氣門油封模具結構設計綜述

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1引言

氣門油封已，泛應用在發動機進排氣門上，能夠有效降低發動機的油耗，提高發動機的經濟性，減少排氣中的有害成分，改善尾氣品質。在實際生產中，氣門油封存在正品率不高，生產效率低等問題，現介紹樣品及批量生產階段經常使用的2種模具及相關結構。

2單腔模具

單腔模具結構如圖1所示，主要由壓塞、鑲塊、上模、芯子、中模、下模6個部分組成。其中鑲塊與上模裝配成一體，芯子與下模裝配成一體，實際生產中為4開模結構，彼此間通過錐面定位。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，合模后在設備壓力作用下，壓塞擠壓膠料注射到模具型腔中(如圖1網格剖面所示)。開模流程：壓塞一取廢料一上模一中模一取件。壓塞打開后，首先清理料腔中的多余膠料，再開上模，此時油封仍固定在芯子上，然后開中模，將油封從芯子上推落下來。單腔模具結構相對簡單，模具制造周期短，成本低，對設備要求不高，使用普通平板硫化機即可生產，若需小批量生產，增加模數即可實現。但其整個流程對操作者熟練程度要求較高，生產過程人為因素比重大，不利于過程控制，而且生產效率低，僅在供樣或小批量生產中使用。

3多腔模具

多腔模具結構如圖2所示，主要由壓塞、料腔、上模、中模、下模、芯子、鑲塊、定位銷、導套9個部分組成。與單腔模具結構相似，其中鑲塊與上模裝配成一體，芯子與下模裝配成一體，實際生產中為4開模結構，中模與下模，上模與下模，注腔與下模之間通過定位銷定位，定位銷必須與導套配磨，保證精確定位，合模后獲得理想的型腔形狀。多腔模具合模、開模流程與單腔模具相似，但因腔數多，骨架的安置，膠料的擺放及最終取件均應使用專用L裝。模具結構相對復雜，加工精度要求高，模具制造周期長，成本高，必須使j{j真空自動硫化機，通過設備動作實現自動開合模，抽真空等工作流程。整個流程主要由設備控制，要求操作者具備基本熟練程度，有利于過程控制，生產效率高，適用于大批量生產。

4模具結構設計

無論使用哪種模具，其關鍵部位結構是相通的，以下介紹幾個重點。

(1)型腔尺寸的確定。橡膠是有彈性的高分子體，在硫化成型后存在較大收縮，在確定模具型腔尺寸時必須加以考慮，如圖3所示，細虛線為模具型腔輪廓，粗實線為成型后零件輪廓。通常情況下，全膠件外形尺寸會比模具型腔輪廓小，當有金屬骨架時，橡膠向與之結合在一起的金屬骨架收縮，圖3中與氣門導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部作用力綜合影響，則是繞油封腰根部向內旋轉收縮，模具型腔尺寸對應向相反方向確定。

(2)各種形式的L卜膠部位結構。帶有金屬骨架的氣門油封，骨架往往是半包半露，在結合的邊緣部位，橡膠既要被整齊止住，又要與骨架粘結牢同，對模具的止膠結構提出了較高要求。圖4為骨架上平面止膠結構，要達到圖4(b)零件圖所示止膠效果，必須在合模時骨架止膠點位置與模具間有一定擠壓力。為實現這一目標，預先讓骨架上翹，存有預應力，合模時與模具之間有h的過盈量，因模具擠壓，骨架變形產生擠壓力實現止膠。該結構對模具要求低，對骨架上翹形狀及高度尺寸精度要求較高，為保證止膠點粘結牢固，模具的對應點不允許加：]：成尖點，要求設有小圓弧兄。圖5為骨架上平面外圓周止膠結構。此結構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盈相切，控制相切過盈量：及模具角度。實現止膠。據經驗取12。左右，角度一定時，過盈量偏小，骨架配合圓弧變形小，橡膠會溢出，過盈量偏大骨架受擠壓變形嚴重。z據經驗取0．05mm左右，過盈量～定時，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。參數選擇不當，模具與骨架相切處會蹭掉骨架表面粘合劑，造成局部開膠。該止膠結構對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，過盈量必須滿足止膠要求。圖6為油封下部端面定位止膠結構。以骨架內孔與芯子配合實現徑向定位，骨架端面與芯子臺階面實現軸向定位。骨架內孔與芯子以小間隙或過盈配合，合模后，骨架上部受壓，其端面與芯子臺階面緊密接觸，骨架內孔及端面與模具共同作用，達到止膠的目的。其中的關鍵參數：骨架內孔與芯子配合間隙或過盈量，內孔與芯子配合高度。間隙偏大，橡膠會溢出，過盈偏大，油封下部過度喇叭口，不利于裝配；配合高度偏短，骨架定位不準，容易溢膠，配合高度偏長，骨架擺放時定位不順暢，會出現歪斜的情況，由于骨架配合部分覆蓋橡膠很薄，若配合高度過長，粘結就會出問題，造成開膠。圖6的中模卸件結構，即圖中所示“推件部位”，用中模臺階推動骨架端面卸件，骨架端面被分成定位止膠與推件2部分，在設計模具時要合理確定這2部分的比例。

(3)脫模部位結構。開模時，油封脫離模具過程中，由于型腔截面積的差異，橡膠會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(Ah／h)。壓縮率超限會造成橡膠擠壓部分破裂、脫落，廢品率高，不利生產。設計產品時，應充分考慮脫模問題，在滿足使用要求前提下，選用最經濟的壓縮率。氣門油封模具壓縮率通常不超過25％。另外，在壓縮率不改變的前提下，不同的模具結構對于脫模的影響差異也圖8為油封與氣門導管配合部分結構。通常做成波紋形，油封脫模方向向上，實際對比發現，采用相同的波紋深度和波紋數量，圖8(a1結構不利脫模，圖8(b)結構有利脫模。換言之，當壓縮率達到上限時，圖8(a)結構橡膠會擠壓破裂，圖8(b)結構橡膠破裂的可能性要小得多。圖9為彈簧槽脫模結構。脫模方向向下，遮擋彈簧部分()在脫模時存在擠壓，圖9fa1結構為水平方向加尖角小圓弧，圖9fb)結構為向上傾斜方向加尖角大圓弧，經實際使用，圖9fb1結構比左側結構脫模順暢。

除了模具結構，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，流動性差，易腐蝕模具，本身就有粘?，F象，表面粗糙度值高時，橡膠更容易粘在型腔表面上，且越粘越重，造成廢品，批量生產的模具型腔表面必須電鍍處理。

5結束語

以上模具結構己在企業實際生產中應用，氣門油封正品率及生產效率得到很大提高。