气门油封模具结构设计综述

1引言

气门油封已，泛应用在发动机进排气门上，能够有效降低发动机的油耗，提高发动机的经济性，减少排气中的有害成分，改善尾气品质。在实际生产中，气门油封存在正品率不高，生产效率低等问题，现介绍样品及批量生产阶段经常使用的2种模具及相关结构。

2单腔模具

单腔模具结构如图1所示，主要由压塞、镶块、上模、芯子、中模、下模6个部分组成。其中镶块与上模装配成一体，芯子与下模装配成一体，实际生产中为4开模结构，彼此间通过锥面定位。合模流程：下模一中模一放骨架上模一放胶料压塞。骨架使用内孔与下部端面在芯子上定位，胶料放在上模的料腔中，合模后在设备压力作用下，压塞挤压胶料注射到模具型腔中(如图1网格剖面所示)。开模流程：压塞一取废料一上模一中模一取件。压塞打开后，首先清理料腔中的多余胶料，再开上模，此时油封仍固定在芯子上，然后开中模，将油封从芯子上推落下来。单腔模具结构相对简单，模具制造周期短，成本低，对设备要求不高，使用普通平板硫化机即可生产，若需小批量生产，增加模数即可实现。但其整个流程对操作者熟练程度要求较高，生产过程人为因素比重大，不利于过程控制，而且生产效率低，仅在供样或小批量生产中使用。

3多腔模具

多腔模具结构如图2所示，主要由压塞、料腔、上模、中模、下模、芯子、镶块、定位销、导套9个部分组成。与单腔模具结构相似，其中镶块与上模装配成一体，芯子与下模装配成一体，实际生产中为4开模结构，中模与下模，上模与下模，注腔与下模之间通过定位销定位，定位销必须与导套配磨，保证精确定位，合模后获得理想的型腔形状。多腔模具合模、开模流程与单腔模具相似，但因腔数多，骨架的安置，胶料的摆放及最终取件均应使用专用L装。模具结构相对复杂，加工精度要求高，模具制造周期长，成本高，必须使j{j真空自动硫化机，通过设备动作实现自动开合模，抽真空等工作流程。整个流程主要由设备控制，要求操作者具备基本熟练程度，有利于过程控制，生产效率高，适用于大批量生产。

4模具结构设计

无论使用哪种模具，其关键部位结构是相通的，以下介绍几个重点。

(1)型腔尺寸的确定。橡胶是有弹性的高分子体，在硫化成型后存在较大收缩，在确定模具型腔尺寸时必须加以考虑，如图3所示，细虚线为模具型腔轮廓，粗实线为成型后零件轮廓。通常情况下，全胶件外形尺寸会比模具型腔轮廓小，当有金属骨架时，橡胶向与之结合在一起的金属骨架收缩，图3中与气门导管配合的波纹形状橡胶即符合此种情况，而处于油封上部的腰部及唇口，其收缩受骨架及橡胶内部作用力综合影响，则是绕油封腰根部向内旋转收缩，模具型腔尺寸对应向相反方向确定。

(2)各种形式的L卜胶部位结构。带有金属骨架的气门油封，骨架往往是半包半露，在结合的边缘部位，橡胶既要被整齐止住，又要与骨架粘结牢同，对模具的止胶结构提出了较高要求。图4为骨架上平面止胶结构，要达到图4(b)零件图所示止胶效果，必须在合模时骨架止胶点位置与模具间有一定挤压力。为实现这一目标，预先让骨架上翘，存有预应力，合模时与模具之间有h的过盈量，因模具挤压，骨架变形产生挤压力实现止胶。该结构对模具要求低，对骨架上翘形状及高度尺寸精度要求较高，为保证止胶点粘结牢固，模具的对应点不允许加：]：成尖点，要求设有小圆弧兄。图5为骨架上平面外圆周止胶结构。此结构零件要求骨架上平面覆盖橡胶，而在骨架上平面外圆周圆弧处又必须止住橡胶。采用模具与骨架上平面外圆周圆弧过盈相切，控制相切过盈量：及模具角度。实现止胶。据经验取12。左右，角度一定时，过盈量偏小，骨架配合圆弧变形小，橡胶会溢出，过盈量偏大骨架受挤压变形严重。z据经验取0．05mm左右，过盈量～定时，角度偏小，骨架易被卡在上模中，角度偏大骨架高度方向变形太大，甚至鼓肚压塌。参数选择不当，模具与骨架相切处会蹭掉骨架表面粘合剂，造成局部开胶。该止胶结构对骨架上平面外圆周圆弧及高度尺寸精度要求较高，在圆弧公差尺寸范围内，过盈量必须满足止胶要求。图6为油封下部端面定位止胶结构。以骨架内孔与芯子配合实现径向定位，骨架端面与芯子台阶面实现轴向定位。骨架内孔与芯子以小间隙或过盈配合，合模后，骨架上部受压，其端面与芯子台阶面紧密接触，骨架内孔及端面与模具共同作用，达到止胶的目的。其中的关键参数：骨架内孔与芯子配合间隙或过盈量，内孔与芯子配合高度。间隙偏大，橡胶会溢出，过盈偏大，油封下部过度喇叭口，不利于装配；配合高度偏短，骨架定位不准，容易溢胶，配合高度偏长，骨架摆放时定位不顺畅，会出现歪斜的情况，由于骨架配合部分覆盖橡胶很薄，若配合高度过长，粘结就会出问题，造成开胶。图6的中模卸件结构，即图中所示“推件部位”，用中模台阶推动骨架端面卸件，骨架端面被分成定位止胶与推件2部分，在设计模具时要合理确定这2部分的比例。

(3)脱模部位结构。开模时，油封脱离模具过程中，由于型腔截面积的差异，橡胶会受到不同程度的挤压，如图7所示。被挤压部分与该处总截面比值，即压缩率(Ah／h)。压缩率超限会造成橡胶挤压部分破裂、脱落，废品率高，不利生产。设计产品时，应充分考虑脱模问题，在满足使用要求前提下，选用最经济的压缩率。气门油封模具压缩率通常不超过25％。另外，在压缩率不改变的前提下，不同的模具结构对于脱模的影响差异也图8为油封与气门导管配合部分结构。通常做成波纹形，油封脱模方向向上，实际对比发现，采用相同的波纹深度和波纹数量，图8(a1结构不利脱模，图8(b)结构有利脱模。换言之，当压缩率达到上限时，图8(a)结构橡胶会挤压破裂，图8(b)结构橡胶破裂的可能性要小得多。图9为弹簧槽脱模结构。脱模方向向下，遮挡弹簧部分()在脱模时存在挤压，图9fa1结构为水平方向加尖角小圆弧，图9fb)结构为向上倾斜方向加尖角大圆弧，经实际使用，图9fb1结构比左侧结构脱模顺畅。

除了模具结构，型腔的表面粗糙度值也非常重要，气门油封普遍采用氟橡胶，流动性差，易腐蚀模具，本身就有粘模现象，表面粗糙度值高时，橡胶更容易粘在型腔表面上，且越粘越重，造成废品，批量生产的模具型腔表面必须电镀处理。

5结束语

以上模具结构己在企业实际生产中应用，气门油封正品率及生产效率得到很大提高。