丁基橡胶瓶塞硫化收缩率研究
贺靖勇
(株洲工学院信息与计算科学系,湖南株洲412000)
摘要:介绍了影响橡胶硫化收缩率的因素,以28-B橡胶瓶塞为例,研究了丁基橡胶瓶塞硫化收缩率的确定方法、模芯公差范围确定的方法,最后确定了28-B橡胶瓶塞的模芯尺寸和公差范围,在生产过程中取得了较好的经济效益。
关键词:硫化;收缩率;模芯公差;橡胶瓶塞
中图分类号:TQ330.41文献标识码:B文章编号:1001-2168(2006)03-0070-04
Research of Vulcanizin g Shrinka g e Value of
But y l Rubber Bottle Closure
HE Jing_yong
(De p artmen t of Information and Com p uter Science,Zhu zhou Institute of Technolo gy,
Z huzhou,Hunan412000,Chin a)
Abstract:The concept of rubber vulcanizing shrinkage value was in dicated and th e influencing fact ors were discussed.The d etermination of the vu lcanizin g shrin ka g e value o f28_B bu t y l rub ber bottle closu re and of the t olerance ran g e o f mold core was anal y zed and g ood results were achieved. Key words:vulcanizing;shrink age value;mold core tolerance
1引言
丁基橡胶是通用橡胶中用量较大的品种之一,具有无毒、对人体无害、对药物污染或破坏小的作用,很高的化学稳定性、生物惰性,良好的洁净度,气密性好、吸水性小、耐热、耐老化性能等优点,是生产医用瓶塞的理想原料。丁基橡胶的不足在于抗撕裂
慢进,快进由远程调压阀5控制压力,调定压力为3.5MPa;慢进速度由节流阀调节,回油路加溢流阀9加以缓冲,调定压力为0.5MPa,用三位四通电磁阀10控制模具在任意位置停留。下模与型腔合上自锁后,加料缸开始运动,用三位四通电磁阀15控制承料箱在任意位置停留,DP2调定压力为3MPa,而后振荡匀粉。结束后主油缸继续带动下模与型腔与上模合上,先后进行快进,慢进、压实、保压,快进由远程调压阀5控制压力,慢进、压实、保压由溢流阀4控制压力,调定压力为5.04MPa,保压时DP1的调定值为4.5MPa,由节流阀12与调速阀8控制速度。结束后,下模与型腔板从上模中退出先慢退再快退,最后下模从型腔中脱出,制件留在下模中,先慢退再快退,当下模碰到顶杆后又转为慢退,首先由顶杆顶人字顶板绕开振动器第1次顶出,再由人字顶板,推杆与顶件板第2次顶出,将制件从55根型芯中顶出,得到制件。
5结束语
航空电联接器玻璃模具已投入生产使用,经过大批量生产,精度高、密度均匀、质量好,符合图纸要求,且生产率极高。自从代替人工操作后,排除了人为因素的干扰,给生产带来了极大的方便,提高了企业的经济效益。模具结构新颖,二级导向精度高,自动计量,开模与压制平稳,振动均粉而缓冲,二级顶出制件流畅,密封优良,维修方便。为类似以粉末为原材料的其他各类成型的模具设计与制造积累了经验。
参考文献:
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工业出版社,2003.
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性能差,硫化收缩率较大,从而对瓶塞生产工艺的控制和型腔尺寸的设计提出了较高的要求。
在丁基橡胶瓶塞生产中,模具型腔尺寸精度的高低是确保丁基橡胶瓶塞是否合格的关键,也是模具制造成本高低的关键。正确估算丁基橡胶硫化收缩率,是确保模具尺寸达到丁基橡胶瓶塞生产要求和降低模具制造成本的重要环节。只有正确掌握丁基橡胶瓶塞硫化收缩率,才能确定模具型腔各部分的尺寸及选取合理的公差范围,提高丁基橡胶瓶塞的生产合格率,同时能适当降低模具型腔尺寸公差要求,从而降低模具制造成本,最终降低丁基橡胶瓶塞的生产成本。
2产品介绍
现以丁基橡胶输液瓶塞为例(如图1所示)介绍丁基橡胶瓶塞的生产工艺。
图1丁基橡胶B型输液瓶塞结构和尺寸
