2006届毕业设计说明书
好的抗腐蚀性能；
(5)模具材料应有足够的机械强度等综合性能及耐磨性能；
(6)模具材料经机械加工和电蚀加工后，其变形量小，研磨抛光性能好，表 面粗糙度低，花纹图案的刻蚀性能好，并有良好的焊接性能；
(7)材料组织应均匀，无气孔、缩松、缩孔、夹渣以及其他缺陷； (8)材料的热膨胀系数较小。 (1)热处理
根据设计要求，由于制品是小批量生产，因此材料采用45＃钢，此材料易得，易于加热煅打，淬透性好，并且热处理后具有足够的机械强度。其热处理为调质（淬火后高温回火），热处理后硬度为30-35HRC，且45＃钢有良好的机械加工性能和焊接性能，在一定程度上能耐硫化物的腐蚀。
45＃钢模具的加工工艺过程是：下料——正火（改善热加工后的组织）——粗加工——调质——精加工。 (2)表面处理
在橡胶制品的硫化过程中，由于混炼胶由各种配合剂混炼而成，在硫化过程中受热分解出的不同硫化物，对模具有腐蚀或积垢作用，破坏和影响模腔表面的粗糙度。为另外避免硫化物的腐蚀和提高模腔表面粗糙度，常采用表面镀硬铬的办法，镀铬层厚度不宜太厚，一般为0.005-0.011mm，否则镀铬层容易剥落，影响制品外观质量和模具使用寿命，特别是配合面剥落容易拉毛。镀铬前，模具模腔表面粗糙度应在Ra0.8以上，配合面Ra3.2以上。 2.2.14模具精度
模具的精度应该包括尺寸精度、形位公差和表面粗糙度三方面，前面已经确定了型腔尺寸和模具外形尺寸，下面确定模具各部分形位公差和表面粗糙度。
(1)模具各部分的配合公差和精度
模具中模腔及各部位的精度直接影响到橡胶制品尺寸和外观质量，也影响到模具的使用和装拆。具体要求如下：
1模具中型腔的精度已经在“型腔尺寸的计算”中确定。模具中模芯的精度比○
制品的精度要求提高2-3级，其值约等于制品公差的0.3倍。
2非成型部位的配合选择 ○
1)该模具结构为了启模、合模方便及定位安全，中模与上、下模采用圆锥面定位配合。定位配合公差按过渡配合公差选取，要求配合接触面不低于80%，且配合面要求密合，不允许有松动现象。
35
2006届毕业设计说明书
2)模芯与上、下模之间采用圆柱面定位，取基孔制H8/f7间隙配合。
3)料腔和上模之间采用圆柱销定位，圆柱销与料腔、上模的配合为基孔制，即料腔、上模的孔是一次组合加工而成的，圆柱销分别按照与料腔、上模的配合性质而确定其公差范围。
圆柱销与料腔（可动部分的间隙配合）的配合选用H8/f7。 圆柱销与上模（固定部分的过盈配合）的配合选用H7/p6。 4)模具承压面的平面度小于0.05mm。
5)压铸塞，压铸腔与模具承压面的垂直度偏差小于0.05mm。 6)模具各零件的配合同轴度偏差应小于0.03mm。 7)模具非配合部位的精度按7级自由公差要求。
8)模具中间隙配合部位，如模芯与孔的配合，压铸塞与料腔的配合灵活，不要斜，卡住现象。 (2)表面粗糙度
模具模腔的表面粗糙度直接影响制品的质量，特别是制品的工作面，模具配合面粗糙度与模具定位有直接关系，虽然经过调质、淬火、镀硬铬，但因模具使用过程中受压、受热，并切绝对不能加油或其他润滑剂，粗糙度低于Ra3.2就容易拉毛或损坏，因此对模具表面粗糙度要有一定要求。查有关表格可得，模具型腔各面，芯轴表面，组合芯轴各拼合表面，型芯表面，浇注系统所有腔面表面粗糙度取Ra0.8，分型面，模具的上、下平面，定位配合面，导向面，型芯固定面，定位销（套）配合面表面粗糙度取Ra1.6，余胶槽，排气槽的表面粗糙度取Ra3.2，模板四周侧面，启模口的表面粗糙度取Ra6.3，模具外形边棱倒角的表面粗糙度取Ra12.5，手柄的表面粗糙度取Ra25。 2.2.15脱模设计
橡胶制品硫化后要脱模，脱模直接影响到制品质量和工效高低。脱模与模具结构，操作方法，熟练程度以及胶料强度，硬度有关。该橡胶轴承由于长度较长，因此模芯较难取出，可采用液压脱模系统把模芯顶出，其操作方法如下：
把模具打开后，把轴承和模芯浸泡一下肥皂水，让肥皂水渗透至内部起隔离作用，然后把轴承与模芯放到液压系统，在橡胶冷却之前，用液压把模芯强制顶出。
顶出的速度要快，若速度缓慢，橡胶冷却收缩变硬，较难强制剥离模芯。 2.3.2工作原理
把轴承装到夹具上后，通过旋紧两端的带肩螺母，使球面垫圈压紧内胀套，内胀套驱使收缩缝（外胀套）张开胀紧，从而来夹紧轴承。当加工完毕后，通过弹簧
