微细孔径密封橡胶圈的成型模具及成品橡胶圈的制造方法

摘要

本发明公开了一种微细孔径密封橡胶圈的成型模具，该模具包括上模板与下模板两部分，上模板包括定位孔、上模分型面、上柱段以及胶圈成型腔上模部分，下模板包括定位销、下模分型面、下柱段、胶圈成型腔下模部分、流道以及灌胶区。本发明还公开了利用该模具制造密封橡胶圈胶圈的方法。本发明结构简单，操作方便，安全可靠，使用寿命长且生产出的微细孔径密封橡胶圈具有孔径微小、使用寿命长及一次压制成品率高的优点，可有效提高光纤穿壁连接器的气密性，降低光纤传输功率损耗。

说明书

技术领域

本发明属于模具技术领域，具体涉及在高真空环境下高气密性光纤穿壁连接器上使用的微细孔径密封橡胶圈的成型模具，以及使用该成型模具进行成品橡胶圈的制造方法。

背景技术

航天器需要在地面空间环境模拟器中完成真空热试验，空间环境模拟器可以模拟太空的高真空热环境。高气密性多芯光纤穿壁密封连接器是满足光纤多参量复合传感技术与光纤通信技术在高真空环境下应用的关键组件，主要目的是在保证光纤信号无损传输的同时保持空间环境模拟器内部的高真空度(小于1.0×10^-4Pa)与航天器内部的真空度，尤其是载人航天器与空间站内部的大气压力。

微细孔径密封橡胶圈是高气密性光纤穿壁连接器上使用的核心零件，用于满足多种直径光纤穿壁密封需求，有效地提高光纤穿壁连接器的气密性，降低光纤传输功率损耗。现有密封橡胶圈孔径无法满足微细直径光纤(直径为900μm)的密封要求，而且现有密封橡胶圈直径小于1mm时，内圆部分留有毛边，存在折皱现象，需要再次精细加工抛光去毛边，增加了工艺复杂度和工作量，增加了制造周期，并对橡胶圈用于密封功能的内圆区造成磨损，影响胶圈密封效果，降低了成品率。

由于光纤直径非常微小(直径为900μm)，需要胶圈在脱模后表面光洁无折皱，不会在内圆表面留下毛边，这就需要从根本上克服现有脱模后抛光去毛边过程中对橡胶圈用于密封功能的内圆区造成磨损，而带来的密封效果不佳的不足。

因此，设计和发明一种在高真空环境下高气密性光纤穿壁连接器上使用的微细孔径密封橡胶圈的成型模具及使用其制造密封橡胶圈的制造方法具有积极的现实意义。

发明内容

本发明目的之一是提供在高真空环境下高气密性光纤穿壁连接器上使用的微细孔径密封橡胶圈的成型模具，该模具结构简单，安全可靠，使用寿命长，并且制造的胶圈在脱模后不会在内圆表面留下毛边，表面光洁无折皱，旨在满足多种直径光纤穿壁密封需求，有效地提高光纤穿壁连接器的气密性，降低光纤传输功率损耗。

此外，本发明的另一发明目的是提供一种使用上述微细孔径密封橡胶圈的成型模具进行密封橡胶圈成型的方法，该方法需操作简单，适用于制备表面光洁无折皱微细孔径密封橡胶圈。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

微细孔径密封橡胶圈的成型模具，包括上模板与下模板两部分，上模板与下模板具有对应的螺纹部分，以便于上模板螺纹拧紧在下模板上并两者之间形成空间部分，上模板具有顶部开口的定位孔，以及设置在定位孔之间的密封橡胶圈胶圈上部成型阵列，密封橡胶圈胶圈上部成型阵列由若干个密封橡胶圈胶圈上部成型部分构成，每个密封橡胶圈胶圈上部成型部分包括上模分型面、上柱段以及胶圈成型腔上模部分，上柱段位于圆形上模分型面的圆心位置且两者之间的部分形成胶圈成型腔上模部分；下模板包括对应于定位孔的定位销、设置在两个定位销之间的灌胶区，以及密封橡胶圈胶圈下部成型部分和流道，其中，密封橡胶圈胶圈下部成型部分设置在灌胶区的区域内，灌胶区的区域外部设置有流道，以便在胶料挤压后逐渐充满胶圈成型腔时，多余胶料通过流道排出；密封橡胶圈胶圈下部成型部分由若干密封橡胶圈胶圈下部成型部分构成，每个密封橡胶圈胶圈下部成型部分包括下模分型面、下柱段以及胶圈成型腔下模部分，下柱段位于圆形下模分型面的圆心位置且两者之间的部分形成胶圈成型腔下模部分。

