O形橡胶密封圈多腔模具的加工工艺.docx

形橡胶密封圈多腔模具的加工工艺o沈浩(甘肃工业大学 机电工程系, 甘肃 兰州 730050)摘要: 针对常规o 形橡胶密封圈多腔模具结构、制造的复杂性和不准确性, 提出了采用锥度定位芯轴和定位板作为定位元件, 并运用合理的工艺手段来满足多腔模具合 模精度要求高的特点. 实践表明: 该加工工艺及工装, 结构简单, 制造容易, 操作方便、可靠, 效果理想.关键词:o 形密封圈多腔模具;加工工艺; 锥度定位芯轴; 定位板t h 16210中图分类号:文献标识码:a在橡胶模具成形的模型制品中, o 形橡胶密封圈 ( 以下简称 o 形圈) 是应用极广、品种繁多的一类制品. 它的特点是制造较容易, 外形要求准确, 表面粗糙度低, 质地紧密. o 形圈在静 止, 特别是在运动情况下要保持密封状态, 属于易损零件, 因而不仅应用场合多, 而且生产批量较大.为提高生产效率, 中小尺寸的 o 形圈从以前采用单腔模压制逐步过渡到多腔模压制.多腔模就是在一副模具中开设多个型腔, 最常见的是一个平面中开设数个型腔的多腔模, o 形圈多腔模就属此种. 采用多腔模的优点在于能充分利用平板面积, 提高设备利用率,降低制品成图 1 多腔模具结构示意图收稿日期: 1999204212作者简介: 沈 浩 (19652) , 男, 江苏苏州人, 甘肃工业大学工程师.36甘 肃 工 业 大 学 学 报第 25 卷本. 此外还可以保证平板硫化机不致因为模具太小, 局部受压过大而早期损坏. 但从模具加工来看, 型腔数多了, 加工困难, 同轴度、平行度以及其他各种尺寸精度要求都必须相应提高. 否 则各零部件组合不好, 会严重影响制品质量.按常规典型结构设计的多腔模, 由于结构较为复杂1 , 模芯难以加工, 装配后的累积误差 大. 为此, 将原模芯与模板的镶体结构改成如图 1 所示的整体结构, 但这样结构工艺性不好, 上下模板上的型腔难以加工, 并且错模量也难以控制 (上下型腔错模量不得超过 0105 mm ) 2 . 针 对这种情况, 本文设计了一种车床辅具并运用相应的加工工艺, 很好地解决了这个难题.1车床辅具结构辅具主要由锥度定位芯轴和定位板 (主要用于小尺寸 o 形圈模具型腔加工) 构成, 如图 2所示.图 2 定位夹具示意图111 锥度定位芯轴锥度定位芯轴的锥度定位部分是与车床主轴锥孔相联系的, 因此锥度按所采用车床的主 轴锥孔锥度加工. 为了提高接触刚度, 减小接触变形, 采用外圆磨床按锥孔配磨锥度外圆, 保证 接触面积不少于 75% 80%.定位外圆是模板或定位板的定位基准, 外圆直径应根据模板或定位板上的定位孔孔径在 芯轴插入主轴锥孔后配车出来. 模板上的定位孔既是型腔加工时的工艺定位孔, 又可作为橡胶硫化时的排气孔, 因此, 其数量应与型腔数相同. 在满足定位芯轴的定位刚度和精度的前提下,定位孔直径应尽量小, 一般比o 形圈内径约小 10 15 mm 左右, 各孔孔径的一致性要求较高, 一般情况下 it 7 精度等级的铰刀铰出来就能满足要求, 对孔距精度则要求较低, 自由公差即 可.当在加工一些小尺寸的 o 形圈型腔时, 受到结构限制, 定位孔直径可能会较小, 影响了定 位芯轴的刚度, 加工无法进行, 此时应采用定位板.112 定位板由于在加工小尺寸的 o 形圈型腔时, 型腔本身结构尺寸限制了定位孔的大小, 使得定位 芯轴上的定位外圆挠度增大, 失去定位作用. 因此, 在加工此类模具型腔时, 采用芯轴加定位板定位的工艺方案. 即每加工一种小尺寸的 o 形圈模具都要配备一种相应的定位板, 它的外形第 4 期沈 浩: o 形橡胶密封圈多腔模具的加工工艺37与被加工模板外形一致, 其上的大小定位销孔与上下模板的相应大小定位销孔一致. 定位孔的位置精度无要求, 只要求尺寸, 形状精度. 同时在板的两个平面分别作出标记l , .2 加工过程211大尺寸型腔的加工尺寸较大的 o形圈模具型腔加工前, 先加工好上下模板的两个平面, 两块模板外形对齐合钻、铰定位销孔, 打入定位销使上下模板联接成一个整体, 按 模板型腔数在其上划线钻铰定位孔, 并在模具的上 下平面上作标记l , .车型腔时, 先将定位芯轴插入主轴锥孔内, 车床 主轴装上花盘, 上下模板加工分别由定位芯轴定位, 平 靠于花盘端面 ( 注意: 模板标记的l , 面必须与 花 盘端面相接触, 否则合模后会错模) , 并用压板压 紧. 安装方法见图 3.212 小尺寸型腔的加工尺寸较小的 o形圈模具型腔加工前, 把上下模图 3加工大尺寸 o 形圈型腔示意图板 ( 此时平面已加工好) 和定位板三件外形对齐上下放 置, 合 钻 铰 大 小 定 位 销 孔. 