CN205148998U - 等静压成型模具密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种密封性能良好且能避免模具内压强过大的等静压成型模具密封结构。为实现上述目的，本实用新型所提供的等静压成型模具密封结构，包括有位于型腔外层的包套，该包套端部有开口，其中在开口处安装有密封件；其中，所述密封件包括有与包套相嵌合的端盖，端盖与包套相嵌合接触面设置有弹性密封圈，该弹性密封圈处于压缩状态。进一步的是，所述密封件采用端盖外壁与包套内壁相接触进行嵌合，其中位于端盖外壁上开设有截面形状为半圆形或半椭圆形的密封槽，弹性密封圈采用O型密封圈安装在密封槽中。

Description

等静压成型模具密封结构

技术领域

本实用新型涉及等静压成型模具成型，尤其涉及等静压成型模具中的密封结构。

背景技术

在目前的密封结构中可以采用密封件进行密封，从而达到防止外界尘埃和异物的侵入以及工作介质越过容腔边界泄漏，实现通过密封结构实现两个系统与外界或者系统中容腔之间的隔离。

在等静压成型模具结构中，在其模具的开口处是需要安装有密封件，从而防止模具外的压力介质进入模具造成毛坯件报废。但是同时，等静压成型模具毛坯件在成型的过程中，往往由于毛坯件的材料组成或者添加粘合剂等缘由，会产生一定量的气体，这就造成了模具中型腔内的压强升高，当型腔内压强过大则会造成毛坯件出现气孔等问题而制得残次品。

目前，在等静压成型模具结构中，主要是通过包裹在外层的包套和包套内的芯模的形状和位置关系构成型腔，通过在包套的开口位置设置有嵌入包套的端盖，并且在端盖和包套的外层进行套端定位和捆扎，从而实现模具的密封。正是因为该密封结构密封性能较为不理想，所以可以实现在等静压成型模具的过程中，实现型腔中的压强较大的气体泄漏排出。但是毕竟这样的捆扎式密封方式步骤复杂，密封效果难以实现标准统一，从而也就造成了等静压成型模具的密封性能可能过高无法实现排气，或者密封性能过低造成压力介质进入模具造成毛坯件报废的情况。

所以，在等静压成型模具领域，需要有一种密封性能良好，且在一定条件下能进行排气泄压的密封结构。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种密封性能良好且能避免模具内压强过大的等静压成型模具密封结构。

为实现上述目的，本实用新型所提供的等静压成型模具密封结构，包括有位于型腔外层的包套，该包套端部有开口，其中在开口处安装有密封件；其中，所述密封件包括有与包套相嵌合的端盖，端盖与包套相嵌合接触面设置有弹性密封圈，该弹性密封圈处于压缩状态。

在上述等静压成型模具密封结构中，通过设置有与包套相嵌合的端盖，所述嵌合可以是通过端盖的外壁与包套的内壁相接触进行嵌合，也可以是通过端盖的内壁与包套的外壁相接触进行嵌合，并且在两者相嵌合的接触面上设置有弹性密封圈，该弹性密封圈处于压缩状态，从而通过弹性密封圈的弹性扩张而对端盖和包套之间实现相互贴合，从而实现等静压成型模具内外容腔之间的密封。并且，作为机械领域的技术人员，可以通过对弹性密封圈的截面直径和弹性密封圈的内径进行参数控制，同时配合选定的弹性密封圈安装空间的高度，并根据实际情况选择弹性密封圈的k_c系数，从而根据标准公式计算出弹性密封圈的拉伸量和压缩率，进而实现对上述密封结构中最大密封许用压力进行控制。这也就实现了可以对等静压成型模具密封结构的密封性能进行控制，同时当型腔出现因气体密度增大等情况造成模具内相对模具外成为高压腔时，可以根据生产中的实际情况而对弹性密封圈的相应参数进行调整，从而实现在设定的临界压力值时发生泄漏，避免了模具内部压强过大而对毛坯件造成损伤。并且因为在上述泄漏发生时，能确保模具内相对于模具外为高压腔，同时通过对弹性密封圈的参数设定可以计算设定临界压力值，这也就实现了从模具内向模具外的定向泄漏，当模具中发生定向泄漏之后，密封结构仍然确保了模具内外容腔之间的密封隔离，所以这就确保了模具外的等静压压力介质无法进入模具内的型腔对毛坯件造成破坏。

