中小型電機密封圈硫化模具優化設計

金廣柱，段友斌

(1佳木斯技師學院機電工程系，黑龍江佳木斯154002；2哈爾濱巨容新能源有限公司，黑龍江哈爾濱150078)

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中小型電機密封圈硫化模具優化設計

金廣柱1，段友斌2

(1佳木斯技師學院機電工程系，黑龍江佳木斯154002；2哈爾濱巨容新能源有限公司，黑龍江哈爾濱150078)

針對中小型電機密封圈在應用中出現的液體泄漏和灰塵聚集等現象，對密封圈硫化模具結構從減小橡膠的用量以提高飛邊的薄度；增設定位導向機構兩方面進行了優化設計，避免了上下模具啃食現象。改進后的模具硫化腔內硫化更為充分，內部結構更均勻，制造出的密封圈技師優良，價格也更加低廉，值得推廣。

橡膠密封圈；硫化模具；結構優化；定位導向

0 引言

橡膠密封圈是機械系統中重要的密封零件，它是機械設備和動力系統中極其重要的組成部分。它對整個機械系統起著防止氣體或液體泄漏和防止灰塵進入的重要作用，一旦損壞，整個機器都將無法正常工作，特別是在中小型電機中橡膠密封圈起著極其重要的作用。橡膠密封圈不但應用廣泛，而且它是數量龐大的標準件,設計和生產出高質量低成本的橡膠密封圈模具是極其重要的作用。

中小型電機橡膠密封圈加工過程主要是橡膠密封圈在硫化模具的硫化腔中硫化成型。硫化就是使橡膠的線性高分子通過交聯作用而形成的網狀高分子的工藝過程，即塑性橡膠轉化為彈性橡膠或硬質橡膠的工藝過程。硫化模具就是對橡膠在一定溫度下進行硫化的模具。橡膠密封圈硫化模具結構設計是否合理直接決定著工件產品成品率的大小，飛邊的厚薄以及產品的精度。現通過多年的經驗對傳統橡膠密封圈硫化模具結構進行了定位工藝和封閉方式的優化改進，，極大地提高了產品的精度并縮小了產品的飛邊，極大的改進了產品質量，降低了產品的成本，并且經過實踐檢驗效果較佳，產品質量明顯提高，而且它的工藝對其它硫化模具有重要的推廣作用。

1 傳統的硫化模具結構

1.1 橡膠密封圈特點

產品工程圖見圖1。通過分析，橡膠密封圈是圓環形制件，以硅橡膠為材質，工作溫度-40～150 ℃。由于其是密封制件，因此要求在滿足設計尺寸及精度的情況下，橡膠密封圈在模具硫化腔內硫化要充分且內部結構均勻無缺欠，而且要求滿足相應的強度的情況下飛邊盡量小，以減小修邊時的工時和費用。

1.2 傳統的硫化模具結構

傳統的硫化模具如圖2所示。此模具多用于手工操作，由三部分組成：上蓋、中套、下模。由于橡膠密封圈要求在密封腔內硫化過程中具有一定的強度，因此必須有一定多余的預留橡膠，這樣不可避免的在上蓋和中套之間形成了一定厚度ΔA大于0.15mm,同時橡膠密封圈的高度隨之增加ΔA，如果模具經過長期磨損制件橡膠密封圈的高度ΔA增加的會更多，使產品高度尺寸超差嚴重。

1.3 傳統的硫化模具結構優缺點

此模具加工精度高操作便利，脫模方便快捷，體積小運輸方便，但同時飛邊個數較多，飛邊較厚，去除飛邊費時費力，同時產品超差嚴重，甚至導致需另外加工處理，即增加了成本又費工時，同時存在欠定位，會損壞模具因此需要改進。

2 幾種優化方案

為了克服傳統模具缺點本文對模具結構進行了結構優化，主要有如下幾種優化方案。

2.1 方案一：飛邊豎直

如圖3，此模具也是由上模、中套、下模組成，經過改進后如果a值大于15mm(小于15mm不符合設計要求)則內徑、外徑、高度尺寸均滿足要求，產生的飛邊是豎直向上且很薄(大約是改進前的厚度的一半0.07mm)易于清理，但增加了上模和中套模具的高度從而增加了成本，同時由于上模和中套之間缺少準確的導向機構，上模入模時不夠準確，有時會發生偏移產生啃食現象(如上模左偏與中套左側相互啃食)，因此方案不是最優。

