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图1为橡胶支座简图,该件由底座、加强筋、支撑开口的头部四部分组成,结构比较复杂。
4 q- t' [* ~' I+ V4 s, l* p' W! L' n3 q
( n b+ }; l6 [( g6 [
1 模具结构设计
* b% B% o V6 r0 b) t' Q, N1)普通压模与压注成型模具的比较
0 N o Q+ T8 q9 m E# f 普通压模结构简单,成本较低,但是存在以下几个问题。
- c0 c Y8 w) M! T9 K (1)由于结构特殊,型腔存在尖角部位,硫化时难以到料,制品存在缺胶、裂纹、明疤等缺陷。
1 O, k: _2 y4 D+ v (2)半成品制作困难,若做不准确,胶料将模芯托起,合模时极易发生啃模现象。
: p' W0 Y" W0 L: \ (3)胶边太厚,修边费时、费力。 7 {: R) w0 O2 ?9 J8 y+ n
(4)废品率较高。 * x7 m! B4 n* H$ x- ?
2)压注模除制作成本较高外,上述问题都可迎刃而解,相比之下,还是采用压注模制作更为合适。 7 v! F) J, m/ w0 w- C
3)分型面的选择
6 O* Y) l( z/ W9 f" ~ 该件的形状为支座形,两端实体较大,特别是头部,曲面相接,形状复杂,中间部位是一规则的六方体,中间有一贯穿底部的书12通孔,底座是四方体,有四个台阶孔与机座连接。根据其结构,纵向开模几乎是不可能的,选择巾12通孔的中心线分型是最佳的也是唯一的。但是A-A和B-B两种分型怎样选取呢,还必须作进一步的分析,如图2所示。
4 m. I! E7 q4 v" ~- c图2 分型的选择 A-A分形面具有面积小的特点,也就是说在相同的面积上可排列更多的孔数,以提高生产效率。但是却带来许多问题,一是型腔变深,加工难度大,模具加高硫化时间增长。二是半成品胶料的制作和放料更不方便,发生啃模的几率增大。而选择B-B分型面可使型腔高度由95mm减少为50mm,加工难度大大降低,模具成本可下降1/4,同时,由于型腔的变浅,模具高度相应变薄,硫化时间减少60s左右。而且采用B-B分型面可充分利用胶件头部31×26.3的方型平面,使模芯与上下模型腔接触,以限制模芯X方向的转动,这不仅有利于提高产品质量,而且节省了一个定位销钉,简化了模具结构。综合分析,采用B-B分型面利大于弊。
\' ~9 c5 B" O+ o9 D, W' ~2 胶料配方设计
& L o# D! Q) ~. q R0 e! d4 L; n8 O8 ]
胶料方面
3 G/ r4 J# G/ `; V 该制品属于减震类橡胶件,除具有良好的弹性外,胶料还必须具有较好的流动性,以减少型腔底部尖角处的缺胶现象。另外该制品用料较多,从降低成本的角度增加20份的再生橡胶,不会对制品性能造成很大影响。另外加上10份顺丁橡胶并用以提高塑炼和混炼性能,胶料配方着重在这两方面进行改造,以提高其性能。经改进后的配方减少了填充剂的比重,补强剂采取适宜的用量,使胶料以上两方面有所提高。 j3 v ?% D- @2 \: [2 y
确定配方如下: & p% Z x6 Y1 B, q3 Q
1天然橡胶 80 ( H0 a; y' r) w& W% W1 [! `6 ~6 \
2顺丁橡胶 10 ; A1 q/ y6 l2 U% l
3再生橡胶 20
2 n2 |8 G. b3 G4硫磺 1.2
6 D& D4 _0 C1 a( r7 g' X) i- h5促进剂CZ 0.8
" E5 R) g& G# k4 f6氧化锌 3 9 G; U# ~8 g$ n1 G
7硬脂酸 2
" \' o$ g/ l X- c% r* B( k! T8防老剂D 1 " `, ~# B- F% I) }
9防老剂4010 1
( z4 T- h! X' w% S/ x, Q10防老剂B 0.3
/ h0 G' O: ?& x4 b$ U) K9 c, }11石蜡 1
! H2 n* Z2 j8 E" D: n2 i6 W12碳黑 25
+ I7 l' ?3 i, L- o: s N0 D! G* d硫化条件℃×min 143×5 / E+ M7 d/ z# @1 w3 O: m9 j
物理机械性能
0 I6 d" ?: t2 w- a300% 定伸强力Mpa 7.9-8.8 6 I! w/ a7 z. u' F2 j
硬度(邵氏) 50-55 z5 J# R% B ^
扯断伸长率% 595-632
4 Z! j7 P8 I/ ^撕裂强度Mpa 10.9 & b# K/ S& _7 L! z5 [' A4 ^
3 模具的制造
/ o) j9 Q, s( I( ~ A- S+ y S) v+ Ia 材料:456 e2 X. o; K% S7 t/ G
b 热处理:HRC28~33' A- {. G7 l: H+ V) w
c 制造工艺& ~0 D) A% F e/ h( t( M
d 模具的热处理+ } l3 f: a. X* T
模具的形状比较复杂,由于支座底部较深且有尖角存在,数控加工中心加工也不太方便,还是电火花加工更为适宜。其工艺过程是:: N7 k, Q+ N4 q( I; K
