大眼窗面罩罩体橡胶注射模设计.pdf

模具x J k2 0 1 0 年第3 6 卷第2 期 大眼窗面罩罩体橡胶注射模设计 赵大力，皇甫喜乐2 李小银2 王立莹2 栗 丽2 ( 1 山西新华防护器材有限责任公司，山西太原0 3 0 0 0 8 ；2 防化研究院，北京1 0 0 1 9 1 ) 摘要：详细分析了大眼窗面罩罩体结构特点，在此基础上进行了罩体橡胶注射模设计，并详细介绍了模 具分型面选择、浇注系统设计、滑块与活块设计等。 关键词：防毒面具；罩体；橡胶注射模 中图分类号：础6 6文献标识码：B文章编号：1 0 0 1 2 1 6 8 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 5 6 - 0 3 A ni n j e c t i o nm o u l df o r t h eb o d yo fr e s p i r a t o rw i t ho n e - p i e c ev i s o r 硪A 0D a m l H 【I A N G F UX i - l e z , L IX i a o - y i n z , W 甜q GHy i n 9 2 ，L IL i 2 ( 1 S h a n x iX i i l h l l aP r o t e c t i v eE q u i p m e n tC o ，L t d ，T a i y u a n ，S h a n x i0 3 0 0 0 8 ，C h i n a ； 2 R e s e a r c hI n s t i t u t eo fC h e m i c a lD e f e n c e ，B e i j i n gl 0 0 1 9 1 ，C h i n a ) A K 渤馈c t ：T b es h u c t u r a lf e a t u r e so ft h eb o d yo far e s g I i r a t o rw i t ho n e - p i e c ev i s o rw a sa n a l y z e da n d b a s e do ni t 。a ni n j e c t i o nm o u l df o rt h er u b b e rb o ( 1 yw a sd e v e l o p e a Ad i s c u s s i o nw a sm a d eO i lt h e s e l e c t i o no fp a r U n gs u r f a c e ，d e s i g no fg a t i n gs y s t e m ，s l i d ea n dm o v a b l eb l o c k s K e yw o r d s ：r e s g i r a t o r ；m a s kb o d y ；i n j e c t i o nm o u l df o rr u b b e r 1 引言 罩体是防毒面具中将面罩各部件( 如眼窗、气 流系统、通话器和阻水罩等) 组成一个有机整体的 骨架，一般由橡胶材料制成。目前，罩体的成型工艺 主要有模压成型和注射成型2 种。长期以来，由于 受生产装备的限制，我国一直采用模压成型工艺进 行橡胶罩体加工，存在生产效率低、产品外观质量 差、劳动强度大等缺点。与模压成型相比，注射成型 在制品质量、外观、生产效率、胶料利用率、生产成 本及劳动强度等方面都具有显著优势，已成为罩体 生产的主要方法。 图1 大眼窗防毒面罩 2 罩体结构与工艺分析 图1 所示为一种大眼窗防毒面罩，面罩镜片为 弧形柱面结构，由透明度高、抗冲击性能较强的聚 碳酸酯材料制成，透光率不低于8 5 。