2.2 方案二：單獨余料倉

如圖4所示此模具也是由上模、中套、下模組成，經過改進后與方案1相同之處：內徑、外徑、高度尺寸均滿足要求，上模和中套之間缺少準確的導向機構，上模入模時不夠準確，有時會發生偏移產生啃食現象(如上模左偏與中套左側相互啃食)。與方案1不同之處因為余料倉非常小易于處理，減小了工件的費用但增加了中套模具的加工費用，因此方案2比方案1雖然略有改進，但不是最優方案。

2.3 方案三：豎直向上的小飛邊(不用清理)且兼有導套裝置

如圖5所示此模具雖然也是由上模、中套、下模組成，但它不用單獨開設余料倉，產品產生的飛邊是豎直向上且很薄(大約是改進前的厚度的一半0.07mm)幾乎不用清理，且使高度、內徑、外徑尺寸均符合要求，同時在上模和下模開設了導向機構，利用導向機構的精密配合能夠使上模準確導入下模，避免了啃食現象同時增加了模具腔的密封精度，無跑漏原料現象，更利于開模和模。雖然方案3也增加了上模的厚度，上模開有導向孔，增加了上模原料成本和工序成本，但相對產品來說它多出的費用微乎其微，可以忽略不計。

3 優化方案的確定

通過對以上三個改進方案進行系統分析不難發現：每種方案都是產品產生的飛邊是豎直向上且很薄(大約是改進前的厚度的一半0.07mm)易于清理，且使高度、內徑、外徑尺寸均符合要求，但方案三的飛邊幾乎不用清理且開設了導向機構，利用導向機構的精密配合使上模能夠準確導入下模，避免了上下模具啃食現象同時增加了模具腔的密封精度，無跑漏原料現象，更利于開模和閉模。且經過實際生產后方案3產生的產品無論是產品的精度還是產品的強度，尺寸精度，修理飛邊后的外觀均優，同時經實驗室檢驗其產品在模具硫化腔內硫化充分且內部結構均勻無缺欠，因此方案3最優。

4 結構優化的改造

本文主要對中小型電機密封圈模具進行了兩方面改造：(1)對中小型電機密封圈模具進行了結構優化，取得了使制件飛邊更薄，并且使制件飛邊方向向上易于清理，制件高度、內徑、外徑尺寸均符合要求的特性；(2)對中小型電機密封圈模具增設了定位導向機構使上模能夠準確導入下模，避免了上下模具啃食現象，這樣附帶增加了模具腔的密封精度，無跑漏原料現象，更利于開模和閉模，飛邊幾乎不用清理。但同時要注意一點上模嵌入中套部分高度尺寸a要滿足大于15mm以防止跑料。通過上面兩方面的改進使產品在模具硫化腔內硫化更充分內部結構更均勻無缺欠，能滿足更大的強度，改進后最終造出的制件產品如圖6所示，質量更加優良，價格更加低廉。

5 結語

本文通過對傳統橡膠密封圈硫化模具結構進行了結構優化設計，在應用中取得了良好的效果，因此此類模具的優化有利于在類似的制件中推廣應用。

[1] 機械設計手冊編寫組.機械設計手冊.北京：化工出版社出版，2002.

[2] 塑料模具設計手冊編寫組.塑料模具設計手冊.北京：機械工業出版社出版，2002.

[3] 吉林工業大學.工程機械液壓與液力傳動.北京：機械工業出版社出版，2009.

[4] 北京化工學院，天津輕工學院.塑膠成型機械.北京：中國工業出版社出版，2006.

Optimum Design for Sealing Ring Curing Mould of Medium-and Small-Sized Motors

JinGuangzhuandDuanYoubin

(1.Mechanical and Electric Engineering Department, Jiamusi Technician College, Jiamusi 154002, China；2.Harbin Jurong Newpower Co., Ltd., Harbin 150078, China)

In view of liquid leakage and dust accumulation appearances of sealing ring of medium-and small-sized motor, the optimum design is carried out in two aspects of decreasing the rubber amount of sealing ring curing mould to improve fin thickness and adding the positioning and guiding mechanism. They can avoid the grazing between top and bottom moulds. After improvement of mould, the curing in cavity is more sufficient, the inner structure is more uniform, the manufactured sealing ring is more excellent and the price is cheaper. It is worth to be spread.

Rubber sealing ring；curing mould；structure optimization；positioning and guiding

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.05.05

TM305.1

B

1008-7281(2016)05-0018-003

金廣柱 男 1966年生；畢業于佳木斯大學(原工學院)機械制造與工藝專業，現從事模具結構和設計等方向研究.

2016-05-17