对橡胶模具高效制造工艺运用的研究

2015-02-24刘艳琳

橡塑技术与装备 2015年16期

关键词：硫化橡胶模具

刘艳琳

（中航工业哈飞工装厂，黑龙江哈尔滨 150066）

对橡胶模具高效制造工艺运用的研究

Technology for eff cient use of the rubber mold manufacturing

刘艳琳

（中航工业哈飞工装厂，黑龙江哈尔滨 150066）

随着我国经济和制造业技术的不断发展，橡胶模具产品不仅在种类上逐渐增加，产量和规模不断扩大，在设计和制造工艺上也日趋成熟。已经由初期的经验设计向规范设计阶段演进，特别是在高效制作方向方面，取得了长足的进步。本文作者结合多年模具设计和制作经验，就橡胶模具的发展现状和橡胶模具的设计工艺进行了一定的阐述，希望能够推动我国模具制造产业的不断发展。

橡胶模具；制作；设计；工艺

0 引言

在实际生产过程中，随着技术的不断进步，我国在橡胶模具的设计和制造工艺流程上已经取得了长足的进步。但是，我国的橡胶产业在制作效率和制作工艺上，与西方发达国家的先进工艺相比，还存在一定的差距，尤其是在橡胶模具的制作理念上，还有较大的提升空间。

在制作工艺上，我国主要是运用如冲压模、塑料模等工艺，根据国际质量标准和橡胶模具的制造趋势，未来橡胶模具的制造正在向着精密化、多模腔、自动推出方向发展。所以，本文作者对我国橡胶模具的发展历程、设计技术以及新型制造工艺进行了阐述。

1 橡胶模具市场发展现状概述

1.1 我国橡胶模具制造产业发展现状

在我国工业生产中，橡胶模具是重要模具产品之一，橡胶模具制造质量、精确程度在一定程度上决定了后续产品的生产质量和精确度。经过改革开放三十多年的研发与应用，我国橡胶模具制造和设计巳经步入了发展的快车道。

根据2014年中国模具工业协会橡校模具委员会年会上我国模具制造行业重要企业单位做的行业分析报告，当前我国橡胶模具的生产企业已达217家，行业规模达到2700多亿元人民币。其制造技术能力已足够生产高质量的子午线模具等橡胶模具。2014年全年我国轮胎模具出口收入总额达170亿元，出橡胶模具50余万套，其中子午线模具17万套。塑料橡胶模具的进、出口总额为107亿元和311亿元。行业发展形势一片良好。

1.2 世界橡胶模具制造产业发展现状

根据世界橡胶产业企业排名500强报告，当前世界上专业的橡胶模具制造企业约15 000多家（排除中国企业）。具有出口资质的生产企业也有2 000多家。广泛分布在西欧、北美和东南亚地区，日本也有较强的生产能力。其中，日本、美国和德国排名橡胶模具出口总量的前三名，其中，日本产能约占全球橡胶模具制造产业的30%左右。

2 橡胶模具制造分析

2.1 橡胶模具种类

当前模具市场上橡胶模具种类繁多，用途广泛。其制造过程也涉及到众多工艺技术和相邻的化学工业领域。其种类根据物理制造技术细分有压出机上的挤出模（机头和口型、代斯板），压延机后工序的裁切模（切刀、冲刀），成型机的仿形模（成型鼓、机头和芯型）；根据化学制造技术细分有硫化机和硫化罐的硫化模（压模、注模和型模），橡胶经过硫化处理后的除边模、冲压切割模、复造模等。

其中，市场上使用最多、最有特点的是橡胶硫化模，这种模具简称为橡胶模。因为由其他工艺制造的模具是根据其工艺名称命名的，且大部分橡胶模具按其产业和使用方向分类，所以现在所说的橡胶模主要是指橡胶硫化模具。这种橡胶模（硫化模）与其他橡胶产品和工业制造品的生产质量密切相关，所以企业视其为橡胶模具的“基础”，在生产工艺和生产质量上不断提高和创新，一直在探索更为精细化、效率化的设计制造道路。

