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橡膠O形密封圈模具設計

時間:2019-10-24 1916 次瀏覽

信息摘要:橡膠O形密封圈具有體積小,密封可靠,結構簡單,成本低,適應性廣,裝拆容易等特點。在各行各業機械設備中得到廣泛的應用,是用量最大的一種橡膠密封制品。

橡膠O形密封圈具有體積小,密封可靠,結構簡單,成本低,適應性廣,裝拆容易等特點。在各行各業機械設備中得到廣泛的應用,是用量最大的一種橡膠密封制品。

O形密封圈早期只是用于靜態密封,后經研究逐漸應用于動密封領域,目前已在往復密封和旋轉密封中得到應用。許多文章對O形密封圈的使用進行過詳細介紹,本文只介紹幾種常用的O形密封圈模具設計。

一、O形密封圈模具的分型面

O形密封圈模具的分型面應根據其使用狀態來選擇。一般使用在靜態密封中的O形橡膠密封圈模具分型面選在180°水面位置;而在往復和旋轉的動密封中,為了使分型面避開工作位置,提髙密封性能,往往把分型面選在45°位置(見圖1、圖2)。

選擇45°分型面的模具不應使上下模平面之間懸空,否則會因為定位點不足導致錯誤。卡壞模具(見圖2、圖3)。

O形密封圈分型面

為節約鋼材,可考慮在一付模具上排列兩個或多個O形密封圈,而45°分型模具一般不排列過多的型腔。因為排列過多的型腔會使得模具本身的高度增加,造成模具笨重、傳熱不均等。

目前O形橡膠密封圈生產中使用的模具多為多巢孔模具,這樣在相同的時間內可壓制更多的制品,提高硫化的工作效率。

二、幾種常見的O形密封圈模具

生產O形密封圈,多采用模壓工藝和注壓工藝,常見的模縣有折頁式模具、無飛邊模具、立式開模多模腔模具和注壓模具等。

1、折頁式模具

折頁式模其也稱為盒式模具或書本模具。其結構特點是螺栓把合頁組件固定在模具相鄰兩塊模板側面或分模面上,另一端裝有手柄。硫化完成后,可以象書本一樣打開模具,很容易地取出制品。

折頁式模具可以設計成兩開模,也可以是三開模或多層模。兩開折頁式模具由四個部分組成,其結構見圖4。

O形圈盒式模具

(1)折頁組件包括上下折頁,軸、螺栓等;

(2)上下模板、模板上加工有型腔,余膠槽、起模口等。

(3)定位組件,一般用銷釘定位,也可以利用模具本身加工止口定位,如45分型面O形密封圈模具。

(4)輔助件由開模手柄、彈簧等組成。

使用折頁式有以下優點:(1)啟模容易,不損傷分型面,可延長使用壽命;(2)上、下模由鉸鏈連接粗定位后,銷釘或模具止口再行精定位,操作方便,定位準確;(3)特別適用于φ20mm以下的小規格O形橡膠密封圈,增加模腔數,提高生產效率;(4)在平板硫化機上容易實現自動控制(自動推出和打開),減輕勞動強度。

2、無飛邊O形密封圈模具

(1)在生產中要完全得到無飛邊產品是很困難的,所謂無飛邊模具,就是在模具的結構上使流膠道盡可能接近型腔,使型腔周腔形成一種能夠剪除飛邊的刀刃,模具在使用過程中,使制品飛邊與制品本體自動分離。

(2)型腔設計計算

結構尺寸如圖5所示

O形圈模具結構

φD1=φD(1+K)

φd1=φd(1+K)

φd2=φd1-E

式中K-制品膠料硫化收縮率,E-飛邊余量厚度(一般取0.05~0.07mm)

(3)飛邊剪除刃口的設計

飛邊剪除刃口與型腔的關系如圖6所示,

O形圈型腔

A=2B

B≈φd2*(0.35~0.40)

B的取值范圍在0.5~1.5mm之間

(4)型腔加工

O形圈型腔

如圖7所示,在加工型腔時,預先多進給0,03mm(圖a),然后制余膠槽,使其相鄰邊與型腔邊緣相接,且恰成尖角(圖b),最后磨分型面,磨削余量為0.03~0.5mm,使尖角處成為0.05~0.06mm刃口(圖c)。如果操作者具有較高的技術水平,也可以依靠操作者直接進行車削而達到設計要求。此外還可以使用數控自動車床來完成型腔的車削加工。

3、立式開模O形密封圈多模腔模具

立式模具是由模芯,上模和下模組成(見圖8),在模芯上加工O形密封圈斷面內徑半園形槽;上下模固定在一起后,在內孔中加工O形橡膠密封圈的外半園形槽,保持槽的間距一致、數量相等。在模芯上留有余膠槽,余膠槽的尺寸一般取2-3mm。上下模加工有排氣孔,其直徑在φ0.3左右,孔徑太大容易鉆膠,太小加工困難。

O形密封圈

這種立式模具適用于膠料硬度為60~75度,伸長率大于200%,自粘性及加工性能較好的膠料。

模具利用芯模軸肩斜面與上下模凹槽斜面進行定位。

立式模具的不足之處在于當產品中徑小、斷面大時制品脫模較困難,且僅適用于工作位置在內外徑的O形密封圈制品。

4、注壓模具

我國生產O形橡膠密封圈的傳統方法是采用模壓工藝,近幾年注壓工藝也在我國得到發展和應用。

設計注壓模具之前,首先要了解注壓機型號規格、膠料的有關性能,然后確定模腔的數量。

模腔的數量受到模具制造成本、設備容量的限制。模腔分布的原則是各個模腔必須以相同的速度同時充滿膠料,一般都采取繞著中心對稱分布的方式,采用流道等距離的注壓模具設計,使膠料的交聯過程相同,加上的硫化溫度和硫化時間,可得到質量均勻一致的制品。圖9是一種典型的O形橡膠密封圈單模腔注壓模。膠料通過噴嘴、主進膠道、分進膠道、進膠口注入模腔中。

O型圈模腔

設計主進膠道時一般采用反錐形,而分進膠道直接和主進膠道和進膠口相連,應盡可能設計得短而體積小,以保證膠料快速充滿型腔。其斷面應逐漸過渡,不應突然變化,斷面可設計成園形或梯形,有時也采用半園形和方形。

進膠口的斷面形狀通常與分進膠道相同,但尺寸變小,厚度約為0.25~0.38mm或直徑為0.8mm,進膠口越大阻力越小,充模時間越短,但廢膠邊太厚不易去除。進膠口太小,阻力太大,膠料不易充滿模腔,容易造成缺膠,且廢膠邊太薄也不易去除。

模具進膠口設計時難以確定標準尺寸,往往設計偏小,然后在試模過程中加以修正,直致所要求的尺寸,設計時還應盡量把進膠口安排在非工作面上。

為了解決注壓中的排氣問題,一般在進膠口的對面開設排氣孔槽,也有將模具密封,在注壓前抽真空的,但此法設備操作都較復雜,較少使用。

七十年代初發展了一種注壓模壓新工藝,即在注壓機上使用模壓模具,在模具打開一定距離的情況上進行注壓,然后在高壓下閉模硫化。這種注壓模壓工藝綜合了模壓和注壓的優點,適用于兩半開模的制品,如小規格O形橡膠密封圈。

采用上述工藝在模具上不必開設進膠系統和排氣系統,但必須的主進膠道。