橡胶制品与塑料制品有较大的区别,橡胶制品并不要求模具型腔的每一处尺寸都精确到位,即不作要求的尺寸公差范围较大或为自由公差,但有些关键尺寸必须重点控制。本产品必须控制的尺寸公差为表1中主要尺寸要求的极限偏差,表2中的参考尺寸一般采用自由公差,模芯设计时尺寸使用橡胶件的尺寸值,不用考虑尺寸的公差值。
3橡胶硫化收缩率及影响因素
3.1橡胶硫化收缩率
橡胶硫化收缩率,即通常所称的缩比,是指橡胶材料在硫化前后体积的变化,严格地讲是考虑了制作模具的钢材和出自模具型腔的橡胶制品从硫化温度降至室温,所引起的空间体积或某一线性尺寸变化的综合性工程经验数据。收缩率k:
k=[(D-D1)/D]100%(1)式中k!!!收缩率
D!!!型腔尺寸
D1!!!橡胶件尺寸(产品设计图所示尺寸)
如果按已知橡胶件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为:
D=D1/(1-k)(2)在模具设计中为了简化计算,一般采用下式求模具尺寸:
D=(1+k)D1(3)由于收缩率的确定受到众多因素的影响,只能使用近似值,所以应用式(3)来计算型腔尺寸可以基本满足设计要求。在模具制造中,型腔按照下偏差加工,模芯按照上偏差加工,以弥补收缩率偏差对橡胶件尺寸的影响。
3.2影响橡胶硫化收缩率因素
3.2.1硬度影响
硬度大的胶料比硬度小的同种胶料硫化收缩率要小,但超过90邵氏硬度胶料的收缩率随硬度增加而增加。丁基胶塞的硬度是根据其使用功能要求而确定的,一般在40~60邵氏硬度范围内,以50邵氏
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作者简介:贺靖勇(1970-),男,湖南益阳人,工程师,主要从事仪器研制与开发工作,地址:湖南株洲工学院信息与计算科学系。电话:139********,电子信箱:lora-chang@https://www.doczj.com/doc/6e6577201.html,
收稿日期:2005-04-16表1丁基橡胶瓶塞28-B主要尺寸mm 参考尺寸
d212.0
d37.0
h4 3.0
h28.0
a7?
公称尺寸28
主要尺寸
塞颈尺寸d
1
基本尺寸18.0
极限偏差#0.2
冠部直径d
4
基本尺寸26.6
极限偏差#0.3
冠部厚度h3
基本尺寸3.8
极限偏差#0.3
总高度h
1
基本尺寸11.8
极限偏差#0.4表2丁基橡胶瓶塞28-B参考尺寸mm
硬度左右较好。
3.2.2填料影响
在橡胶原料中加入无机填料可减小分子趋向,降低纵向收缩率。随着填料的加入量的增大,则胶料的收缩率越小。
3.2.3硫化温度及硫化程度影响
橡胶硫化时,硫化温度越高,则橡胶收缩率越大。丁基橡胶一般采用165~185?的高温硫化,从而导致丁基橡胶硫化收缩率较大。接近正硫化处硫化收缩率最小,欠硫和过硫时硫化收缩率都会增大。
3.2.4模具结构影响
注射成型模具的收缩率比模压模具的收缩率要小,多型腔模具中间腔的收缩率略小于边缘的收缩率,纵向收缩率大于横向收缩率,同规格的圆形截面和方形截面的胶圈具有相同的收缩率,通常纯橡胶制品的收缩率都是指向其结构中心,薄制品的收缩率比厚制品的收缩率大0.2%~0.6%,高度、厚度在5mm以下其收缩率可忽略不计。
3.2.5其他因素影响
胶料的预塑处理、预成型处理、受热时间长短等对橡胶收缩率也有影响,橡胶体内存在一种阻碍收缩的能力,这种能力称为收缩阻力,制品形体越大或某一尺寸越大,则收缩阻力越大,收缩率也就越小。
4实验部分
4.1实验配方
HT1066100ZnO5SA1ZDC0.1
MgO0.1TiB2.8SRF0.2MLE3.0
GYT100
4.2试验设备及仪器
TM40MVC/D_40挤出机。
XLB_DZ(R)400X400/2抽真空平板硫化成机。
卡尺;检测方法:ASTM D955。
4.3试样制备和检测方法
原料配合%混炼%冷却%预成型(裁片%硫化(放置24h)%收缩率检测(环境温度为23?)。
硫化条件:温度170?,公称合模力:1.6kN。
5实验结果5.1丁基橡胶成型收缩率确定及模具公差范围选取
丁基橡胶成型收缩率较大是丁基橡胶本身的一大缺点,纯IIR的成型收缩为1.5%~ 2.2%。丁基橡胶中加入的填料、促进剂、硫化剂等各种添加剂对丁基橡胶的收缩率具有一定的影响。通过实验配方对收缩率研究,确定该实验配方条件下丁基橡胶硫化收缩率为1.7%。按照惯例,模具的加工公差为橡胶件公差的1/3,但根据实验结果证明,由于受到加工工艺等条件的影响,丁基橡胶硫化收缩率会发生一定的变化,所以模具公差应取得更小一些,一般为橡胶制品公差的1/4~1/8,在不增加模具成本的同时模具应适当使用较小公差范围。