进一步的是，所述密封件采用端盖外壁与包套内壁相接触进行嵌合，其中位于端盖外壁上开设有截面形状为半圆形或半椭圆形的密封槽，弹性密封圈采用O型密封圈安装在密封槽中。上述结构中，实现的是对等静压成型模具密封结构的优化，通过将上述密封件采用端盖外壁与包套内壁相接触进行嵌合，这时在端盖外壁上开设有截面形状为半圆形或半椭圆形的密封槽，并且与该密封槽配合设置的弹性密封圈采用O型密封圈，从而实现了一种使用寿命较长不易老化破损的静压模具成型密封结构。众所周知，在密封结构中，O型的弹性密封圈是一种使用相当普遍的密封元件，但是在目前的机械领域中，O型的弹性密封圈是作为标准件在生产和使用，2008年4月化学工业出版社出版的《机械设计手册》第5版(成大先主编)中记载了O型密封圈的国家标准尺寸系列以及标准公差等级，这就同时也对与O型密封圈相配合的密封槽有标准化的配合设定，这其中通用的密封槽的截面形状是矩形形状。但是发明人发现，O型密封圈与截面形状为矩形的密封槽相配合进行密封时，O型密封圈在密封槽中呈现压缩状态时，具有两个问题：第一，在常用配合结构中，O型密封圈的压缩率在低于25％时(业内普遍认为O型密封圈工作时压缩率不应高于25％，否则容易产生永久变形)，O型密封圈在密封槽中其径向位置一般都会与密封槽存在一定的距离间隙，存在这个距离间隙也就造成了当O型密封圈两侧出现压力差时O型密封圈在密封槽中进行一定的滑动，当两侧压力差出现反复波动的时候，O型密封圈在密封槽中也就会出现往复滑动，这就容易在滑动的过程中对O型密封圈进行反复磨损和碾压，从而造成O型密封圈受到应力损伤加速老化；第二，在常用配合结构中，由于O型密封圈的截面为圆形，密封槽的截面为矩形，O型密封圈在密封槽中呈现压缩状态时，由于几何形状的差异，O型密封圈上所受到的正应力不均匀，从而使得O型密封圈容易因为应力集中而加速老化。

所以在上述等静压成型模具密封结构中，发明人经过力学方程计算和反复实践，发现了在等静压成型模具密封结构中采用O型密封圈并且与该弹性密封圈配合设计截面为半圆形或者半椭圆形的密封槽，既可以较好地解决O型密封圈在两侧压差反复波动时在密封槽中进行往复滑动，同时也能有效解决O型密封圈在密封槽中出现过于应力集中而造成老化的现象。这也就可以延长了等静压成型模具密封结构的使用寿命。

优选的是，所述密封槽截面为半圆形，O型密封圈的截面直径较密封槽的截面直径小0.1～0.2mm。这是一种对于O型密封圈和截面为半圆形或者半椭圆形的密封槽之间配合方式进行优选。

优选的是，所述O型密封圈的截面直径为4～5mm。同样，这又是在上述结构的基础上的优化，根据实际生产中可以选择O型密封圈的内径，从而实现对于O型密封圈的拉伸量和压缩率进行准确控制。

进一步的是，所述端盖与包套之间设置有2个弹性密封圈。这就可以有效降低每一个单独的弹性密封圈的压缩率，从而可以避免模具内外的压力差长期集中在一个弹性密封圈上，造成弹性密封圈压缩率过大而老化。