面罩主要技 术指标为：漏气系数0 0 0 5 。呼气阻力9 8P a ( 3 0 L r 血) ，总视野保留率7 5 ，双目视野保留率 6 0 ，下方视野4 0 。 收稿日期：2 0 0 9 - 1 0 2 2 0 作者简介：赵大力( 1 9 6 6 一) 。男，河北蠡县人。工程师，主要从事 呼吸道防护装备的研究开发工作，地址：山西省太原市尖草坪区 新兰路7 1 号山西新华防护器材有限责任公司，( 电话) 1 3 9 3 5 1 2 1 3 9 1 ，tg 子信箱) ：枷倒l y 出c o r n m 。 图2 所示为该面罩的罩体结构，该罩体结构左、 右对称，设计参数为：面长面宽= 1 1 0 r r m X1 0 0 h i n o ( 1 ) 罩体采用单反折边型密合框与佩带人员面 部紧密贴合，形成佩戴定位效果较好的密合圈。密 合框是重要的工作面，应保证其表面光滑，分型面及 浇口位置的选择应避开此处。罩体外表面进行亚光 处理。 ( 2 ) 罩体眼窗接口为一圈U 型槽，通过上、下2 个卡箍将镜片固定在U 型槽内。U 型槽结构十分复 杂，影响开模方向的选取，在模具设计时需巧妙设计 活动镶块结构方能充分利用注塑机的开模动作，实 现自动开模，因此模具设计难度较大。 万方数据 模具x 4 1 , 2 0 1 0 年第3 6 卷第2 期 ( a ) 正视图( b ) 削视图 图2 大眼窗防毒面罩罩体结构 ( 3 ) 罩体外侧边缘设计有1 周凸棱用于匹配防 护服的头罩，凸棱高度约为8 3 n r m 与罩体外表面 所成角度在7 5 。8 5 。对模具总体结构设计有较大 影响。 ( 4 ) 罩体采用氯化丁基胶、溴化丁基胶或硅橡 胶材料，主体厚度2 n r a , 密合框厚度1 5 r i m , 头带连 接处和凸棱厚度3 n m o 3 罩体注射模设计 罩体注射模结构如图3 所示，采用卧式单模腔 结构，由上外侧模块8 、下外侧模块1 4 、芯模1 3 、下 模块1 0 、上眼窗芯模7 、下眼窗芯模1 5 、上眼窗外侧 模块6 、下眼窗外侧模块1 6 及上头带活块刀的曲 面形成罩体型腔。其中，上外侧模块与- F 夕I “ 侧模块、 上眼窗芯模与下眼窗芯模、上眼窗外侧模块与下眼 窗外侧模块为左、右对称的哈夫结构。 3 1 分型面选择 根据罩体的结构特点，注射模仅一次分型无法 实现罩体的顺利脱模，需采用三板式模具并设置推 杆机构进行两次分型。采用带有中模架和水平顶出 液压缸的立式橡胶注射机生产。 第1 个分型面为罩体的对称面，分型线位于罩 体外表面。由于采用大眼窗结构，位于罩体表面的 分型线较短，对罩体外观影响不大；第2 个分型面 的分型线位于罩体边缘，不仅避开了重要的工作 面，而且便于去除飞边。 3 2 浇注系统设计 图3 罩体注射模爆炸图 1 上连接耳2 上模板3 导套4 压块 5 滑块6 上眼窗外侧模块7 上眼窗芯 模8 上外侧模块9 锥套1 0 下模块 1 1 顶出机构1 2 螺钉1 3 芯模1 4 下 外侧模块1 5 下眼窗芯模1 6 下眼窗外 侧模块1 7 滑块1 8 下模板1 9 下模 座板2 0 螺钉2 1 导柱笼压块2 3 弹簧2 4 螺钉2 5 螺钉2 6 锥销2 7 上头带活块2 8 中模板2 9 下连接耳 3 0 螺钉3 1 螺钉3 2 螺钉3 3 螺钉 3 4 弹簧3 5 螺钉3 6 螺钉 由于采用的橡胶注射机具有主流道结构，模具 部分的浇注系统包括冷料穴、分流道与浇口( 见图 4 ) 。冷料穴为倒圆台形状位于模具上表面中心位 置；分流道由水平和垂直分流道两段组成，其中水平 万方数据 5 8 模具工业2 0 1 0 年第3 6 卷第2 期 分流道位于模具上表面，垂直分流道贯穿上模板和 上外侧模块。