新型防毒面具罩體及模具設計簡介

李小銀 黃強  來源：《模具工業(yè)》

1 產(chǎn)品結構及特點

    罩體是防毒面具中將面罩各部件(如眼窗、呼吸氣系統(tǒng)、通話器和阻水罩等)組成一個整體的骨架，一般由橡膠制成。罩體設計不僅要確定罩體的結構及與各部件連接的接口結構和位置、大小等，而且要確定與使用人員面部皮膚起密合作用的密合框的結構形式和尺寸大小，涉及面罩十多項技術性能指標，是面罩總體設計中非常重要的一個環(huán)節(jié)�，F(xiàn)介紹一種新型防毒面具的罩體，其結構如圖1 所示，該罩體具有外形美觀、結構緊湊、布局合理、尺寸精度要求高且符合中國人面型特征的特點。密合框為單反折邊結構，反折邊形狀呈弧形，類似于氣墊管密合框的形狀，提高了面具的氣密性能和佩帶舒適性。罩體外側邊緣設計有一圈高7mm.寬3mm的凸棱，解決了與防毒服頭罩匹配的問題。罩體采用氯化丁基膠模壓成型，取代了在我國沿用了40年的天然橡膠，提高了罩體的耐毒劑液滴滲透性能和耐洗消性能。罩體分3種規(guī)格各規(guī)格的罩體面長分別為:97mm, 108mm, 118mm,罩體面寬104mm。面罩設計指標為:佩帶漏氣系數(shù)≤0.0001%，總視野保留率≥60%，雙目視野保留率≥15%。

    從圖1可以看出，罩體在結構上左右完全對稱，共有5個接口，即2個眼窗接口、1個主通話器接口、1個濾毒罐接口和1個副通話器接口。除主通話器接口為蛋形的類橢圓形狀外，其它4個接口為圓形結構。這5個接口與面罩其它部件的連接形式是一樣的，如圖2 所示，均采用塑料件凸凹槽卡緊結構，接口處上下兩面的凸棱保證結合部位的結合強度，使凸棱不致從結合部件中拉出，凸棱外邊緣的一圈平面保證與結合件的裝配氣密。從罩體的接口結構可以看出，這種新型罩體對尺寸精度有較高的要求。

2罩體模具設計

2.1 罩體模具設計的步驟

    罩體模具是一種利用與罩體的曲面形狀相一致的型腔，成型具有規(guī)定形狀和尺寸精度的罩體產(chǎn)品的工具。根據(jù)目前工廠的制造工藝水平，罩體模具均設計為橡膠壓制成型模具〔3)。這種罩體模具具有結構簡單、適用面廣、操作方便的特點，但產(chǎn)品飛邊較大、尺寸精度差，國外已逐漸用橡膠注射模取而代之。

對于同一件罩體產(chǎn)品，由于使用的設備不同，加工工藝不同，以及設計人員水平和設計風格的不同，可以設計出各種不同結構的模具。模具結構的形式，直接關系到罩體產(chǎn)品的質量、生產(chǎn)效率、模具本身的加工難易程度和使用壽命等。因此，罩體模具結構的設計是罩體設計中的關鍵。根據(jù)經(jīng)驗，一般按以下步驟進行罩體模具設計:斷良據(jù)罩體結構的特點，選擇罩體模具的結構;2選擇分型面;③確定型腔形狀和尺寸;C確定鑲塊及型芯的安裝方法;(蘸定其它尺寸。通常需制作石膏模為過渡模)。

2.2 罩體模具設計

    罩體模具總體結構如圖3所示，為了設計出合理的模具結構，結合罩體特點、成型原理及制造工藝等諸多因素，模具設計應注意以下幾個方面。

2.2.1 模具總體結構設計

    該模具為臥式結構，由芯模、左右眼窗芯模、上下外側模、通話器活塊、眼窗鑲塊、濾毒罐鑲塊、中頭帶活塊和下頭帶活塊等的曲面形成罩體型腔。芯模是其中最關鍵的一塊，其結構與尺寸不僅決定了模具的總體結構，更重要的是其型腔曲面決定了罩體中最為關鍵的部分—密合框曲面的形狀和尺寸。眼窗芯模共2塊，左右對稱，決定了罩體的外觀形狀和眼窗接口、通話器接口及濾毒罐接口的位置結構和尺寸。

2.2.2 分型面的選擇

    根據(jù)罩體的結構特點，選擇罩體邊緣處為模具的分型面。這樣，既便于罩體成型后順利取出與脫模，又避開了工作面—罩體密合框曲面。

2.2.3  定位

    為保證罩體在模具型腔中獲得準確的形狀與位置，壓制出合格尺寸的罩體制品，確定合理的定位方式至關重要。在模具設計中，芯模與上、下外側模之間依靠4組導柱和導套實現(xiàn)定位，上、下外側模之間依靠2組導柱和導套實現(xiàn)定位。左、右眼窗芯模與芯模之間則由2個定位銷、通話器活塊和上下外側模構成穩(wěn)定的定位體系。

2.2.4  鑲塊和活塊的設計

    由于罩體的幾何形狀比較復雜，為便于成型后罩體的脫模、模具操作、模具的機械加工和模具在使用中的維護保養(yǎng)，在模具結構設計時，采用了鑲塊和活塊結構。

    在外側模的眼窗和濾毒罐接口部位，采用了鑲塊結構。這不僅保證了罩體接口部位的形狀和尺寸要求，便于機械加工，還便于在模具使用中的維護保養(yǎng)。通話器的接口部位及中、下頭帶處也采用了活塊結構，既保證了罩體制品的形狀和尺寸要求，又便于脫模。

2.2.5  模具加工時的技術要求

        (1)模具制造時成型部分的尺寸均以芯模、眼窗芯模的外形尺寸為基準加工，以保證該處橡膠厚度基本一致。
　　(2)模具成型部分曲線應保持圓滑，保證罩體橡膠厚度的均勻過渡，密合框部分的橡膠厚度為1.Omm,罩體主體部分的橡膠厚度為2.Omm。
　　(3)合模后要求外側模的內(nèi)斜面和芯模等的相應曲面同時接觸。
　　(4)模具未注明的公差尺寸均按國標GB/T1800.4一1999的I TI。級精度加工。
　　(5)模具圖中未注明流膠槽的位置，加工時在適當位置開出。

2.2.6  脫模方案的確定

    為便于脫模，在其中的一個外側模四角，加工了4個尺寸為35mmX 15mmX 5mm的啟模口，以便于將外側模打開。由于罩體密合框采用弧形反折邊結構，2塊眼窗芯模扣合后無法從芯模中取出，需設計加工專用工具。根據(jù)模具的特點，制定了下述啟模方案:
　　(1)通過啟模口將外側模打開，卸掉外側模。
　　(2)取下通話器活塊和中、下頭帶活塊。
　　(3)用專用工具將眼窗芯模的上部適當分開的同時，將眼窗芯模從芯模中取出。
　　(4)取出眼窗芯模。

3結束語

    該模具已生產(chǎn)合格產(chǎn)品上萬件，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，性能可靠，證明模具結構設計合理。但由于罩體對尺寸精度要求較高，要求加強工藝控制和成品檢驗。同時由于罩體材料中氯離子對模具型腔(采用45鋼制作)表面具有一定的腐蝕作用，在以后模具的加工時，應考慮采用耐腐蝕的材料，或對模具進行表面耐腐蝕強化處理。隨著對橡膠制品質量要求的不斷提高，橡膠注射成型技術及設備的采用勢在必行，今后應加強對橡膠注射模設計的研究。