）橡膠生產(chǎn)廠家和科研部門大都只重視橡膠制品的物理性能和新產(chǎn)品的制作，而不重視模具結(jié)構(gòu)的開發(fā)與研究，同時由于橡膠模具研究人員的匱乏，導致通常依靠外加工。（3）從橡膠模具產(chǎn)業(yè)進入我國以來，我國并不能按照發(fā)達國家那樣擁有養(yǎng)好的發(fā)展途徑，走了很多的彎路，這些因素就致使模具的加工與使用沒有達到統(tǒng)一的標準，嚴重影響了模

11、具的通用型。然而很多發(fā)達國家對于橡膠模具的設計擁有很多不同的見解，自主研發(fā)了很多模具，這些模具都具有很高的可用性，而且比國內(nèi)的模具生產(chǎn)效率高出不少。伴隨著橡膠制品品種的不斷革新以及生產(chǎn)力的發(fā)展，人們對橡膠模具的要求也越來越高，使得橡膠模具生產(chǎn)水平不斷突破。人們對橡膠模具的設計制造以由經(jīng)驗太原工業(yè)學院畢業(yè)設計設計逐步向理論設計的方向發(fā)展，自動化水平越來越高，不斷實現(xiàn)標準化邁進，使得產(chǎn)品越來越精密，使用壽命增長，生產(chǎn)效率增高。對制品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行研究分析，優(yōu)化加工工藝，確定模具的最佳設計參數(shù)。近幾年來，國內(nèi)外橡膠模具的發(fā)展方向：逐漸實現(xiàn)專業(yè)化、系列化、標準化的生產(chǎn)。加強對薄飛邊或無飛邊模具的關(guān)

12、注。增加對新型和特殊模具結(jié)構(gòu)的研究。減少手工操作、努力提高自動化的生產(chǎn)技術(shù)。加大研究力度，不斷提高橡膠模具的生產(chǎn)水平。比如使模具與主機配合使用，增加自動推出與頂出裝置，或用氣頂裝置使制品快速從模腔中吹出，減少工人操作量，提高橡膠制品的生產(chǎn)效率。近年來隨著科學的不斷進步，人們開始設計出越來越多的新型引用加入到模具的生產(chǎn)之中，大大加快了模具生產(chǎn)的速度。而且一些計算機輔助制圖工具的出現(xiàn)使得模具畫圖更加方便，加速了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在模具發(fā)展史上留下了光輝的一筆。這些方法是從根本上改進了模具的設計生產(chǎn)流程，對于模具各方面的發(fā)展都起著不可磨滅的作用。其中以CAD軟件為代表，實現(xiàn)了計算機軟件幫助人們對產(chǎn)品進

13、行一系列自動化的擇優(yōu)設計，其中包括形狀確定、尺寸計算、資料檢索以及自動制圖等功能。大大縮減了模具設計所需的時間，縮短模具的開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。2.22.2 O O 型圈設計概述型圈設計概述首先關(guān)于橡膠的特性及用途進行簡要描述。橡膠產(chǎn)業(yè)與國民經(jīng)濟密不可分，橡膠產(chǎn)業(yè)驅(qū)動這國民經(jīng)濟的發(fā)展，發(fā)揮重要的作用。O 型橡膠密封圈以其優(yōu)異的高彈性、抗疲勞性、絕緣性、耐磨性、耐熱性、防振性、不透水性、不透氣性和化學穩(wěn)定性能等，使其廣泛應用于各種密封場合。O 形橡膠圈在工作中的流體狀態(tài)可分為靜態(tài)和動態(tài)密封件。靜態(tài)密封件的工作原理是橡膠的物理特性類似于高黏度的流體材料,可將受到的壓力傳遞給與其接觸的表面,當 O

14、型圈在溝槽中發(fā)生壓縮形變后(變形范圍 20%28%),可以把壓力傳遞到與其接觸的表面,產(chǎn)生初始接觸應力,如果流體壓力較低時,可以阻止流體泄露。若流體壓力過大，就會導致 O 型橡膠密封圈產(chǎn)生自密封現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象就會降低該密封圈的適用壽命，不利于其發(fā)展。對于不同的適用場合，O 型橡膠密封圈的使用或多或少都有些不同，這樣就會使太原工業(yè)學院畢業(yè)設計密封圈出現(xiàn)各種各樣的品種，所以與其相配套的模具也就多種多樣。一般情況下，O型橡膠密封圈模具可分為小、中和大規(guī)格，較小規(guī)格的 O 型圈磨具,不考慮生產(chǎn)批量的大小,都得是多腔模具,這有利于降低生產(chǎn)成本和減小因為模具太小而對平板硫化機造成損壞。中等規(guī)格 O 型