36
2006届毕业设计说明书
把内胀套顶出。 2.3.3夹具心轴的设计
心轴作为车床夹具的主要部件，其设计的合理性及其精度、强度和刚度直接影响到轴承的加工质量，因此该设计非常重要。 (1)心轴材料的选择
刚性心轴的材料一般采用低碳钢或低碳合金钢，如20，20Gr，18GrMnTi等，在该夹具的设计中，心轴采用45号钢，经过调质处理，端部渗碳，硬度为HRC58-62，其机械性能由表查得：抗拉强度σb=650Mpa，σs=360Mpa，τ(2)车床类型的选择
精加工心轴时，采用卧式CA6140， 其技术性能指标如下： 最大回转直径：400mm
最大车削长度（四种）：650mm，900mm，1400mm，1900mm； 最大工件长度（四种）：750mm，1000mm，1500mm，2000mm； 主轴内孔直径：48mm；
刀架上最大工件回转直径：210mm；
主轴中心至床身平面导轨距离（中心高）：205mm； 主轴内孔前端锥度：莫式6号； 主电机：P=7.5KW，n=1450r/min； 快速移动电机：P=0.37KW，n=2600r/min； 机床轮廓尺寸：2670mm31000mm31190mm。 (3)初步计算轴的直径
45号钢的C的范围为118~117，选C=100，则根据： dmin?C3-1
=155Mpa，σ-1=300Mpa。
P ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.1 n7.5?17.29mm 1450 =100?3
考虑到轴上两个键，轴径增大7%~10% 即：dmin=17.293（1+10%）≈19.02mm 即：d≥19mm 现取d=20mm (4)心轴的结构设计
37
2006届毕业设计说明书
按工作要求，轴上所支撑的零件主要有轴承以及胀套等。根据轴上零件的定位，加工要求以及零件的装配，参考轴的结构设计的基本要求可确定轴的各段尺寸，其结构简图如下图3.1所示：
图3.1 心轴的结构简图
(5)弯矩合成及校核 1画受力简图 ○
画轴的空间受力简图，将轴上的作用力分解，把作用在轴上的分布载荷作用集中力求解，其受力图如下：
图3.2 心轴受力简图
2轴上受力分析 ○
心轴的力源可由两部分组成，一是轴承的重力，二是切削力，故分类讨论
1)轴承所受的重力
滑动轴承的重量由轴套的质量和橡胶的质量组成。此外，还有胀套的质量，以
38
2006届毕业设计说明书
及弹簧架的重量，弹簧的质量，球面垫圈、螺母的质量，由于球面垫圈和螺母的质量相对于其他质量来说比较小，所以省略。
即：
m总?v铜?铜?v胶?胶?v套?套?v架?架 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.2
?17.782?15.242?12?42??22=?19.05?17.78?60.96?8.5+?60.96?1.35? ??44???????252?21.32??9.54?7.8???252?5.82??64???7.8?+???25.42?52??8?7.9?2
?4=114406.31 2)切削力的计算
在车床的切削力的计算中，Z轴的切削力占总切削力的95%，而X轴，Y轴的切削力只占5%，所以略去。
根据切削力的经验公式：
FZ?p?Ac ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.3 P——单位切削力（N/mm） Ac——切削面积（m2）
车外圆时，切削条件为：YG6刀片
P=736N/mm2 f=0.3mm/r ar=0.3mm 所以：
Fz?p?ar?f ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.4 =73630.330.3 =66.24N ③轴所传递的扭距为：
9.55?106?PT? ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.5
n?9.55?106?7.5?1450?4.94?104N?mm
3计算轴反力 ○
水平面内支反力：
RHa?Fz?ld2 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.6
39