V形橡膠彈簧注壓成型工藝以及模具設(shè)計(jì)分析

董文華

（航宇救生裝備有限公司 441000）

V形橡膠彈簧注壓成型工藝以及模具設(shè)計(jì)分析

董文華

（航宇救生裝備有限公司 441000）

當(dāng)前的V形橡膠彈簧注壓成型一般應(yīng)用Moldflow軟件進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，通過注壓成型的填充方式，使得V形橡膠彈簧的澆口尺寸更加符合生產(chǎn)規(guī)范，并大大提高了熔料填充的平衡性，尤其是在模具生成中運(yùn)用導(dǎo)滑槽開模方式，更是有效減小了出模困難的問題，具有較大的應(yīng)用空間。本文主要對(duì)彈簧注壓成型工藝及模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以期提高V形橡膠的生產(chǎn)效益與應(yīng)用空間。

V形橡膠彈簧；注壓成型；工藝；模具；設(shè)計(jì)分析

1 前言

橡膠的應(yīng)用范圍較廣泛，具有粘性大、流動(dòng)性低的特征。由于受生產(chǎn)工藝的限制，早期的橡膠產(chǎn)品主要依靠模壓成型，因此這種生產(chǎn)工藝對(duì)產(chǎn)品的發(fā)展存在著較大的制約，尤其是在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，更是致使產(chǎn)品的應(yīng)用范圍局限。V形橡膠截面為V形，一般由帶有夾布織物的壓環(huán)、支撐環(huán)和數(shù)個(gè)V形密封環(huán)組合使用，其組合件主要用于重型設(shè)備的活塞桿、塞柱。通常V形橡膠的穩(wěn)定性及耐磨性良好，能夠有效防止密封環(huán)被擠入間隙而使密封效果降低。當(dāng)前，在橡膠生成技術(shù)的不斷改進(jìn)下，逐漸出現(xiàn)注壓成型生產(chǎn)工藝，并具有較強(qiáng)的適用性，其生產(chǎn)出來的V形橡膠彈簧性能更加良好。

2 V形橡膠彈簧注壓成型工藝探析

橡膠彈簧一般應(yīng)用于軌道車輛客車的轉(zhuǎn)向架，是一種金屬跟橡膠硫化的融合物，主要安裝于軸箱與轉(zhuǎn)向架的中間，能夠在不同部位處獲得相應(yīng)的彈簧剛度，尤其是當(dāng)橡膠彈簧處于垂直方向的時(shí)候，更是對(duì)車輛起到支撐性的作用。一般，為了提高車輛的舒適程度，在彈簧垂直剛度設(shè)計(jì)上，其值會(huì)較小。而軸箱與構(gòu)建垂直方向上，彈簧可以存在一定范圍內(nèi)的位移，以減小車體的振動(dòng)[1]。橡膠彈簧的質(zhì)量較強(qiáng)，安裝較方便，在減低振動(dòng)與減小造音方面具有良好的效果，與傳統(tǒng)的純金屬性彈簧更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.1 成型工藝的黏合性理論

V形橡膠彈簧屬于金屬與橡膠的融合性物質(zhì)，在兩種融合中通常使用硫化粘接進(jìn)行。其原理主要是通過熱力、吸附、靜電、擴(kuò)散等作用，通過膠黏劑侵潤金屬表面，并在一定時(shí)間段內(nèi)融入到金屬表面的凹槽或空隙中，與金屬形成充分的接觸，再通過吸附作用，嚙合機(jī)械作用而形成高度的粘接強(qiáng)度，由粘接劑運(yùn)用分子鏈的擴(kuò)散作用及滲透作用實(shí)現(xiàn)金屬與橡膠的粘接。同時(shí)，膠黏劑也會(huì)與橡膠產(chǎn)生充分的物理化反應(yīng)，進(jìn)而形成橡膠與金屬的連接體。

2.2 V形橡膠彈簧的結(jié)構(gòu)特征

V形橡膠彈簧四周的橡膠層是一個(gè)全區(qū)面的結(jié)構(gòu)，且總體呈V形，中間為通孔結(jié)構(gòu)。通常，一個(gè)V形橡膠彈簧所用的橡膠量接近5kg，在成型過程中，因不能直接完成模壓成型，因而較多使用注射、注壓、傳遞模等成型模式。但是由于傳遞模成型時(shí)，磨具高度過高，型芯較長，所以設(shè)備在行程上不能滿足要求；注射成型中，一般采用注塑機(jī)，因而主流道的填充時(shí)間較長，且各分流道平衡性較差，易致使金屬板料變形不合規(guī)，造成零件的不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，通常采用注壓成型的方式，利用兩個(gè)主流管，將調(diào)制好的橡膠液通過注壓成型及柱塞，把穿過模具的兩個(gè)主流管注入模具型腔，在溫度、壓力的作用下，經(jīng)過一段時(shí)間后，橡膠內(nèi)部的組織便會(huì)發(fā)生交流反映，進(jìn)而使單一分子鏈變?yōu)榫W(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)。

