压制成型模具
一、压制成型模具概念
是指将具有一定可塑性的胶料，经预制成简单的形状后填入模具型腔，经加压、加热硫化后，即可获得所需形状制品的一种模具。
二、压制成型模具设计原则
1)掌握和了解橡胶制品选用的橡胶材料（牌号）、硬度和收缩率。
2)模具结构合理，定位可靠，操作方便，易于清洗和制品修边。
3)模具结构中开设模腔数量应适当，便于机加工和使用。
4)在保证足够强度和刚度下，力求减轻模具。
5)模具设计应符合系列化、标准化、能通用。
三、压制成型模具的结构种类及主要用途
按结构、形状分类如下：
1)开放式
开放模具利用上下模最终吻合时的压力压制制品，多余胶料从分型面外溢，
制品有水平方向飞边。
特点：易于型腔内气体的排除，结构简单。成本低，操作方便，但胶料流失
量大（10％～15％）。
适于形状简单，胶料硬度较低，并具有较好流动性胶料的橡胶制品。
2)封闭式
该模具型腔上端有一定高度的镶嵌结构，压制过程胶料不易外溢而充分地充
满型腔，制品致密性好，胶料流失量小于2％。
适于夹布、夹其它织物的制品以及硬度较高，流动性差的制品。
特点：上下模板在模具型腔的延长部位直接进行导向和定位。
缺点：排气性较差，模具加工精度比开放式的要高，启模困难，一般应设计
制作与模具配套使用的卸模架。
3)半封闭式
从结构上讲，它兼有开放式和封闭式压模的优点。
适于上下模带有型腔，制品同轴度要求较高的单腔模具，也适于内夹织物的
制品零件的模压生产。
特点：排气性能较好，制品的致密度也较高，胶料流失小，启模取件较方便。
目前，很多工厂仍多用敞开式和半封闭式橡胶模具。
4)铰链式（合页式）
适于制品件较小或模具中的镶块或镶片暴露在凸模上，操作时容易碰伤的场
合。
5)外箍压紧式
适于夹布胶带、夹锦纶、涤纶丝三角带，凭胶带等夹织物制品。
压制模具与压机的关系
一、国产橡胶平板硫化机的主要技术特征
平板硫化即主要有柱式和框式两种。
加热方式有蒸汽加热和电加热两种。
平板上下移动的动力来源于液压站（液压介质为液压油或水）
液压供给分高、低压力泵，低压为0.5Mpa~1Mpa,用于快速升起，缓慢合模，高
压为10～15Mpa，用于压（锁）紧模具。
橡胶平板硫化机的吨位有KN，KN，KN，KN，
KN,KN,0KN。
橡胶压制成型模具的设计
一、模具结构设计内容
压制成型模具设计的主要内容：
(1)模具结构的选择
(2)分型面的选择
(3)型腔尺寸的确定
(4)镶块及型芯安装方法的确定
(5)其它尺寸的确定
二、分型面的选择
一般模具由两块或两块以上的模板组合而成。
根据模压制品的几何形状和质量要求，在模具结构上确定一个或几个分合面和机械加工面的分离面，称为分型面（合模面）。
分型面的形状
为保证制品质量及结构合理的模具，选择分型面应遵循以下原则：
1.保证制品顺利取出与脱模，有利于Fig2-16型腔中气体的排除。
2.模具的分型面应尽量避开制品的工作面。
一般制品的工作表面有较高的光滑精度（较低的表面粗糙度）
3.同一类型制品不同分型面的选择。
4.分型面应选择制品的边角和圆弧突出点的面上，有利于飞边的修除。
5.夹布、夹织物制品的分型面选择。
既要考虑胶料与夹布织物的安放与填充，又要考虑胶料与织物的压紧和压
实。常用镶嵌深度一般为H=3～6mm。
6.橡胶制品中各类套管、防尘罩、橡胶轴承分型面的选择。
7.保证制品精度，对同轴度要求高的制品的外形或内孔，应尽可能设在同
一块模板上，否则由于模板间配合精度不够，定位偏差将影响制品的同
轴度。
常用O形圈的分型一般可分为°与45°分型两种，另外还有90°分型。
°分型面一般适于固定（静态）密封使用场合；45°分型一般用于往复
直线、旋转运动的动态密封场合。
O形密封圈的90°分型结构有以下优点：
其远离工作面，只有在上下模分
积大为便，适于中等规格尺寸O
1)将制品零件的飞边移到90°方向上，使
型面上给制品留下了两处半圆形的小飞边。从理论上讲，在制品的工作
表面上只有两个点有飞边残留，这就提高来制品的密封性能。
2)对内径从40-65mm左右的O形圈来说，可以使模具的工作投影面
缩小，便于采用一模多腔，提高生产效率。
3)90°分型的模具结构简单，易于制造，操作方
形圈的大批量模压生产。
分型面的结构形式是多种多样的，是由橡胶制品的形体结构特点决定的。
常见的分型面有水平分型面、垂直分型面、阶梯分型面、斜分型面以及复合
分型面等。
三、分型面与镶块的关系
对几何形状比较复杂的橡胶制品，为便于脱模，操作方便，便于模具的机械加工，一般多采用镶块结构，但在模具设计时镶块采用越少越好。
模具中镶块分为固定配合与活动配合。典型结构有：
1.两瓣模（二哈夫）薄片镶块
2.嵌条制品的镶块
3.瓶状制品的带堵头式镶块（采用充气或水压脱模法）
4.异形胶管制品的上下两瓣模镶块
镶块随着制品长度的变化，模具分型面也随着变化。Fig2-40~2-42。
四．模具的定位
模具型腔一般由多块模板组合而成的。要确保制品在型腔中获得准确的形状与位置，必须采用不同方式的定位，否则难以压出尺寸准确的制品。
模具定位的结构形式：
1.圆柱面定位
特点：结构简单，通用性强，加工方便，定位可靠。
但应注意定位配合长度，即定位一定要与制品高度相适应，否则易压坏模
具。Fig2-43.
