中小型電機(jī)密封圈硫化模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

金廣柱，段友斌

(1佳木斯技師學(xué)院機(jī)電工程系，黑龍江佳木斯154002；2哈爾濱巨容新能源有限公司，黑龍江哈爾濱150078)

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中小型電機(jī)密封圈硫化模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

金廣柱1，段友斌2

(1佳木斯技師學(xué)院機(jī)電工程系，黑龍江佳木斯154002；2哈爾濱巨容新能源有限公司，黑龍江哈爾濱150078)

針對(duì)中小型電機(jī)密封圈在應(yīng)用中出現(xiàn)的液體泄漏和灰塵聚集等現(xiàn)象，對(duì)密封圈硫化模具結(jié)構(gòu)從減小橡膠的用量以提高飛邊的薄度；增設(shè)定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)兩方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免了上下模具啃食現(xiàn)象。改進(jìn)后的模具硫化腔內(nèi)硫化更為充分，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更均勻，制造出的密封圈技師優(yōu)良，價(jià)格也更加低廉，值得推廣。

橡膠密封圈；硫化模具；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；定位導(dǎo)向

0 引言

橡膠密封圈是機(jī)械系統(tǒng)中重要的密封零件，它是機(jī)械設(shè)備和動(dòng)力系統(tǒng)中極其重要的組成部分。它對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)起著防止氣體或液體泄漏和防止灰塵進(jìn)入的重要作用，一旦損壞，整個(gè)機(jī)器都將無(wú)法正常工作，特別是在中小型電機(jī)中橡膠密封圈起著極其重要的作用。橡膠密封圈不但應(yīng)用廣泛，而且它是數(shù)量龐大的標(biāo)準(zhǔn)件,設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出高質(zhì)量低成本的橡膠密封圈模具是極其重要的作用。

中小型電機(jī)橡膠密封圈加工過(guò)程主要是橡膠密封圈在硫化模具的硫化腔中硫化成型。硫化就是使橡膠的線(xiàn)性高分子通過(guò)交聯(lián)作用而形成的網(wǎng)狀高分子的工藝過(guò)程，即塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性橡膠或硬質(zhì)橡膠的工藝過(guò)程。硫化模具就是對(duì)橡膠在一定溫度下進(jìn)行硫化的模具。橡膠密封圈硫化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理直接決定著工件產(chǎn)品成品率的大小，飛邊的厚薄以及產(chǎn)品的精度。現(xiàn)通過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)橡膠密封圈硫化模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定位工藝和封閉方式的優(yōu)化改進(jìn)，，極大地提高了產(chǎn)品的精度并縮小了產(chǎn)品的飛邊，極大的改進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了產(chǎn)品的成本，并且經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)效果較佳，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，而且它的工藝對(duì)其它硫化模具有重要的推廣作用。

1 傳統(tǒng)的硫化模具結(jié)構(gòu)

1.1 橡膠密封圈特點(diǎn)

產(chǎn)品工程圖見(jiàn)圖1。通過(guò)分析，橡膠密封圈是圓環(huán)形制件，以硅橡膠為材質(zhì)，工作溫度-40～150 ℃。由于其是密封制件，因此要求在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸及精度的情況下，橡膠密封圈在模具硫化腔內(nèi)硫化要充分且內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻無(wú)缺欠，而且要求滿(mǎn)足相應(yīng)的強(qiáng)度的情況下飛邊盡量小，以減小修邊時(shí)的工時(shí)和費(fèi)用。

1.2 傳統(tǒng)的硫化模具結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的硫化模具如圖2所示。此模具多用于手工操作，由三部分組成：上蓋、中套、下模。由于橡膠密封圈要求在密封腔內(nèi)硫化過(guò)程中具有一定的強(qiáng)度，因此必須有一定多余的預(yù)留橡膠，這樣不可避免的在上蓋和中套之間形成了一定厚度ΔA大于0.15mm,同時(shí)橡膠密封圈的高度隨之增加ΔA，如果模具經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期磨損制件橡膠密封圈的高度ΔA增加的會(huì)更多，使產(chǎn)品高度尺寸超差嚴(yán)重。

1.3 傳統(tǒng)的硫化模具結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)

此模具加工精度高操作便利，脫模方便快捷，體積小運(yùn)輸方便，但同時(shí)飛邊個(gè)數(shù)較多，飛邊較厚，去除飛邊費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)產(chǎn)品超差嚴(yán)重，甚至導(dǎo)致需另外加工處理，即增加了成本又費(fèi)工時(shí)，同時(shí)存在欠定位，會(huì)損壞模具因此需要改進(jìn)。

2 幾種優(yōu)化方案

為了克服傳統(tǒng)模具缺點(diǎn)本文對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要有如下幾種優(yōu)化方案。

2.1 方案一：飛邊豎直

如圖3，此模具也是由上模、中套、下模組成，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后如果a值大于15mm(小于15mm不符合設(shè)計(jì)要求)則內(nèi)徑、外徑、高度尺寸均滿(mǎn)足要求，產(chǎn)生的飛邊是豎直向上且很薄(大約是改進(jìn)前的厚度的一半0.07mm)易于清理，但增加了上模和中套模具的高度從而增加了成本，同時(shí)由于上模和中套之間缺少準(zhǔn)確的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，上模入模時(shí)不夠準(zhǔn)確，有時(shí)會(huì)發(fā)生偏移產(chǎn)生啃食現(xiàn)象(如上模左偏與中套左側(cè)相互啃食)，因此方案不是最優(yōu)。

2.2 方案二：?jiǎn)为?dú)余料倉(cāng)

