橡膠墊沖切模設(shè)計(jì)

江蘇遠(yuǎn)宇電子集團(tuán)公司 （常州 213016） 蔡偉榮

常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （江蘇 213016） 徐 登

此橡膠墊是某型號(hào)電聲器件的防振保護(hù)裝置，圖1所示為橡膠墊的2D圖，材料選用以聚硅氧烷為主要原料的50度硅膠，由生硅膠在成型壓力機(jī)上高溫硫化而成，橡膠成型模設(shè)計(jì)產(chǎn)品數(shù)量為一模72腔。此橡膠墊的特點(diǎn)是批量大、外形小，考慮到成型壓力機(jī)的生產(chǎn)效率，高溫硫化后所有工件需一次性從成型壓力機(jī)上取下，各工件間需有0.05mm左右的料帶相互連接（若單個(gè)工件粘留在模具型腔內(nèi)，由于模具溫度較高，只能用氣槍將其吹掉，造成浪費(fèi)）。圖2所示為整張橡膠墊的3D圖，此產(chǎn)品原來(lái)的篩選加工是由人工將圖2所示的整張橡膠墊采摘成圖1所示的產(chǎn)品，由于人工采摘存在質(zhì)量不穩(wěn)定（毛刺不均勻），而且外形部分和兩個(gè)內(nèi)孔均有廢料需去除，效率很低。為提高加工效率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低人工成本，此橡膠墊的篩選加工由原來(lái)的人工采摘改為由沖切模沖切制成。

圖1 橡膠墊（2D圖）

圖2 整張橡膠墊（3D圖）

1. 沖切模分析

此橡膠墊沖切模原理是利用模具對(duì)橡膠進(jìn)行裁剪，使產(chǎn)品從整個(gè)橡膠料上分離，從而獲得合格產(chǎn)品。由于橡膠墊要求沖切后無(wú)毛刺，模具的設(shè)計(jì)精度較高，沖切模的凹凸模尺寸及兩者之間間隙的合理設(shè)計(jì)是保證模具正常工作、保證工件質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，理想的間隙是橡膠料沖裁斷裂時(shí)，凸模和凹模刃口邊所產(chǎn)生的裂紋在一條直線上，否則橡膠零件邊緣將產(chǎn)生不均勻的毛刺。此橡膠模的凸模、凹模如圖3、圖4所示，設(shè)計(jì)尺寸由公式計(jì)算得到

式中，dp為凸模尺寸；δp為凸模制造公差；d為橡膠件基本尺寸；x為磨損系數(shù)；Δ為橡膠件公差；dd為凹模尺寸；δd為凹模制造公差；Zmin為最小初始單面間隙。

圖3 凸模

圖4 凹模

橡膠墊中間圓孔基本尺寸d=2.00mm，由于橡膠料硬度遠(yuǎn)比沖切模具的凹凸模軟，凹凸模的磨損可忽略不計(jì)，設(shè)計(jì)選取磨損系數(shù)x=0，凸模制造公差δp=0.01mm，由式（1）得凸模1的尺寸dp=，最小初始單面間隙為Zmin=0.005mm，凹模制造公差δd=0.01mm，由式（2）得凹模尺寸，同理，根據(jù)橡膠墊異形孔的基本尺寸，可分別得到異形孔凹凸模的尺寸。

決定模具設(shè)計(jì)是否成功的另一因素是沖切模的各孔中心距和圖2所示的整張橡膠墊各零件中心距一致（兩者中心距不一致造成沖切后橡膠件單邊毛刺），圖2所示的各零件中心距由橡膠成型模的中心距利用公式計(jì)算得到

所以

式中，Scp為橡膠平均硫化收縮率；D模為模具型腔尺寸；D制為橡膠制品尺寸。

橡膠成型模具x方向設(shè)計(jì)中心距13.6mm，橡膠平均硫化收縮率2.5%，由式（5）計(jì)算得到制品x方向中心距13.26mm，成型模具y方向設(shè)計(jì)中心距8.2mm，同理可得制品y方向中心距8.00mm，由此可得沖切模的零件中心距x＝13.26mm，y＝8.00mm。

2. 沖切模設(shè)計(jì)

通過(guò)以上工藝分析，設(shè)計(jì)了一套沖切模具如圖5所示，裝配時(shí)首先將上模組件由上模座通過(guò)模柄固定在SQY–20A型號(hào)的氣動(dòng)壓力機(jī)上方，下模組件放置在壓力機(jī)工作臺(tái)上，調(diào)試必須保證上模導(dǎo)柱在下模導(dǎo)套內(nèi)滑動(dòng)順暢，調(diào)試正常后固定下模組件。沖切時(shí)首先將圖2所示的整張橡膠件放置在下模板型腔內(nèi)，在整張橡膠件上的零件都進(jìn)入模具型腔后開(kāi)始沖切，過(guò)程是上模組件沿沖床導(dǎo)柱向下運(yùn)動(dòng)，先由上模導(dǎo)柱進(jìn)入下模導(dǎo)套，然后卸料板壓住橡膠件邊緣，最后由凸模進(jìn)入凹模，對(duì)橡膠件的兩孔形成剪切，使兩孔內(nèi)廢料與整個(gè)橡膠件分離完成沖切。沖切完成后，當(dāng)上模組件上移時(shí)，卸料板在彈簧力的作用下仍將整張橡膠件壓緊，兩凸模首先從橡膠件中抽出，然后上模組件上移完成整個(gè)工作循環(huán)。完成橡膠墊兩孔沖切后，再由另一副沖切模具對(duì)橡膠墊外形進(jìn)行沖切，由橡膠墊外形的基本尺寸和式（1）、式（2），可分別設(shè)計(jì)凹凸模尺寸，模具中心距仍為x＝13.26mm，y＝8.00mm，模具結(jié)構(gòu)和第一副沖切模相同，沖切時(shí)首先將沖完兩孔的整張橡膠件放置在下模型腔內(nèi)，其操作過(guò)程和第一副沖切模具相同。

圖5 模具結(jié)構(gòu)

3. 工藝改進(jìn)

由于SQY–20A型號(hào)的壓力機(jī)行程較短，橡膠墊非常細(xì)小，橡膠件在下模板上的放置情況觀察不清楚，成品率達(dá)不到要求，雖然廢品不多，但挑選困難，現(xiàn)增加滑動(dòng)限位裝置，如圖6所示，首先將裝配好的下模襯板推入到滑動(dòng)限位裝置限位槽內(nèi)，位置調(diào)試正確后固定在機(jī)床工作臺(tái)上，工作時(shí)將下模襯板從滑動(dòng)限位裝置限位槽抽出，將整張橡膠件全部放入下模型腔后，將下模襯板推入下?；瑒?dòng)限位裝

置限位槽，下模襯板沿限位槽往y正方向移動(dòng)，下模襯板碰到限位塊后停止，彈簧球頂裝置中的定位球在彈簧力的作用下被頂出，和下模板上的凹球面貼緊，實(shí)現(xiàn)下模組件精確定位。此橡膠沖切模經(jīng)改進(jìn)后使用，成品率提高，避免了廢品挑選。

圖6 滑動(dòng)限位裝置

4. 結(jié)語(yǔ)

此兩副橡膠沖切模結(jié)構(gòu)合理，操作方便，沖切后產(chǎn)品輪廓清晰，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率大幅提高。