15、圈則根據(jù)所需生產(chǎn)批量的大小,選擇型腔個數(shù)與排布方式，并采用不同的熱處理形式具體加工。對于較大規(guī)格的 O 形圈,無論生產(chǎn)批量的大小，只能采用單腔模具進行生產(chǎn);產(chǎn)品規(guī)格超過 950mm 的,可以采用接頭模生產(chǎn);對于要求不太嚴格的制品,也可以采用迂回結(jié)構(gòu)的型腔結(jié)構(gòu),型腔的加工方式還是采用銑削的加工方法,這樣就可在相對較小的模板上生產(chǎn)出較大規(guī)格的 O 型圈產(chǎn)品來，降低生產(chǎn)所需硫化機的規(guī)格，降低生產(chǎn)成本，方便工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率。O 形密封圈簡稱 O 型圈，它是一種經(jīng)濟有效的密封類元件，無論是靜態(tài)密封還是動態(tài)密封他都可以適用。為設計者提供了一種既有效又經(jīng)濟的密封元件。O 型橡膠密封圈在實際生產(chǎn)運用

16、中具有很多優(yōu)點，它體積小，密封性能可靠，結(jié)構(gòu)形式簡單，生產(chǎn)成本較低，適應性能廣泛，拆裝起來也比較容易。在各行各業(yè)機械設備中得到廣泛的應用，使用量最大的橡膠制品。因成本低和使用簡便，使得 O 形圈被廣泛應用。在不同的應用場合中，利用橡膠材料的比較大的彈性，對于它的選擇一般都比較靈活，視情況而定，所以說選擇的時候也比較隨意，甚至在某種情況下 O 型橡膠密封圈也可以作為氣態(tài)介質(zhì)的密封元件。O型橡膠密封圈是膠料在其模具型腔中受熱硫化并溶化凝固成型所得到的產(chǎn)品。 利用模具制作生產(chǎn)橡膠制品已經(jīng)廣泛被使用，在橡膠制品生產(chǎn)活動中占有很大的比重。橡膠模具有很多特點，它制造起來比較容易，外形可以根據(jù)需求進行確定，

17、它的尺寸精度一般較高，表面平整光滑，質(zhì)地致密，加工工藝也比較簡單，易于實現(xiàn)機械化和半自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，而且成本低廉。太原工業(yè)學院畢業(yè)設計2.32.3 產(chǎn)品圖分析產(chǎn)品圖分析名稱：油缸端面密封圈油缸端面密封圈是O型圈，屬于靜態(tài)密封圈，主要要求材料耐油性高，因此產(chǎn)品材料計劃選用丁晴橡膠P228。 （典型的O型圈結(jié)構(gòu)）分析產(chǎn)品主要尺寸d1=43.8mmd2=3.1mm2.42.4 模具結(jié)構(gòu)的選擇模具結(jié)構(gòu)的選擇一般情況下，橡膠模具產(chǎn)品就主要的生產(chǎn)方式有兩種，分別為模壓成型法和注太原工業(yè)學院畢業(yè)設計射成型法，通過閱讀相關(guān)的學習資料，聯(lián)系本廠實際生產(chǎn)條（平板硫化機）件等因素，確定此產(chǎn)品應選用模壓成型法

18、進行生產(chǎn)。模壓成型法大致又可以分成兩部分，首先是將橡膠材料或者半成品材料直接裝填在模具的型腔之中，對其進行壓制，最后實現(xiàn)加熱硫化處理，這樣便可以得到橡膠制品零件。模壓成型法具體的生產(chǎn)工藝流程：準備膠料剪切稱量或其它預成型處理裝入模具型腔加壓和硫化同時進行開啟模具取出產(chǎn)品修除飛邊對成品質(zhì)量進行檢查。 模壓成型法一般用于平板硫化機中，硫化溫度一般為1431512，蒸汽壓力在0.4Mpa與0.5Mpa之間，工作壓力為1215Mpa，單位壓力一般要求達到2535kgf/cm2。模壓法常采用單層或多層平板硫化機，硫化時，常采用0.40.5Mpa蒸汽壓力，硫化溫度為143151。平板硫化機的工作壓力控制在

19、1215Mpa，一般橡膠模壓制品硫化時，需要的單位壓力為2535kgf/cm2。橡膠制品的半成品形狀與成形:首先半成品的膠料經(jīng)過煉膠機的加工之后會被加工成具有一定長度一定厚度的膠片，然后根據(jù)不同的需求，按照模具和型腔的形狀和大小，就可以預先制作好一個辦成品膠料。具體方法有：人工剪切成形，切膠機切條，擠出機擠出預成形或采用精密預成形機。稱量：加入型腔中的半成品膠料重量應為制品重量加上510的飛邊流失。半成品重量不宜過多，否則會使硫化時形成大量的外溢飛邊，造成膠料浪費，外觀質(zhì)量差，起模困難。同樣半成品膠料也不宜過少，否則會使制品缺膠而有缺陷，微孔而報廢。 橡膠模制品成型過程:首先就是要對模具按照產(chǎn)

