原标题：详解橡胶O型圈设计生产

┅般O-ring是起到弹性密封作用常见的橡胶材质都可以做成O-ring,主要看密封气体、液体或其他形式，形成密封在此不再阐述橡胶材质密封特性。

O形橡胶密封圈胶料配方设计

〈一〉 配方设计地原则

橡胶配方一般由生胶、硫化防老剂补强剂体系、防护体系、补强体系、软化体系组成配方设计的目的是为了寻求各种配合组份的最佳配比组合，从而获得良好的综合性能配方设计最终要达到如下目的∶

1、 满足密封圈使用性能要求。

2、 胶料加工工艺性能良好

3、 在保证产品质量的前提下尽量选择价格便宜、来源丰富、无毒或低毒、性能稳定的原材料。

橡胶配方按其用途可分为试验配方和实用配方前者是为了研究或鉴定某种原材料与硫化胶及混炼胶性能之间的关系，在组成上力求简单实鼡配方则主要研究硫化胶性能与产品实际使用性能及混炼胶工艺性能之间的关系。实用配方的制定过程为∶

产品使用的环境条件、制造工藝分析－à选择胶种以及组成配方的各种配合剂组成试验配方－à性能评价试验－à组份调整改进－à扩大试验，确定实用配方。

〈二〉 O形密封圈胶料配方设计

O形橡胶密封圈工作环境复杂多样就要求其胶料具有某些特殊的性能。在液压系统中要求具有良好的耐油性、耐温性、低的压缩永久变形和一定的拉伸强度。作为动态密封除了具有要求之外，胶料还应具有较好的耐磨性和抗撕裂性能用于特殊介质嘚密封则要求胶料在介质中的体积变化和硬度变化较小。总之配方设计应根据具体的工作条件、介质种类、使用温度、工作压力和应用狀态等综合考虑。

〈三〉 O形密封圈胶料加工

目前O形橡胶密封圈的制作方法还是主要用过模压法生产为主，其中模压制品的硫化方法主要囿平板模压、传递模压和注射模压三种平板模压法历史最悠久。传递模压约在20世纪50年代前后开始使用而往射模压则自60年代起逐步由塑料工业进人橡胶工业。当前发展趋势是逐步发展注压法但由于各自适应的范围不同。三者共存并获得发展仍是现实O形密封圈按其特点仍以平板模压为主要成型方法。

在模压硫化过程中必须严格正确掌握硫化的温度、时间和压力，并随时注意硫化过程中温度等参数的变囮情况进行相应处理，否则会造成产品欠硫或过硫若采用自动控制系统，则整个硫化过程会自动记录和控制以保证产品达到正硫化程度。

硫化温度是橡胶O形密封圈发生硫化反应的基本条件之一它直接影响硫化速度和产品质量。硫化温度高硫化速度快，生产效率高；硫化温度低硫化速度慢。硫化温度系根据配方而定其中最重要的是取决于胶种和所用硫化体系。天然橡胶最适宜的硫化温度一般为143℃－－150℃合成橡胶一般为150℃～180℃。硫化时间通常按照确定的硫化温度通过试验确定硫化时间。

橡胶制品在硫化过程中加压其目的在於使胶料易于流动，充满型腔防止硫化过程中产生气泡，提高产品的致密性硫化压力的大小视胶料硬度、模具大小而定。胶料硬度高、模具尺寸大时压力可大些，反之则应适当减小压力

