周霞 吕志强 王猛
石家庄海山实业发展总公司 河北 石家庄 050208
摘要：为满足新型硫化机自动开合模具功能，采用快速卸下模芯的模具结构用来改进原有45°O型胶圈的过盈配合的模具结构，通过新型的模具使多个尺寸的胶圈模腔共用一套模板，取代现有每个尺寸的模具都有一幅配套模板的结构，可以节约模具的存储空间；减少模板的制造成本，也能够提高模具的加工效率，节约模具制造的生产周期。
关键词：O型圈；快卸；模具结构
引言
1 O型圈作为一种主要的密封形式被广泛的应用在航空工业的多类产品中，因其结构简单密封效果好得到了许多设计人员的青睐。目前，对于需求量如此之大的密封圈对模具设计及其使用提出了更高的要求。
45°分型O形橡胶密封圈，虽然几何形状比较简单，但由于制品多用于活动密封部位或用于内外径固定密封，通过新型的模具使多个尺寸的胶圈模腔共用一套模板，取代现有每个尺寸的模具都有一幅配套模板的结构，可以节约模具的存储空间；减少模板的制造成本，也能够提高模具的加工效率，节约模具制造的生产周期。
新型结构的模具更适用于新型硫化机。预采购硫化机闭、合模时均为自动化控制，橡胶零件的模具必须固定在硫化机的加热平板上，现有45°O型圈模具结构没有与其对接的结构。现有模具需要手工搬运上下模具循环上模，新型硫化机的自动化可以将模板，更换模腔时只需更换型腔即可，可以减轻操作者的劳动强度。方便模具更换，减轻工作强度。
O型圈现有模具结构
2 45°分型O型圈现有模具结构主要由上模芯、下模芯和定位销、销套及上下模板组成。模芯和定位销分别装配在上模板与下模板，模芯与模板之间、定位销及销套与模板之间均采用过盈配合，导致模板翘曲变形量和合模间隙大。
随着生产产品种类及数量的增多，为减少模具存放空间，增加一次产处量，需要增大模板增加模腔数，现有结构的模具增加模芯势必导致过盈量持续增大，模板的变形量和合模间隙也会随之增大；如果采用较小过盈配合，模芯和定位销在工作时又容易从模板上松动、甚至脱落，此外，模芯与模芯、模芯与定位销之间随着模芯增加更容易发生定位干涉，导致上模芯、下模芯45°锥面接合不好，直接影响O型圈的尺寸精度和外观质量。
改进后的模具结构
2. 针对45°分型O型圈模具的存在的弊端，现设计研制一种新型模具结构，主要从模具结构和型腔尺寸两方面进行改进，这种新型结构旨在改变现有模板与模芯及定位销之间的配合方式，优化模具结构，从而增加模板利用率，提高产品质量。
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2.1 模具结构设计
45°分型O型圈的多型腔模具是由模板、模芯、导销、衬套和弹性挡圈等组件组成的。O型圈多型腔模具结构特点为：上模芯的外圆与上模板的内孔采用间隙配合，用弹性挡圈把上模板与上模芯连接在一起；下模芯的外圆与下模板的内孔采用较小间隙配合，同样用弹性挡圈把下模芯与下模板连接在一起。
模板都是起安装支承模芯作用的。合模时上模芯、下模芯靠锥面定位。由于模芯和模板安装孔径向有适当间隙，可抵消加工和装配误差对定位的影响，故定位准确可靠，不会发生定位干涉。在长方形模板对角线方位安装两个相同规格的导销，合模时起导向扶正作用。导销与下模板内孔、衬套外圆与上模板内孔宜采用间隙配合，用轴用弹挡圈把导销与下模板、衬套与上模板连接在一起。导销与衬套内孔采用较大间隙配合，有利于导向和启模。在上模板和下模板做好放错标记，防止合模时装错方位。
型腔尺寸计算
2.2 45°分型O型圈模具的模芯型腔设计是模具设计的关键。计算型腔尺寸有两个因素是必须考虑的。一是胶料收缩率。收缩率与生胶种类、硫化胶硬度和制品的规格密切相关，收缩率通常为一个区间；且O形圈直径收缩率与截面收缩率是不同的，为准确起见应实际测定收缩率。二是分型面胶边厚度，这个厚度决定了制品飞边的厚度。
型腔设计的各种结构，d是O型圈截面的理论直径，它是根据O形圈截面直径d2和K2计算出来的，即d=d2（1+K2），公差为±0.02mm。R是型腔加工用的R样板刀半径，R=d/2，公差为±0.01。D是型腔的理论中径，它是根据O形圈中径和K1计算出来的，即D=（d1+d2）（1+K1），公差为（1/5～1/3）δ，其中δ是d1的尺寸公差。D’是上模芯型腔的实际中径，D’= D－0.014×2。D”是下模芯型腔的实际中径，D”=D+0.014×2。S是型腔实际深度（上模芯与下模芯的S是相等的），S=（d-0.04）/2。一定要保证D”- D’=0.028×2=0.056mm。由于D’和D”在加工过程中是无法直接测量的，因此引入几个作为检测用的参数D1’，D2’，D1”，D2”。计算公式如下：
D1=D-0.7071R×2=D-1.4142R
D1’=D1-0.014×2=D1-0.028
D1”= D1+0.014×2=D1+0.028
即D1”- D1’=0.028+0.028=0.056
D2=D+0.7071R×2=D+1.4142R
D2’=D2-0.014×2=D2-0.028
D2”= D2+0.014×2=D2+0.028
即D2”- D2’=0.028+0.028=0.056
从上面计算看出，（D”- D’），（D1”- D1’）和（D2”- D2’）均为0.056mm，因此设计时要求下模芯的D”， D1”和D2”均比上模芯相应的D’， D1’和D2’大0.05～0.06mm。
3 优化后的效果
a.安装在模板上的各组件均采用适当的间隙配合，并用轴用弹性挡圈连接，组件装配简单、牢固、便于拆卸、更换，模板不变形，模芯与模芯、模芯与导销之间不发生干涉；
b.模具受力、传热均匀，易排气和排除多余的胶料，分型面胶边薄；
c.便于装胶、合模和启模，使用方便灵活；
d.模芯易装卸和更换，若某模芯磨损和损坏，可即时更换，模具使用寿命较长。经过多次压胶试验和综检计量，使用本设计模具生产的各种规格45°分型O型圈橡胶密封圈全部合格。
后期工作展望
4 此模具结构及设计制造方法，既提高了产品质量又提高了加工效率，有力的保证了我厂的橡胶件任务保障，此外此种结构还行业内还具有推广应用前景。目前，这种结构还存在一定的缺陷，反复拆卸弹性垫圈不利于现场的即时生产，后续会持续调整模具结构形式，力争与设备及生产形势保持高度一致。
论文作者:周霞 吕志强 王猛
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/10
标签：模具论文; 模板论文; 结构论文; 间隙论文; 尺寸论文; 衬套论文; 公差论文; 《科技新时代》2019年2期论文;