CN117261080A - 一种皮碗唇口直接硫化成型模具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空用加强皮碗技术领域，公开了一种皮碗唇口直接硫化成型模具及加工方法，模具包括上模板、中模板、下模板和型芯，上模板、中模板和下模板按顺序叠放安装，下模板中心开设纵向的通孔，型芯设在通孔内；其中，上模板、中模板和下模板之间形成加强皮碗的外缘外形，下模板支撑在加强皮碗的凹陷处，加强皮碗的唇口部分由型芯和下模板模压形成，加强皮碗的唇口尖边部位均为型芯模压。按上述发明生产的加强皮碗，皮碗唇口表面光滑、唇口与外圆的同轴度较高，能够解决因加强皮碗唇口表面粗糙造成的皮碗与轴的动密封处泄漏和皮碗唇口处掉渣这一技术难题。

Description

一种皮碗唇口直接硫化成型模具及加工方法

技术领域

本发明属于航空用加强皮碗技术领域，涉及一种航空用加强皮碗的制造方法，尤其涉及一种皮碗唇口直接硫化成型模具及加工方法。

背景技术

航空泵类系统结构中一般采用加强皮碗组件HB4-94进行密封，如图1所示，此类加强皮碗组件由内包骨架的皮碗和环形弹簧组成，属于唇形油封。图1所示皮碗组件通常安装于泵盖旋转轴的端部，工作时皮碗组件与旋转轴之间完全贴合，形成动摩擦副实现对滑油端的密封，如图2所示，通过柔性橡胶密封唇口与轴的过盈接触来防止轴承润滑液的泄漏，起到壳体密封作用。

1HB4-94-83中明确注明：磨加工10°倒角。按传统皮碗加工工艺方法，采用硫化+车削的加工方式：先用图3所示结构的皮碗模具，在平板硫化机上将皮碗硫化成型；接着在普通机床上车削唇口，即图3中A面，然后使用金相砂纸轻轻打磨去除飞边后的唇口。

柔软的橡胶唇口在加工过程因材料原因变形影响较难控制，经常出现加工后唇口偏斜、与外圆同轴度超差、唇口表面粗糙等问题，产品尺寸及精度控制一致性差，产品合格率较低，且加工周期长。加工后的皮碗有明显的类似于机械撕裂的痕迹，颗粒粗大，在放大镜下能看到皮碗棱边有锯齿状毛刺，极易出现产品皮碗与传动轴动密封泄露、皮碗唇口掉渣等问题。

发明内容

本发明的目的是：提出一种皮碗唇口直接硫化成型模具及加工方法，加工难度低、生产效率高、质量稳定可靠，能够保证皮碗唇口表面光滑，满足唇口密封的需求。

本发明的技术方案如下：

一种皮碗唇口直接硫化成型模具，包括上模板、中模板、下模板和型芯，上模板、中模板和下模板按顺序叠放安装，下模板中心开设纵向的通孔，型芯设在通孔内；其中，上模板、中模板和下模板之间形成加强皮碗的外缘外形，下模板支撑在加强皮碗的凹陷处，加强皮碗的唇口部分由型芯和下模板模压形成，加强皮碗的唇口尖边部位均为型芯模压。

进一步的，制造加强皮碗时，上模板的外圈与中模板接触，中模板内圈下部和底部与下模板接触，下模板中心孔与型芯接触，型芯的顶部与上模板底部凸出的中心圆柱接触；加强皮碗设在上模板底部中心圆柱外圈、中模板内圈上部分、下模板顶部凸模、型芯顶部外圈之间形成的型腔内。

进一步的，型芯顶部外圈设有加强皮碗的唇口尖边部位的匹配模型，确保加强皮碗的唇口尖边倒角要求。

进一步的，型芯中部有排气孔。

进一步的，上模板中心设有排气孔。

进一步的，还包括顶杆，顶杆端部设有盲孔，顶杆顶部的盲孔尺寸和外形与加强皮碗的金属骨架尺寸和外形匹配。

一种皮碗唇口直接硫化成型加工方法，使用上述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，包括以下步骤：

步骤一，将型芯装入下模板的中心孔内；

步骤二，将加强皮碗的金属骨架包裹薄橡胶后，将压好的胶片放在金属骨架上，并安装中模板；

步骤三，安装上模板，然后进行硫化成型处理；

步骤四，硫化成型处理完成后，将上模板、下模板、型芯分别撬开；

步骤五，最后通过顶杆取下中模板上的加强皮碗。

进一步的，步骤四中，对模具进行降温后再启模。

进一步的，将带有加强皮碗的中模板放在压力机上，压力机的施力机构连接顶杆，利用顶杆冲击金属骨架的方式将加强皮碗从中模板上取出。

本发明的技术效果：

1、按上述发明生产的加强皮碗，皮碗唇口表面光滑、唇口与外圆的同轴度较高，能够解决因加强皮碗唇口表面粗糙造成的皮碗与轴的动密封处泄漏和皮碗唇口处掉渣这一技术难题。

2、通过发明人的工程实践大量验证，该新型结构生产的皮碗能够经受住长时间的磨试试验，延长了密封组件的使用周期。

3、本发明皮碗分型面位置的改变，可以在普通车床上去除硫化飞边，降低飞边、毛刺的去除难度，进而提升皮碗外观质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所制造的加强皮碗示意图；

