CN113752437B - 一种用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具 - Google Patents

Abstract

一种用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，由预成型上模与中模和下模配合用于挡油环的预成型阶段，由定型上模与中模、下模配合用于该挡油环的最终成型阶段。本发明根据环形弹簧在胶体中所处的位置，设计了带有弹簧定位环的预成型上模，以保证环形弹簧在模腔内的位置，并更改了弹簧定位环开设的位置及其结构，优化了尺寸，保证其在硫化过程中所受冲击力最小，能够始终保持在正确位置上，提高了的定位精度，并且弹簧不外露、胶面无弹簧痕迹，使胶体、弹簧的形态和位置均满足要求，产品合格率达到99％。

Description

一种用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具

技术领域

本发明涉及飞机机轮领域，具体是一种用于成型飞机机轮中轴承内侧的弹簧内包式橡胶挡油环的模具。

背景技术

橡胶制品硫化成型技术是在一定的工艺即加热加压条件下，胶体中的生橡胶与硫化剂发生化学交联反应，大分子由线型结构交联成为立体网状结构，改变了胶体的物理化学和力学性能，使其具备一定的弹性和硬度，从而满足工程应用的要求。

目前国内橡胶制品有纯胶、夹织物、带有骨架(嵌件)三种结构形式，其中骨架结构形式因其在胶体中嵌入了金属或非金属材质骨架，从而提高了制品的刚度和强度，有利于装配，并在装配后能够持续保持形状和张力，因而在工程领域得到了广泛的应用。但是，由于骨架的使用，对于模具设计及工艺设计增加了以下几点特殊要求：

1.应保证骨架顺当的放入模具进行模压硫化，同时也应保证制品顺当的取出，必要时，需配置专用顶出装置；

2.在制品硫化过程中不允许出现因橡胶蠕动、冲击和受压而引起的骨架变形和位移，内包骨架则不可露出胶体表面；

3.必须使橡胶与骨架牢固结合，不允许有开裂、脱胶现象，要具备一定的粘合强度。

在公开号为CN108757746A的发明创造中公开了一种用于飞机机轮轴承内侧的挡油环，该内挡油环包括环形弹簧和橡胶环两部分，零件示意图如图1。所述环形弹簧的加工方法是用不锈钢丝绕制而成，该环形弹簧的一端为等径段，另一端为锥形段，如图2所示，硫化压制之前将所述锥形段旋转装入该等径段内，首尾相接形成圆环状。作为内挡油环的骨架，环形弹簧置于橡胶环中，环形弹簧周围整体由橡胶环包覆。选用不锈钢丝绕制的环形弹簧作为骨架，其目的在于得到刚度介于纯胶和刚性金属骨架之间的产品，工作时以一定的过盈量压入机轮内壁凹槽中，此凹槽与挡油环外圆周表面形状相同，挡油环上部开设有环形凹槽，用于承接轴承甩出的润滑油，上端面与轴承端面贴合，靠接触应力保证密封效果，防止润滑油渗漏和外界异物进入。环形弹簧在胶体中径向有D、轴向有H位置尺寸的要求，四周胶体壁厚δ很小(实例中最小壁厚为1.4mm)，很容易移位露出胶体表面导致产品报废。

如图3所示是一种分片预成型完全内包弹簧挡油环的方法，将所述完全内包弹簧挡油环分为上半胶体1、环形弹簧2和下半胶体3三部分，这就需要分别压制上半胶体1、环形弹簧2和下半胶体3坯料，然后将三部分坯料再依次放入模腔二次复合成型。这种方案就需要设计制造四套模具，共八块模板。用该模具成型所述完全内包弹簧挡油环时，环形弹簧2的坯料放置于下半胶体3坯料上的环形槽内，再将上半胶体1坯料覆盖在其上，三部分坯料都是软的有弹性的，操作时要非常小心。在硫化时，三部分坯料橡胶分子在交联过程中依然会对位于型腔内的环形弹簧产生较大的冲击，并不能有效约束其自由度，故多件产品的弹簧移位外露，导致产品报废，合格率极低。