2.2 橡胶模具制造的特点

一般而言，橡胶模具制造工艺、流程和质量标准是十分繁琐和严格的。这主要是橡胶原材料和化合物的比例造成的。

这个比例是否恰当，不仅关系橡胶模具外在大小与形状的收缩，而且会造成模具的内部腐蚀。再加上模具制造环境的影响，橡胶模具在制造过程中使用的脱模剂也会腐蚀模具。因此，定期的模具清洗是提高橡胶模具制造质量的必要流程。

同时，对于模具使用者来讲，在橡胶模具使用中如果长期受到高压高热的环境影响，模具内腔的尺寸和形状一定会发生微变，严重的会因此带来损伤。所以橡胶模具的使用寿命是有时间限定的。

根据橡胶模具的制造质量和工艺的不同，模具制造设备的材质、抗硫化能力也呈现出一定的差异化。橡胶模具制造设备的使用次数一般在13 万次左右，每隔两年需大修或调整一次，用于制造精密易损橡胶模具的设备正常使用期限更短，每两年需要技术人员进行维修和调整。

3 对橡胶模具高效制造工艺的分析

3.1 橡胶模具的制造原则

橡胶制品硫化使用的主要工具就是橡胶模具，所以其制作工艺要根据后期生产的产品进行选择。在橡胶模具的制造中，需要根据下列原则进行制造：

（1）要熟悉所选橡胶原材料的品种、硬度、收缩率等主要参数。

（2）根据橡胶模具的分型面、撕边槽、余料槽等设计标准确定模具的形状。

（3）合理设定模具的制造工艺、流程和结构设计；控制模腔数量，精确定位，以便于后期的加工和制作。

（4）橡胶模具制造要设定合理的刚度标准，遵循外形简单，控制重量的原则。

3.2 橡胶模具的定位技术

橡胶模具的模具型腔是通过多块模板的连接制成的，所以，要提高橡胶模具的精确程度，需要对模具进行精准的定位，使橡胶模具的模腔可以准确的控制制品的形状与位置。

具体的定位技术有：圆柱面定位、圆锥面定位、斜边定位和导柱导套定位方式。

（1）使用圆柱面定位技术定位的产品大多是长度较长的套管模具，定位后具有管壁厚度均匀、直立等优点。

（2）圆锥面定位技术又叫做自定位技术，使用这种技术定位的模具制品一般是环状的多层模板，圆锥面定位不仅具有圆环的弧度，还有三角形的坚固性，定位准确、方便，但是圆弧精度对于橡胶模具制作工艺的要求较高。

（3）对于橡胶嵌条模具，需要考虑使用斜边定位的技术，因为这种技术特殊的几何特点能够准确的定位嵌条的形状，但是由于需要其他工序的精密配合，使得这种定位技术制作工艺难度较大。

（4）导柱导套定位技术可以用在模芯端面无定位作用的模具结构中，导柱导套在热处理、精磨等工序的处理后，精度高，耐磨损，使用寿更命长，维修也方便，但制作工序繁琐限制了这种技术大规模的普及。

3.3 计算橡胶材料的收缩率

在橡胶材料的加热硫化处理中，原材料内部场所化学元素和交联变化，这种变化会导致应力被硫化过程所固定。这种橡胶收缩的反应叫做收缩效应。在硫化胶料的冷却过程中，应力变化逐渐消失，导致制品出现成比例变化的情况。

对此，应根据橡胶原料收缩效应的强弱程度来计算橡胶模具的收缩率，通常情况下会将模具的设计尺寸按照收缩率放大，以抵消收缩效应带来的影响。影响橡胶原材料收缩率的因素较为复杂，跟橡胶原材料的质量，生产环境、制作工艺等都有关系。如：橡胶热膨胀、产品壁厚、是否设计模具骨架、模具含胶比例、胶料致密度及硫化技术水平等。