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发布时间:2025-07-03点击:
定位结构的三级锁控
机械定位:金属嵌件采用「凸台 + 卡槽」复合结构(凸台高度 0.5mm,卡槽斜度 3°),与模腔过盈配合(过盈量 0.02-0.03mm),防止硫化时移位;
热膨胀补偿:模腔材料选用热膨胀系数与硅胶接近的 S136 模具钢(10.5×10??/℃),嵌件孔采用慢走丝切割(公差 ±0.005mm),配合间隙控制在 0.01mm 内;
浮动抑制:顶部增设弹性压块(弹簧压力 0.8MPa),抵消硅胶硫化时的上浮力(实测浮力约 0.5-0.8MPa)。
收缩率的动态补偿模型
建立公式:模腔尺寸=产品尺寸×(1+实测收缩率)+目标间隙
例:硅胶收缩率 1.8%,金属件直径 10mm,目标间隙 0.1mm,则模腔直径设计为:
10×(1+1.8%)+0.1=10.28mm
采用「可调式镶件」:关键间隙区域使用可拆卸镶块(如环形部位),通过磨床精修(精度 ±0.01mm)实现二次补偿。
硅胶选型的收缩率阈值
优先选用低收缩特种硅胶(如迈图 SILPURE™ 4600,收缩率≤1.2%),硫化后硬度控制在 Shore A 55-65°(硬度过高易导致填充不足);
硫化体系采用铂金催化(硫化温度 175±3℃),相比过氧化物体系,收缩率波动范围缩小 50%。
金属表面的界面工程
嵌件表面处理:铝合金采用喷砂 + 阳极氧化(粗糙度 Ra 2.0-3.2μm),钢件采用镀镍磷(镀层厚度 2-3μm,粗糙度 Ra 1.6μm),增强硅胶附着力,减少界面滑移;
嵌件预热:模压前在 120℃烤箱中保温 40 分钟,使嵌件与模腔温度差≤10℃,避免局部硅胶骤冷收缩。
压力 - 温度 - 时间的三维协同
阶段压力(MPa)温度(℃)时间(s)控制要点
预压 8-10 160 15 低速填充(射速 3mm/s)排空气泡
保压 15-18 175 240 分段加压(前 120s 15MPa,后 120s 18MPa)
泄压 阶梯式降压 175 30 每 10s 降压 5MPa 防止嵌件移位
温度场的精密调控
模具采用「热流道分区控温」:嵌件周边区域温度比主体高 8-10℃(如主体 175℃,嵌件区 185℃),通过油加热系统(控温精度 ±0.5℃)补偿金属导热损耗;
硫化时间计算:t=15s/mm(厚度)+收缩率修正值(每 1% 收缩率 + 10s)。
首件全尺寸扫描
使用激光三维扫描仪(精度 ±0.003mm)检测:
周向间隙均匀性(允许波动 ±0.02mm);
多嵌件同轴度(≤0.03mm)。
过程 SPC 控制
每 2 小时抽检 5 件,用二次元影像仪测量间隙,建立控制图(CL=0.1mm,UCL=0.12mm,LCL=0.08mm),超差时自动触发参数调整(如温度 ±2℃或压力 ±1MPa);
建立「硅胶批次 - 收缩率数据库」,对每批材料进行预硫化测试,修正模腔补偿值(如收缩率波动 ±0.2% 时,模腔尺寸调整 ±0.02mm)。
典型失效快速响应
间隙偏大:检查定位销磨损(磨损量>0.01mm 需更换),或增加压块压力至 1.0MPa;
间隙偏小:降低硫化温度 5℃,或在非结合面涂覆超薄脱模剂(厚度≤0.003mm)。
模具成本优化:采用「关键部位硬质合金镶嵌」(如定位销孔镶钨钢),提高模具寿命(普通模具寿命 5 万次,优化后可达 15 万次);
工艺验证路径:先进行 3-5 次「试模 - 检测 - 修模」循环,通过 DOE 实验确定最优参数组合(如收缩率 1.5% 时,模腔补偿值 0.13mm,保压 16MPa×220s);
自动化集成:引入 AI 工艺监控系统,实时采集模具温度、压力、位移数据,通过机器学习预测间隙偏差(预测精度 ±0.01mm)。
此方案在某医疗导管接头项目中验证:采用瓦克 Silopren LSR 7660 硅胶(收缩率 1.3%),配合 S136H 模具钢(硬度 HRC52),实现轴向间隙 0.1±0.02mm,量产良率从初始 72% 提升至 98%。核心在于将「静态设计」转化为「动态补偿体系」,通过材料 - 模具 - 工艺的协同控制实现微米级精度。
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