橡胶注射模具设计

橡胶材料的高弹性和热固化成型工艺特点，决定了橡胶注射模具与塑料注射模具截然不同。因为成型产品时，二者使用的原材料、注射机和成型工艺都不相同。橡胶注射模具设计，除了要保证生产出内在、外观和尺寸合格的产品外，还要求具有良好的操作工艺性。一副设计优异的橡胶注射模具，能与成型用的胶料和注射机合理地匹配，并具有调试时间短、几乎不需要修改，废胶料少、产品质量稳定，操作方便、生产效率高等特质。

三十多年的橡胶注射技术支持、橡胶注射模具设计、成型工艺调试和橡胶新产品开发等工作，使笔者体会到，作为一个橡胶注射模具的设计者，除了要具有模具设计的基础知识外，还需要了解橡胶注射机的结构性能、橡胶注射用胶料的工艺性要求和橡胶注射成型的工艺特点，只有把这几个方面结合起来综合考虑，才能设计出好的橡胶注射模具。本书由以下几个部分组成。

第1章绪论，介绍了橡胶注射机的种类和结构特点、橡胶注射成型工艺、计算机辅助设计在橡胶产品和注射模具设计方面的应用、橡胶注射模具的基本结构特征和设计方法步骤。第2章介绍了橡胶注射模具的成型要素设计，包括模腔设计、模腔数与分型面确定、模腔排布方法、注胶系统设计等。第3章介绍了橡胶注射模具操作要素设计，包括冷流道体设计、模具加热系统、产品的脱模、模腔的清理和产品修边的方式选择与设计。第4章介绍了橡胶注射模具的结构设计，包括模具主要零部件结构、模具定位系统、模具打开方式的设计和模具材料的选择等，系统地介绍了橡胶注射模具设计的基本方法。

橡胶注射成型方式在许多通用橡胶产品成型方面，已经形成了成熟的模具结构与工艺方法。第5章通过介绍O形圈、轮胎胶囊、复合绝缘子伞裙、油封、波纹管、橡胶电缆附件、减震件等典型注射模具设计范例，进一步阐述了常用橡胶注射模具的设计基本思路与方法。

液态硅橡胶具有低黏度、无毒无害、耐高低温、良好的伸长率与强度等特性，广泛地应用于国计民生各个领域，其成型工艺别具个性，与一般固态橡胶不同。第6章通过描述液态硅橡胶的性能与工艺特点、成型设备和注射模具设计典型范例，介绍了液态硅橡胶注射模具的特点和设计方法。

高压空心绝缘子产品体积大，成型工艺特殊。第7章通过对用硅橡胶注射成型大型空心绝缘子产品的注射成型机、模具和工艺的叙述，充分地展现了大型橡胶产品在注射模具、注射机和注射工艺方面与小型橡胶产品的区别。

本书总结了笔者在过去30多年关于橡胶注射模具设计和成型工艺方面的经验和知识，对于从事橡胶注射模具设计和橡胶注射成型工艺工作的人员，具有一定的指导和借鉴意义。同时该书也是一本系统地学习和了解橡胶注射模具设计原理与方法的教科书。

在本书的编著过程中，陆军、李海东等提供了许多帮助和建议，在此表示真诚的感谢！

书中难免有不足或疏漏之处，欢迎同行朋友斧正与交流。

雷选民    

2022.1.1 于咸阳  

本书系统地介绍了橡胶注射模具设计的原理与方法。主要包括：橡胶注射成型技术特点和计算机辅助模具设计；模腔、分型面、模腔排布和注胶系统等成型要素设计；冷流道体、加热系统、产品脱模、模腔清理和产品修边等操作要素设计；模具主要零部件结构、定位系统、模具打开方式和模具材料选择等结构要素设计；典型橡胶制品注射模具设计；液态硅橡胶注射工艺与模具设计；空心绝缘子成型工艺特点和注射模具设计。对于从事橡胶注射模具设计和成型工艺工作的人员及院校师生，具有一定的指导和借鉴意义。

本书系统地介绍了橡胶注射模具设计的原理与方法。主要包括：橡胶注射成型技术特点和计算机辅助模具设计；模腔、分型面、模腔排布和注胶系统等成型要素设计；冷流道体、加热系统、产品脱模、模腔清理和产品修边等操作要素设计；模具主要零部件结构、定位系统、模具打开方式和模具材料选择等结构要素设计；典型橡胶制品注射模具设计；液态硅橡胶注射工艺与模具设计；空心绝缘子成型工艺特点和注射模具设计。对于从事橡胶注射模具设计和成型工艺工作的人员及院校师生，具有一定的指导和借鉴意义。