20、品規(guī)定的圖樣進行試壓，并對模具的相關(guān)屬性進行充分的檢查，對其操作性能做一個比較完整的預估，最后是利用圖紙樣品的外形核對，所有步驟完成并檢查合格后，產(chǎn)品就可以投入使用了。模具結(jié)構(gòu)：由成型件和結(jié)構(gòu)件組成。 成型件是指在加工的過程中，與膠料直接接觸成型的零件，如型芯、鑲塊，上太原工業(yè)學院畢業(yè)設計中下模等等。 結(jié)構(gòu)件是指成型件以外用于組合模具，實現(xiàn)相互配合或自動開啟、閉合所需的各種零件。如：定位銷、導向柱、頂出裝置等。在模具中起安裝、定位、導向、裝配等作用的零件。橡膠模具主要由壓模、壓鑄模、注射模和壓出成型模具四種。 壓模（壓制成型模具）是指將一定形狀的膠料，經(jīng)稱量加入敞開的型腔內(nèi)，用壓機閉模加壓，然

21、后膠料在受熱受壓條件下呈現(xiàn)塑性流動充滿整個模腔，經(jīng)過一定時間后完成硫化，再脫模和清除飛邊得到所需制品的方法。 特點：結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，適用面廣，操作方便。壓制成型模具的結(jié)構(gòu)種類按結(jié)構(gòu)、形狀分類有開放式、封閉式、半封閉式、鉸鏈式（合頁式）、外箍壓緊式幾種。如表：通過對以上知識的學習與理解，最終選定了開放式模壓結(jié)構(gòu)。2.52.5 分型面的選擇分型面的選擇一般模具由兩塊或兩塊以上的模板組合而成。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計根據(jù)模壓制品的幾何形狀和質(zhì)量要求，在模具結(jié)構(gòu)上確定一個或幾個分合面和機械加工面的分離面，稱為分型面（合模面）。分型面的形狀分為平面、斜面、曲面、梯面四種。 （如下圖）分型面的選擇應該充

22、分考慮到模具的結(jié)構(gòu)合理性和產(chǎn)品實用性，大致可以遵循的原則如下：、保證制品順利取出與脫模，有利于型腔中氣體的排除。、模具的分型面應盡量避開制品的工作面。、在選擇分型面的時候，應該著重考慮型腔周邊表面上的邊角和圓弧突出點，這些都是飛邊修除的重要因素。太原工業(yè)學院畢業(yè)設計、在保證O型橡膠密封圈精度的同時，還需要考慮到制品外形或內(nèi)孔同軸度的要求，模版間的配合精度是影響同軸度的主要因素。常用O形圈的分型一般可分為180與45分型兩種，另外還有90分型。180分型面一般適于固定（靜態(tài)）密封使用場合；45分型一般用于往復直線、旋轉(zhuǎn)運動的動態(tài)密封場合。油缸端面的密封圈屬于靜態(tài)密封圈，所以選用180分型。2.6

23、2.6 收縮率的確定收縮率的確定 基于對橡膠材料的了解，該材料在硫化前后會發(fā)生明顯的變化，主要體現(xiàn)在材料的分子結(jié)構(gòu)。在硫化過程中橡膠材料也會發(fā)生一系列的化學反應，放出一定量的氣體，進而橡膠的體積就會變小，同時改變的還有相應的線性尺寸，橡膠材料就會收縮。膠料的收縮率是指制品經(jīng)硫化作用后橡膠材料所收縮的大小所占型腔大小的百分比。1、產(chǎn)生膠料收縮的原因（1）溫度變化引起的收縮 橡膠制品的溫度降低使大分子的運動減緩，分子之間的間距減小，進而使其體積減小。 （2）化學變化（硫化）引起的收縮 硫化反應使得橡膠內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重的破壞，從而限制了分子的運動，使得分子間的間距減小，進而體積減小。（3）分子

24、鏈取向會使分子間的距離變小，造成體積減小太原工業(yè)學院畢業(yè)設計2、影響膠料收縮的因素影響膠料收縮的因素很多，這些因素大致可分為：（1）膠種 單就膠種來說，其收縮率大小順序是 天然橡膠氯丁橡膠丁腈橡膠硅橡膠氟橡膠 但由于配方不同，這種順序早被打破了，特別是天然橡膠。（2）膠料硬度 一般情況下，膠料的收縮率與膠料的含膠率及其硬度有很大的關(guān)系，膠料的含膠率越大，膠料硬度越小，收縮率越大。 （3）硫化的工藝條件 硫化溫度：硫化溫度高，收縮率大，硫化溫度每提高 100C ，收縮率增大0.1%0.2%左右，但有些膠種變化不明顯。硫化壓力：對于同一膠料，若其致密度要求越高，它的收縮率也就會隨之升高。硫化時間：

