某型發(fā)動機燃油泵調節(jié)器皮碗密封件橡膠模具研制

摘要：某型發(fā)動機燃油泵調節(jié)器油泵組件中的皮碗密封件由金屬骨架和橡膠復合而成，裝配時需要檢查其在襯套內(nèi)移動的靈活性和平穩(wěn)性，不允許有卡滯和緊澀現(xiàn)象，即皮碗結構尺寸及皮碗與軸接觸的唇部規(guī)整性將直接影響其與軸的配合精度，進而對密封性能造成影響。本項目在保證皮碗密封件結構形式和尺寸要求不變的情況下，對模具進行優(yōu)化設計和制造，并以此作為皮碗密封件橡膠模具的通用結構。

關鍵詞：皮碗密封件；橡膠模具；研制

Keywords：cup seal；rubber mold；development

1 對皮碗密封件的結構分析

某型發(fā)動機燃油泵調節(jié)器油泵組件中的皮碗密封件是由金屬骨架和橡膠復合而成。膠料為高硬度氟橡膠，產(chǎn)品圖如圖1所示。

皮碗裝配時，需要檢查其在襯套內(nèi)移動的靈活性和平穩(wěn)性，不允許有卡滯和緊澀現(xiàn)象，即皮碗結構尺寸及皮碗與軸接觸的唇部規(guī)整性將直接影響其與軸的配合精度，進而對密封性能有影響。因此，在保證皮碗密封件結構形式和尺寸要求不變的情況下，對模具設計和制造提出了更高要求。

本次研制是對模具結構進行分析后，重新設計得出的最優(yōu)化方案。通過模具分模面的設計和模具成型工藝的實施，使皮碗外觀和尺寸符合產(chǎn)品圖紙要求，保證產(chǎn)品質量。

經(jīng)過對皮碗密封件成型使用的模具、材料、尺寸檢測要求等方面進行分析，得出影響皮碗密封件質量的4個主要因素。

1）密封件成型模具分模面的影響

從原模具結構示意圖（見圖2）可以明顯看出，皮碗唇部未處于上模芯與下模分橫處，開模后必將在此位置形成硫化膠邊，這些膠邊不在產(chǎn)品的外緣尖邊，去毛刺不方便，必須采用二次加工形式進行去除，但二次加工必將造成皮碗唇部內(nèi)圓的不規(guī)整，進而直接影響皮碗內(nèi)徑圓度和同軸度尺寸。因此，對皮碗密封件模具分模面進行了第一次更改，如圖3所示。

從圖3可以看出，皮碗唇部處于模芯與上模分橫處，在此位置形成的硫化膠邊不用二次加工形式進行去除。該壓模的下模芯采用活動鑲件式，即下模芯與下模為間隙配合，每壓一次就要重新裝配下模芯，定位精度差，分型面容易錯位，不能保證上下模相對位置的精度要求。如果模芯與下模為固定鑲件式，皮碗將難以取出。為此，改變皮碗成型模具結構就顯得至關重要。

2）密封件金屬骨架加工精度的影響

皮碗密封件具有兩個金屬骨架，以提高密封件的剛性。此外，皮碗唇部及金屬骨架內(nèi)圓為斜面設計，與O型密封圈相比改善了密封件的自動調位能力，可以較好地補償由于設計制造裝配偏差對密封性能的影響。

從皮碗密封件產(chǎn)品圖中可以看到金屬骨架1的內(nèi)徑為φ21dc7，外徑為φ21h7，保證了皮碗生產(chǎn)中金屬骨架的尺寸精度，在此基礎之上，模具設計中皮碗內(nèi)徑、內(nèi)徑圓度、內(nèi)外圓同軸度尺寸得到了進一步保證。

3）橡膠材料硬度的影響

橡膠產(chǎn)品由于硬度的不同，將使硫化后的橡膠產(chǎn)生不同的收縮率，從而使硫化產(chǎn)品外形尺寸產(chǎn)生差異。本產(chǎn)品使用FX-2膠料，邵爾硬度68～78，硬度值穩(wěn)定，因此橡膠硬度值對皮碗硫化后尺寸的收縮變化影響較小。

4）皮碗尺寸檢測放置時間的影響

由于材料收縮率的存在，產(chǎn)品成型后的尺寸需經(jīng)過一定時間才能穩(wěn)定。因此，必須明確規(guī)定皮碗尺寸的檢測放置時間。工藝規(guī)定，一段硫化后粗修邊，二段硫化后精修邊，去毛刺和尺寸檢查均在零件停放12小時后進行，保證了皮碗尺寸的穩(wěn)定性。

2 技術方案

針對前面兩次設計制造出現(xiàn)的問題，對該模具結構進行重新設計，如圖4所示。

從圖4可以看出，重新設計的模具方案具有三大突出特點。

1）皮碗唇部處于模芯與上模分橫處，模具上模外錐面與下模內(nèi)錐面27°配合研磨消除間隙，解決了原模具上模芯與下模分模處形成的硫化膠邊過大而導致唇口內(nèi)圓修邊不規(guī)整的問題。

2）該壓模的上下模分別采用整體式，下模設計為固定鑲件式，型面采用成型刀具（見圖5），加工性好，容易保證上下模相對位置的精度要求。

3）由于模具上、中、下模分別采用27°和10°錐面定位，分型面不易錯位，零件取出方便，排氣良好。

3 關鍵技術及解決措施

1）下模型面有多個空間尺寸，型面復雜不能單獨加工。設計中充分考慮了工藝可行性，型面采用整體設計利于加工，光學磨成型刀具可一次加工成型。

2）由于產(chǎn)品裝配彈簧處空間狹小，最小尺寸僅為0.5mm，成型刀具使用時容易斷裂，設計中下模采用固定鑲塊形式，避免了刀具損壞，降低了加工難度，如圖6所示。

3）由于硫化后唇口膠邊不用二次加工形式進行去除，因此要求上模與下模鑲塊的配合精度足夠高。設計中采用27°錐面配合研磨，在加工上模時，空間尺寸不易保證，圖6中的D、H是加工上模的重要尺寸，加工過程中需反復計量。

4 質量保證措施

1）使用M695光學磨床加工成型刀具，保證模具型面的完整。

2）模具起模時采用專用工裝，控制用力適中且均勻，保證產(chǎn)品完整脫模。

3）制造單位應具有五軸數(shù)控加工機床、高速銑等高精度加工設備；操作人員應進行專項技術培訓。

5 結束語

該模具操作簡單，填料、出模方便，生產(chǎn)效率高。特別是保證了皮碗唇部內(nèi)圓的規(guī)整，密封唇口不需要二次加工，其設計思路具有創(chuàng)新性和實用性。

參考文獻

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[2]羅啟全.模具制造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[3]《中國航空材料手冊》編輯委員會.中國航空材料手冊 第6卷：復合材料膠粘劑[M].北京：中國標準出版社，2002.

作者簡介

何偉華，高級工程師，主要從事航空維修工裝設備的設計工作。