橡胶O型圈的缩水率注意一下基几点

1 、 橡胶 O型圈的缩水率跟着硫化成品的含胶量的增大而增大。

2、橡胶 O型圈商品的缩水率跟着硫化成品的硬度添加而成马鞍型曲线改变

3、橡胶 O型圈商品的缩水率跟着硫化温度的添加而增夶，温度每添加 10度缩水率添加 0、 1%—0、 2%。

4、橡胶 O型圈商品的缩水率跟着硫化成品生料的写入量的增多而增大当生料质量 >商品质量 5%-10%，缩水率较为安稳

5、胶料压延方向和在模具中活动方向的缩短率大于笔直方向的缩短率。

6 、胶料可塑性越好缩水率越小；胶料硬度越高，缩沝率越小（高硬度在外）

7、填充剂用量越多，缩水率越小；含胶量越高缩水率越大

8、多孔模腔的模具，中心模腔硫化成品的缩短率比邊际模腔硫化成品的缩短率要大

9、注压法硫化成品的缩短率比模压法硫化成品的缩短率要稍小。

10、薄型成品（断面厚度小于 3mm）的缩短率仳厚成品（断面 10mm以上）的缩短率大 0、 2%---0、 6、同标准的圆截面和方截面的缩短率近似

12、衬有金属镶嵌的橡胶 O型圈成品缩短率较小，且向金属鑲嵌物方向缩短

橡胶 O型圈成品的胀大于缩短率动摇规模很大，橡胶 O型圈海面成品通常选用一次或许二次硫化首次发泡硫化（又成发孔）模具型腔按成品尺度减小 60%摆布，第二次按成品尺度扩大 7%-10%作为定型硫化胶料缩短率是一个改变多端极为杂乱的疑问，也是模具设计者最需求慎重考虑的疑问当前，还没有一个真实的完善的，具有实用价值的核算公式还只能以凭借经历估计或许经过积累实践丈量数据莋为参阅。由于即使是用一种胶料同一幅模具，在同一技术条件下（如硫化温度一样硫化压力一样，生料添入量也一样）硫化所得箌的缩短率也不尽一样因而以实验测的成品的缩短率也是一个近似值，再加上遭到成品形状硬度，成型技术等因素的影响

一、O形橡胶密封圈是一种断面形状为圆形的密封元件，它广泛用于多种机械设备中在一定温度、压力及不同的液体或气体介质中起到密封作用。

与其它密封圈相比具有如下的优越性能：

①、密封部位结构简单，安装部位紧凑而且重量较轻。

②、有自密封作用往往只用一个密封件便能完成密封效果。

③、密封性能好用作固定密封时几乎没有泄漏，用作运动密封时只在速度较高时才有些泄漏。

④、运动摩擦阻仂很小对于压力交变的场合也能适应。

⑤、尺寸和沟槽已标准化成本低，产品易得便于使用和外购。

与其它密封圈相比也存在下列三个问题：

①、起动时的摩擦阻力大。

②、用作气动装置的密封时必须加润滑油，防止磨损

③、对偶合配件，如运动面、沟槽、间隙等的加工尺寸及精度要求很严

O形橡胶密封圈的结构设计原理

因为O形橡胶密封圈是安装在各种沟槽中使用，现将安装沟槽情况列于表4-1-3

O形橡胶密封圈一般是由压缩所产生的回弹来进行密封的，但随着压力的增加其被挤入密封浊隙而产生形状变化，如图4-1

为了使O形橡胶密封圈具有良好的密封作用和延长使用寿命必须使O形橡胶密封圈的安装沟槽和密封部位的间隙设计恰当，当间隙过大时O形橡胶密封圈在油压嘚作用下挤间隙造成损伤，从而引起漏损当工作压力小于9.8MPa时一般不设计挡圈,当压力大于9.8MPa时O形橡胶密封圈承压面易被挤出，应加挡圈;若單向受压在承压面设置一个挡圈，若是双向受压则要设置二个挡圈如图4-2

O形圈的硬度与沟槽最大间隙及工作压力关系

密封间隙的大小与壓力等级、橡胶硬度及O形橡胶密封圈断面的直径相关情况，见下表：

一般径向密封沟槽宽度; 见表4-1-5

不同截面O形橡胶密封圈轴向沟槽宽度和深喥

轴向密封沟槽宽度和深度;轴向密封沟槽宽度和深度见表4-1-8

O形圈橡胶材料的硬度与工作压力的关系

在橡胶材料标准中以硬度和压缩永久变形两项性能最为主重。选择压缩变形较小的橡胶材料对密封性能是有利的而硬度对于O形橡胶密封圈耐压和抗挤又是至关重要的。根据国內标准和实践经验橡胶在规定温度下的压缩永久变形最大不超过50%。而橡胶的硬度与密封工作压力密切相关压力越高，硬度也是越高;参見表4-1-11

注：旋转运动工作压力一般不超过0.4MPa，硬度选择在(70±5)度；超出0.4MPa则按特殊密封装置设计

沟槽的光洁度、沟槽接触表面的粗糙度对密封效果和耐久性有很大影响。

密封沟槽的各配合偶件表面光洁度

固定密封用O形橡胶密封圈的压缩率一般情况下选用15～25%(此数据经验数据)，运動密封如往复运动情况下压缩率选用10～12%旋转运动下一般取3～5%的压缩率，常用O形橡胶密封圈压缩量与沟槽尺寸见表4-1-9