图2是本发明所制造的加强皮碗使用示意图；

图3是本发明背景技术中传统方法加工加强皮碗的模具示意图；

图4是本发明的唇口直接硫化成型的模具结构示意图；

图5是模具启模装置示意图；

图6和图7是不同唇口外表面分型位置示意图；

图8为本发明的模具结构的唇口外表面分型位置放大图；

其中，1—上模板，2—中模板，3—下模板，4—型芯，5—加强皮碗，6—顶杆，7—轴，8—弹簧，9—壳体。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以互相组合。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方向或位置关系为给予附图说是的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指装置或与案件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含包括更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或以上。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体化连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种皮碗唇口直接硫化成型模具，包括上模板1、中模板2、下模板3和型芯4，上模板1、中模板2和下模板3按顺序叠放安装，下模板3中心开设纵向的通孔，型芯4设在通孔内；其中，上模板1、中模板2和下模板3之间形成加强皮碗5的外缘外形，下模板3支撑在加强皮碗5的凹陷处，加强皮碗5的唇口部分由型芯4和下模板3模压形成，加强皮碗5的唇口尖边部位均为型芯4模压。

制造加强皮碗5时，上模板1的外圈与中模板2接触，中模板2内圈下部和底部与下模板3接触，下模板3中心孔与型芯4接触，型芯4的顶部与上模板1底部凸出的中心圆柱接触；加强皮碗5设在上模板1底部中心圆柱外圈、中模板2内圈上部分、下模板3顶部凸模、型芯4顶部外圈之间形成的型腔内。

型芯4顶部外圈设有加强皮碗5的唇口尖边部位的匹配模型，确保加强皮碗5的唇口尖边倒角要求。

型芯4中部有排气孔。

上模板1中心设有排气孔。

还包括顶杆6，顶杆6端部设有盲孔，顶杆6顶部的盲孔尺寸和外形与加强皮碗5的金属骨架尺寸和外形匹配。

一种皮碗唇口直接硫化成型加工方法，使用上述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，包括以下步骤：

步骤一，将型芯4装入下模板3的中心孔内；

步骤二，将加强皮碗5的金属骨架包裹薄橡胶后，将压好的胶片放在金属骨架上，并安装中模板；

步骤三，安装上模板，然后进行硫化成型处理；

步骤四，硫化成型处理完成后，将上模板、下模板、型芯分别撬开；

步骤五，最后通过顶杆取下中模板上的加强皮碗。

步骤四中，对模具进行降温后再启模。

将带有加强皮碗的中模板放在压力机上，压力机的施力机构连接顶杆，利用顶杆冲击金属骨架的方式将加强皮碗从中模板上取出。

实施例2：

本发明对HB4-94-83中皮碗常规的加工方式进行改进，将原本硫化+车削的加工方式改变为直接硫化成型，这一实施过程中最大的改进是模具结构的改进。相对常见的内包骨架油封模具，皮碗唇口直接硫化成型可以提高皮碗唇口的表面质量，省去后续的锥面车削成型加工工序；唇口硫化成型时分型面位置的选择，可以不受飞边毛刺去除方式的影响，进一步提高唇口的外观质量。

具体设计和使用了一套全新的模具，具体包括以下部分：

唇口直接硫化成型分型面位置的选择非常重要，选择如图3所示位置时，皮碗外观受飞边去除水平高低的影响。选择图4所示分型面位置时，启模时型芯4直接顺斜面脱出，皮碗外观完整，唇口边缘光滑，组织致密。

常规的加强皮碗模具如图3，上模与下模间的分型面在唇口尖边斜面的延长线上，待硫化结构后再进行车削唇口去除多余胶料，最后用金相砂纸打磨唇口。由车削+磨削加工的皮碗唇口表面会产生机械撕裂的痕迹，在放大镜下观察能看到棱边有锯齿状毛刺。为了保证唇口皮碗唇口表面光滑，将上模与下模间的分型面改为上模与型芯(下模)之间，避开唇口尖边部位。

将原本硫化+车削的加工方式改变为硫化成型，减少一步加工工序，省去机加车削、打磨时的夹具投入；皮碗唇口车削、打磨对工人的技术水平要求较高，加工方式的改变减轻皮碗的加工难度，降低生产成本，省去了金相砂纸打磨抛光工序，降低了环境污染。

模板、中模板、下模板之间的定位方法为锥面定位，这种定位方式卸模容易，能自动定心，确保合模时不会压伤模具；锥面配合便于在普通车床上配合加工，对高精度模具制造设备的依赖性小。