2.3 V形橡膠彈簧成型過程

（1）流道設(shè)計(jì)。在V形橡膠彈簧成型過程中，流道結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)其澆口位置、成型質(zhì)量、形體大小等造成較大的影響。因此，在流道設(shè)計(jì)中，一般要考慮多點(diǎn)進(jìn)料這一方式，且在每一膠層上設(shè)計(jì)四個(gè)澆口，澆口要設(shè)計(jì)成直筒式圓柱形。

（2）澆口尺寸。由于V形橡膠彈簧在成型過程中，各層的型腔寬度與尺寸各不相同，所以，在橡膠液填充中，就要注意流道的平衡性，以免各個(gè)部位的橡膠厚度存在較大差異，不符合質(zhì)量要求。同時(shí)，在澆口尺寸上，還要對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃控制，確保膠料在填充過程中型腔內(nèi)壓保持均衡，使V形橡膠彈簧更具穩(wěn)定性與可靠性。

3 V形橡膠彈簧模具結(jié)構(gòu)分析

3.1 模具結(jié)構(gòu)與制作

在零件硫化之后，要將零件在兩塊固定上模板與下模板上進(jìn)行分型開模，并取出流道內(nèi)的凝膠，之后再將上下兩塊模板合上，并在中間插入插銷。此時(shí)模具的上模部分與中模部分會(huì)實(shí)現(xiàn)分型，而零件便停留在中模與下模的腔內(nèi)。在這個(gè)過程中，需要利用脫模機(jī)設(shè)備將整個(gè)中模與零件一同從下模板抬高到一定的高度。通常，在中模抬升過程中，由于左半模與右半模底部有臺(tái)階機(jī)構(gòu)，因而可能會(huì)被一起抬起，所以也需要分模。之后還需要用到撬棒，將左半模與右半模沿著托板滑槽往外分開一個(gè)間隙，使零件與模具松動(dòng)，再通過頂出機(jī)將整個(gè)零件頂出。同時(shí)需要注意，在零件去除模具后，需要清理模具，才能進(jìn)行模硫化生產(chǎn)。

3.2 硫化工藝與制作

在脫模完成后，就需要進(jìn)行硫化工藝的制作。在硫化中，天然橡膠應(yīng)該采用母膠配方，通過預(yù)清洗方式對(duì)金屬骨架進(jìn)行處理，同時(shí)進(jìn)行拋丸與超聲波清洗，再進(jìn)入涂膠粘劑的流程。一般，膠粘劑應(yīng)該選用開姆洛克系列。零件在硫化完成之后，應(yīng)該在恒溫條件下停放3～4d[3]。在零件模具填充前階段，通常膠料在經(jīng)過澆口進(jìn)行型腔時(shí)，膠料的前端會(huì)出現(xiàn)一種無規(guī)則的填充模式。在此時(shí)，可以通過調(diào)整注射膠料的速度，若此時(shí)填充無規(guī)則性依然不能改善，膠料會(huì)在填充到一定程度后，由于之前填充的膠料所形成的阻力而速度減緩，此時(shí)的膠料會(huì)在以澆口為基點(diǎn)的沿坡處推進(jìn)，進(jìn)而填充滿整個(gè)型腔。而對(duì)于側(cè)開式的左右半模設(shè)計(jì)，為了確保零件能夠順利的脫模，需要將模具進(jìn)行簡(jiǎn)易化處理，以解決零件出模困難的問題，并提高V形橡膠彈簧生產(chǎn)效率。

4 結(jié)束語

當(dāng)前，V形橡膠彈簧生產(chǎn)采用注壓成型的填充方式，不僅能夠使產(chǎn)品的生產(chǎn)更合規(guī)范，而且能夠大大解決出模困難的問題，使生產(chǎn)更具效率。在注壓成型生產(chǎn)過程中，模具設(shè)計(jì)會(huì)更加的合理，同時(shí)，在操作過程中能夠大大減輕阻力，使零件生產(chǎn)質(zhì)量得到有效保障。

[1]曾凡偉，孫軍平.橡膠模型制品氣泡問題的案例分析與解決方法[J].世界橡膠工業(yè)，2015（09）：25～32.

[2]魏 敏.轎車車門變截面橡膠密封條注料式接頭模設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2014（07）：145～148.

[3]曾凡偉，劉志坡.一種橡膠厚制品硫化成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討[J].特種橡膠制品，2014（05）：61～64.

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2016-3-25