其中，成型模具选用高强度高刚度的材质制作，例如45号调质钢。

其中，上模板定位孔的数量不限，优选2个，定位孔位置不限，呈圆周对称，定位孔径为5～15mm，优选5mm。

其中，下模板定位销与定位孔的数量和位置对应，优选2个，定位销直径为5～15mm，优选5mm。

其中，流道的数量不限，流道优选3个，流道形状不限，优选V型，V型流道顶宽为1～3mm，优选2mm，流道倾斜角度为10°～30°，优选20°。

其中，下模板灌胶区的下沉深度为0.2～1mm，优选0.5mm。

其中，下模板分型面的形状为环形，环形带宽为0.1～0.3mm，优选0.2mm。

其中，上模分型面与上柱段处于同一平面，下模分型面与下柱段顶面处于同一平面。

利用上述成型模具制造密封橡胶圈胶圈的方法，包括下述步骤：

1)将上模板与下模板分离预热，预热结束后，将流体橡胶材料注满下模板灌胶区，填充满胶圈成型腔下模部分，少量橡胶溢出灌胶区会通过流道排出；

2)上模板定位孔穿过下模板定位销，完成上模板与下模板的固定连接；

3)将上模板与下模板垂直方向施加压力，进行缓慢合模，胶圈成型腔上模部分与胶圈成型腔下模部分紧密闭合，上模分型面和下模分型面之间无缝隙紧密贴合，上柱段与下柱段之间无缝隙紧密贴合，形成胶圈成型腔，胶料经挤压后逐渐充满胶圈成型腔，多余胶料通过流道排出，橡胶材料开始硫化；

4)硫化结束后，橡胶从上模分型面和下模分型面之间处分型，手工操作分离上下模板，脱模，取出成品橡胶圈。

本发明克服了现有空心橡胶圈因有接头，内圆折皱，壁厚不均，形状不规整而带来的密封效果不佳等缺点，克服了无法制备微细孔径空心胶圈的不足，模具结构简单，操作方便，安全可靠，使用寿命长。本发明生产出的微细孔径密封橡胶圈具有孔径微小、使用寿命长及一次压制成品率高的优点，并且制造的胶圈在脱模后不会在内圆表面留下毛边，表面光洁无折皱，从而能保证胶圈密封性能，能够满足多种直径光纤穿壁密封需求，有效地提高光纤穿壁连接器的气密性，降低光纤传输功率损耗。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个示例性实施例的微细孔径密封橡胶圈的成型模具立体示意图，其中，上模板100与下模板200处于分离的状态，其中，定位孔101、定位销201、下模分型面202、下柱段203、胶圈成型腔下模部分204、流道205以及灌胶区206。

图2是示出根据本发明的一个示例性实施例的成型模具另一个角度的立体示意图，其中上模板100与下模板200处于组合的状态，其中，定位孔101、定位销201。

图3是示出根据本发明的一个示例性实施例的成型模具上模板部分俯视示意图，其中上模板100包括定位孔101、上模分型面102、上柱段103以及胶圈成型腔上模部分104。

图4是示出根据本发明的一个示例性实施例的成型模具下模板部分俯视示意图，其中下模板200包括定位销201、下模分型面202、下柱段203、胶圈成型腔下模部分204、流道205以及灌胶区206。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一种微细孔径密封橡胶圈的成型模具及其使用方法进行详细说明，但该描述仅仅示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。

如图1所示，图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的微细孔径密封橡胶圈的成型模具立体示意图，上模板100与下模板200处于分离的状态，其中，微细孔径密封橡胶圈的成型模具，包括上模板100与下模板200两部分，上模板100与下模板200具有对应的螺纹部分，以便于上模板100螺纹拧紧在下模板200上并两者之间形成空间部分，上模板100具有顶部开口的两个定位孔101以及对应设置在下模板200上的定位销201，上模板100的定位孔101之间具有上模分型面102、上柱段103、胶圈成型腔上模部分104；下模板200包括定位销201、下模分型面202、下柱段203、胶圈成型腔下模部分204、流道205以及灌胶区206。其中，图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的成型模具另一个角度的立体示意图，其中上模板100与下模板200处于组合的状态，上模板100通过螺纹拧紧在下模板200上，定位孔101与定位销201配合进行定位。