皮碗唇口直接硫化成型，唇口与外圆的同轴度精度由模具一次硫化保证。

下模板和型芯的配合采用过渡配合，保证型芯顺利脱模；再次使用时下模板与型芯间没有明显的缝隙，不会造成胶料溢出形成飞边毛刺。

图4所示分型面位置的模具结构，只要按图加工即可投入生产。图6和图7所示分型面位置的模具结构，需要根据启模时唇口在弹簧槽处的受力情况，不断调整合适的参数才能保证唇口不会撕裂，需要投入大量的返修、试模时间，生产周期长。

皮碗分型面位置的改变，可以在普通车床上去除硫化飞边。降低飞边、毛刺的去除难度，进而提升皮碗外观质量。

实施例3：

本发明对HB4-94-83中皮碗常规的加工方式进行改进，将原本硫化+车削的加工方式改变为直接硫化成型，这一实施过程中最大的改进是模具结构的改进。图4模具结构示意图中，加强皮碗模具由上模板、中模板、下模板三层模板及型芯组合而成，图中上模板的下侧、中模板的内型腔、下模板及型芯的上侧之间通过锥面配合，构成合模型腔。

图4中皮碗模具的生产过程没有特殊的要求，按正常的皮碗加工步骤进行就可以。启模时先将上模板1、下模板3、型芯4分别撬开，再将带有皮碗制件的中模板放置到压力机上，如图5所示加强皮碗模具启模示意图，用顶杆6压出，即可得到唇口直接硫化成型的皮碗。

图4所示上模板与中模板，中模板与下模板之间采用锥面配合，确保合模时能自动定中心且不会压伤模具表面；这种模具结构卸模容易，便于在普通车床上配合加工。

图1所示型芯中部有排气孔，便于压模型腔内的空气顺利排出，也可以将排气孔开在上模板上。

在唇口直接硫化成型结构的试制过程中，分别从附图6、附图7、附图8所示位置分型，经验证三种分型位置都能加工出唇口表面光滑的合格皮碗。附图6、附图7所示分型位置受唇口锥面α角度的影响，角度越大唇口越不容易被撕裂；图8所示分型位置是最优方案，在本发明的模具中予以使用。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种皮碗唇口直接硫化成型模具，其特征在于，包括上模板(1)、中模板(2)、下模板(3)和型芯(4)，上模板(1)、中模板(2)和下模板(3)按顺序叠放安装，下模板(3)中心开设纵向的通孔，型芯(4)设在通孔内；其中，上模板(1)、中模板(2)和下模板(3)之间形成加强皮碗(5)的外缘外形，下模板(3)支撑在加强皮碗(5)的凹陷处，加强皮碗(5)的唇口部分由型芯(4)和下模板(3)模压形成，加强皮碗(5)的唇口尖边部位均为型芯(4)模压。

2.根据权利要求1所述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，其特征在于，制造加强皮碗(5)时，上模板(1)的外圈与中模板(2)接触，中模板(2)内圈下部和底部与下模板(3)接触，下模板(3)中心孔与型芯(4)接触，型芯(4)的顶部与上模板(1)底部凸出的中心圆柱接触；加强皮碗(5)设在上模板(1)底部中心圆柱外圈、中模板(2)内圈上部分、下模板(3)顶部凸模、型芯(4)顶部外圈之间形成的型腔内。

3.根据权利要求2所述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，其特征在于，型芯(4)顶部外圈设有加强皮碗(5)的唇口尖边部位的匹配模型，确保加强皮碗(5)的唇口尖边倒角要求。

4.根据权利要求2所述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，其特征在于，型芯(4)中部有排气孔。

5.根据权利要求2所述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，其特征在于，上模板(1)中心设有排气孔。

6.根据权利要求1-5中任一所述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，其特征在于，还包括顶杆(6)，顶杆(6)端部设有盲孔，顶杆(6)顶部的盲孔尺寸和外形与加强皮碗(5)的金属骨架尺寸和外形匹配。

7.一种皮碗唇口直接硫化成型加工方法，使用如权利要求6所述的一种皮碗唇口直接硫化成型模具，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将型芯(4)装入下模板(3)的中心孔内；

步骤二，将加强皮碗(5)的金属骨架包裹薄橡胶后，将压好的胶片放在金属骨架上，并安装中模板；

步骤三，安装上模板，然后进行硫化成型处理；

步骤四，硫化成型处理完成后，将上模板、下模板、型芯分别撬开；

步骤五，最后通过顶杆取下中模板上的加强皮碗。

8.根据权利要求7所述的一种皮碗唇口直接硫化成型加工方法，其特征在于，步骤四中，对模具进行降温后再启模。

9.根据权利要求7所述的一种皮碗唇口直接硫化成型加工方法，其特征在于，步骤五中，将带有加强皮碗的中模板放在压力机上，压力机的施力机构连接顶杆，利用顶杆冲击金属骨架的方式将加强皮碗从中模板上取出。