进一步的是，包套内设有用于构成型腔的芯模，其中端盖上设有与芯模相嵌合的结构。在模具的包套内设有型腔，而型腔往往是有特定的形状轮廓或者结构，这也就通过在包套内设有用于构成型腔的芯模来实现，在端盖上设有与芯模相嵌合的结构，这既可以通过端盖对芯模进行定位，也能进一步的对端盖的位置进行限定，从而确保端盖的密封性能。

进一步的是，包套与芯模之间设置有端塞，该端塞与端盖接触；当等静压成型模具置于压力介质中时，端塞与包套和芯模同时接触。首先，设置端塞与端盖相接触可以实现端塞和端盖之间的相对定位，也能避免端盖与型腔直接接触，降低端盖处的密封件和型腔中的毛坯件相互影响；其次，等静压成型模具在压力介质中进行成型的过程中，模具中的包套会受到压力介质的压力，而出现一个向模具内部型腔的运动趋势，所以，需要在等静压成型模具置于压力介质中时，端塞与包套和芯模同时接触，从而能够给包套和芯模之间提供有相应的支持力，而避免包套对型腔造成过大的挤压。

进一步的是，包套采用弹性体材料。所谓弹性体材料指的是弹性体指热塑性弹性体和不能用硫黄硫化的各种特殊饱和橡胶(《橡胶原材料手册》·化学工业出版社·于清溪主编)，目前所谓“弹性体”更扩展为具有弹性的聚合物的总称。这首先可以避免模具在外界压力介质的作用下包套对模具中的其他部件产生过大的应力而造成损伤，这里需要提及的是，上述包套对其他部件造成的损伤既包括包套对弹性密封元件造成损伤，也包括包套对毛坯件造成损伤：上面已经提到，在等静压成型模具过程中，模具外会受到压力介质的压力作用产生向模具内部运动的趋势，即在等静压成型模具至于压力介质中后，包套与弹性密封圈和毛坯件的耦合面上会产生瞬时增大的接触压力，采用刚性体材料的包套，则增加了对弹性密封圈和毛坯件造成损伤的几率。

其次当端盖与包套之间的弹性密封圈在长时间的应力作用下工作，当弹性密封圈出现较小程度的老化时在端盖或者包套之间因塑性变形产生薄膜层的时候，弹性体材料的包套可以在一定范围内对弹性密封圈实现弹性补偿，从而能够确保等静压成型模具密封结构的工作寿命和工作稳定性。

同时，当模具内外容腔件存在压差时，在包套与弹性密封圈相接触的耦合面会受到挤压力，采用弹性体结构的包套就可以在一定程度上使得这个挤压力不至于集中作用在弹性密封圈上，避免了弹性密封圈应力集中而老化，也能一定程度避免弹性密封圈产生塑性形变。

进一步的是，所述包套外设置有支撑骨架。从而实现在外部结构上对包套进行保护，在包套外安装有制支撑骨架，就可以避免包套在压力介质中产生过大的形变而对型腔造成过度积挤压。

进一步的是，端盖上与包套相嵌合的面设置有凸出台阶结构，台阶结构凸出于包套。在端盖上与包套相嵌合的面设置有凸出台阶结构，这个台阶结构是一个凸出于包套的台阶结构，从而可以使得包套外设置的支撑骨架可以更好地与模具进行配合安装。并且也可以通过该台阶结构，相应实现端盖与台阶结构之间的定位。