如圖4所示此模具也是由上模、中套、下模組成，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后與方案1相同之處：內(nèi)徑、外徑、高度尺寸均滿(mǎn)足要求，上模和中套之間缺少準(zhǔn)確的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，上模入模時(shí)不夠準(zhǔn)確，有時(shí)會(huì)發(fā)生偏移產(chǎn)生啃食現(xiàn)象(如上模左偏與中套左側(cè)相互啃食)。與方案1不同之處因?yàn)橛嗔蟼}(cāng)非常小易于處理，減小了工件的費(fèi)用但增加了中套模具的加工費(fèi)用，因此方案2比方案1雖然略有改進(jìn)，但不是最優(yōu)方案。

2.3 方案三：豎直向上的小飛邊(不用清理)且兼有導(dǎo)套裝置

如圖5所示此模具雖然也是由上模、中套、下模組成，但它不用單獨(dú)開(kāi)設(shè)余料倉(cāng)，產(chǎn)品產(chǎn)生的飛邊是豎直向上且很薄(大約是改進(jìn)前的厚度的一半0.07mm)幾乎不用清理，且使高度、內(nèi)徑、外徑尺寸均符合要求，同時(shí)在上模和下模開(kāi)設(shè)了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，利用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精密配合能夠使上模準(zhǔn)確導(dǎo)入下模，避免了啃食現(xiàn)象同時(shí)增加了模具腔的密封精度，無(wú)跑漏原料現(xiàn)象，更利于開(kāi)模和模。雖然方案3也增加了上模的厚度，上模開(kāi)有導(dǎo)向孔，增加了上模原料成本和工序成本，但相對(duì)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)它多出的費(fèi)用微乎其微，可以忽略不計(jì)。

3 優(yōu)化方案的確定

通過(guò)對(duì)以上三個(gè)改進(jìn)方案進(jìn)行系統(tǒng)分析不難發(fā)現(xiàn)：每種方案都是產(chǎn)品產(chǎn)生的飛邊是豎直向上且很薄(大約是改進(jìn)前的厚度的一半0.07mm)易于清理，且使高度、內(nèi)徑、外徑尺寸均符合要求，但方案三的飛邊幾乎不用清理且開(kāi)設(shè)了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，利用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精密配合使上模能夠準(zhǔn)確導(dǎo)入下模，避免了上下模具啃食現(xiàn)象同時(shí)增加了模具腔的密封精度，無(wú)跑漏原料現(xiàn)象，更利于開(kāi)模和閉模。且經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)后方案3產(chǎn)生的產(chǎn)品無(wú)論是產(chǎn)品的精度還是產(chǎn)品的強(qiáng)度，尺寸精度，修理飛邊后的外觀均優(yōu)，同時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)其產(chǎn)品在模具硫化腔內(nèi)硫化充分且內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻無(wú)缺欠，因此方案3最優(yōu)。

4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的改造

本文主要對(duì)中小型電機(jī)密封圈模具進(jìn)行了兩方面改造：(1)對(duì)中小型電機(jī)密封圈模具進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，取得了使制件飛邊更薄，并且使制件飛邊方向向上易于清理，制件高度、內(nèi)徑、外徑尺寸均符合要求的特性；(2)對(duì)中小型電機(jī)密封圈模具增設(shè)了定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)使上模能夠準(zhǔn)確導(dǎo)入下模，避免了上下模具啃食現(xiàn)象，這樣附帶增加了模具腔的密封精度，無(wú)跑漏原料現(xiàn)象，更利于開(kāi)模和閉模，飛邊幾乎不用清理。但同時(shí)要注意一點(diǎn)上模嵌入中套部分高度尺寸a要滿(mǎn)足大于15mm以防止跑料。通過(guò)上面兩方面的改進(jìn)使產(chǎn)品在模具硫化腔內(nèi)硫化更充分內(nèi)部結(jié)構(gòu)更均勻無(wú)缺欠，能滿(mǎn)足更大的強(qiáng)度，改進(jìn)后最終造出的制件產(chǎn)品如圖6所示，質(zhì)量更加優(yōu)良，價(jià)格更加低廉。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)橡膠密封圈硫化模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在應(yīng)用中取得了良好的效果，因此此類(lèi)模具的優(yōu)化有利于在類(lèi)似的制件中推廣應(yīng)用。

[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化工出版社出版，2002.

[2] 塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2002.

[3] 吉林工業(yè)大學(xué).工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2009.

[4] 北京化工學(xué)院，天津輕工學(xué)院.塑膠成型機(jī)械.北京：中國(guó)工業(yè)出版社出版，2006.

Optimum Design for Sealing Ring Curing Mould of Medium-and Small-Sized Motors

JinGuangzhuandDuanYoubin

(1.Mechanical and Electric Engineering Department, Jiamusi Technician College, Jiamusi 154002, China；2.Harbin Jurong Newpower Co., Ltd., Harbin 150078, China)

In view of liquid leakage and dust accumulation appearances of sealing ring of medium-and small-sized motor, the optimum design is carried out in two aspects of decreasing the rubber amount of sealing ring curing mould to improve fin thickness and adding the positioning and guiding mechanism. They can avoid the grazing between top and bottom moulds. After improvement of mould, the curing in cavity is more sufficient, the inner structure is more uniform, the manufactured sealing ring is more excellent and the price is cheaper. It is worth to be spread.

Rubber sealing ring；curing mould；structure optimization；positioning and guiding

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.05.05

TM305.1

B

1008-7281(2016)05-0018-003

金廣柱 男 1966年生；畢業(yè)于佳木斯大學(xué)(原工學(xué)院)機(jī)械制造與工藝專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事模具結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)等方向研究.

2016-05-17