在现有生产中，如图4所示，成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具包括定型上模4、中模5、预成型下模6和下模7。在该预成型下模6上设计了用于定位弹簧的定位环，如图4a所示A处，所述定位环的径向截面为锥形，锥顶为圆弧状，该圆弧的直径与所述弹簧截面的直径dt相同，并使该圆弧的圆心与设计提出的成型后的弹簧的圆心重合。通过该圆锥形定位环在型腔内形成用于放置弹簧的凹槽，硫化成型时将弹簧放置在该凹槽内，然后在图4b所示的B部位再次填入胶体，扣合成型下模7进行压制。试压数次，如图5a所示，弹簧虽未完全露出，但在表面可看到清晰的弹簧螺纹状痕迹；图5b所示弹簧从壁薄部位露出并且弹簧受力拉开(弹簧初始是并圈状态)，图5c所示，虽然外观检视弹簧未露出，也没有明显的螺纹痕迹，但剖开看截面，弹簧移位，产品合格率不足10％。说明该模具虽然比前面介绍的分片压制模具零件数量减少，操作也简单了许多，但依然不能精确定位环形弹簧，不能保证硫化成型后环形弹簧的位置满足设计的要求。

分析原因，一方面虽然预制的环形锥状窝腔尺寸理论是正确的，但是由于胶体是有弹性的，将环形弹簧压入环形锥状窝腔时，并不能保证该环形弹簧在整个圆周上处于正确的位置，另一方面弹簧截面内部仍然是中空状态，二次填胶后，外周的胶体在填充发生交联反应时对其产生了冲击牵拉，致使其移位和屈服变形。

综上所述，相对于刚性金属骨架，弹性骨架挡油环在模具设计与工艺方面必须采取特殊的定位方法和结构，才能保证成型，提高产品的合格率。

发明内容

为解决现有技术中存在的弹簧易变形和移位、模具投入成本高、工艺过程复杂以及产品合格率极低的问题，本发明提出了一种用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具。

本发明包括定型上模、中模、下模和预成型上模。所述预成型上模与中模和下模配合使用，用于该挡油环的预成型阶段；所述定型上模与中模、下模配合使用，用于该挡油环的最终成型阶段。

在用于挡油环的预成型时，所述中模置于该下模外缘处，并使该中模3#分型面与下模3#分型面相贴合，使该中模的定位内锥面与该下模的外锥面贴合，由该中模和下模形成了模具的型腔。所述型腔用于装填成型所述挡油环的胶条坯料。将环形弹簧套在预成型上模的弹簧定位环上；将该预成型上模与中模扣合，并使该预成型上模1#分型面与所述下模1#分型面贴合，使该预成型上模2#分型面与所述中模2#分型面贴合。所述该预成型上模的外圆锥定位面与所述中模的定位内圆锥面贴合。通过所述圆锥面实现该预成型上模、下模与中模之间的定位。

在用于挡油环的最终成型时，所述定型上模安放在该中模的上表面，并使该定型上模的定型上模1#分型面与所述的下模1#分型面贴合，使该定型上模2#分型面与所述中模2#分型面贴合；所述该终成型定型上模的外圆锥定位面与所述中模的内圆锥定位面贴合，并通过该定型上模下表面的成型块对所述型腔内的终成型胶条施压成型。通过各所述圆锥面实现该终成型定型上模、下模与中模之间的定位。

所述定型上模、中模与下模之间相互配合的圆锥定位面的锥度为10°～15°，单边配合间隙为0.01～0.015mm。

所述下模中部有用于成型挡油环的半型腔。在该半型腔内侧腔壁与该下模内表面之间的上表面为下模1#分型面；该半型腔外侧腔壁与该下模外表面之间的上表面为下模3#分型面；该下模3#分型面外表面与该下模外缘表面之间的高度差所形成的面为锥面，该锥面为下模的外锥面。所述半型腔的内形和外形均与所述挡油环的截面形状相同，深度与所述挡油环的高度相同。

所述下模中：

Ⅰ通过公式(1-1)确定所述下模半型腔的内径d模具

d模具＝d产品×(1+C)(1-1)

通过公式(1-2)确定该半型腔的外径D模具

D模具＝D产品×(1+C)(1-2)

式中，d模具为模具型腔内径；D模具为模具型腔外径；d产品为挡油环的内径；D产品为挡油环的外径；C为挡油环胶体各部位的收缩率。

Ⅱ通过公式(2)计算所述下模型腔各部位尺寸：

确定下模型腔的内径d下min

d下min＝Dmin*(1+Cmax)(2-1)

确定下模型腔的最大外径dmax

d下max＝Dmax*(1+C)(2-2)

