氣門油封模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述

1、氣門油封模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述 1引言 氣門油封已，泛應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門上，能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，減少排氣中的有害成分，改善尾氣品質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)中，氣門油封存在正品率不高，生產(chǎn)效率低等問(wèn)題，現(xiàn)介紹樣品及批量生產(chǎn)階段經(jīng)常使用的2種模具及相關(guān)結(jié)構(gòu)。 2單腔模具 單腔模具結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由壓塞、鑲塊、上模、芯子、中模、下模6個(gè)部分組成。其中鑲塊與上模裝配成一體，芯子與下模裝配成一體，實(shí)際生產(chǎn)中為4開(kāi)模結(jié)構(gòu)，彼此間通過(guò)錐面定位。合模流程：下模一中模一放骨架上模一放膠料壓塞。骨架使用內(nèi)孔與下部端面在芯子上定位，膠料放在上模的料腔中，合模后在設(shè)備壓力作用下，壓塞擠壓膠料注射到模具型

2、腔中(如圖1網(wǎng)格剖面所示)。開(kāi)模流程：壓塞一取廢料一上模一中模一取件。壓塞打開(kāi)后，首先清理料腔中的多余膠料，再開(kāi)上模，此時(shí)油封仍固定在芯子上，然后開(kāi)中模，將油封從芯子上推落下來(lái)。單腔模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，模具制造周期短，成本低，對(duì)設(shè)備要求不高，使用普通平板硫化機(jī)即可生產(chǎn)，若需小批量生產(chǎn)，增加模數(shù)即可實(shí)現(xiàn)。但其整個(gè)流程對(duì)操作者熟練程度要求較高，生產(chǎn)過(guò)程人為因素比重大，不利于過(guò)程控制，而且生產(chǎn)效率低，僅在供樣或小批量生產(chǎn)中使用。 3多腔模具 多腔模具結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由壓塞、料腔、上模、中模、下模、芯子、鑲塊、定位銷、導(dǎo)套9個(gè)部分組成。與單腔模具結(jié)構(gòu)相似，其中鑲塊與上模裝配成一體，芯子與下模裝配成一

3、體，實(shí)際生產(chǎn)中為4開(kāi)模結(jié)構(gòu)，中模與下模，上模與下模，注腔與下模之間通過(guò)定位銷定位，定位銷必須與導(dǎo)套配磨，保證精確定位，合模后獲得理想的型腔形狀。多腔模具合模、開(kāi)模流程與單腔模具相似，但因腔數(shù)多，骨架的安置，膠料的擺放及最終取件均應(yīng)使用專用L裝。模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加工精度要求高，模具制造周期長(zhǎng)，成本高，必須使jj真空自動(dòng)硫化機(jī)，通過(guò)設(shè)備動(dòng)作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)合模，抽真空等工作流程。整個(gè)流程主要由設(shè)備控制，要求操作者具備基本熟練程度，有利于過(guò)程控制，生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)。 4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 無(wú)論使用哪種模具，其關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)是相通的，以下介紹幾個(gè)重點(diǎn)。 (1)型腔尺寸的確定。橡膠是有彈性的高分子體，在

4、硫化成型后存在較大收縮，在確定模具型腔尺寸時(shí)必須加以考慮，如圖3所示，細(xì)虛線為模具型腔輪廓，粗實(shí)線為成型后零件輪廓。通常情況下，全膠件外形尺寸會(huì)比模具型腔輪廓小，當(dāng)有金屬骨架時(shí)，橡膠向與之結(jié)合在一起的金屬骨架收縮，圖3中與氣門導(dǎo)管配合的波紋形狀橡膠即符合此種情況，而處于油封上部的腰部及唇口，其收縮受骨架及橡膠內(nèi)部作用力綜合影響，則是繞油封腰根部向內(nèi)旋轉(zhuǎn)收縮，模具型腔尺寸對(duì)應(yīng)向相反方向確定。 (2)各種形式的L卜膠部位結(jié)構(gòu)。帶有金屬骨架的氣門油封，骨架往往是半包半露，在結(jié)合的邊緣部位，橡膠既要被整齊止住，又要與骨架粘結(jié)牢同，對(duì)模具的止膠結(jié)構(gòu)提出了較高要求。圖4為骨架上平面止膠結(jié)構(gòu)，要達(dá)到圖4(b