雷选民，西北橡胶塑料研究设计院，顾问，2017.11-至今 在西北橡胶塑料研究设计院有限司项目办公室，技术支持

2006．11-2017.06，在泰科电子（上海）公司电力部研发中心，首席橡胶成型工艺高级工程师

2001．3-2006．11  法国REP公司北京代表处，技术经理

1996．5-2001．12  西北橡胶塑料研究设计院（以下简称西橡院），REP橡胶注射技术服务中心主任

1985．7-1996．4  西橡院橡胶分公司，橡胶机械工程师

1981．1-1982．9  西橡院工艺装备室，技术员

负责设计、加工、调试了硅橡胶复合绝缘子、三元乙丙橡胶波纹管等橡胶注射模具；在客户的复合绝缘子、轮胎胶囊、氯丁橡胶医用瓶塞、汽车密封件、大型硅橡胶套管、电缆附件、医用输液管、橡胶减震件等新产品的开发项目中，参加确定工艺路线和模具结构的方案，并负责现场调试和改进工作；现场指导安装、调试橡胶注射机，培训客户使用橡胶注射技术；编译了“REP橡胶注射机应用手册”，“ REP橡胶注射机维护手册”“RTIP橡胶注射机使用指南” 等专业书籍。

第1章  绪论  001

1.1 橡胶注射机  001

1.1.1 橡胶注射机的基本结构与特点  001

1.1.2 橡胶注射机分类  004

1.1.3 合模单元  008

1.1.4 注射单元  012

1.1.5 液压系统  018

1.1.6 安全系统  019

1.1.7 控制系统  020

1.1.8 橡胶注射机的功能选项  020

1.2 橡胶注射成型工艺  022

1.2.1 注射胶料要求  022

1.2.2 注射用胶料配方设计  022

1.2.3 评估胶料工艺特性的方法  023

1.2.4 注射工艺参数设定方法  024

1.3 橡胶注射模具设计方法  026

1.3.1 橡胶注射与塑料注射的区别  026

1.3.2 橡胶注射模具分类  027

1.3.3 模具结构要素  030

1.3.4 模具设计条件  031

1.3.5 设计模具步骤  032

1.4 橡胶产品和模具的计算机辅助设计  033

1.4.1 二维图纸设计软件  033

1.4.2 三维结构设计软件  035

1.4.3 有限元分析软件  036

第2章  产品成型要素设计  042

2.1 模腔设计  042

2.1.1 橡胶产品的尺寸公差  042

2.1.2 影响橡胶制品尺寸的因素  043

2.1.3 橡胶收缩率  044

2.1.4 确定模腔尺寸  049

2.1.5 模腔上的标记  050

2.1.6 模腔光洁度  052

2.2 选择分型面  052

2.2.1 模腔的放置方式  052

2.2.2 分型面的分类  053

2.2.3 分型面选择原则  056

2.3 初步估算模腔数  062

2.3.1 决定模腔数的因素  062

2.3.2 确定模腔数的步骤  063

2.4 排布模腔  066

2.4.1 模具板面的大小  066

2.4.2 模腔到模具边缘的距离  066

2.4.3 模腔之间的距离  067

2.4.4 脱模方式  068

2.4.5 模腔排列方式  070

2.5 选择注胶方式  076

2.5.1 注射孔直接注胶  077

2.5.2 分型面注胶  078

2.5.3 环形注胶口  083

2.5.4 针尖注胶道  085

2.5.5 潜水注胶道  087

2.5.6 膜片注胶道  088

2.5.7 平衡进胶道  090

2.6 流胶道系统设计  091

2.6.1 注射孔  091

2.6.2 冷料槽  092

2.6.3 设计流胶道  093

2.7 注射传递模具设计  100

2.7.1 注射传递过程  100

2.7.2 注射传递特点  101

2.7.3 注射-模压模具   102

2.7.4 热传递腔模具  103

2.7.5 冷传递腔模具  104

2.7.6 注射传递模具设计  105

2.8 设计余胶槽  111

2.8.1 余胶槽的功能  111

2.8.2 余胶槽的种类  111

2.8.3 确定余胶槽  111

2.8.4 设计溢胶槽  113

2.9 设计排气系统  114

2.9.1 排气方式  114

2.9.2 设计排气系统  115

2.9.3 设计抽真空系统  116

第3章  橡胶注射模具操作要素设计  119

3.1 橡胶注射模具冷流道体  119

3.1.1 冷流道体的结构特点  119

3.1.2 冷流道体的种类  121

3.1.3 冷流道体的基本要求  127

3.1.4 冷流道体设计原则  127

3.1.5 冷流道体应用实例  129

3.2 设计流道料头拉断机构  130

3.2.1 胶道料头拉断机构的必要性  130

3.2.2 胶道料头拉断机构设计要点  131

3.3 设计模具加热  133

3.3.1 机器热板加热模具  133

3.3.2 介质加热模具  134

3.3.3 电热管加热模具  136

3.4 橡胶制品的脱模方式  140

3.4.1 影响产品脱模效果的因素  141

3.4.2 手工脱模方式  142

3.4.3 自动脱模方式  146

3.5 橡胶模具的清理方式  156

3.5.1 模腔表面质量变化的成因  156

3.5.2 脱模剂  157

3.5.3 模具即时清理方法  160

3.5.4 停机清理模具方法  162