其中：d下min为模具型腔最小径；Dmin为挡油环胶体最小径；d下max为模具型腔最大径，Dmax为挡油环胶体最大径。本实施例中，所述Dmin位于该挡油环胶体上表面与内圆周表面的交点A处，所述Dmax位于挡油环胶体最大外径B处。

Ⅲ确定型腔任意处的直径。

通过式(3)确定挡油环胶体径向任意位置S处的收缩率Cs,

其中：Cs为径向任意位置S处收缩率；Ls为挡油环胶体径向任意位置S距弹簧的径向距离；Lmax为挡油环胶体上表面与内圆周表面的交点A与弹簧之间的径向距离；Cmax为胶体的最大收缩率；Cmin为为胶体的最小收缩率。

Ⅳ通过公式(2-3)确定该下模型腔任意处的直径d下s：

d下s＝Ds×(1+Cs)(2-3)

式中，Ds为挡油环胶体任意处的直径。

所述中模为环形体，所述中模按功能分为成型模块和定位块两个部分。所述成型模块位于该定位块内圆周表面，为径向凸出的环形板。该成型模块的内表面为阶梯面，该阶梯面的外形均与所述挡油环外圆周表面的形状相同，由所述模块的内表面与所述下模的半型腔构成了用于成形该挡油环的型腔。位于所述定位块下表面的中模3#分型面与所述下模外缘的下模3#分型面贴合；位于所述定位块上表面的中模2#分型面根据不同的步骤，分别与预成型上模2#分型面或与定型上模定型上模2#分型面贴合。

所述定位块的内表面的上端为圆锥面，该圆锥面与定型上模的圆锥面贴合；所述定位块的内表面的下端亦为圆锥面，该圆锥面与下模的圆锥面贴合。

通过公式(2)确定所述中模各部位的尺寸。

确定中模型腔的最大外径d中max

d中max＝Dmax*(1+C)(2-2)

其中：d中max为模具型腔最大径，Dmax为挡油环胶体最大径。

确定中模型腔任意处的直径。

在确定中模型腔任意处的直径时，根据公式(3)确定的挡油环胶体径向任意位置S处的收缩率Cs,通过公式(2-3)确定该下模型腔任意处的直径：

d中s＝Ds×(1+Cs)。(2-3)

式中，Ds为挡油环胶体任意处的直径。

所述半型腔的深度与所述挡油环的高度相同。

所述预成型上模的下表面为阶梯面。在该阶梯面中，靠近内表面一侧的外形与挡油环上部凹槽内缘一侧的形状相同，形成了该挡油环的上部凹槽内缘部分。在该预成型上模下表面的中部有凸出的弹簧定位环。

在该预成型上模下表面有预成型上模2#分型面；该预成型上模2#分型面位于该预成型上模下表面径向中部。所述预成型上模下表面外缘两级阶梯之间的阶梯差所形成的圆周为圆锥面，该圆锥面为与所述中模上的圆锥面贴合。

所述弹簧定位环的外径为a，轴向高度为h。该弹簧定位环相互垂直的两个弹簧定位面的宽度为L2，该L2＝dt/2+1，其中，dt为弹簧的直径。

该定位环底面的宽度为L1，该L1＝1.5～2.5mm。该定位环内侧面与垂直面之间的夹角α为10～15°。

通过式(4)确定所述弹簧定位环的外径a

a＝D－dt (4)

式中，D为环形弹簧中径；dt为环形弹簧截面直径。

通过式(5)确定弹簧定位环的轴向高度h

h＝H-dt/2 (5)

式中，h为环形弹簧中心距挡油环上表面的距离。

在所述定型上模下表面有定型上模1#分型面；该定型上模1#分型面位于所述挡油环成型块的内侧，与所述下模1#分型面贴合。在该定型上模下表面有定型上模2#分型面；该定型上模2#分型面位于所述挡油环成型块的外侧，与所述中模2#分型面贴合；并通过与该圆锥面贴合的中模定位。

所述定型上模下表面外缘两级阶梯之间的阶梯差所形成的圆周为圆锥面，该圆锥面为与所述中模上的圆锥面贴合。所述定型上模下表面靠近其内缘处有挡油环的成型块。

本发明根据环形弹簧在胶体中所处的位置，设计了带有弹簧定位环的预成型上模8，保证将环形弹簧置于模腔的正确位置，并更改了弹簧定位环开设的位置及其结构，优化了尺寸，保证其在硫化过程中所受冲击力最小，能够始终保持在正确位置上。