25、正硫化時間與硫化溫度相關(guān)，硫化溫度每提高 100C，硫化時間就縮短一半。所以正硫化時間對收縮率的影響表現(xiàn)硫化溫度上。 影響收縮率的另一個主要因素就是制品尺寸，制品尺寸越大，收縮率越小。另外有無骨架制品的收縮率也不同。（4）如果制品中有夾雜物或有金屬骨架，該種制品的收縮率小于純種橡膠制品的收縮率。而且制品尺寸越大，收縮率越小。3、收縮率的一般規(guī)律 1) 膠料壓延方向上的收縮率大于垂直截面方向上的收縮率，2）硫化時膠料流動的距離越短，它的收縮率就會越小。3) 模具型腔中裝填的膠料越多，壓制時膠料受到的壓力越充分，質(zhì)地越致密，使得可產(chǎn)生的收縮率越小。4) 使用多型腔模具生產(chǎn)出的制品，模具中間位置的制

26、品比模具邊沿位置的制品質(zhì)地密實，收縮率也就小。5) 用模壓法生產(chǎn)的橡膠制品收縮率比用注射法生產(chǎn)的橡膠制品收縮率大。 6) 截面厚度小于3mm的薄形制品相較于截面厚度在10mm以上的厚形制品，前者收縮率比之后者要高0.20.6。7) 一般情況下，橡膠制品的收縮率隨尺寸的增大而減小。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計8)橡膠中如果夾有其它的材料，會影響其原有的收縮率，夾雜的材料不同，對收縮率的影響程度也不一樣。并且夾層越多，收縮率就越小。4、 膠種丁腈橡膠的耐熱性能比天然橡膠和丁苯橡膠好，經(jīng)過適當?shù)呐浔鹊亩‰嫦鹉z制品，可以在 120的條件下連續(xù)使用。該橡膠在熱油中能耐 150的溫度，在 191的熱油中浸泡 7

27、0h 仍然具有屈撓性能。此外，丁腈橡膠還具有良好的耐磨性能，耐老化性能和氣密性能。但是，該橡膠的耐臭氧性能差一些。丁腈橡膠廣泛用于各種耐油制品，丁腈-40 一般用于直接與油類接觸及耐油性能要求較高的橡膠制品，如油封，輸油膠管，化工儀器襯里，密封圈，油囊等，耐油手套等；丁腈-30 通常用于各種普通耐油制品。如耐油膠管，油箱，印刷膠輥，耐油手套等；丁腈-20 一般用于耐油性能要求較低的橡膠制品，如低溫耐油制品，耐油減振制品等。丁腈橡膠還可以與其他橡膠或者塑料并用，以及改善其他方面的性能。最常見的是與聚氯乙烯并用，以進一步提高其耐臭氧老化性能。5、O 型圈收縮率的確定根據(jù)經(jīng)驗公式K=(Dq-Dz)/

28、Dz100式中：K-膠料的收縮率,； Dq-室溫下模具的型腔尺寸，mm； Dz-室溫下制品的實際尺寸，mm。收縮率的確定采用經(jīng)驗公式 K=2.8-(0.0150.02)A（）式中：K-直徑方向的收縮率（） A-硫化膠的平均紹爾硬度；選用丁腈 P228 硬度為 605K=2.8-(0.0150.02)AK=2.8-0.01565=1.825,通過查找資料對比最終確定其收縮率一般為 2。2.72.7 型腔尺寸的確定型腔尺寸的確定 通過查國標 GB/T 3452.12005，O 型圈型腔內(nèi)徑尺寸為 43.8時，型腔內(nèi)徑公太原工業(yè)學院畢業(yè)設計差為 0.22；截面直徑尺寸為 3.1mm 時，斷面尺寸公差

29、為 0.05。型腔尺寸計算1、計算制品平均尺寸內(nèi)徑 d1 = 1/2(dmax+dmin) = 1/2(44.24+43.36) = 43.8()高度 C2 = 1/2(Cmax+CMIN) = 1/2(3.2+3.0) = 3.1()2、確定模具型腔尺寸公差1 = 0.44-（-0.44）= 0.882 = 0.1 -（0.1）= 0.2 內(nèi)徑公差：1 = （1/31/5）1 =1/4 0.88 = 0.22 高度公差：2 = （1/31/5）2 = 1/4 0.2 = 0.053、計算型腔尺寸dx =d1( 1+ k) +1/2 -10 = 43.8( 1+ 2) + 0.22/2-0.2

