1 引 言

化工流程泵用機械密封根據彈簧與泵輸送介質否接觸可分為內裝式和外裝式兩種結構。內裝式機械密封的彈簧在泵工作時一直與介質接觸。圖1為機械密封的橡膠波紋管，其作用相當于一般內裝式機械密封的彈簧。當橡膠波紋管機械密封工作時，橡膠波紋管被壓縮，產生一定的彈力，為密封環端面提供所需的端面比壓。從零件圖中可知，波紋管前端安裝密封環，末端與泵腔體為靜密封點。因此，該零件軸向尺寸、安裝配合尺寸及定位定形尺寸都有較高要求。

圖1 波紋管零件

2 模具結構設計

此類模具進行制品的生產一般在平板硫化機上先預熱、加入混煉好的膠片或膠條、合模加壓并進行第一次硫化，制品脫模后再進行二次硫化。由于波紋管內腔橢球尺寸大于波紋管前端與密封環配合尺寸，因此在模具設計時必須有一套抽芯裝置。根據以上分析及零件圖要求，橡膠波紋管的硫化模設計為圖2所示結構，上模7與下模1采用水平剖分式，在分型面上均設有溢料槽，且上模7中心開有排氣孔，以利于模具腔體內氣體的快速溢出。定位銷2與下模1采用小過盈配合，與芯軸5、型芯6、上模7采用滑動配合，確保模具精確定位及模具拆裝方便。芯軸5與型芯6采用滑動配合。型芯6為分瓣結構。前模3與上模7、下模1采用小間隙定位配合。當橡膠波紋管經第一次硫化后，移走上模7，取出芯軸5時，橡膠波紋管及型芯6、前模3、鎖緊螺母4也隨之取走。因前模3與芯軸及型芯無配合關系，故擰下鎖緊螺母4，抽出芯軸5就可完成橡膠波紋管的脫模。

圖2 模具結構
1.下模 2.定位銷 3.前模 4.鎖緊螺母 5.芯軸 6.型芯 7.上模

3 模具選材及加工

波紋管硫化模的材料一般選用35或45鋼。模具毛坯鍛后需經退火處理，以消除鍛后應力，降低硬度，改善切削加工性能。上、下模應合在一起進行粗加工。粗加工后調質處理240～270HB,型芯硬度應比其它零件高50～70HB。上、下模半精加工后應與定位銷配鉆鉸孔，與定位銷裝配好后，再進行精加工。型芯粗加工后先用線切割加工出8瓣結構，后調質處理。分瓣結構點焊在一起后進行精加工。模具配合部位尺寸應配作，便于模具裝拆。如橡膠波紋管材料為氟橡膠，硫化模上、下模內腔體及型芯外表面、前模應鍍硬鉻。

4 模具內腔尺寸的確定

橡膠波紋管硫化成型后，不再進行機械加工。因此，模具中形成波紋管徑向及軸向定位尺寸的模具尺寸必須十分精確，其尺寸可由下式確定：

D=A(1＋K) (1)

式中 D——模具內腔尺寸,mm
A——波紋管尺寸,mm
K——橡膠材料的收縮率

如果設計資料中無橡膠材料的收縮率，可先按波紋管零件尺寸設計模具內腔尺寸，試模后精確測量制品尺寸，得出橡膠材料的收縮率后再按(1)式重新設計模具內腔尺寸。