与现有技术相比较，本发明取得的有益效果为：

1、通过带有弹簧定位环的预成型上模、中模和下模实现了环形弹簧在模腔中的精确定位。

2、通过定型上模、中模和下模实现了二次充填胶体后的最终成型。

3、为保证挡油环尺寸精度，每个关键部位尺寸都经过精确的收缩率尺寸计量统计和计算。

4、为保证挡油环在模腔中获得准确的形状、尺寸和位置，所述定型上模、中模与下模之间通过10°～15°圆锥面定位，配合尺寸单边间隙取0.01～0.015mm，从而保证了高的定位精度。

5.本发明制备的挡油环具有尺寸精度高、弹簧位置准确的特点。

用于制备挡油环的胶体具有线性收缩特性；其收缩率会影响产品的尺寸精度。影响所述胶体收缩率的因素很多，诸如胶体的种类、制品的结构形式、壁厚、有无金属或者非金属骨架、硫化温度、胶体致密度以及硫化工艺。本发明中，所述胶体中包裹有环形弹簧，在硫化之后的冷却过程中会对胶体产生牵拉，所以胶体各部位收缩率不是一个确定值；所述各部位收缩率与胶体各部位距弹簧的距离有关系，离弹簧越近，胶体收缩率越小，且朝弹簧方向收缩，因此相应的模具各部位尺寸依据不同的收缩率值确定。本发明通过精确计算挡油环胶体的收缩率，保证了该挡油环的尺寸精度。

本发明中，如图7所示，通过所述弹簧定位环外径a限定该环形弹簧的径向位置、通过弹簧定位环高度h限定该环形弹簧的轴向位置尺寸、通过弹簧定位环与环形弹簧之间的配合，使得在预成型压制过程中，该弹簧圆周内表面和上表面分别与该弹簧定位环中的定位面紧贴，从而使胶体只能从该弹簧的外周填充入弹簧截面的空腔内，多余的胶体会被挤进流胶槽；当周边的胶体填充入弹簧截面空腔时，施加给弹簧的作用力将该弹簧的内圆周表面压向所述弹簧定位环，使该弹簧将定位环“抱”得更紧，胶体分子在交联过程中无论怎么牵拉冲击，弹簧都不会移位，从而能够有效地保证弹簧位置精度。

通过本发明模具生产的弹簧内包式橡胶挡油环，解决了硫化成型过程中胶体流动对弹簧冲击造成变形和偏离的问题，成型过程中每一步操作都有精确、规范的要求，实现了工程化生产，生产出的零件外观一致性均良好，将硫化后的零件切断截面检查，如图14所示，胶体、弹簧的形态和位置均满足要求，弹簧不外露、胶面无弹簧痕迹。

为验证本发明的效果，进行了多批次的试验验证，其结果见表1

表1各批次试验合格率

批次数量尺寸超差弹簧外露可见弹簧痕迹产品翘曲合格率1100001099％2100000199％3100001099％4100000199％

由表中数据可得出结论：本发明提供的一种内包弹簧挡油环的精密成型模具可精确定位弹簧骨架，产品合格率由原来的低于20％提升至99％以上，大幅度提高了产品质量，提高了经济效益，降低了生产成本。本发明提供的一种内包弹簧挡油环的精密成型模具不仅适用于内包弹簧，对于内包任何金属骨架都适用，且对于其它结构复杂、无法一次直接成型的橡胶零件均有适用性，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是弹簧内包式挡油环结构示意图。

图2是弹簧示意图。

图3是现有技术中弹簧内包式挡油环的分片压制示意图。

图4是现有技术中成型弹簧内包式挡油环的硫化模具结构示意图；其中，图4a是预成型结构示意图，图4b是最终成型结构示意图。

图5是现有技术压制的挡油环缺陷部位实拍图，图5a胶体表面可见清晰的弹簧螺旋状痕迹，图5b弹簧局部露出胶体表面，剖切开，可见弹簧变形；图5c弹簧虽未露出，但是明显移位，偏离其正确位置。

