中小型电机密封圈硫化模具优化设计

金广柱，段友斌

(1佳木斯技师学院机电工程系，黑龙江佳木斯154002；2哈尔滨巨容新能源有限公司，黑龙江哈尔滨150078)



中小型电机密封圈硫化模具优化设计

金广柱1，段友斌2

(1佳木斯技师学院机电工程系，黑龙江佳木斯154002；2哈尔滨巨容新能源有限公司，黑龙江哈尔滨150078)

针对中小型电机密封圈在应用中出现的液体泄漏和灰尘聚集等现象，对密封圈硫化模具结构从减小橡胶的用量以提高飞边的薄度；增设定位导向机构两方面进行了优化设计，避免了上下模具啃食现象。改进后的模具硫化腔内硫化更为充分，内部结构更均匀，制造出的密封圈技师优良，价格也更加低廉，值得推广。

橡胶密封圈；硫化模具；结构优化；定位导向

0 引言

橡胶密封圈是机械系统中重要的密封零件，它是机械设备和动力系统中极其重要的组成部分。它对整个机械系统起着防止气体或液体泄漏和防止灰尘进入的重要作用，一旦损坏，整个机器都将无法正常工作，特别是在中小型电机中橡胶密封圈起着极其重要的作用。橡胶密封圈不但应用广泛，而且它是数量庞大的标准件,设计和生产出高质量低成本的橡胶密封圈模具是极其重要的作用。

中小型电机橡胶密封圈加工过程主要是橡胶密封圈在硫化模具的硫化腔中硫化成型。硫化就是使橡胶的线性高分子通过交联作用而形成的网状高分子的工艺过程，即塑性橡胶转化为弹性橡胶或硬质橡胶的工艺过程。硫化模具就是对橡胶在一定温度下进行硫化的模具。橡胶密封圈硫化模具结构设计是否合理直接决定着工件产品成品率的大小，飞边的厚薄以及产品的精度。现通过多年的经验对传统橡胶密封圈硫化模具结构进行了定位工艺和封闭方式的优化改进，，极大地提高了产品的精度并缩小了产品的飞边，极大的改进了产品质量，降低了产品的成本，并且经过实践检验效果较佳，产品质量明显提高，而且它的工艺对其它硫化模具有重要的推广作用。

1 传统的硫化模具结构

1.1 橡胶密封圈特点

产品工程图见图1。通过分析，橡胶密封圈是圆环形制件，以硅橡胶为材质，工作温度-40～150 ℃。由于其是密封制件，因此要求在满足设计尺寸及精度的情况下，橡胶密封圈在模具硫化腔内硫化要充分且内部结构均匀无缺欠，而且要求满足相应的强度的情况下飞边尽量小，以减小修边时的工时和费用。

1.2 传统的硫化模具结构

传统的硫化模具如图2所示。此模具多用于手工操作，由三部分组成：上盖、中套、下模。由于橡胶密封圈要求在密封腔内硫化过程中具有一定的强度，因此必须有一定多余的预留橡胶，这样不可避免的在上盖和中套之间形成了一定厚度ΔA大于0.15mm,同时橡胶密封圈的高度随之增加ΔA，如果模具经过长期磨损制件橡胶密封圈的高度ΔA增加的会更多，使产品高度尺寸超差严重。

1.3 传统的硫化模具结构优缺点

此模具加工精度高操作便利，脱模方便快捷，体积小运输方便，但同时飞边个数较多，飞边较厚，去除飞边费时费力，同时产品超差严重，甚至导致需另外加工处理，即增加了成本又费工时，同时存在欠定位，会损坏模具因此需要改进。

