等静压成型模具密封结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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】
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。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。
[0009] 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，弹性密封圈采用〇型密封圈安装 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0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，0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，0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 〇型密封圈的国家标准尺寸系列以及标准公差等级，这就同时也对与〇 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，0型密封圈与截面形状为矩形的密封槽相配合进行密封时，0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，0型密封圈的压缩率 在低于25%时(业内普遍认为0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），〇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0型密封圈两侧出现压力差时0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，〇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〇型密封圈进行反复磨损和碾压，从而造成〇型密封圈受到应力损伤 加速老化;第二，在常用配合结构中，由于〇型密封圈的截面为圆形，密封槽的截面为矩形，〇 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，0型密封圈上所受到的正应力 不均匀，从而使得0型密封圈容易因为应力集中而加速老化。
[0010] 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〇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，既可以较好地解决〇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0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。
[0011]优选的是，所述密封槽截面为半圆形，〇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0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。
[0012] 优选的是，所述0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0型密封圈的内径，从而实现对于0型密封圈的拉伸量 和压缩率进行准确控制。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。