圆柱面定位又分为双向加强定位和单向定位结构两种。
双向加强定位结构适于长壁、套管之类的制品。模具采用盲孔双向定位结构，加料方便，定位性能好，制品壁厚均匀，型芯不易歪斜的特点。Fig2-44。
单向定位（带定向螺钉）结构。Fig2-45。
2.圆锥面与斜面定位
特点：模具在工作时，相关构件能自动导向并定位，易于启模，配合面不易磨损和拉毛，模具使用寿命长，但该结构的锥面部分的锥度配合要求比较严格，加工制作要求较高。
圆锥面与斜面定位角度采用6°～15°（单向）；较多采用10°斜面，配合定位
高度为6～10mm。
3.分型面定位
特点：分型面是型腔的一部分，加工制造要求较严格。P42:Fig2-19
4.导柱、导套定位
适于多型腔模具定位以及定向定位。典型结构是三孔导销（柱）即丁字形排列，也可采用一大一小导销，对角排列。
导柱（导销）有直销和锥销两种。外径系列根据模具大小不同常采用6，8，12，16mm；长度系列：24，28，34，44，48或比模具闭合后尺寸短1～2mm为宜。
对带有型芯并有定位作用的模具，一般采用导销即可，尽量避免采用导套。
对于上下模板均带有型腔或带有型芯较多，而本身不起定位作用的模具，需设计导套结构。Fig2-50。其目的是提高合模时定位准确性和延长使用寿命，便于维修。
导柱大小数量及布置
一幅模具导柱数量一般为2～4个
5.镶块与挡板定位
镶块与V形挡板定位，适用于压制异形胶管、护套以及空芯嵌条等。卧式模具，它既能解决模具加工困难，又能拉紧型芯。Fig2-53。
6.哈夫定位机构
哈夫定位机构就是两半块定位机构，其结构形式简单，加工制作比较困难，但它
却给模具整体的制造和操作带来了很大的方便。适于胶辊、胶套（管）的生产。
7.螺钉定位
螺钉定位既可调节、紧固定位作用，又可起拉紧、定位作用。
结构形式：
1)螺钉调节高度定位
带有金属嵌件活门的制品，由于嵌件尺寸误差不相一致，如嵌件为上偏差，导致压胶时嵌件高度变形；如嵌件我下偏差则造成制品缺胶或出现微孔不致密，若增加胶料，则制品飞边增厚，用螺钉调节嵌件高度，可以避免压胶时所造成的变形或缺胶，飞边增厚的现象。Fig2-54。
2)骑缝螺钉定位
一般带方形或异形的型芯要求定向定位时，可采用骑缝螺钉或骑缝圆柱销定位。Fig2-55。
3)嵌件与型芯螺钉定位
适于减震器、活门、基脚制品中镶件（嵌件）与螺钉定位以及各种异形胶管、护套、空芯嵌条卧式模具中型芯带螺钉拉紧定位。Fig2-53，56，57。
8.其它定位方式
(1)平衡定位法
(2)均匀定位法（工艺销定位）
制品中由工艺销所引起的若干小孔，应不影响制品装配与适用。
(3)铰链（合页）定位
在模具结构上必须保持锐角或外凸薄壁型芯，在操作和使用中很容易碰伤和
损坏，直接影响模具使用寿命和制品外观质量。
五、模具型腔尺寸的确定
(一)胶料收缩率的确定
(1)收缩率的概念
胶料收缩是指制品硫化后，从型腔内取出冷却至室温的尺寸与制品对应
型腔尺寸之差同制品实际尺寸的百分比。
C－胶料的收缩率，％Dq-室温下模具的型腔尺寸，mm
Dz-室温下制品的实际尺寸，mm
(2)胶料收缩率的产生原因
1)温度变化引起的收缩
制品硫化温度一般在～℃，有时高达℃左右。硫化制品出
模后，温度下降至室温，制品体积收缩，尺寸减小。各种橡胶的体积
收缩率一般在40～70×10负5次方/℃。
2)化学反应引起的收缩
胶料在模具中的硫化过程是一个物理－化学过程，橡胶在硫化时，由链
状比较自由运动的柔性分子，变为分子间产生化学交联点的网状结构（新
的化学键），使分子间距离缩小，体积也随之收缩。
3)分子链取向引起的收缩