3.5.5 模腔维护操作方法  165

3.6 橡胶制品的修边方式  166

3.6.1 常用的修边方法  166

3.6.2 冷冻去边方法  168

3.6.3 空心绝缘子的修边方法  170

3.6.4 导电橡胶产品飞边处理方法  174

第4章  橡胶注射模具结构设计  175

4.1 模板和镶块设计  175

4.1.1 模板设计原则  175

4.1.2 镶块设计  176

4.2 模具定位系统设计  177

4.2.1 模具定位系统  177

4.2.2 模具在注射机上定位结构设计  181

4.3 模具功能件设计  185

4.3.1 模具运输与安装功能件  185

4.3.2 模具其他功能结构设计  187

4.4 模具打开方式设计  188

4.4.1 模具合模方向打开方式  189

4.4.2 模具侧向打开方式  190

4.5 模具的固定方式设计  193

4.5.1 模具在热板上的固定方式  194

4.5.2 模具与顶出器的连接方式  197

4.5.3 橡胶模具快速固定方法  198

4.5.4 快速拆卸和安装模具方法  201

4.5.5 规范模具操作步骤  202

4.6 选择橡胶模具材料  203

4.6.1 模具的工况条件与损坏方式  203

4.6.2 模具材料的基本要求  205

4.6.3 模具材料选择  206

第5章  典型橡胶注射模具设计  208

5.1 “O”形圈注射模具设计  208

5.1.1 注射成型O形圈  209

5.1.2 模压方式成型O形圈  213

5.2 骨架油封模具设计  214

5.2.1 油封的成型方式  215

5.2.2 选择分型面  216

5.2.3 收缩率  217

5.2.4 骨架的定位和封胶方式  218

5.3 减震件模具设计  222

5.3.1 轴向减震件  222

5.3.2 径向减震件  223

5.4 密封条接头模具设计  225

5.4.1 接头模具类型  225

5.4.2 接头工艺  226

5.4.3 胶条在模具上的固定方法  227

5.4.4 注胶口  228

5.4.5 复合产品的接头成型  229

5.4.6 接头成型操作  230

5.5 复合绝缘子模具设计  230

5.5.1 复合绝缘子的特点  230

5.5.2 模腔结构设计  231

5.5.3 注胶方式  232

5.5.4 热流胶道和冷流胶道模具  234

5.5.5 顶杆结构设计  234

5.5.6 排气方式  235

5.5.7 模具材料与模腔表面处理方法  236

5.5.8 绝缘子成型工艺  236

5.6 橡胶瓶塞注射模具  238

5.6.1 橡胶瓶塞的成型方法  238

5.6.2 注射成型模具设计  239

5.6.3 模压成型特点  242

5.7 轮胎胶囊模具设计与成型工艺  242

5.7.1 轮胎胶囊成型方式  243

5.7.2 注射胶囊模具设计  245

5.7.3 模具材料与加工方法  250

5.7.4 模具的加热  251

5.8 EPDM成型电缆附件的模具与成型工艺  252

5.8.1 110kV中间接头模具设计  252

5.8.2 中压T形头产品注射模具与成型工艺  256

5.8.3 中压肘形头注射模具与成型工艺  261

5.9 波纹管模具设计  266

5.9.1 波纹管产品特点  266

5.9.2 波纹管模具设计  266

5.9.3 波纹管模具实例  270

5.10 隔膜模具设计  272

5.10.1 隔膜的注胶形式  273

5.10.2 隔膜的脱模方式  275

5.10.3 双层模腔模具  276

5.11 几种模具结构  276

5.11.1 汽缸垫模具  276

5.11.2 橡胶定子模具  278

5.11.3 垫环模具  281

5.11.4 垫套模具  282

5.11.5 医用多孔软管接头模具  282

5.11.6 插头垫模具  283

5.11.7 三指套模具  284

5.11.8 婴儿奶嘴注射模具  285

5.11.9 护套产品注射模具  286

5.11.10 穿线盖模具  287

5.11.11 气囊模具  288

5.11.12 减震座模具  289

5.11.13 中压冷缩终端产品模具  290

5.11.14 S20油封模具  291

第6章  液态硅橡胶注射模具设计  293

6.1 液态硅橡胶的性能与工艺特点  293

6.1.1 液态硅橡胶与固态硅橡胶的比较  294

6.1.2 过氧化物硫化与铂金硫化的区别  295

6.1.3 液态硅橡胶的性能特点  298

6.1.4 液态硅橡胶成型工艺特点  299

6.2 液态硅橡胶制品成型设备与工艺  302

6.2.1 液态硅橡胶与固态硅橡胶注射工艺区别  302

6.2.2 液态硅橡胶的计量方式  302

6.2.3 成型方式的选择  306

6.2.4 注胶系统的维护要点  307

6.2.5 液态硅橡胶产品的成型方式  307

6.3 手工成型模具特点与高压充油式终端产品的成型  311

6.3.1 手工模具的特点  312

6.3.2 手工模具的要素  313

6.3.3 高压充油式终端产品模具  314

6.4 挠性高压终端模具与成型工艺  316

6.4.1 模具设计  317