图6是本发明预成型模具结构示意图。

图7是本发明最终成型模具结构示意图。

图8是所述弹簧定位环结构尺寸放大示意图。

图9是弹簧定位环的局部示意图。

图10是下模结构示意图。

图11是中模结构示意图。

图12是预成型上模结构示意图。

图13是定型上模结构示意图。

图14是弹簧内包式挡油环收缩率计算用示意图。

图15是本发明得到的挡油环中弹簧位置。

图中：1.上半胶体；2.环形弹簧；3.下半胶体；4.定型上模；5.中模；6.预成型下模；7.下模；8.预成型上模；9.下模1#分型面；10.下模3#分型面；11.中模2#分型面；12.中模3#型面；13.预成型上模1#分型面；14.预成型上模2#分型面；15..终成型定型上模1#分型面；16.终成型定型上模2#分型面；17.成型模块；18.定位块；19.弹簧定位环；20.挡油环成型块

具体实施方式

本实施例是一种用于制作公开号为CN108757746A的发明创造中公开的飞机机轮轴承内侧挡油环的模具。

本实施例是用于某型号主机轮轴承内侧弹簧内包式橡胶挡油环的硫化压模，包括定型上模4、中模5、下模7和预成型上模8。所述带有弹簧定位环的预成型上模8与中模5和下模7配合使用，用于该挡油环的预成型阶段；所述定型上模4与中模5、下模7配合使用，用于该挡油环的最终成型阶段。

在挡油环的预成型阶段，所述中模5置于该下模7外缘处，并使中模3#分型面12与该下模3#分型面10相贴合，使该中模的定位内锥面与该下模的外锥面贴合，由该中模和下模形成了模具的型腔。所述型腔用于装填成型所述挡油环的胶条坯料。将环形弹簧2套在预成型上模8的弹簧定位环上；将该预成型上模8与中模5扣合，并使该预成型上模1#分型面13与下模1#分型面9贴合，使该预成型上模2#分型面14与中模2#分型面11贴合。所述该预成型上模的外圆锥定位面与所述中模的定位内圆锥面贴合。通过所述圆锥面实现该预成型上模、下模与中模之间的定位。

在挡油环的最终成型阶段，所述定型上模4安放在该中模5的上表面，并使该定型上模的定型上模1#分型面15与所述的下模1#分型面9贴合，使该定型上模2#分型面16与所述中模2#分型面11贴合；所述该终成型定型上模的外圆锥定位面与所述中模的内圆锥定位面贴合，并通过该定型上模下表面的成型块20对所述型腔内的终成型胶条施压成型。通过各所述圆锥面实现该终成型定型上模、下模与中模之间的定位。

所述定型上模、中模与下模之间相互配合的圆锥定位面的锥度为10°～15°，单边配合间隙为0.01～0.015mm。本实施例中，所述圆锥定位面的锥度为12°，单边配合间隙为0.013mm。

如图9，所述下模7为环形体，该下模的上表面为阶梯面。在该下模中部有用于成型挡油环的半型腔。在该半型腔内侧腔壁与该下模内表面之间的上表面为下模1#分型面9；该半型腔外侧腔壁与该下模外表面之间的上表面为下模3#分型面10；该下模3#分型面10外表面与该下模外缘表面之间的高度差所形成的面为锥面，该锥面为下模的外锥面。

所述半型腔的内形和外形均与所述挡油环的截面形状相同，通过公式(1-1)确定该半型腔的内径d模具

d模具＝d产品×(1+C)(1-1)

通过公式(1-2)确定该半型腔的外径D模具

D模具＝D产品×(1+C)(1-2)

式中，d模具为模具型腔内径；D模具为模具型腔外径；d产品为挡油环的内径；D产品为挡油环的外径；C为挡油环胶体各部位的收缩率。

本实施例中，所述挡油环胶体各部位的径向收缩率C为0％～0.5％。其中该挡油环胶体径向收缩率C随胶体与弹簧之间的距离变化，且距离越大收缩率越大。本实施例中，如图13位于该胶体上表面与内圆周表面的交点A处距离所述弹簧最远，收缩率Cmax＝0.5％；与弹簧接触部位的胶体的收缩率Cmin＝0；所述挡油环胶体最大外径B处的表面的收缩率C＝0.2％，

通过公式(2)计算所述下模7型腔各部位尺寸：

确定下模型腔的内径d下min

d下min＝Dmin*(1+Cmax)(2-1)

确定下模型腔的最大外径d下max

d下max＝Dmax*(1+C)(2-2)