30、30 = (44.78 )-0.230 C = C2 ( 1+ k ) 2 /2 = 3.1620.0254、模具中型腔之間距離的確定余膠槽對橡膠模具十分重要，直接影響橡膠制品最終是否達標。是橡膠模具的一個重要組成部分。其對技術(shù)上的要求不大，只需掌握一些基本原則靈活運用即可。余膠槽的主要作用是使硫化時多余的膠料導入其中，分型面處盡量減少留膠量，使得產(chǎn)品的膠邊盡量薄些，提高產(chǎn)品質(zhì)量。另外余膠槽還有跑氣的作用，防止產(chǎn)品中氣泡的產(chǎn)生。還能使得分形面處面積減少，從而增大分型面處的壓強，使產(chǎn)品飛邊易于去除或形成無飛邊產(chǎn)品。余膠槽一般分為普通型薄片型剪切型整體型四種類別。因為產(chǎn)品要求是無飛邊的產(chǎn)品，所以型

31、腔與余膠槽的間距選取為1mm，余膠槽為整體性余膠槽。為了實現(xiàn)余膠槽之見的聯(lián)通，一般要求余膠槽的中徑是相切的。所太原工業(yè)學院畢業(yè)設計以兩相鄰型腔之間的圓心距為D=58mm（如圖）。2.82.8 模具的導向與定位模具的導向與定位導向 導向就是為使的閉合模具時總能保持模板之間相對位置固定，避免模具型腔交錯，生產(chǎn)出的橡膠制品因變形而不可用。導向是否可靠，還關(guān)系到模具生產(chǎn)過程中的使用。據(jù)統(tǒng)計，模具發(fā)生變形和損壞很多都是因為導向不可靠導致的。定位 定位是指模板之間相對位置固定，模板間相互配合的精度直接影響制品的質(zhì)量。實際生產(chǎn)中，模具的定位與導向其實都由同一個零件來實現(xiàn)。例如導柱等。一般情況，模具都需要設計

32、導向和定位，為了避免發(fā)生不必要的狀況。比如模具沒有設計導柱和定位，操作時模板滑落，傷到工作人員，而采用一定的定位方式還是十分必要的，避免不必要的工傷事故。導向與定位主要分四種形式：錐面定位、斜面定位、圓柱定位、定位銷定位。其中定位銷應用廣泛，定位配合精度較高，定位牢靠，可以反復安裝，結(jié)合本次設計決定應用定位銷定位。O 型橡膠圈的尺寸精度取決于型腔的尺寸，上下模版的定位差使得 O 型圈截面并非一個整圓，從而發(fā)揮不了一些 O 型圈的作用，形成殘次品，無法使用。因為模具太原工業(yè)學院畢業(yè)設計最后還要添加一個氣動啟模裝置，要充分保證其在上模頂出時的平穩(wěn)性，所以在模具上設置了 4 個導套孔，均勻分布于模具

33、上。導套位置太原工業(yè)學院畢業(yè)設計3 3 氣動起模裝置的設計氣動起模裝置的設計3.13.1 工作平面的設計工作平面的設計 為了實現(xiàn)自動起模，首先需要尋找一個動力源，來代替人力，使得上下模板分開，本次設計計劃適用氣動執(zhí)行元件來提供力。氣動執(zhí)行元件就是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，可以將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為機械，輸出動能。氣動執(zhí)行元件分為氣缸和馬達兩大類。往復直線運動的執(zhí)行件一般選擇的是氣缸。只有動力源還不行。要想將上下模板啟開，還需要搭建合理的工作平臺。工廠里多見平臺式的工作平面。平臺式的工作平面結(jié)構(gòu)簡單且比較敦實，能適應操作中的施力加工。設計出如下圖所示的起模工作臺。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計具體的設計內(nèi)容有：

34、在與硫化機連接部分處設立導向，最前端有一個導口，方便模具進入自起模位置。通過計算，選擇氣缸型號。為了配合起模機構(gòu)給模具向上的作用力，在導軌上端橫向伸出一部分，卡住下模板，使得下模板不會隨著上模板一起向上運動，使之與上模板分離，完成起模。3.23.2 氣缸型號的選定氣缸型號的選定上模板重量：V上=343125=26350 cm3M上=V上 =263507.85 =206847.5gG上= M上g =20.684710 =206.847N大氣壓力：太原工業(yè)學院畢業(yè)設計F=343110.1 =10645.4N因為橡膠黏力變化太多，所以氣缸的功率應適當?shù)拇笠稽c，再考慮到定出裝置的行程，確定氣缸頂桿。最

