摘 要：针对某型汽车橡胶防振垫的结构和所用生胶材料， 确定了其硫化模具的收缩率、分型结构和开模结构。结果表明， 该型模具采用多腔、两开模结构， 设计合理， 其橡胶制品首件鉴定100%合格， 批量生产合格率达到99.9%, 制品少一道飞边， 清理飞边速度快， 生产效率高， 适合大批量生产。
关键词：模具设计； 收缩率； 分型结构； 2D排位； 结构设计；
随着汽车工业的快速发展， 车用橡胶制品的种类及应用非常广泛。为提高汽车电子原器件的安全稳定性， 防止振动对其造成破坏， 车用橡胶防振垫设计和应用得到快速推广。某型橡胶防振垫是由一种纯橡胶材料构成， 具有异形非对称结构， 产品需求量大， 要求其硫化模具结构优化， 以减少修边工序；设计相应工装， 提高产品质量和生产效率。
1、 产品结构与收缩率
图1为某型汽车橡胶防振垫3D示意结构。
图1 橡胶防振垫3D示意结构
从图1可看出， 该产品具有异形非对称结构， 为纯橡胶制品， 结构复杂， 其硫化模具分型结构难确定。图2为橡胶防振垫2D平面图。该型产品技术要求为黑色纯丁腈橡胶制品， 硬度为邵尔A60~70度， 未注尺寸公差按GB/T3672.1-2002中M 3级执行， 产品去除飞边和毛刺。该型橡胶防振垫所用材料为中等硬度丁腈橡胶， 胶料配方代号P312-65, 根据以往经验， 该型胶料收缩率应在1.5%~2.3%之间， 收缩率推荐值为2.0%[1].
2、 硫化模具的设计
2.1、 硫化模具设计要求
1） 要求硫化模具分型线越少越好， 最好每腔产品整体1道封闭飞边， 见图3中浅灰色沿边线。
2） 要求每腔产品下模腔均为磨砂面 （见图4中黑色表面部分） , 其他表面光滑无刀痕。
3） 要求硫化模具型腔外左上角刻上型腔号， 从左到右， 从上到下。
2.2、 模具结构的确定
由于橡胶防振垫整体高度小于11mm, 高度较小， 若将硫化模具设计成三开模结构， 中模厚度尺寸偏小， 强度和刚度均不足， 模具寿命较短， 制品还有两道飞边需要清理， 生产效率低， 成本增大；优点是加工简单， 制品不易出现卷气和流痕等缺陷。若将硫化模具设计成两开模结构， 只有上模 （型芯） 和下模 （型腔） , 结构简单；但模具需要电火花加工， 加工难度大， 成本增加。
综上分析并综合考虑用户要求， 该型模具确定采用多腔、两开模结构， 模具定位精度高， 制品少一道飞边， 起模时还可利用空压机气枪取出制品， 清理飞边速度快， 生产效率高， 适合大批量生产。
2.3、 模具腔数的确定
根据市场反馈， 该型橡胶防振垫年需求量大于30万件， 要求每月产能不少于3万件， 若按每月排10天班计算， 只上白班， 8小时工作制， 每天至少生产3000件， 该型制品5 min一排， 每小时12排， 每模生产不少于2000/ （10×8） =31.25件。根据以上计算和实际生产要求， 该型模具型腔数确定为一模36腔。
图2 橡胶防振垫2D平面图
图3 橡胶防振垫分型线 （1）
图4 橡胶防振垫分型线 （2）
2.4、 硫化模具的2D排位设计
图1表明该型橡胶防振垫具有非对称异形结构， 其左侧和右侧明显不对称， 左侧还有1个开口。平衡排位是指模具型腔排位时最好能够做到上下左右排位平衡， 使半成品胶料在模具型腔中流动自如， 压力均匀。笔者针对该型模具2D排位时， 首先考虑到该型制品所用胶料整体收缩率为2%, 即模具型腔平面整体放大1.02倍。图5为橡胶防振垫模具型腔局部2D平衡排位。从图5可看出， 按收缩率放大后， 以1号为基准， 在XY平面内将橡胶防振垫模具型腔绕O点旋转180°， 得到防振垫型腔2号， 1号和2号在Y向相距28mm, 1号和2号关于O点中心对称， 即平衡排位；再将1号和2号型腔同时平移， 得到3号和4号型腔， 在X向2组间距54mm.其他型腔的排位依此类推。图6为橡胶防振垫硫化模具整体2D平衡排位。从图6可看出， 每个型腔周围均有小余胶槽， 外侧有3个大余胶槽并相互贯通。
在2D排位时， 对于非对称结构的橡胶制品， 建议不要采用镜像命令；如果采用， 该硫化模具生产的橡胶制品就会有一半报废。如若将1号型腔关于X轴镜像， 2号型腔防振垫制品左侧开口会在其右侧， 防振垫产品与技术图纸不符合， 造成模具设计失败。
图5 橡胶防振垫模具型腔局部2D平衡排位
图6 橡胶防振垫硫化模具整体2D平衡排位
图7 橡胶防振垫硫化模具整体结构设计
2.5、 模具整体结构设计
基于前述， 将模具整体结构设计成两开模结构， 具体见图7.
模具型腔设计为一模36腔， 整体排位平衡， 每个型腔余胶槽相互贯通， 方便整体脱模、取出， 余胶槽刻在下模板平面上。根据工艺要求， 下模板型腔必须喷砂处理， 以保证橡胶防振垫下表面制成磨砂面， 上模型芯表面抛光处理。喷砂处理成磨砂面和排气弹簧组件的目的是提高橡胶防振垫外观质量。该模具下模型腔为独立封闭槽体， 在半成品压力作用下， 下模型腔容易出现卷气和流痕等现象， 磨砂面和排气弹簧组件可改善其外观缺陷。
3、 试模验证
经过批量验证， 该型橡胶防振垫硫化模具设计合理， 产品首件鉴定100%合格， 批量生产合格率达到99.9%.该型硫化模具两开模结构设计， 能够自动开合模具， 无需手动， 模具精度高， 使用寿命长， 减小了工人劳动强度， 制品只有一道飞边， 修边效率高。
4、 结束语
在近半年的批量生产中， 该型橡胶防振垫硫化模具生产效率明显提高， 硫化操作人员给于了高度评价， 得到实践认可。期望本工作能对类似汽车橡胶制品硫化模具的设计具有参考意义。
参考文献：
[1]张秀英。橡胶模具设计方法与实例[M].北京：化学工业出版社， 2010.