其中：d下min为模具型腔最小径；Dmin为挡油环胶体最小径；d下max为模具型腔最大径，Dmax为挡油环胶体最大径。本实施例中，所述Dmin位于该挡油环胶体上表面与内圆周表面的交点A处，所述Dmax位于挡油环胶体最大外径B处。

确定型腔任意处的直径。

在确定所述型腔任意位置的结构尺寸时，通过式(3)确定挡油环胶体径向任意位置S处的收缩率Cs,

其中：Cs为径向任意位置S处收缩率；Ls为挡油环胶体径向任意位置S距弹簧的径向距离；Lmax为挡油环胶体上表面与内圆周表面的交点A与弹簧之间的径向距离；Cmax为胶体的最大收缩率；Cmin为为胶体的最小收缩率。

通过公式(2-3)确定该下模型腔任意处的直径d下s：

d下s＝Ds×(1+Cs)(2-3)

式中，Ds为挡油环胶体任意处的直径。

所述半型腔的深度与所述挡油环的高度相同。

如图10，所述中模5为环形体，所述中模5按功能分为成型模块17和定位块18两个部分。所述成型模块位于该定位块内圆周表面，为径向凸出的环形板。该成型模块的内表面为阶梯面，该阶梯面的外形均与所述挡油环外圆周表面的形状相同，由所述模块的内表面与所述下模的半型腔构成了用于成形该挡油环的型腔。位于所述定位块下表面的中模3#分型面12与所述下模7外缘的下模3#分型面10贴合；位于所述定位块上表面的中模2#分型面11根据不同的步骤，分别与预成型上模8外缘的2#分型面14或与定型上模4外缘的定型上模2#分型面16贴合。

所述定位块的内表面的上端为圆锥面，该圆锥面与定型上模4的圆锥面贴合；所述定位块的内表面的下端亦为圆锥面，该圆锥面与下模7的圆锥面贴合。

通过公式(2)确定该模腔各部位的尺寸。

确定中模型腔的最大外径d中max

d中max＝Dmax*(1+C)(2-2)

其中：d中max为模具型腔最大径，Dmax为挡油环胶体最大径。

本实施例中，该模腔的最大径为d中max＝Dmax×(1+C)＝Dmax×(1+0.2％),与下模一致。

确定中模型腔任意处的直径。

在确定中模型腔任意处的直径时，根据公式(3)确定的挡油环胶体径向任意位置S处的收缩率Cs,通过公式(2-3)确定该下模型腔任意处的直径：

d中s＝Ds×(1+Cs)。(2-3)

式中，Ds为挡油环胶体任意处的直径。

所述半型腔的深度与所述挡油环的高度相同。

如图11，所述预成型上模8为环形体。该预成型上模8的下表面为阶梯面。在该阶梯面中，靠近内表面一侧的外形与挡油环上部凹槽内缘一侧的形状相同，形成了该挡油环的上部凹槽内缘部分。在该预成型上模8下表面的中部有凸出的弹簧定位环19；该弹簧定位环的外径为a，轴向高度为h。

依据二次填胶最小化原则，所述弹簧定位环相互垂直的两个弹簧定位面的宽度为L2，该L2＝dt/2+1，其中，dt为弹簧的直径。

该定位环底面的宽度为L1，该L1＝1.5～2.5mm，其值依据此部位的型腔大小确定。该定位环内侧面与垂直面之间的夹角α为10～15°，该斜面能够增加所述定位环底部壁厚，提高刚度，同时也利于出模。

通过式(4)确定弹簧定位环的外径a

a＝D－dt (4)

式中，D为环形弹簧中径；dt为环形弹簧截面直径。

通过式(5)确定弹簧定位环的轴向高度h

h＝H-dt/2 (5)

式中，h为环形弹簧中心距挡油环上表面的距离。

所述预成型上模8下表面有预成型上模2#分型面14；该预成型上模2#分型面位于该预成型上模8下表面径向中部。所述预成型上模8下表面外缘两级阶梯之间的阶梯差所形成的圆周为圆锥面，该圆锥面为与所述中模上的圆锥面贴合。

如图12，所述定型上模4为环形体。该定型上模的下表面为阶梯面。在该定型上模下表面靠近其内缘处有所述挡油环的成型块20。

在该定型上模下表面有定型上模1#分型面15；该定型上模1#分型面位于所述挡油环成型块的内侧，与所述下模1#分型面9贴合。在该定型上模下表面有定型上模2#分型面16；该定型上模2#分型面位于所述挡油环成型块的外侧，与所述中模2#分型面11贴合；并通过与该圆锥面贴合的中模定位。