35、終確定氣缸（D=100 S=150）。3.33.3 起模架的搭建起模架的搭建主要考慮工作平面的固定，氣缸頂出桿的行程，氣缸的固定，氣缸頂出桿和模具頂出結(jié)構(gòu)的連接，模具頂出機構(gòu)的導向定位等因素。因為可選的材料實在太多，但考慮到搭建時的難易程度、材料來源、生產(chǎn)成本等問題，決定采用角鐵進行搭建。整體結(jié)構(gòu)如下圖3.43.4 其它尺寸的確定其它尺寸的確定根據(jù)老師所給的課題，設計的模具應該具備多個型腔，提高生產(chǎn)效率，充分利用硫化機的工作平面，所以設計了 20 個型腔的模具，并為頂出裝置預留出足夠的空間（如上圖） 。太原工業(yè)學院畢業(yè)設計模具長 D1=340mm模具寬 D2=260mm上模板厚 H1=25mm

36、下模板厚 H2=30mm太原工業(yè)學院畢業(yè)設計4 4 橡膠模具制造橡膠模具制造4.14.1 橡膠模具制造的概述橡膠模具制造的概述模具質(zhì)量的質(zhì)量，可以直接影響到所生產(chǎn)產(chǎn)品的好壞。因此模具適用正確的加工工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵之一。一副模具由許多零件組成，根據(jù)每個零件的制造工藝可將分為三大類： (1)標準件：包括螺釘、螺母、墊圈、圓柱銷等。可在市場上選購(2)通用件：導柱（銷）、導套等。標準件備品，可成批生產(chǎn)備用。(3)專用件：包括型腔、脫模機構(gòu)等零件。根據(jù)不同的生產(chǎn)需求，設計相應的結(jié)構(gòu)。4.24.2 模具材料的選用模具材料的選用 我國年需模具鋼約20萬噸。模具的壽命除取決于模具結(jié)構(gòu)設計及使用與維護

37、外，最根本的問題是模具材料的基本性能是否和模具加工要求與使用條件相適應。制造橡膠模具所用鋼的一些基本性能要求有：（1）加工性能良好，（2）熱處理后變形?。?）拋光性良好（4）耐磨性良好（5）較好的淬透性（6）耐腐蝕性好。模具中制造不同的零件其所用材料所需的要求也不同。成型零件因為要與較高溫度的熔體直接接觸，所以要具備良好的耐磨型與耐腐蝕型，要有足夠的強度承受硫化機的壓力和頂出機構(gòu)的應力，最后硫化受熱時變形量要小。頂出機構(gòu)與導向零件：受熱是變形量要小以保證生產(chǎn)時精度不受影響，耐磨性能好可以保證他們的使用壽命，同時哈藥擁有足夠的韌性和強度以保證只生產(chǎn)操作中不出問題。太原工業(yè)學院畢業(yè)設計起支承與緊固

38、的零件一般只需要具有一定的強度即可。常用的模具鋼主要分碳素鋼與合金鋼兩大類。其中碳素鋼又分為碳素結(jié)構(gòu)鋼與碳素工具鋼。這里考慮到材料來源、材料特性與模具修復等因素，決定用45號鋼制作模具（其中15號鋼、20號鋼經(jīng)滲碳處理與淬火處理后可制作導柱、導套等零件）。4.34.3 模具的表面處理模具的表面處理 在模具的生產(chǎn)作業(yè)中，不僅僅只有強度和韌性發(fā)揮著重要的作用，其表面性能也是其中重要的一環(huán)，直接影響到模具的使用壽命。表面特性大致可以分為以下幾類：耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數(shù)、疲勞性能等。模具的表面處理技術(shù)是指經(jīng)過一系列的化合反應，將模具表面形態(tài)、化學成分、應力狀態(tài)等發(fā)生一些變化。這些變化可以更好

39、的提升模具的特性。在模具制造中可以經(jīng)過很多的方法進行處理，從而達到理想的狀態(tài)，這些處理方法主要有：滲氮、滲碳和硬化膜沉積。滲氮技術(shù)主要是優(yōu)化模具表面的性能，而且滲氮工藝可以和淬火工藝協(xié)調(diào)進行。滲氮操作會使溫度降低，不需要進行激烈的冷卻，模具不會發(fā)生較大形變。這些良好的有點特性，使得滲氮技術(shù)廣泛用于模具的表面強化。滲碳技術(shù)主要是提升整個模具的強度和韌性。這項技術(shù)可以降低生產(chǎn)成本，它能使得較低級的材料所制造的模具，在處理后強度和耐磨性得到提高，來替代較高級的材料制作出符合要求的模具。硬化膜沉積技術(shù)主要是為了提高模具的耐腐蝕性，還能提高制品的表面質(zhì)量。一般模具的型腔表面都是鍍硬鉻，鍍層不宜太厚，并需