(1)备料:240×240×35mm毛坯料两块,240×150×55mm一块。
/ \1 {( z# F# R' Q1 I4 {8 \(2)粗加工,根据模具尺寸,留余量1.5mm,模芯毛坯留余量1.2mm。8 ]* @- G, U* ^0 o6 m0 I
(3)热处理:调质HRC28-33。& {/ u$ B! g* o; H5 m
(4)半精加工。
* I2 j0 G p: _, {+ O. n1 n(5)半精磨,精磨上下平面。
5 }; O. _, C5 ~) R$ [0 B( n(6)加工中心制作模芯。
7 b/ a/ W, R0 y& Q(7)电火花加工上下模型腔。) M! S- s2 D! j* K# T- a
(8)抛光,去除尖角毛刺。& H9 @1 j& ?6 T
(9)模具表面处理。
6 m" E& m; n( p5 s 如果用普通机床加工模芯,则必须做样板,样板的加工可用线切割制作。模芯加工时必须与样板完全相符,否则制品易出现错位、厚薄不匀等缺陷。4 e O: S2 z% J7 T& d# ]
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外,其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。这些表面性能指:耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。这些性能的改善,单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的,也是不经济的,而通过表面处理技术,往往可以收到事半功倍的效果,这也正是表面处理技术得到迅速发展的原因。模具的表面处理技术,是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术,改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。从表面处理的方式上,又可分为:化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。虽然旨在提高模具表面性能新的处理技术不断涌现,但在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。 渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、液体渗氮等方式,每一种渗氮方式中,都有若干种渗氮技术,可以适应不同钢种不同工件的要求。由于渗氮技术可形成优良性能的表面,并且渗 工艺与模具钢的淬火工艺有良好的协调性,同时渗氮温度低,渗氮后不需激烈冷却,模具的变形极小,因此模具的表面强化是采用渗氮技术较早,也是应用最广泛的。模具精加工完成后,硬度较低,如果不处理就使用,尖角部位很快会因各种原因导致磨损,所以必须进行表面或真空热处理,考虑到该件批量不是太大,采用表面处理是比较适宜的。
! p1 B' `: r2 N4 硫化工艺
9 J. @1 p5 S- {2 y/ A6 d8 { 硫化设备: XLB/630KN快速开合模型硫化机: C8 |9 V5 S$ J) k( g
硫化条件:
$ u' R* u! G! v" i* s 温度℃ 143 W7 w- z$ N" \+ q7 L$ X) I
压力 10Mpa
4 u0 }# }; W3 a3 l* @5 O* i 时间 8min) ~$ }& G% V* ~
胶料制备:半成品制作时应避免沾上水分,杂质。
9 [# _1 G) p7 O, N& m2 u装模及工艺
5 q8 V3 F) B5 F- b" |* m2 y+ d (1)将胶料裁成100×30×4mm的长方体备用。# P3 J1 z/ ]4 i! I; Z" b
(2)将加热完毕的模具拖出,打开压注塞
4 L- y# y Z8 V+ R% s0 B* U9 L; [; T (3)胶料弯曲,将压注腔填入每模所需胶料。
1 T, ?2 [3 l, O( I0 |' B* P (4)压注塞对准压注腔放入。
% x6 @# h! y/ ^- u (5)推入硫化机加压注胶,硫化时问8min.
% v7 f$ }$ O/ q( U (6)将模具从硫化机中取出。9 l) I2 f5 N: ~/ {6 q5 T0 |
(7)开压注塞,放于一侧。
; e3 N P& @$ G) p* d( Y# U8 O (8)起上模,放于一侧。
- }- U/ P1 T' B8 M (9)用起模工具将模芯取下。(起模工具必须用黄铜制造)
$ y6 r* X; D. A3 M2 ` (10)将模芯置于专用脱模工具,利用橡胶支座的底平面将制品取下,从而完成一个工艺循环。5 y/ n' p% {1 ^4 b
5 结论$ l7 v) q2 n) f$ {# I2 ]. A7 ?' k+ I
采用以上方案压注出的橡胶支座,外观整洁,壁厚薄均匀,脱模时无撕裂,无缺胶、烂泡、明疤等现象,可比较容易的从模芯上取下,效果较理想。 |
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