密封橡胶波纹管硫化模设计

1 引 言

化工流程泵用机械密封根据弹簧与泵输送介质否接触可分为内装式和外装式两种结构。内装式机械密封的弹簧在泵工作时一直与介质接触。图1为机械密封的橡胶波纹管，其作用相当于一般内装式机械密封的弹簧。当橡胶波纹管机械密封工作时，橡胶波纹管被压缩，产生一定的弹力，为密封环端面提供所需的端面比压。从零件图中可知，波纹管前端安装密封环，末端与泵腔体为静密封点。因此，该零件轴向尺寸、安装配合尺寸及定位定形尺寸都有较高要求。

图1 波纹管零件

2 模具结构设计

此类模具进行制品的生产一般在平板硫化机上先预热、加入混炼好的胶片或胶条、合模加压并进行第一次硫化，制品脱模后再进行二次硫化。由于波纹管内腔椭球尺寸大于波纹管前端与密封环配合尺寸，因此在模具设计时必须有一套抽芯装置。根据以上分析及零件图要求，橡胶波纹管的硫化模设计为图2所示结构，上模7与下模1采用水平剖分式，在分型面上均设有溢料槽，且上模7中心开有排气孔，以利于模具腔体内气体的快速溢出。定位销2与下模1采用小过盈配合，与芯轴5、型芯6、上模7采用滑动配合，确保模具精确定位及模具拆装方便。芯轴5与型芯6采用滑动配合。型芯6为分瓣结构。前模3与上模7、下模1采用小间隙定位配合。当橡胶波纹管经第一次硫化后，移走上模7，取出芯轴5时，橡胶波纹管及型芯6、前模3、锁紧螺母4也随之取走。因前模3与芯轴及型芯无配合关系，故拧下锁紧螺母4，抽出芯轴5就可完成橡胶波纹管的脱模。

图2 模具结构
1.下模 2.定位销 3.前模 4.锁紧螺母 5.芯轴 6.型芯 7.上模

3 模具选材及加工

波纹管硫化模的材料一般选用35或45钢。模具毛坯锻后需经退火处理，以消除锻后应力，降低硬度，改善切削加工性能。上、下模应合在一起进行粗加工。粗加工后调质处理240～270HB,型芯硬度应比其它零件高50～70HB。上、下模半精加工后应与定位销配钻铰孔，与定位销装配好后，再进行精加工。型芯粗加工后先用线切割加工出8瓣结构，后调质处理。分瓣结构点焊在一起后进行精加工。模具配合部位尺寸应配作，便于模具装拆。如橡胶波纹管材料为氟橡胶，硫化模上、下模内腔体及型芯外表面、前模应镀硬铬。

4 模具内腔尺寸的确定

橡胶波纹管硫化成型后，不再进行机械加工。因此，模具中形成波纹管径向及轴向定位尺寸的模具尺寸必须十分精确，其尺寸可由下式确定：

D=A(1＋K) (1)

式中 D——模具内腔尺寸,mm
A——波纹管尺寸,mm
K——橡胶材料的收缩率

如果设计资料中无橡胶材料的收缩率，可先按波纹管零件尺寸设计模具内腔尺寸，试模后精确测量制品尺寸，得出橡胶材料的收缩率后再按(1)式重新设计模具内腔尺寸。