O型圈对于模具结构设計的要求

在模压制品生产中，模具的作用不可忽视他是决定产品质量优劣的重要因素之一，一般来说平板模压法的模具结构简单，成夲地可供批量下、形状和尺寸公差要求不是很高的制品采用。

而注射用的模具结构较为复杂由于模具要承受高温、高压作用，因而需偠用高强度的钢材制作模具加工精度要求高，对于批量大的制作品模具已由单腔发展为多腔，并出现了多腔无边和撕边模具大大提高了生产效率和产品的质量。

为了保证制品有精确的几何形状和尺寸使机械加工和工艺过程顺利进行，O型密封圈的模具结构设计应满足┅下要求

1、用模具压制的产品保持精确的几何形状和尺寸；

2、模具要有足够的强度以免因加压硫化而变形；

3、模具结构简单，装卸方便定位可靠；

4、模具表面有一定的光洁度和精度；

5、便于装填胶料和成品取出，有适当的流胶槽；

6、在保证强度的情况下力求质量小，搬动、操作方便

橡胶O形密封圈模具设计

橡胶O形密封圈具有体积小，密封可靠结构简单，成本低适应性广，装拆容易等特点在各行各业机械设备中得到广泛的应用，是用量更大的一种橡胶密封制品

O形密封圈早期只是用于静态密封，后经研究逐渐应用于动密封领域目前已在往复密封和旋转密封中得到应用。许多文章对O形密封圈的使用进行过详细介绍本文只介绍几种常用的O形密封圈模具设计。

一、O形密封圈模具的分型面

O形密封圈模具的分型面应根据其使用状态来选择一般使用在静态密封中的O形橡胶密封圈模具分型面选在180°水面位置；而在往复和旋转的动密封中，为了使分型面避开工作位置提髙密封性能，往往把分型面选在45°位置(见图1、图2)

选择45°分型面的模具不应使上下模平面之间悬空，否则会因为定位点不足导致错误。卡坏模具(见图2、图3)。

为节约钢材可考虑在一付模具上排列两个或多个O形密葑圈，而45°分型模具一般不排列过多的型腔。因为排列过多的型腔会使得模具本身的高度增加，造成模具笨重、传热不均等。

目前O形橡胶密封圈生产中使用的模具多为多巢孔模具这样在相同的时间内可压制更多的制品，提高硫化的工作效率

二、几种常见的O形密封圈模具

苼产O形密封圈，多采用模压工艺和注压工艺常见的模县有折页式模具、无飞边模具、立式开模多模腔模具和注压模具等。

折页式模其也稱为盒式模具或书本模具其结构特点是螺栓把合页组件固定在模具相邻两块模板侧面或分模面上，另一端装有手柄硫化完成后，可以潒书本一样打开模具很容易地取出制品。

折页式模具可以设计成两开模也可以是三开模或多层模。两开折页式模具由四个部分组成其结构见图4。

（1）折页组件包括上下折页轴、螺栓等；

（2）上下模板、模板上加工有型腔，余胶槽、起模口等

（3）定位组件，一般用銷钉定位也可以利用模具本身加工止口定位，如45分型面O形密封圈模具

（4）辅助件由开模手柄、弹簧等组成。

使用折页式有以下优点：（1）启模容易不损伤分型面，可延长使用寿命；（2）上、下模由铰链连接粗定位后销钉或模具止口再行精定位，操作方便定位准确；（3）特别适用于φ20mm以下的小规格O形橡胶密封圈，增加模腔数提高生产效率；（4）在平板硫化机上容易实现自动控制（自动推出和打开），减轻劳动强度

2、无飞边O形密封圈模具

（1）在生产中要完全得到无飞边产品是很困难的，所谓无飞边模具就是在模具的结构上使流膠道尽可能接近型腔，使型腔周腔形成一种能够剪除飞边的刀刃模具在使用过程中，使制品飞边与制品本体自动分离

式中K-制品胶料硫囮收缩率，E-飞边余量厚度（一般取0.05~0.07mm）

（3）飞边剪除刃口的设计

飞边剪除刃口与型腔的关系如图6所示

如图7所示，在加工型腔时预先多进給0，03mm(图a)然后制余胶槽，使其相邻边与型腔边缘相接且恰成尖角(图b)，最后磨分型面磨削余量为0.03~0.5mm，使尖角处成为0.05~0.06mm刃口(图c)如果操作者具囿较高的技术水平，也可以依靠操作者直接进行车削而达到设计要求此外还可以使用数控自动车床来完成型腔的车削加工。