40、要進行拋光處理。目前比較成熟的是CVD和PVD。硬化膜沉積技術(shù)目前較成熟的是CVD、PVD。硬化膜沉積技術(shù)最早在工具（刀具、刃具、量具等）上應用，效果極佳。模具自上個世紀80年代開始采用涂覆硬化膜技術(shù)。硬化膜沉積技術(shù)（主要是設備）的成本較高，仍然只在一些精密、長壽命模具上應用。為了提高制品表面質(zhì)量和模具的耐腐蝕性，模具型腔表面最好鍍硬鉻，其厚度為0.0050.01mm，鍍鉻層不宜太厚，否則易剝落，鍍鉻前型腔表面粗糙度應不高于太原工業(yè)學院畢業(yè)設計Ra1.6m，鍍鉻后要拋光。4.44.4 模具的表面粗糙度模具的表面粗糙度 橡膠制品的外觀、使用壽命以及工作狀態(tài)都會受到很多因素的影響，而其中最主要的就

41、是模具型腔表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度應按如下不同要求選擇： 1.一般模具型腔的表面粗糙度為Ra1.6m，有特殊要求的制品，如航空密封件、汽車密封件、O形密封圈，其型腔粗糙度在Ra0.4m以下；機械密封件、精密零件，其型腔粗糙度為Ra0.8m以下。2.模具中配合表面粗糙度為Ra1.6mRa3.2m（包括模具上、下閉合面） 3.模具外形粗糙度 Ra12.5m4.54.5 模具配合公差模具配合公差1.模具型腔的精度應比制品要求的精度高23級2.公差選配部件與精度3.導柱與模板固定部分，推薦選用基孔制過盈配合 H8/s7 或 H7/n6另一端為間隙配合，其中要求較高模具定位選用H8/f8一般要求

42、選用H9/f94.64.6 模具加工步驟模具加工步驟模具制造的一般程序太原工業(yè)學院畢業(yè)設計型腔的常用加工工序1）下料選擇合適的胚料。2）鍛造獲得一定形狀尺寸。3）預先熱處理消除殘余應力4）粗磨（六面）刨（銑）四周及兩平面，厚度留余量0.40.6mm。5）平磨磨兩端面及相鄰兩側(cè)面，對角尺。表面粗糙度R0.8。6）劃線鉗工劃型孔形狀及螺孔等位置線。7）銑按圖樣要求銑出型腔，單邊留余量0.30.5mm。8）鉗鉗工鉆螺孔、攻螺紋等。9）熱處理提高精度，優(yōu)化圍觀組織，提高材料性能。10）電加工采用電極精加工型腔。11）鉗鉗工修整拋光。12)表面處理按要求鍍鉻處理。13)鉗鉗工修整檢驗。 4.74.7 制

43、品具體生產(chǎn)過程制品具體生產(chǎn)過程1)將模具推入硫化機中，進行預熱，一般預熱15分種左右。 2）準備膠料，剪切稱量后，填入型腔中。3）利用導柱定位安裝上模板。4）將模具推入平板硫化機中。5）啟泵，平板硫化機的平板升起，模具受高壓鎖緊，開始硫化過程。6) 按照規(guī)定完成硫化后，降下硫化機平板，將模具從硫化機中拉出，置于指定的起模位置。7）啟動氣缸，運轉(zhuǎn)自動起模裝置。8）盡快取出制品。因為金屬與橡膠的導熱性差距較大，為了防止制品形成溫差，使制品受冷收縮，影響制品質(zhì)量。4.84.8 橡膠模壓制品的廢、次品分析橡膠模壓制品的廢、次品分析太原工業(yè)學院畢業(yè)設計序號 廢品類型 廢品特征 產(chǎn)生的原因 1 尺寸不準制

44、品結(jié)構(gòu)尺寸與圖樣嚴重不符硫化機安裝平行度不符合要求 模具型腔尺寸有問題模具加工質(zhì)量低2 缺膠 制品輪廓不明顯，形狀不符合要求制品輪廓明顯，但有凹陷和瑕疵填裝膠料量不足硫化機平板上升太快，膠料沒有充滿型腔而溢出模外模具設計有問題，排氣性能低3 飛邊太厚制品飛邊太厚無法去除裝入膠料量過多余膠槽不聯(lián)通或余膠槽太小，不能及時排出多余膠料硫化機平板的壓力不夠模具沒有鎖緊4 有氣泡制品的表面或內(nèi)部有氣泡填膠量不足模具排氣性不足膠料受潮或夾雜了易揮發(fā)物質(zhì)5 制品表面不平整制品表面不平整，有凹凸模具型腔表面不達標膠料本身有缺陷（如黏度大或超期）模具排氣性不足6 裂口制品有破損膠料與成型方法不匹配模具結(jié)構(gòu)不合理

