一、绪论

橡胶波纹管是一类具有一组或多组峰谷结构特征（波纹）的管状橡胶制品的总称，常被用于运动结构柔性连接、封闭器件保护、精密仪器防尘等用途，通过选用不同品种的橡胶材料，橡胶波纹管还可具备优异的耐介质、耐高低温等性能，满足不同工作环境和条件的要求，因此在军民用技术领域均有广泛的应用，并形成了以柱形、锥形等为代表的典型结构形式，此外根据一些设备特殊使用或装配需求，还衍生了品类繁多的非典型结构形式。

橡胶波纹管常用的加工方法有充气成型法和模压成型法两种。充气成型法的模具一般由上下模和充气结构组成，成型时将预制的管状胶坯装入模具，合模上机后，向胶坯内充入规定压强的热空气，经过一定的时间硫化即可获得半成品。模压成型法的模具一般由上下模和模芯组成，成型时将预制的片状胶坯放入模具型腔，装入模芯，合模上机后经过一定的时间硫化即可获得半成品。充气成型法具有生产效率高，外观质量好等特点，但模具和设备价格昂贵、工艺复杂、产品尺寸精度差，适用于产品批量大、精度要求低的的连续生产。模压成型法具有模具和设备价格低廉、工艺简单、尺寸精度好的特点，但生产效率较低、开模操作困难，适用于产品批量小、精度要求高的连续或非连续生产。目前国内仍以模压法为主，开展相应的模具设计研究工作，降低成本，提高生产效率，对促进该领域技术水平的提高具有重要的意义。

本文以一种带耳垫斜接橡胶波纹管为对象，探讨其模具设计和加工方法，为类似结构产品的模具设计提供参考借鉴。

二、工艺分析

带耳垫斜接橡胶波纹管（如图1所示）由两部分组成，即中间的对称段和两端的非对称段，两端口有斜置环形垫耳和附耳，垫耳与产品主体呈60°，边缘处有向外凸筋，左端附耳为主体局部延伸，零件材料为丁腈橡胶5860，伸长强度8.82MPa、扯断伸长率300%、硬度57～67度、收缩率为1.3～1.8%，由于零件的壁厚小于3毫米，根据以往的经验，收缩率需要进行适当的放大才能满足零件生产。

图1 　波纹管零件图

三、模具设计

（一）端部型腔的设计

模具的设计难点在于垫耳有凸筋，加工时存在干涉，无法进行整体加工，因此需要将模具设计成为镶块式结构，解决无法直接加工的问题，还可简化加工，降低难度。

（二）波纹管主体型腔与模芯的设计

波纹管主体型腔与模芯的设计难度较低，可采用一般设计方式，但要在设计时要提前考虑产品的脱模方式。对于橡胶波纹管类制品，当峰谷比为小于1.5时可以采用强制脱模方式，当峰谷比大于1.5时，要综合胶料的性能及尺寸等因素选择适当的脱模方式。本文所述产品的峰谷比为22/14=1.57，综合胶料的伸长性能和抗撕裂性能考虑，仍可采用强制脱模，因此模芯可设计为整体模芯。

在产品生产过程中，在型腔中放入胶料后模芯被胶料顶起，如果不对其位置进行限制，会造成制品厚度不均匀甚至损坏模具，因此需要设计定位结构，本方案采用挡板定位形式（见图2），合模硫化时模芯沿挡板限位槽向下运动至限位槽底部停止，达到保证产品尺寸和防止模芯与模体挤压损坏的目的。

图2 模具装配图

四、模具加工

模具加工是对设计成果的转化，因此需要根据模具工艺分析并结合设计要求选择合理的加工方式方案。

（一）模体的加工

模体是模具的主要部分，工作时受到的内外压力较大，因此要求材料具有较高的强度并兼具加工性，依照此准则，可选用H13钢作为材料，胚件规格300×240×70，共2件，加工路线依次为：铣外形→热处理→磨平→打定位孔→粗铣→电火花→铣溢料槽→抛光。

（二）芯轴的加工

模芯是模具中的活动部分，主要受胶料挤压和开模撬动力的影响，加上长径比相对较大，因此对强度、韧性、耐磨性等有较高的要求。材料选用H13钢，坯料尺寸Φ25×30，加工路线依次为：热处理→车削→抛光→切断。

（三）镶块的加工

镶块有两种结构，加工方法基本相同。材料选用H13钢，坯料尺寸Φ50×50，每件坯料可制2件镶块。带附耳镶块加工路线依次为：热处理→车削→抛光→线切割→线切割→电火花→抛光。不带附耳镶块加工路线依次为：热处理→车削→抛光→线切割→线切割→抛光。

（四）挡板的加工

挡板主要是与芯棒进行配合，对材料的耐磨性和强度都有较高的要求，因此仍选用H13热作模具钢，坯料尺寸300×240×70，铣外形→热处理→磨平→线切割→抛光。

（五）装配

装配为一般作业过程，但装配作业不当不仅会对产品质量造成影响，还可能导致模具报废，因此是模具制造中关键的一个环节。装配内容主要包括：1.镶块的装配、2.定位销的装配、3定位挡板的装配。装配作业注意事项如下：

a）镶块装配：需要配合2.1±0.03的垫块进行装配，确保产品垫耳厚度，制装配孔时应注意选择位置并控制深度，防止穿入型腔，选用沉头螺钉固定；

b）定位销装配：定位销选择Φ12，装配前要对定位孔进行铰光，提高定位的可靠性。

c）定位挡板装配：需要将芯棒装入模具后进行装配，与下模配做装配孔，宜选用带法兰盘的内六角螺钉进行固定，装配好后，可在波纹管末端两峰对应型腔位置放入锡块，在液压机上压合，然后通过检查变形后锡块的尺寸对挡板进行调校。

五、结语

采用上述设计和加工方案，解决了一种带耳垫斜接橡胶波纹管模具的制造难题。使用镶块代替整体型腔的模具设计方法，实现了模具的可制造性，且过程可靠、加工简易、成本低廉。其中对于偏置结构在模具中实现方法的经验，具有借鉴和推广价值。

参考文献：

[1]梁　彬.两种典型橡胶波纹管的模具设计[J].润滑与密封,2001，(6):62-64.

[2]吉志亮.橡胶制品的模具设计[J].内蒙古石油化工，2000，(1):80-82.