5、)零件圖所示止膠效果，必須在合模時(shí)骨架止膠點(diǎn)位置與模具間有一定擠壓力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，預(yù)先讓骨架上翹，存有預(yù)應(yīng)力，合模時(shí)與模具之間有h的過(guò)盈量，因模具擠壓，骨架變形產(chǎn)生擠壓力實(shí)現(xiàn)止膠。該結(jié)構(gòu)對(duì)模具要求低，對(duì)骨架上翹形狀及高度尺寸精度要求較高，為保證止膠點(diǎn)粘結(jié)牢固，模具的對(duì)應(yīng)點(diǎn)不允許加：成尖點(diǎn)，要求設(shè)有小圓弧兄。圖5為骨架上平面外圓周止膠結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)零件要求骨架上平面覆蓋橡膠，而在骨架上平面外圓周圓弧處又必須止住橡膠。采用模具與骨架上平面外圓周圓弧過(guò)盈相切，控制相切過(guò)盈量：及模具角度。實(shí)現(xiàn)止膠。據(jù)經(jīng)驗(yàn)取12。左右，角度一定時(shí)，過(guò)盈量偏小，骨架配合圓弧變形小，橡膠會(huì)溢出，過(guò)盈量偏大骨架受擠壓變形嚴(yán)

6、重。z據(jù)經(jīng)驗(yàn)取005mm左右，過(guò)盈量定時(shí)，角度偏小，骨架易被卡在上模中，角度偏大骨架高度方向變形太大，甚至鼓肚壓塌。參數(shù)選擇不當(dāng)，模具與骨架相切處會(huì)蹭掉骨架表面粘合劑，造成局部開(kāi)膠。該止膠結(jié)構(gòu)對(duì)骨架上平面外圓周圓弧及高度尺寸精度要求較高，在圓弧公差尺寸范圍內(nèi)，過(guò)盈量必須滿足止膠要求。圖6為油封下部端面定位止膠結(jié)構(gòu)。以骨架內(nèi)孔與芯子配合實(shí)現(xiàn)徑向定位，骨架端面與芯子臺(tái)階面實(shí)現(xiàn)軸向定位。骨架內(nèi)孔與芯子以小間隙或過(guò)盈配合，合模后，骨架上部受壓，其端面與芯子臺(tái)階面緊密接觸，骨架內(nèi)孔及端面與模具共同作用，達(dá)到止膠的目的。其中的關(guān)鍵參數(shù)：骨架內(nèi)孔與芯子配合間隙或過(guò)盈量，內(nèi)孔與芯子配合高度。間隙偏大，橡膠會(huì)溢

7、出，過(guò)盈偏大，油封下部過(guò)度喇叭口，不利于裝配；配合高度偏短，骨架定位不準(zhǔn)，容易溢膠，配合高度偏長(zhǎng)，骨架擺放時(shí)定位不順暢，會(huì)出現(xiàn)歪斜的情況，由于骨架配合部分覆蓋橡膠很薄，若配合高度過(guò)長(zhǎng)，粘結(jié)就會(huì)出問(wèn)題，造成開(kāi)膠。圖6的中模卸件結(jié)構(gòu)，即圖中所示“推件部位”，用中模臺(tái)階推動(dòng)骨架端面卸件，骨架端面被分成定位止膠與推件2部分，在設(shè)計(jì)模具時(shí)要合理確定這2部分的比例。 (3)脫模部位結(jié)構(gòu)。開(kāi)模時(shí)，油封脫離模具過(guò)程中，由于型腔截面積的差異，橡膠會(huì)受到不同程度的擠壓，如圖7所示。被擠壓部分與該處總截面比值，即壓縮率(Ahh)。壓縮率超限會(huì)造成橡膠擠壓部分破裂、脫落，廢品率高，不利生產(chǎn)。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)充分考慮脫模

8、問(wèn)題，在滿足使用要求前提下，選用最經(jīng)濟(jì)的壓縮率。氣門油封模具壓縮率通常不超過(guò)25。另外，在壓縮率不改變的前提下，不同的模具結(jié)構(gòu)對(duì)于脫模的影響差異也圖8為油封與氣門導(dǎo)管配合部分結(jié)構(gòu)。通常做成波紋形，油封脫模方向向上，實(shí)際對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用相同的波紋深度和波紋數(shù)量，圖8(a1結(jié)構(gòu)不利脫模，圖8(b)結(jié)構(gòu)有利脫模。換言之，當(dāng)壓縮率達(dá)到上限時(shí)，圖8(a)結(jié)構(gòu)橡膠會(huì)擠壓破裂，圖8(b)結(jié)構(gòu)橡膠破裂的可能性要小得多。圖9為彈簧槽脫模結(jié)構(gòu)。脫模方向向下，遮擋彈簧部分()在脫模時(shí)存在擠壓，圖9fa1結(jié)構(gòu)為水平方向加尖角小圓弧，圖9fb)結(jié)構(gòu)為向上傾斜方向加尖角大圓弧，經(jīng)實(shí)際使用，圖9fb1結(jié)構(gòu)比左側(cè)結(jié)構(gòu)脫模順暢。 除了模具結(jié)構(gòu)，型腔的表面粗糙度值也非常重要，氣門油封普遍采用氟橡膠，流動(dòng)性差，易腐蝕模具，本身就有粘?，F(xiàn)象，表面粗糙度值高時(shí)，橡膠更容易粘在型腔表面上，且越粘越重，造成廢品，批量生產(chǎn)