从而在上述装置中可以看出，本实用新型中的等静压成型模具密封结构，可以实现对等静压成型模具密封结构的密封性能进行控制，同时当型腔出现因气体密度增大等情况造成模具内相对模具外成为高压腔时，可以根据生产中的实际情况而对弹性密封圈的相应参数进行调整，从而实现在设定的临界压力值时发生泄漏，避免了模具内部压强过大而对毛坯件造成损伤。并且因为在上述泄漏发生时，能确保模具内相对于模具外为高压腔，同时通过对弹性密封圈的参数设定可以计算设定临界压力值，这也就实现了从模具内向模具外的定向泄漏，当模具中发生定向泄漏之后，密封结构仍然确保了模具内外容腔之间的密封隔离，所以这就确保了模具外的等静压压力介质无法进入模具内的型腔对毛坯件造成破坏。并且上述结构中，结构简单，无需繁琐的操作动作，也没有大的劳动强度，并且密封性能稳定，实用寿命较长。

下面结合附图和具体实施方式对本申请中的等静压成型模具密封结构作进一步的描述和说明。

附图说明

图1是本实用新型中所提及的等静压成型模具密封结构。

图2是图1中端盖的放大示意图。

图3是图1中的等静压成型模具密封结构置于压力介质前弹性密封圈的状态示意图。

图4是图1中的等静压成型模具密封结构置于压力介质后弹性密封圈的密封状态示意图。

图5是图1中的等静压成型模具密封结构置于压力介质后弹性密封圈的泄漏状态示意图。

图6是图1中的密封圈和密封槽的形状关系放大示意图。

在上述附图中，各标号与结构的对应关系分别为：1为包套；2为端盖；3为弹性密封圈；4为密封槽；5为型腔；6为芯模；7为端塞；8为支撑骨架；9为台阶结构；d₁为O型密封圈的截面直径；d₂为密封槽的截面直径。

具体实施方式

在本实施例中的等静压成型模具密封结构，其中有由包套1和与包套1外壁相接触连接的支撑骨架8组成的等静压成型模具外壳，该等静压成型模具外壳为圆柱空心结构，其中包套1由弹性体材料制成，在本实施例中，包套1可以由橡胶、合成树脂等材料制成。其中在包套1内设置有芯模6，通过包套1内壁与芯模6之间的形状尺寸和位置关系在包套1和芯模6之间形成了型腔5，通过在型腔5中填筑原料可制成等静压成型的毛坯件。上述等静压成型模具中包套1的圆柱空心结构轴向两端设有设有开口结构，该开口结构通过等静压成型模具密封结构进行密封。

在本实施例中如图1所示，等静压成型模具密封结构包括有可与包套1进行配合的端盖2，其中通过端盖2的外壁与包套1的内壁进行接触实现两者之间的嵌合，并且在端盖2的外壁上开设有截面为半圆形的凹槽作为密封槽4，在端盖2与包套1之间位于密封槽4中安装有弹性密封圈3，其中弹性密封圈3优选为O型密封圈，在本实施例中，如图6所示，优选控制O型密封圈的截面直径d₁较密封槽4的截面直径d₂小0.1～0.2mm,再根据等静压成型模具密封工作中的实际压力和工作需要控制两者之间的安装高度，实现对O型密封圈的拉伸量和压缩率进行调整。

当O型密封圈实现上述包套1和端盖2之间的密封连接后，如图4所示，根据工作中的实际情况对O型密封圈的拉伸量和压缩率调整至所需要的范围内，从而当等静压成型模具在成型过程中，型腔5中的毛坯件排出气体导致型腔5中的压强增大，这时O型密封圈两侧容腔形成压差，O型密封圈和弹性体材料的包套1之间的耦合面受到型腔5中的气体作用的挤压力，如图5所示，当型腔5中压强达到一定值时，O型密封圈的拉伸量和压缩率增大，且在密封槽4产生中向模具的外界拉伸的弹性形变，最终在O型密封圈和包套1之间的耦合面产生气体把薄膜，型腔5中的气体通过薄膜排出，型腔5中压强降低，O型密封圈拉伸量和压缩率减小，向外界拉伸的弹性形变的拉伸量减小，如图4所示，重新在密封槽4和包套1之间之间进行挤压密封，再次实现型腔5与模具外界的隔离。在上述等静压成型模具密封结构中，本领域技术人员完全可以根据模具成型工作中容腔5内毛坯件许用最大压力值对O型密封圈和密封槽4的尺寸结构进行设计，以及根据O型密封圈材料的选择，而实现上述工作。