所述定型上模4下表面外缘两级阶梯之间的阶梯差所形成的圆周为圆锥面，该圆锥面为与所述中模上的圆锥面贴合。

本发明中，所述定型上模4、中模5与下模7中的圆锥面均为10°。所述定型上模、中模、下模和预成型上模8之间的单边配合间隙均为0.01～0.015mm。

工作时，将所述中模5置于该下模7外缘处，并使该中模3#分型面12与该下模3#分型面10相贴合，使该中模的定位内锥面与该下模的外锥面贴合，由该中模和下模形成了模具的型腔。将成型所述挡油环的胶条坯料置于该型腔内；将环形弹簧2套在预成型上模8的弹簧定位环上；将该预成型上模8与中模5扣合，并使该预成型上模1#分型面13与所述下模1#分型面9贴合，使该预成型上模2#分型面14与所述中模2#分型面11贴合。所述该预成型上模的外圆锥定位面与所述中模的定位内圆锥面贴合。通过所述圆锥面实现该预成型上模、下模与中模之间的定位。

在最终成型挡油环时，如图6所示，移除所述预成型上模8，在模具的型腔内再次填入最终成型胶条，将定型上模4安放在该中模5的上表面，如图12、13、15，并使该定型上模的终成型定型上模1#分型面15与所述下模1#分型面9贴合，使该定型上模的2#分型面16与所述中模2#分型面11贴合；所述该终成型定型上模的外圆锥定位面与所述中模的内圆锥定位面贴合，并通过该定型上模下表面的成型块对所述型腔内的终成型胶条施压成型。通过各所述圆锥面实现该终成型定型上模、下模与中模之间的定位。

Claims (7)

1.一种用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，其特征在于，包括定型上模、中模、下模和预成型上模；所述预成型上模与中模和下模配合使用，用于该挡油环的预成型阶段；所述定型上模与中模、下模配合使用，用于该挡油环的最终成型阶段；在用于挡油环的预成型时，所述中模置于该下模外缘处，并使该中模3#分型面与下模3#分型面相贴合，使该中模的定位内锥面与该下模的外锥面贴合，由该中模和下模形成了模具的型腔；所述型腔用于装填成型所述挡油环的胶条坯料；将环形弹簧套在预成型上模的弹簧定位环上；将该预成型上模与中模扣合，并使该预成型上模1#分型面与所述下模1#分型面贴合，使该预成型上模2#分型面与所述中模2#分型面贴合；所述该预成型上模的外圆锥定位面与所述中模的内圆锥定位面贴合，实现该预成型上模、下模与中模之间的定位；

在用于挡油环的最终成型时，所述定型上模安放在该中模的上表面，并使该定型上模的定型上模1#分型面与所述的下模1#分型面贴合，使该定型上模2#分型面与所述中模2#分型面贴合；所述最终成型定型上模的外圆锥定位面与所述中模的内圆锥定位面贴合，并通过该定型上模下表面的成型块对所述型腔内的终成型胶条施压成型；通过各所述圆锥定位面实现该最终成型定型上模、下模与中模之间的定位；所述下模中部有用于成型挡油环的半型腔；在该半型腔内侧腔壁与该下模内表面之间的上表面为下模1#分型面；该半型腔外侧腔壁与该下模外表面之间的上表面为下模3#分型面；该下模3#分型面外表面与该下模外缘表面之间的高度差所形成的面为锥面，该锥面为下模的外锥面；所述半型腔的内形和外形均与所述挡油环的截面形状相同，深度与所述挡油环的高度相同；

所述下模中：

Ⅰ通过公式(1-1)确定所述下模半型腔的内径d_模具

d_模具＝d_产品×(1+C)                                     (1-1)

通过公式(1-2)确定该半型腔的外径D_模具

D_模具＝D_产品×(1+C)                                    (1-2)

式中，d_模具为模具型腔内径；D_模具为模具型腔外径；d_产品为挡油环的内径；D_产品为挡油环的外径；C为挡油环胶体各部位的收缩率；

Ⅱ通过公式(2)计算所述下模型腔各部位尺寸：

确定下模型腔的内径d_下min

d_下min＝Dmin*(1+Cmax)                                (2-1)

确定下模型腔的最大外径dmax

d_下max＝Dmax*(1+C)                                   (2-2)