5.2丁基橡胶瓶塞模芯尺寸及公差
模芯的主要尺寸及公差如表3所示,模芯其他尺寸的大小与图1所示的尺寸和表2所示的参考尺寸相同,公差采用自由公差。
图2丁基橡胶瓶塞模型尺寸
通过实验确定橡胶硫化收缩率和模芯主要尺寸的极限偏差范围,可以保证丁基橡胶瓶塞尺寸全部达到设计要求,并使瓶塞尺寸在标准公差范围的下限,从而保证了模芯的使用寿命。
表3模芯尺寸及公差mm
主要尺寸
塞颈尺寸d
1
基本尺寸18.3
极限偏差0~-0.05
冠部直径d
4
基本尺寸27
极限偏差0~-0.06
冠部厚度h3
基本尺寸3.86
极限偏差0~-0.06
总高度h
4
基本尺寸12
极限偏差#0.08
6结束语
(1)配方对橡胶硫化收缩率的影响很大。在配方发生较大改变时,橡胶硫化收缩率会发生较大变化,模具模芯尺寸及公差的设计都应相应的改变,因此,配方一旦确定不允许随意改变。当配方改变时,应尽量调整瓶塞加工工艺参数以确保橡胶硫化收缩率保持相对稳定,从而使生产出的产品能够达到标准要求。
(2)瓶塞加工工艺过程中的相关参数,如:混炼时间、塑炼时间、硫化温度、硫化时间等,在配方不变的情况下应尽量保持不变,不可以随意调整,如过分调整这些工艺参数可能使部分瓶塞尺寸超差,降低产品的合格率。
(3)瓶塞加工过程中模具(模芯)要喷涂特富龙涂料,需要经过喷砂工艺,对模芯的型腔尺寸有一定的磨损,因此,首先在模芯型腔设计时公差应取下偏差,使模芯在达到产品公差要求的同时有较长的使用寿命;其次在喷砂过程中要注意不要喷得时间过长,以免模具磨损过大而影响模芯使用寿命。
(4)准确地确定橡胶的硫化收缩率是保证硫化产品合格率,保证模具具有较长使用寿命,从而降低生产成本,使企业在市场竞争中立于不败之地的关键之一。
参考文献:
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版社,1996.
&清华(精仪系)!德马吉先进制造技术交流中心?在京成立2006年1月18日上午,&清华(精仪系)!德马吉先进制造技术交流中心?成立的揭幕仪式,在清华大学富士康纳米科技中心的报告厅隆重举行。清华大学精仪系领导、德马吉公司亚洲C EO、中国机床工具工业协会及国家自然科学基金委员会等领导及用户代表为揭幕仪式致词,来自各地的机床界同行、用户、清华师生、媒体代表等共200余人参加了揭幕仪式。
中国第一台数控机床、第一台虚拟轴并联机床及第一个计算机集成制造系统(CIMS)示范工程就诞生于清华大学精仪系,该系为机床工业领域培养出大量的优秀人才,其中包括中国工程院院士。而隶属于GILDEMEISTER集团的德马吉公司是当今世界上最大的机床销售公司,年销售额超过10亿欧元。其数控机床在铣削、车削、车铣复合加工、激光加工、振动加工等领域均处于国际领先地位,其每年开发研制推出的机床新产品也最多。
该先进制造技术交流中心建立在清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所,面积200余平方米,由德马吉提供先进的数控机床用于清华大学的教学和科研,并提供技术支持。合作初期德马吉提供的机床有NEF400数控车床,DMU50数控万能五轴加工中心、DMC635V立式加工中心、DMC64V linear立式加工中心等。该先进制造技术交流中心是一个双赢的战略联盟,其意义深远。它的成立使清华精仪系拥有当代先进水平的数控机床加工制造平台,为学校培养世界一流人才和进行数控系统的研发及加工工艺的研发等奠定了良好的基础。同时,该技术交流中心也将作为德马吉在中国的又一个理想展示窗口,便于中国有更多的业内人士和用户直观地了解德马吉机床的性能与品质。在共建的基础上,双方还可以在数控领域内进行广泛合作与研发。
此次技术交流中心成立,同时得到许多与德马吉合作配套商的大力支持和赞助。著名的瑞典山高刀具公司(SECO)为机床提供了先进的数控刀具;意大利泰磁公司(TECNOMAGNETE)为德马吉立式加工中心配置了电控永磁夹具;德国波龙公司(BLUM)提供的激光刀具检测系统以及瑞士巴索公司(BLASER)提供的切削液等。
揭幕仪式之后,安排了高速切削加工及其应用、机械制造与自动化、高速精密特种制造工艺与装备、五轴加工在现代工业中的应用等精彩的学术讲座及机床配套产品的介绍。(郑利文报道)
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