并且，上述等静压成型模具密封结构中，在单个端盖2与包套1相嵌合的位置，设计有2个O型密封圈以及与之相配合的密封槽4，这样就可以使得对于单个的O型密封圈而言，所承受的压力减小，避免O型密封圈因长期高强度挤压和变形而出现等静压成型模具密封结构的失效。

再如图1和图2所示，在端盖2上与包套1相嵌合的面上设置有凸出的台阶结构9，这个台阶结构9凸出于包套1的外壁，从而在对端盖2和包套1进行安装时，可以通过该台阶结构9进行安装定位；同时，也可以通过台阶结构9凸出于包套1的外壁，而使得支撑骨架8能够更好地安装在等静压成型模具上，在包套1外安装有制支撑骨架8，就可以避免包套1在压力介质中产生过大的形变而对型腔5造成过度积挤压。

同时，在图1中可以看出，为了避免包套1在压力介质中受到压力而对O型密封圈和型腔5造成过度挤压，在包套1和型芯6之间还安装有端塞7，该端塞7套接在型芯6上且与端盖2相接触定位。特别需要指出的是，等静压成型模具在置入压力介质后因受到压力介质的作用，从而会使得包套1因受到压力作用而向模具内部产生一定的形变或者位移，在附图中，图3为等静压成型模具密封结构置于压力介质前弹性密封圈3的状态示意图，图4为等静压成型模具密封结构置于压力介质后弹性密封圈3的状态示意图。所以需要确保的是在等静压模具置入压力介质后，端塞7与包套1内壁之间进行接触从而对包套1进行支撑，避免包套1过度变形而对型腔5造成过度挤压破坏毛坯件，也避免包套1对O型密封圈进行过度挤压而影响密封效果。同时，在这里也就可以说明之所以要将包套1选择为弹性体材料其中一个原因就是为了对模具内的结构进行保护。

Claims (10)

1.等静压成型模具密封结构，包括有位于型腔(5)外层的包套(1)，该包套(1)端部有开口，其中在开口处安装有密封件；其特征在于：所述密封件包括有与包套(1)相嵌合的端盖(2)，端盖(2)与包套(1)相嵌合接触面设置有弹性密封圈(3)，该弹性密封圈(3)处于压缩状态。

2.如权利要求1所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：所述密封件采用端盖(2)外壁与包套(1)内壁相接触进行嵌合，其中位于端盖(2)外壁上开设有截面形状为半圆形或半椭圆形的密封槽(4)，弹性密封圈(3)采用O型密封圈安装在密封槽(4)中。

3.如权利要求2所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：所述密封槽(4)截面为半圆形，O型密封圈的截面直径(d₁)较密封槽的截面直径(d₂)小0.1～0.2mm。

4.如权利要求3所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：所述O型密封圈的截面直径为4～5mm。

5.如权利要求2所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：所述端盖(2)与包套(1)之间设置有2个弹性密封圈(3)。

6.如权利要求1所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：包套(1)内设有用于构成型腔(5)的芯模(6)，其中端盖(2)上设有与芯模(6)相嵌合的结构。

7.如权利要求6所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：包套(1)与芯模(6)之间设置有端塞(7)，该端塞(7)与端盖(2)接触；当等静压模具置于压力介质中时，端塞(7)与包套(1)和芯模(6)同时接触。

8.如权利要求1所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：包套(1)采用弹性体材料。

9.如权利要求8所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于：所述包套(1)外设置有支撑骨架(8)。

10.如权利要求9所述的等静压成型模具密封结构，其特征在于:端盖(2)上与包套(1)相嵌合的面设置有凸出台阶结构(9)，台阶结构(9)凸出于包套(1)。