45、涂刷過多隔離劑是膠料分層制品取出被劃傷7 皺折裂紋、離層制品表面皺折 制品表面和內(nèi)部有裂紋、離層的現(xiàn)象填裝膠料不達標或不純型腔內(nèi)所涂的隔離劑過多工藝操作（成型、加料方法）不正確8 雜質(zhì)制品中雜質(zhì) 填裝的膠料混有雜質(zhì)填裝前沒有清理模具（包括飛邊、廢膠未清理干凈） 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計9 上下模板錯位錯位制品在分型面處有較大的錯位 模具的導向定位出現(xiàn)問題45度分型膠圈由于飛邊增厚 10 卷邊制品在分型處有明顯的向內(nèi)收縮的現(xiàn)象膠料加工性能差（如氟橡膠） 模具結(jié)構(gòu)不合理（厚制品應采用封閉式結(jié)構(gòu)模具和合理開置余料槽） 11 制品粗糙度不達標制品表面粗糙度不符合要求型腔表面粗糙度不夠鍍鉻層拋光不足或脫落型

46、腔受到腐蝕超標12 橡膠與嵌件分離金屬嵌件與橡膠結(jié)合不好金屬嵌件不達標壓制時受潮粘合劑選擇不當涂膠工藝有誤13 孔眼制品有孔眼缺陷 填裝膠料不足填裝膠料有雜質(zhì)，并且雜質(zhì)脫落制品有氣泡并破裂14 接頭痕跡制品有明顯的接頭痕跡 膠料添加不正確模具結(jié)構(gòu)不合理膠料流動、結(jié)合性差太原工業(yè)學院畢業(yè)設計5 總結(jié)總結(jié)2014 年 12 月中旬，我拿到了我的畢業(yè)課題，如今論文基本完成。從開始的毫無頭緒，到漸漸的體會到課題的要求，再到構(gòu)想出論文的整體思路，最后將論文一點點寫出來。經(jīng)歷幾個月來的不懈努力，終于將本人對這一課題的所有理解都呈現(xiàn)到論文歷來。（1）起先大量的翻閱了跟模具有關(guān)的資料。初步了解到要設計出一套模

47、具應該做點什么。（2）在老師的辛苦幫助下，將整個模具一點點設計完成。（3）和老師不斷溝通交流，根據(jù)廠房的實際情況設計出與之相匹配的一副自動起模操作平臺。（4）運用構(gòu)圖軟件，將本設計的所有內(nèi)容具象出來。幾經(jīng)波折，最后終于完成了本次畢業(yè)設計論文。讓我對模具的設計有了一點點了解，知道了模具設計必須注意的幾點內(nèi)容：型腔尺寸的計算，余膠槽的排布，模具加工的簡單工藝等等。太原工業(yè)學院畢業(yè)設計參考文獻參考文獻1虞福榮.橡膠模具設計制造與使用M.北京機械工業(yè)出版社，1995.2機械設計手冊（第二分冊）M.北京：化學工業(yè)出版社，1998.3申長雨，李倩橡塑模具優(yōu)化設計技術(shù)M.北京，化學工業(yè)出版社.1997.31

48、6.4陳長浩，石占祥，O 型橡膠密封圈復合磨具的加工J.機械制造，1997.35（11）.375王先逵，械制造工藝學M.北京，機械工業(yè)出版社，1996,190.太原工業(yè)學院畢業(yè)設計致致 謝謝時光飛逝，不知不覺大學而生活即將結(jié)束。經(jīng)過三個多月的努力學習和老師的細心知道，終于順利地完成了畢業(yè)設計，希望自己的四年的大學生活劃上一個圓滿的句號。通過本次畢業(yè)設計，了解到一個完整的課題設計活動所需的整個過程，并且實際操作，體會到理解書本上的知識與實際運用之間的巨大差別。深深地體會到了成功的來之不易，自己的勤奮努力，朋友指之間的相互幫助，和面對挫折時不放棄、勇往直前的意志，這些都是很重要的經(jīng)歷體驗。在這里，我一定要真摯的感謝我的指導老師綠樹青老師。正是她一絲不茍、實事求是的態(tài)度引領著我一路走過整個課題設計。每次見面她都會很細心的了解我的供工作進度，然后對我進行詳細的知道，每每有什么不懂得時候，她都會很認真的為我進行講解，老師認真的工作態(tài)度和深厚的專業(yè)功底給我留下深刻的印象。希望您身體健康，生活開心快樂。此外，我還要感謝幫助了我的同學。幫我尋找書籍，三維制圖時一起學習，修改論文時的幫我出主意。論文的成功離不開他們的幫助。祝福他們能有好前程，實現(xiàn)自己的理想。