车 模 具 型 腔 时, 把 上(下) 模板用大小定位销与定位板连接成一体, 芯轴 定位, 定位板一个平面平靠于花盘端面之上, 压板压 紧, 再车削型腔. 此时应将定位板上的标记l , 面 与上下模板背面相接触, 即两个模板分别各用定位 板的一个平面定位, 这样上下模板组装后型腔才不 会错模. 安装方法见图 4.213 采用高精度机床进行定位孔加工采用定位板进行型腔加工, 要求每加工一副模 具都需配备一个定位板, 增加了材料消耗. 如果换一 个角度去思考, 定位板的作用是相当于增加了模板 厚度, 并在上下模板的背面加工出同心盲孔. 基于这 一点, 如果采用高精度设备, 例如坐标镗床、数控镗铣床, 那么在上下模板背面按精确坐标值分别镗出 同心盲孔和大小定位销孔, 再由定位芯轴在盲孔中图 4加工小尺寸 o 形圈型腔示意图定位就可加工出上下模型腔, 如图 3 点划线所示. 但这样虽节省了定位板, 但增加了设备的消耗, 至于哪个更经济合理, 需要根据具体情况对工艺方案作技术经济分析.3模具制造过程中应注意的几个问题1) 低速切削. 车削型腔时, 大多数都是在质量不平衡的情况下进行的, 应选择低速切削,38甘 肃 工 业 大 学 学 报第 25 卷否则, 会由于有不平衡的高速旋转的模板而产生离心力, 可能使定位芯轴发生弯曲变形而影响加工精度, 甚至会损坏机床, 发生安全事故. 另外, 高速旋转产生的周期变化的惯性力还常常引 起工艺系统的强迫振动, 影响型腔的表面质量3 .2) 采用高速钢刀具. 采用高速钢刀具的原因是: 首先高速钢刃口可以刃磨得很锋利; 第二 易于磨制成成形刀具和磨后刃口质量较高; 第三低速切削时不会出现积屑瘤现象; 第四切削过程中可添加切削液. 这些都有助于减小切削力, 减小塑性变形和颤振, 降低切削温度, 延缓刀具 磨损, 降低型腔表面粗糙度, 提高加工精度.3) 模板材料的选择. 模板材料选用经调质处理的中碳钢, 以满足模具在使用过程中有良 好的物理力学性能, 另外切削型腔时可获得较低的粗糙度值.4) 定位夹具材料的选择. 定位芯轴和定位板在切削型腔时要承受较大惯性力, 材料采用45# 钢调质处理, 既有一定硬度, 又有强度和韧性.4结论1)2)3)4)所采用的定位夹具结构简单, 制造容易; 模具定位精度和合模精度高.采用同一定位芯轴可加工不同尺寸的 o 形密封圈多腔模具, 减少了成本.不仅能加工上述种类的模具, 还可加工各类合模精度要求高的组合模具.模板上钻有定位孔, 减轻了模具的重量, 同时也缩短了硫化时间, 减轻了劳动强度, 降低了能源消耗.参考文献:123申长雨, 李 倩. 橡塑模具优化设计技术 m . 北京: 化学工业出版社, 1997. 316.陈长浩, 石占祥. o 形橡胶密封圈复合模具的加工 j . 机械制造, 1997, 35 (11) : 37.王先逵. 机械制造工艺学 m .北京: 机械工业出版社, 1996. 190.proce ss in g of m ult icham ber m ould f or rubber sea l in g o - r in gsh en h ao(d ep t. o f m ech ano 2e lec t ro n ic e ng inee r ing, gan su u n iv. o f t ech. , l anzho u 730050, c h ina)a bstra c t: a im in g a t th e com p lex ity an d in accu racy o f th e geom e t ry an d m an u fac tu r in g o fm u lt ich am b e r m o u ld fo r ru b b e r sea lin g o 2r in g , a co n ica l po sit io n in g ax le an d po sit io n in g p la te a re p re sen ted fo r p a r t po sit io n in g a s a rea so n ab le p ro ce ssin g m ean s. it can m ee t th e re2 qu irem en t o f h igh p rec isio n o f th e m o u ld. t h e app lica t io n p rac t ice show s th a t th e p ro ce ssin g an d it s r ig s a re co n st ru c t io n a lly sim p le, m an u fac tu r in g is ea sy, an d op e ra t io n i