型腔内的胶料，在挤出成型，硫化过程中，要产生流动而充满型腔。当
橡胶分子链在粘性流动过程中，会沿流动方向取向，这种取向随硫化交
联而被固定下来，但当制品出模后，其分子的回缩力仍然存在，这就产
生了由于分子链取向而引起的收缩，并且这种收缩是有方向性的，沿分
子链取向方向（即胶料流动方向）收缩大。
(3)胶料收缩率的影响因素
1)含胶率和胶种
含胶率越高，收缩率越大。
就胶种而言，收缩率大小依次为：CNRCSBRCCRCNBRCIIRCSICFPM
NR是非极性的，而NBR是极性的，分子间作用力大，松弛时间长，被
拉伸的分子不易立即恢复原状，就被硫化固定，产生的回缩应力大，收
缩也就大，而NR分子链柔性大，松弛快，回缩应力小，收缩也就小。
2)胶料硬度
胶料硬度越大，收缩率越小。
A－硫化胶的平均邵氏硬度。
3)硫化温度
正常的硫化温度范围是在～℃之间。硫化温度越高，收缩率就越
大。一般情况下，在正常硫化温度范围内，温度每升高10℃，其收缩率
就增大0.1～0.2％。
4)半成品胶料重量
办成品胶料重量大于或等于制品重量5％时收缩率比大于等于制品重量
20％的收缩率波动范围小，所以硫化制品时，半成品胶料重量一般大于
制品重量5%~10%为宜。
5)胶料加工工艺
胶料的可塑性越好，（可塑性大，胶料容易流动，分子容易变形，不易取
向，回缩应力小，收缩率小）停放时间越长，胚料形状越接近制品，收
缩率越小。
6)制品形状大小
收缩率随制品尺寸的增大而减小。环状制品的内径收缩率大于外径收缩
率，且随直径的增大而减小。
(4)胶料收缩率的一般规律
1)胶料压延方向和在模具中流动方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，
流动距离越长，收缩率越大。
2)模具型腔中装入半成品胶料越多，制品致密性越高，其收缩率就越小。
3)多孔模腔的模具，中间模腔压出的制品收缩率比边沿模腔压出的制品
收缩率要小。
4)注射法成形的制品收缩率比一般模压法压制的制品收缩率略小。
5)薄形制品（断面、厚度小于3mm）的收缩率比厚制品（10mm以上）
收缩率大0.2％～0.6％。
6)一般橡胶制品的收缩率随制品的内外径和截面的增大而减小。
7)棉布经涂胶后与橡胶分层贴合的夹布制品的收缩率，一般在0～0.14
％，夹布层越多，收缩率越小；织物为涤纶线的制品的硫化收缩率为
0.4％～1.5％；含锦纶丝、尼龙布类织物的制品的硫化收缩率一般在
0.8％～1.8％。
8)含有金属等硬嵌件的橡胶制品零件的硫化收缩率较小，且向嵌件的几
何中心收缩，收缩率一般在0～0.4％。
9)硬质橡胶（邵尔硬度在90以上）含胶量在20％左右时，制品零件的
硫化收缩率大约为1.5％左右。
10)橡塑并用制品的收缩率一般为1.1％～1.6％，约比同类橡胶制品小0.1
％～0.3％。
(5)橡胶制品收缩率的计算公式
1)橡胶制品与模腔相应尺寸的计算公式
C－制品胶料的收缩率（平均值）
L1－室温下测得的橡胶制品尺寸
L2－室温下测得的模具型腔尺寸
2)以邵氏硬度计算制品胶料收缩率的经验公式
C－制品胶料收缩率
A－硫化胶的平均邵氏硬度。
3)以橡胶硫化温度计算制品收缩率的一般计算公式
C-制品胶料的收缩率（平均值）
α－橡胶的线性膨胀系数
β－模具材料的膨胀系数
TΔ－硫化温度与测量温度（室温）之差
R－生胶、硫黄和有机配合剂在橡胶中的体积分数（％）
此外，还可以查手册或经验数据。
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