2 几种优化方案

为了克服传统模具缺点本文对模具结构进行了结构优化，主要有如下几种优化方案。

2.1 方案一：飞边竖直

如图3，此模具也是由上模、中套、下模组成，经过改进后如果a值大于15mm(小于15mm不符合设计要求)则内径、外径、高度尺寸均满足要求，产生的飞边是竖直向上且很薄(大约是改进前的厚度的一半0.07mm)易于清理，但增加了上模和中套模具的高度从而增加了成本，同时由于上模和中套之间缺少准确的导向机构，上模入模时不够准确，有时会发生偏移产生啃食现象(如上模左偏与中套左侧相互啃食)，因此方案不是最优。

2.2 方案二：单独余料仓

如图4所示此模具也是由上模、中套、下模组成，经过改进后与方案1相同之处：内径、外径、高度尺寸均满足要求，上模和中套之间缺少准确的导向机构，上模入模时不够准确，有时会发生偏移产生啃食现象(如上模左偏与中套左侧相互啃食)。与方案1不同之处因为余料仓非常小易于处理，减小了工件的费用但增加了中套模具的加工费用，因此方案2比方案1虽然略有改进，但不是最优方案。

2.3 方案三：竖直向上的小飞边(不用清理)且兼有导套装置

如图5所示此模具虽然也是由上模、中套、下模组成，但它不用单独开设余料仓，产品产生的飞边是竖直向上且很薄(大约是改进前的厚度的一半0.07mm)几乎不用清理，且使高度、内径、外径尺寸均符合要求，同时在上模和下模开设了导向机构，利用导向机构的精密配合能够使上模准确导入下模，避免了啃食现象同时增加了模具腔的密封精度，无跑漏原料现象，更利于开模和模。虽然方案3也增加了上模的厚度，上模开有导向孔，增加了上模原料成本和工序成本，但相对产品来说它多出的费用微乎其微，可以忽略不计。

3 优化方案的确定

通过对以上三个改进方案进行系统分析不难发现：每种方案都是产品产生的飞边是竖直向上且很薄(大约是改进前的厚度的一半0.07mm)易于清理，且使高度、内径、外径尺寸均符合要求，但方案三的飞边几乎不用清理且开设了导向机构，利用导向机构的精密配合使上模能够准确导入下模，避免了上下模具啃食现象同时增加了模具腔的密封精度，无跑漏原料现象，更利于开模和闭模。且经过实际生产后方案3产生的产品无论是产品的精度还是产品的强度，尺寸精度，修理飞边后的外观均优，同时经实验室检验其产品在模具硫化腔内硫化充分且内部结构均匀无缺欠，因此方案3最优。

4 结构优化的改造

本文主要对中小型电机密封圈模具进行了两方面改造：(1)对中小型电机密封圈模具进行了结构优化，取得了使制件飞边更薄，并且使制件飞边方向向上易于清理，制件高度、内径、外径尺寸均符合要求的特性；(2)对中小型电机密封圈模具增设了定位导向机构使上模能够准确导入下模，避免了上下模具啃食现象，这样附带增加了模具腔的密封精度，无跑漏原料现象，更利于开模和闭模，飞边几乎不用清理。但同时要注意一点上模嵌入中套部分高度尺寸a要满足大于15mm以防止跑料。通过上面两方面的改进使产品在模具硫化腔内硫化更充分内部结构更均匀无缺欠，能满足更大的强度，改进后最终造出的制件产品如图6所示，质量更加优良，价格更加低廉。

5 结语

本文通过对传统橡胶密封圈硫化模具结构进行了结构优化设计，在应用中取得了良好的效果，因此此类模具的优化有利于在类似的制件中推广应用。

[1] 机械设计手册编写组.机械设计手册.北京：化工出版社出版，2002.

[2] 塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册.北京：机械工业出版社出版，2002.

[3] 吉林工业大学.工程机械液压与液力传动.北京：机械工业出版社出版，2009.

[4] 北京化工学院，天津轻工学院.塑胶成型机械.北京：中国工业出版社出版，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

金广柱 男 1966年生；毕业于佳木斯大学(原工学院)机械制造与工艺专业，现从事模具结构和设计等方向研究.

2016-05-17