3、立式开模O形密封圈多模腔模具

立式模具是由模芯上模和下模组成(见图8)，在模芯上加工O形密封圈断面内径半园形槽；上下模固定在一起后在内孔Φ加工O形橡胶密封圈的外半园形槽，保持槽的间距一致、数量相等在模芯上留有余胶槽，余胶槽的尺寸一般取2-3mm上下模加工有排气孔，其直径在φ0.3左右孔径太大容易钻胶，太小加工困难

这种立式模具适用于胶料硬度为60~75度，伸长率大于200%自粘性及加工性能较好的胶料。

模具利用芯模轴肩斜面与上下模凹槽斜面进行定位

立式模具的不足之处在于当产品中径小、断面大时制品脱模较困难，且仅适用于工作位置在内外径的O形密封圈制品

我国生产O形橡胶密封圈的传统方法是采用模压工艺，近几年注压工艺也在我国得到发展和应用

设计注压模具之前，首先要了解注压机型号规格、胶料的有关性能然后确定模腔的数量。

模腔的数量受到模具制造成本、设备容量的限制模腔汾布的原则是各个模腔必须以相同的速度同时充满胶料，一般都采取绕着中心对称分布的方式采用流道等距离的注压模具设计，使胶料嘚交联过程相同加上的硫化温度和硫化时间，可得到质量均匀一致的制品图9是一种典型的O形橡胶密封圈单模腔注压模。胶料通过喷嘴、主进胶道、分进胶道、进胶口注入模腔中

设计主进胶道时一般采用反锥形，而分进胶道直接和主进胶道和进胶口相连应尽可能设计嘚短而体积小，以保证胶料快速充满型腔其断面应逐渐过渡，不应突然变化断面可设计成园形或梯形，有时也采用半园形和方形

进膠口的断面形状通常与分进胶道相同，但尺寸变小厚度约为0.25~0.38mm或直径为0.8mm，进胶口越大阻力越小充 模时间越短，但废胶边太厚不易去除進胶口太小，阻力太大胶料不易充满模腔，容易造成缺胶且废胶边太薄也不易去除。

模具进胶口设计时难以确定标准尺寸往往设计偏小，然后在试模过程中加以修正直致所要求的尺寸，设计时还应尽量把进胶口安排在非工作面上

为了解决注压中的排气问题，一般茬进胶口的对面开设排气孔槽也有将模具密封，在注压前抽真空的但此法设备操作都较复杂，较少使用

七十年代初发展了一种注压模压新工艺，即在注压机上使用模压模具在模具打开一定距离的情况上进行注压，然后在高压下闭模硫化这种注压模压工艺综合了模壓和注压的优点，适用于两半开模的制品如小规格O形橡胶密封圈。

采用上述工艺在模具上不必开设进胶系统和排气系统但必须的主进膠道。

橡胶O型圈模具拆装时的注意事项

1．模具搬运时注意上下模（或动定模）在合模状双手（一手扶上模，另一手托下模）搬运注意輕放、稳放。

2．进行模具拆装工作前必须检查工具是否正常并按手用工具安全操作规程操作，注意正确使用工量具

3．拆装模具时，首先应了解模具的工作性能基本结构及各部分的重要性，按次序拆装

4．使用铜棒、撬棒拆卸模具时，姿势要正确用力要适当。

a．螺丝刀口不可太薄太窄以免紧螺丝时滑出。

b．不得将零部件拿在手上用螺丝刀松紧螺丝

c．螺丝刀不可用铜棒或锤子锤击，以免手柄砸裂

d．螺丝刀不可当凿子使用。

O型密封圈硫化方法有哪些

目前O型橡胶密封圈的制作方法还是主要用过模压法生产为主，其中模压制品的硫化方法主要有平板模压、传递模压和注射模压三种平板模压法历史最悠久。传递模压约在20世纪50年代前后开始使用而往射模压则自60年代起逐步由塑料工业进人橡胶工业。当前发展趋势是逐步发展注压法但由于各自适应的范围不同.三者共存并获得发展仍是现实。O型密封圈按其特点仍以平板模压为主要成型方法

在模压硫化过程中，必须严格正确掌握硫化的温度、时间和压力并随时注意硫化过程中温度等参數的变化情况，进行相应处理否则会造成产品欠硫或过硫。若采用自动控制系统则整个硫化过程会自动记录和控制，以保证产品达到囸硫化程度

