玻璃潤(rùn)滑劑墊成型模設(shè)計(jì)

黨 利，韓 敏，馬勝龍，馬遙力，單晨晨

（1.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 航空工程學(xué)院，河南 鄭州 450046；2.河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 475000）

0 引 言

玻璃潤(rùn)滑劑墊在不銹鋼[1-3]、鈦合金[4]和高溫合金[5,6]等難變形的金屬管材或型材[7]熱擠壓成型過程中使用的潤(rùn)滑劑，由玻璃粉通過水玻璃粘結(jié)在一起。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理對(duì)模具制造成本[8]、使用便捷性[9,10]以及玻璃潤(rùn)滑劑墊成型質(zhì)量有較大的影響。目前玻璃潤(rùn)滑劑墊成型過程存在以下問題：①不同規(guī)格的管材需要不同規(guī)格的玻璃潤(rùn)滑劑墊，所以每種規(guī)格管材所需的玻璃潤(rùn)滑劑墊必須配套1副模具，模具制造成本高，且所成型的玻璃潤(rùn)滑劑墊質(zhì)地疏松，運(yùn)輸過程中容易損壞[11]；②為了滿足不同擠壓比的需要，就要改變玻璃潤(rùn)滑劑墊尺寸，通常采用銼刀研磨玻璃潤(rùn)滑劑墊的內(nèi)徑或外徑，但由于玻璃潤(rùn)滑劑墊比較脆，研磨時(shí)玻璃潤(rùn)滑劑墊易裂開而報(bào)廢；③成型的玻璃潤(rùn)滑劑墊從模具中取出放到烘干箱的過程中，容易破裂而不能進(jìn)行烘干。

現(xiàn)設(shè)計(jì)1副可通過更換型芯（決定玻璃潤(rùn)滑劑墊內(nèi)徑）和外圈（決定玻璃潤(rùn)滑劑墊外徑）就能成型不同規(guī)格玻璃潤(rùn)滑劑墊的模具，節(jié)約模具制造成本。該模具設(shè)有專門的頂出和玻璃潤(rùn)滑劑墊托盤裝置，以避免成型的玻璃潤(rùn)滑劑墊從模具取出轉(zhuǎn)移到烘干箱的過程中出現(xiàn)破裂。

1 模具結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 模具結(jié)構(gòu)

玻璃潤(rùn)滑劑墊成型模具如圖1所示，件1、2組成裝置的底座；件3、4、5組成凹模；件8、9、10組成頂出裝置。

凹模采用組合式結(jié)構(gòu)，由凹模外圈、型芯和凹模底板組成。凹模外圈底部有4個(gè)凸臺(tái)，中間帶有螺紋孔，如圖2（a）所示。凹模底板有4個(gè)長(zhǎng)孔，如圖2（b）所示，凸臺(tái)與長(zhǎng)孔配合，如圖 2（c）、（d）所示。凸臺(tái)和長(zhǎng)孔之間配合公差控制在0.01～0.05 mm，以保證凹模和型芯的同軸度，成型的玻璃潤(rùn)滑劑墊才能滿足內(nèi)外圓同軸公差的要求。

該模具不僅可以成型截面為矩形的玻璃潤(rùn)滑劑墊，還可以通過成型帶有一定錐度或曲面的玻璃潤(rùn)滑劑墊。另外在型材的擠壓工藝中，該裝置還可以方便更換型芯（型芯可采用鋼質(zhì)或木質(zhì)材料），成型各種型材所需要的玻璃潤(rùn)滑劑墊，節(jié)約模具制造成本。

1.2 工作原理

圖1（b）所示為沒有裝載玻璃潤(rùn)滑劑狀態(tài)，凹模外圈4、型芯5、玻璃潤(rùn)滑劑墊支撐板7共同形成上開口凹槽型腔，在此型腔內(nèi)放置定量的水玻璃和玻璃粉的均勻混合物，然后將其壓實(shí)，根據(jù)玻璃粉顆粒大小及潤(rùn)滑效果施加合適的壓力。通過壓桿13端部向下運(yùn)動(dòng)，由于杠桿作用，頂出器連接裝置12向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)頂出器（見圖3）向上運(yùn)動(dòng)，將玻璃潤(rùn)滑劑墊支撐板和玻璃潤(rùn)滑劑墊一起頂出型腔，最后將壓實(shí)的玻璃潤(rùn)滑劑墊6和玻璃潤(rùn)滑劑墊支撐板7同時(shí)放入烘干箱。等待烘干結(jié)束冷卻后，由于金屬的線膨脹與線收縮系數(shù)比玻璃的大，玻璃潤(rùn)滑劑墊6會(huì)自動(dòng)和玻璃潤(rùn)滑劑墊支撐板7自動(dòng)脫離。

圖3 頂出器結(jié)構(gòu)

2 實(shí)例制作

根據(jù)現(xiàn)有條件制作了簡(jiǎn)易的模型，如圖4所示。為了方便加工，將簡(jiǎn)易模型的凹模外圈、型芯和凹模底座加工為一個(gè)整體，如圖4（a）所示。頂出裝置也采用簡(jiǎn)單加工，只加工了頂桿，省去了杠桿頂出機(jī)構(gòu)，如圖4（b）所示。圖5所示為經(jīng)過烘干后的玻璃潤(rùn)滑劑墊，共試制了10個(gè)，玻璃潤(rùn)滑劑墊表面平整，全部達(dá)到了使用要求。

圖4 簡(jiǎn)易模具

圖5 玻璃潤(rùn)滑劑墊

3 結(jié)束語

根據(jù)管材和擠壓筒規(guī)格，可更換模具零件制作不同內(nèi)外徑的玻璃潤(rùn)滑劑墊，不僅節(jié)約模具制造成本，還可以成型有錐度的玻璃潤(rùn)滑劑墊。

穩(wěn)定的機(jī)械頂出裝置可將玻璃潤(rùn)滑劑墊及其支撐板同時(shí)從模具型腔中頂出，避免放至烘干箱過程中玻璃潤(rùn)滑劑墊開裂。利用玻璃和鋼墊的線膨脹和線收縮系數(shù)不同，烘干后的玻璃潤(rùn)滑劑墊能順利的從支撐板脫離，無任何損傷，實(shí)現(xiàn)各種形狀玻璃潤(rùn)滑劑墊的烘干成型。可通過調(diào)節(jié)壓力控制玻璃潤(rùn)滑劑墊的壓實(shí)致密度，改善玻璃潤(rùn)滑劑墊的潤(rùn)滑效果。