参见图3，图3,示出了根据本发明的一个示例性实施例的成型模具上模板部分俯视示意图，其中上模板100具有顶部开口的直径为5mm的两个定位孔101，以及设置在定位孔之间的密封橡胶圈胶圈上部成型阵列，密封橡胶圈胶圈上部成型阵列由n×n个密封橡胶圈胶圈上部成型部分构成(图中给出了5×5的阵列结构)，每个密封橡胶圈胶圈上部成型部分包括上模分型面102、上柱段103以及胶圈成型腔上模部分104，上柱段103位于圆形上模分型面102的圆心位置且两者之间的部分形成胶圈成型腔上模部分104，上模分型面与上柱段处于同一平面。

参见图4，图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的成型模具下模板部分俯视示意图，其中下模板200包括对应于两个定位孔101的两个定位销201、设置在两个定位销之间的灌胶区206，以及密封橡胶圈胶圈下部成型部分和流道205，定位销的直径为5mm，灌胶区206的下沉深度为0.5mm，其中，密封橡胶圈胶圈下部成型部分设置在灌胶区206的区域内，灌胶区206的区域外部设置有流道205，以便在胶料挤压后逐渐充满胶圈成型腔时，多余胶料通过流道205排出；密封橡胶圈胶圈下部成型部分由n×n个密封橡胶圈胶圈下部成型部分构成(图中给出了5×5的阵列结构)，每个密封橡胶圈胶圈下部成型部分包括下模分型面202、下柱段203以及胶圈成型腔下模部分204，下柱段203位于环形下模分型面202的圆心位置且两者之间的部分形成胶圈成型腔下模部分204，下模分型面与下柱段顶面处于同一平面。如图4所示，灌胶区206为长方形区域，长方形区域的两长边外侧平行设置两条长边V型流道205且长方形区域的两短边侧也设置有与两侧V型流道平行的短边V型流道205，其中，流体橡胶材料注满下模板灌胶区206，填充满胶圈成型腔下模部分204，少量橡胶溢出灌胶区206会通过V型流道205排出，随着上模板100与下模板200垂直方向施加压力，进行缓慢合模，胶圈成型腔上模部分104与胶圈成型腔下模部分204紧密闭合，上模分型面102和下模分型面202之间无缝隙紧密贴合，上柱段103与下柱段203之间无缝隙紧密贴合，形成胶圈成型腔，胶料经挤压后逐渐充满胶圈成型腔，硫化橡胶材料后形成密封橡胶圈胶圈。

在一具体的实施方式中，利用上述成型模具制造密封橡胶圈胶圈的方法，包括下述步骤：

1)上模板100与下模板200分离预热，预热结束后，将流体橡胶材料注满下模板灌胶区206，填充满胶圈成型腔下模部分204，少量橡胶溢出灌胶区206会通过流道205排出；

2)上模板100定位孔101穿过下模板200定位销201，完成上模板100与下模板200的固定连接；

3)将上模板100与下模板200垂直方向施加压力，进行缓慢合模，胶圈成型腔上模部分104与胶圈成型腔下模部分204紧密闭合，上模分型面102和下模分型面202之间无缝隙紧密贴合，上柱段103与下柱段203之间无缝隙紧密贴合，形成胶圈成型腔，胶料经挤压后逐渐充满胶圈成型腔，多余胶料通过流道205排出，橡胶材料开始硫化；

4)硫化结束后，橡胶从上模分型面102和下模分型面202之间处分型，手工操作分离上下模板，脱模，取出成品橡胶圈。

本发明克服了现有空心橡胶圈因有接头，内圆折皱，壁厚不均，形状不规整而带来的密封效果不佳等缺点，克服了无法制备微细孔径空心胶圈的不足，模具结构简单，操作方便，安全可靠，使用寿命长。本发明生产出的微细孔径密封橡胶圈具有孔径微小、使用寿命长及一次压制成品率高的优点，并且制造的胶圈在脱模后不会在内圆表面留下毛边，表面光洁无折皱，从而能保证胶圈密封性能，能够满足多种直径光纤穿壁密封需求，有效地提高光纤穿壁连接器的气密性，降低光纤传输功率损耗。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。