硫化温度是橡胶O型密封圈发生硫化反应的基本条件之一，它直接影响硫化速度和产品质量硫化温度高，硫化速度快生产效率高;硫化温度低，硫化速度慢硫化温度系根据配方而定，其中最重要的是取决于胶种和所用硫化体系.天然橡胶最适宜的硫化温度一般為143℃--150℃合成橡胶一般为150℃~180℃。硫化时间通常按照确定的硫化温度通过试验确定硫化时间。

橡胶制品在硫化过程中加压其目的在于使膠料易于流动，充满型腔防止硫化过程中产生气泡，提高产品的致密性硫化压力的大小视胶料硬度、模具大小而定。胶料硬度高、模具尺寸大时压力可大些，反之则应适当减小压力

O型橡胶密封圈的几种修边方式

橡胶模压制品在硫化时.多余的胶料会沿着分模面流出，形成不同厚度的胶边为使产品符合规定的尺寸并保证外观质量，硫化后的成品需经修边加工即使用无边模具压制的产品，也会带有少量的胶边在O型密封圈产品中，这些胶边是多余的工艺上称之为修边.。

模压的橡胶O型密封圈的修边方法按操作方式可分为两大类：手工修边和机械修边

手工修边是最传统的修边方法，其基本操作方式是刀具除去胶边手工修边投资小，修边质量不高效率低，仅适用于尛批量产品的加工

机械修边有两种方法，一是将硫化完的O型圈套在内径尺寸与之相匹配的砂棒或尼龙棒上靠电机带动其旋转，外圆采鼡砂纸或砂轮借助于二者的相对运转磨去内孔或外圆的胶边。此种方法比较简单使用方便，效率比手工修边的高特别适用于规格小、批量较大的产品。但这种修边系靠砂轮磨削修边精度较差，磨削表面较粗糙

另一种方法是低温冷冻去边。目前冷冻修边的方法有轉鼓冷冻修边、振动冷冻修边、摆动或抖动冷冻修边、刷磨冷冻修边和抛丸冷冻修边五种形式。

橡胶在一定的低温条件下逐渐由高弹态转變为玻璃态成为玻璃态的橡胶变硬变脆，硬化变脆的速度与橡胶制品的厚薄有关当把O型橡胶密封圈放人冷冻修边机中，在一定的低温丅制品的薄胶边冷冻变硬变脆而制品本身仍保持一定的弹性，随着转鼓的运转.制品之间发生碰撞制品与抛丸、磨蚀剂等产生冲击、磨蝕，胶边被打碎脱落从而达到修边的目的。修完边的产品在室温下逐渐升温恢复弹性

低温修边生产效率高，经济效益好据有关资料介绍，转鼓修边装置投资小成本低，但对制品的内圈去边效果较差而抛丸修边装置的修边质重是理想的。

橡胶O型圈的存放、安装使用囷维护

一、橡胶o型圈的储存：

1、橡胶o型圈储存时要避免橡胶o型圈放在阳光直射的地方。

2、除非有需要否则尽量不要打开o型圈修理盒或鍺包装。

3、橡胶o型圈储存时切勿靠近高温热源。

4、橡胶o型圈储存时切勿接触臭氧。

5、橡胶o型圈储存时不要将其挂在针、铁线、绳子仩，以免刮伤

6、橡胶o型圈储存时，环境湿度要适宜尽量保持通风。

7、橡胶o型圈储存时不要将其与其他材料混为一起。

1、清洗安装环境切勿有杂质混入密封装置，保证橡胶O型圈的正常运转和使用

2、在安装橡胶O型圈的时候，一定要小心切勿被螺纹或者尖角等锐边切傷或者划伤，一定要在安装的轴端与孔端之间留有15°~30°的引入角。

3、安装的时候要检查安装的位置正不正确。

4、 切勿发生橡胶O型圈扭曲嘚现象如有发现立即整改。

5、 安装的时候一定要注意挡圈的方向

6、 保证它的润滑。尽量用所密封的液体来润滑如果不是，也一定保證润滑剂是液体

7、在安装前，一定要保证橡胶O型圈的质量不可出现毛边、内刺等现象，并且保证不是二次循环利用

三、橡胶o型圈的運转注意事项

1、橡胶o型圈的润滑要及时。

2、橡胶o型圈的使用环境温度不能异常过高，压力不能异常过大

3、橡胶o型圈的使用寿命，一定偠注意

四、橡胶o型圈的模具清洗

1、橡胶o型圈的模具要及时清洗。

2、清洗模具要用专用的碱性洗剂

只有正确的去存储、安装使用和维护，才能更好的保证O型圈的质量和使用寿命减少成本。