气门油封模具结构设计综述_优秀论文

1、 气门油封模具结构设计综述1引言气门油封已, 泛应用在发动机进排气门上, 能够有效降低发动机的油耗, 提高发动机的经济性, 减少排气中的有害成分, 改善尾气品质。在实际生产中, 气门油封存在正品率不高, 生产效率低等问题, 现介绍样品及批量生产阶段经常使用的2种模具及相关结构。2单腔模具单腔模具结构如图1所示, 主要由压塞、镶块、上模、芯子、中模、下模6个部分组成。其中镶块与上模装配成一体, 芯子与下模装配成一体, 实际生产中为4开模结构, 彼此间通过锥面定位。合模流程：下模一中模一放骨架上模一放胶料压塞。骨架使用内孔与下部端面在芯子上定位, 胶料放在上模的料腔中, 合模后在设备压力作用下,

2、压塞挤压胶料注射到模具型腔中(如图1网格剖面所示)。开模流程：压塞一取废料一上模一中模一取件。压塞打开后, 首先清理料腔中的多余胶料, 再开上模, 此时油封仍固定在芯子上, 然后开中模, 将油封从芯子上推落下来。单腔模具结构相对简单, 模具制造周期短, 成本低, 对设备要求不高, 使用普通平板硫化机即可生产, 若需小批量生产, 增加模数即可实现。但其整个流程对操作者熟练程度要求较高, 生产过程人为因素比重大, 不利于过程控制, 而且生产效率低, 仅在供样或小批量生产中使用。3多腔模具多腔模具结构如图2所示, 主要由压塞、料腔、上模、中模、下模、芯子、镶块、定位销、导套9个部分组成。与单腔模具结

3、构相似, 其中镶块与上模装配成一体, 芯子与下模装配成一体, 实际生产中为4开模结构, 中模与下模, 上模与下模, 注腔与下模之间通过定位销定位, 定位销必须与导套配磨, 保证精确定位, 合模后获得理想的型腔形状。多腔模具合模、开模流程与单腔模具相似, 但因腔数多, 骨架的安置, 胶料的摆放及最终取件均应使用专用L装。模具结构相对复杂, 加工精度要求高, 模具制造周期长, 成本高, 必须使jj真空自动硫化机, 通过设备动作实现自动开合模, 抽真空等工作流程。整个流程主要由设备控制, 要求操作者具备基本熟练程度, 有利于过程控制, 生产效率高, 适用于大批量生产。4模具结构设计无论使用哪种模具,

4、 其关键部位结构是相通的, 以下介绍几个重点。(1)型腔尺寸的确定。橡胶是有弹性的高分子体, 在硫化成型后存在较大收缩, 在确定模具型腔尺寸时必须加以考虑, 如图3所示, 细虚线为模具型腔轮廓, 粗实线为成型后零件轮廓。通常情况下, 全胶件外形尺寸会比模具型腔轮廓小, 当有金属骨架时, 橡胶向与之结合在一起的金属骨架收缩, 图3中与气门导管配合的波纹形状橡胶即符合此种情况, 而处于油封上部的腰部及唇口, 其收缩受骨架及橡胶内部作用力综合影响, 则是绕油封腰根部向内旋转收缩, 模具型腔尺寸对应向相反方向确定。(2)各种形式的L卜胶部位结构。带有金属骨架的气门油封, 骨架往往是半包半露, 在结合的

5、边缘部位, 橡胶既要被整齐止住, 又要与骨架粘结牢同, 对模具的止胶结构提出了较高要求。图4为骨架上平面止胶结构, 要达到图4(b)零件图所示止胶效果, 必须在合模时骨架止胶点位置与模具间有一定挤压力。为实现这一目标, 预先让骨架上翘, 存有预应力, 合模时与模具之间有h的过盈量, 因模具挤压, 骨架变形产生挤压力实现止胶。该结构对模具要求低, 对骨架上翘形状及高度尺寸精度要求较高, 为保证止胶点粘结牢固, 模具的对应点不允许加：成尖点, 要求设有小圆弧兄。图5为骨架上平面外圆周止胶结构。此结构零件要求骨架上平面覆盖橡胶, 而在骨架上平面外圆周圆弧处又必须止住橡胶。采用模具与骨架上平面外圆周圆

6、弧过盈相切, 控制相切过盈量：及模具角度。实现止胶。据经验取12。左右, 角度一定时, 过盈量偏小, 骨架配合圆弧变形小, 橡胶会溢出, 过盈量偏大骨架受挤压变形严重。z据经验取005mm左右, 过盈量定时, 角度偏小, 骨架易被卡在上模中, 角度偏大骨架高度方向变形太大, 甚至鼓肚压塌。参数选择不当, 模具与骨架相切处会蹭掉骨架表面粘合剂, 造成局部开胶。该止胶结构对骨架上平面外圆周圆弧及高度尺寸精度要求较高, 在圆弧公差尺寸范围内, 过盈量必须满足止胶要求。图6为油封下部端面定位止胶结构。以骨架内孔与芯子配合实现径向定位, 骨架端面与芯子台阶面实现轴向定位。骨架内孔与芯子以小间隙或过盈配合

7、, 合模后, 骨架上部受压, 其端面与芯子台阶面紧密接触, 骨架内孔及端面与模具共同作用, 达到止胶的目的。其中的关键参数：骨架内孔与芯子配合间隙或过盈量, 内孔与芯子配合高度。间隙偏大, 橡胶会溢出, 过盈偏大, 油封下部过度喇叭口, 不利于装配；配合高度偏短, 骨架定位不准, 容易溢胶, 配合高度偏长, 骨架摆放时定位不顺畅, 会出现歪斜的情况, 由于骨架配合部分覆盖橡胶很薄, 若配合高度过长, 粘结就会出问题, 造成开胶。图6的中模卸件结构, 即图中所示“推件部位”, 用中模台阶推动骨架端面卸件, 骨架端面被分成定位止胶与推件2部分, 在设计模具时要合理确定这2部分的比例。(3)脱模部位

8、结构。开模时, 油封脱离模具过程中, 由于型腔截面积的差异, 橡胶会受到不同程度的挤压, 如图7所示。被挤压部分与该处总截面比值, 即压缩率(Ahh)。压缩率超限会造成橡胶挤压部分破裂、脱落, 废品率高, 不利生产。设计产品时, 应充分考虑脱模问题, 在满足使用要求前提下, 选用最经济的压缩率。气门油封模具压缩率通常不超过25。另外, 在压缩率不改变的前提下, 不同的模具结构对于脱模的影响差异也图8为油封与气门导管配合部分结构。通常做成波纹形, 油封脱模方向向上, 实际对比发现, 采用相同的波纹深度和波纹数量, 图8(a1结构不利脱模, 图8(b)结构有利脱模。换言之, 当压缩率达到上限时, 图8(a)结构橡胶会挤压破裂, 图8(b)结构橡胶破裂的可能性要小得多。图9为弹簧槽脱模结构。脱模方向向下, 遮挡弹簧部分()在脱模时存在挤压, 图9fa1结构为水平方向加尖角小圆弧, 图9fb)结构为向上倾斜方向加尖角大圆弧, 经实际使用, 图9fb1结构比左侧结构脱模顺畅。除了模具结构, 型腔的表面粗糙度值也非常重要,