其中：d_下min为模具型腔最小径；Dmin为挡油环胶体最小径；d_下max为模具型腔最大径，Dmax为挡油环胶体最大径；所述Dmin位于该挡油环胶体上表面与内圆周表面的交点A处，所述Dmax位于挡油环胶体最大外径B处；

Ⅲ确定型腔任意处的直径；

通过式(3)确定挡油环胶体径向任意位置S处的收缩率Cs,

其中：Cs为径向任意位置S处收缩率；Ls为挡油环胶体径向任意位置S距弹簧的径向距离；Lmax为挡油环胶体上表面与内圆周表面的交点A与弹簧之间的径向距离；Cmax为胶体的最大收缩率；Cmin为胶体的最小收缩率；

Ⅳ通过公式(2-3)确定该下模型腔任意处的直径d_下s：

d_下s＝Ds×(1+Cs)                                        (2-3)

式中，Ds为挡油环胶体任意处的直径。

2.如权利要求1所述用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，其特征在于，所述定型上模、中模与下模之间相互配合的圆锥定位面的锥度为10°～15°，单边配合间隙为0.01～0.015mm。

3.如权利要求1所述用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，其特征在于，所述中模为环形体，所述中模按功能分为成型模块和定位块两个部分；所述成型模块位于该定位块内圆周表面，为径向凸出的环形板；该成型模块的内表面为阶梯面，该阶梯面的外形均与所述挡油环外圆周表面的形状相同，由所述模块的内表面与所述下模的半型腔构成了用于成形该挡油环的型腔；位于所述定位块下表面的中模3#分型面与所述下模外缘的下模3#分型面贴合；位于所述定位块上表面的中模2#分型面根据不同的步骤，分别与预成型上模2#分型面或与定型上模定型上模2#分型面贴合；

所述定位块的内表面的上端为圆锥面，该圆锥面与定型上模的圆锥面贴合；所述定位块的内表面的下端亦为圆锥面，该圆锥面与下模的圆锥面贴合。

4.如权利要求1所述用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，其特征在于，所述预成型上模的下表面为阶梯面；在该阶梯面中，靠近内表面一侧的外形与挡油环上部凹槽内缘一侧的形状相同，形成了该挡油环的上部凹槽内缘部分；在该预成型上模下表面的中部有凸出的弹簧定位环；

在该预成型上模下表面有预成型上模2#分型面；该预成型上模2#分型面位于该预成型上模下表面径向中部；所述预成型上模下表面外缘两级阶梯之间的阶梯差所形成的圆周为圆锥面，该圆锥面为与所述中模上的圆锥面贴合。

5.如权利要求1所述用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，其特征在于，在所述定型上模下表面有定型上模1#分型面；该定型上模1#分型面位于所述挡油环成型块的内侧，与所述下模1#分型面贴合；在该定型上模下表面有定型上模2#分型面；

该定型上模2#分型面位于所述挡油环成型块的外侧，与所述中模2#分型面贴合；

并通过与该圆锥面贴合的中模定位；

所述定型上模下表面外缘两级阶梯之间的阶梯差所形成的圆周为圆锥面，该圆锥面为与所述中模上的圆锥面贴合；所述定型上模下表面靠近其内缘处有挡油环的成型块。

6.如权利要求3所述用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，其特征在于，通过公式(2)确定所述中模各部位的尺寸；

确定中模型腔的最大外径d_中max

d_中max＝Dmax*(1+C)                                     (2-2)

其中：d_中max为模具型腔最大径，Dmax为挡油环胶体最大径；

确定中模型腔任意处的直径；

在确定中模型腔任意处的直径时，根据公式(3)确定的挡油环胶体径向任意位置S处的收缩率Cs,通过公式(2-3)确定该下模型腔任意处的直径：

d_中s＝Ds×(1+Cs)；                                       (2-3)

式中，Ds为挡油环胶体任意处的直径；

所述半型腔的深度与所述挡油环的高度相同。

7.如权利要求4所述用于成型弹簧内包式橡胶挡油环的模具，其特征在于，所述弹簧定位环的外径为a，轴向高度为h；该弹簧定位环相互垂直的两个弹簧定位面的宽度为L₂，该L₂＝dt/2+1，其中，dt为弹簧的直径；

该定位环底面的宽度为L₁，该L₁＝1.5～2.5mm；该定位环内侧面与垂直面之间的夹角α为10～15°。

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