由于罩体体积较大，决定采用扇形浇 口。浇口位于下模上表面罩体边缘位置。 清除浇注系统凝料时，主流道凝料与喷嘴胶料 断开，分流道凝料与浇口凝料断开，然后手工将主 流道、冷料穴及分流道内的凝料一起拔出。浇口凝 料同罩体一同取出。 图4 浇注系统结构及位置 1 冷料穴凝料2 分流道凝料3 浇口凝料 3 3 滑块与活块设计 U 型槽的型腔由上眼窗芯模、下眼窗芯模、上 眼窗外侧模块、下眼窗外侧模块、上外侧模块、下外 侧模块以及芯模的曲面组成。为保证开模过程中罩 体眼窗U 型槽部位能够顺利脱模，眼窗芯模与眼窗 外侧模块一起固定在1 个滑块上，滑块被左、右2 个 压块限制在下模板的凹槽内。模具处于合模状态 时，滑块紧贴槽底，滑块内部的3 根压缩弹簧被压 紧。开模时，滑块在压缩弹簧的作用下沿斜面向上 运动并带动眼窗芯模、眼窗外侧模块离开外侧模 块，U 型槽型腔出现较大缝隙，罩体眼窗部位在芯 模的拉动下可实现自动脱模。 根据罩体结构特点和模具结构特点，在上头带 处设计了1 个活块，不仅便于脱模，而且便于模具 的机械加工和操作使用。 3 4 固定装置与顶出机构设计 根据注塑机的结构特点，在上模板和中模板左 右两侧各设计了1 个连接耳，模具底部有一下模座 板用于固定。 模具顶出机构一端与芯模固定在一起另一端 与顶出液压缸连接在一起，顶出机构贯穿下模块和 中模架，下模块和中模架具有导向作用。 3 5 导向与定位机构设计 下模块固定在中模架上，芯模通过顶出机构与 下模块实现导向和定位；上、下外侧模块分别与上、 下模板固定在一起，上、下外侧模块通过对称的4 个 锥销套定位，上、下模板以及中模架之间采用对称的 四导柱、导套导向。 4 模具工作过程 模具合模后，胶料在注射液压缸推动下通过喷 嘴沿浇注系统进入并充满型腔，然后保压、硫化。硫 化完成后开模，定模在吊模装置的限位作用下分开 一定距离停止运动。动模继续向下运动，上眼窗芯 模块和上眼窗外侧模块在滑块弹簧的推动下离开上 外侧模块一定距离，罩体上侧眼窗在芯模的带动下 脱出。中模板向下移动适当距离后停止下外侧模 块、下模板及下模座板继续向下运动，下眼窗芯模和 下眼窗外侧模块在滑块弹簧的推动下离开下外侧模 块一定距离，罩体下侧眼窗在芯模的拉动下脱出。 开模到位后，取下上头带活块，顶出机构将芯模向外 顶出适当距离，然后手工取下包裹在芯模上的罩体 并去除浇注系统凝料。脱模完成后，顶出机构将芯 模拉回原位，合模并进入下一轮操作。 5 结束语 大眼窗面罩罩体注射模在设计过程中充分考虑 了产品及橡胶注射机的结构特点和要求。模具投入 生产1 年多，不仅极大地提高了生产效率和产品外 观质量，而且降低了劳动强度和生产成本，对提高产 品市场竞争力起到了重要作用。今后应采用有限元 分析技术对罩体注射模进行结构强度校核与分析。 对工作状态下模具的应力分布和形变情况进行可视 化仿真，以进一步优化模具结构。 参考文献： 【1 1 李小银，黄强新型防毒面具罩体及其模具设计【J 】模 具工业，2 0 0 4 ，3 0 ( 1 ) ：4 7 - 4 9 t 2 】虞福荣橡胶模具设计制造与使用【M 】北京：机械工业 出版社。2 0 0 0 【3 1 模具实用技术丛书编委会橡胶模具设计应用实例 【M 】北京：机械工业出版社，2 0 0 4 【4 】李小银面具密合框设计中国劳动防护用品，1 9 9 7 ( 4 ) ：1 1 2 1 万方数据 大眼窗面罩罩体橡胶注射模设计大眼窗面罩罩体橡胶注射模设计 作者：赵大力， 皇甫喜乐， 李小银， 王立莹， 栗丽， ZHAO Da-li， HUANGFU Xi-le， LI Xiao-yin， WANG Li-ying，