V形橡胶弹簧注压成型工艺以及模具设计分析

2016-07-18董文华

大科技 2016年11期

关键词：型腔胶料硫化

董文华

（航宇救生装备有限公司 441000）

V形橡胶弹簧注压成型工艺以及模具设计分析

董文华

（航宇救生装备有限公司 441000）

当前的V形橡胶弹簧注压成型一般应用Moldflow软件进行模型设计，通过注压成型的填充方式，使得V形橡胶弹簧的浇口尺寸更加符合生产规范，并大大提高了熔料填充的平衡性，尤其是在模具生成中运用导滑槽开模方式，更是有效减小了出模困难的问题，具有较大的应用空间。本文主要对弹簧注压成型工艺及模具的结构设计进行分析，以期提高V形橡胶的生产效益与应用空间。

V形橡胶弹簧；注压成型；工艺；模具；设计分析

1 前言

橡胶的应用范围较广泛，具有粘性大、流动性低的特征。由于受生产工艺的限制，早期的橡胶产品主要依靠模压成型，因此这种生产工艺对产品的发展存在着较大的制约，尤其是在激烈的市场竞争环境下，更是致使产品的应用范围局限。V形橡胶截面为V形，一般由带有夹布织物的压环、支撑环和数个V形密封环组合使用，其组合件主要用于重型设备的活塞杆、塞柱。通常V形橡胶的稳定性及耐磨性良好，能够有效防止密封环被挤入间隙而使密封效果降低。当前，在橡胶生成技术的不断改进下，逐渐出现注压成型生产工艺，并具有较强的适用性，其生产出来的V形橡胶弹簧性能更加良好。

2 V形橡胶弹簧注压成型工艺探析

橡胶弹簧一般应用于轨道车辆客车的转向架，是一种金属跟橡胶硫化的融合物，主要安装于轴箱与转向架的中间，能够在不同部位处获得相应的弹簧刚度，尤其是当橡胶弹簧处于垂直方向的时候，更是对车辆起到支撑性的作用。一般，为了提高车辆的舒适程度，在弹簧垂直刚度设计上，其值会较小。而轴箱与构建垂直方向上，弹簧可以存在一定范围内的位移，以减小车体的振动[1]。橡胶弹簧的质量较强，安装较方便，在减低振动与减小造音方面具有良好的效果，与传统的纯金属性弹簧更具应用优势。

2.1 成型工艺的黏合性理论

V形橡胶弹簧属于金属与橡胶的融合性物质，在两种融合中通常使用硫化粘接进行。其原理主要是通过热力、吸附、静电、扩散等作用，通过胶黏剂侵润金属表面，并在一定时间段内融入到金属表面的凹槽或空隙中，与金属形成充分的接触，再通过吸附作用，啮合机械作用而形成高度的粘接强度，由粘接剂运用分子链的扩散作用及渗透作用实现金属与橡胶的粘接。同时，胶黏剂也会与橡胶产生充分的物理化反应，进而形成橡胶与金属的连接体。

2.2 V形橡胶弹簧的结构特征

V形橡胶弹簧四周的橡胶层是一个全区面的结构，且总体呈V形，中间为通孔结构。通常，一个V形橡胶弹簧所用的橡胶量接近5kg，在成型过程中，因不能直接完成模压成型，因而较多使用注射、注压、传递模等成型模式。但是由于传递模成型时，磨具高度过高，型芯较长，所以设备在行程上不能满足要求；注射成型中，一般采用注塑机，因而主流道的填充时间较长，且各分流道平衡性较差，易致使金属板料变形不合规，造成零件的不稳定现象。因此，通常采用注压成型的方式，利用两个主流管，将调制好的橡胶液通过注压成型及柱塞，把穿过模具的两个主流管注入模具型腔，在温度、压力的作用下，经过一段时间后，橡胶内部的组织便会发生交流反映，进而使单一分子链变为网状型结构。

2.3 V形橡胶弹簧成型过程

（1）流道设计。在V形橡胶弹簧成型过程中，流道结构会对其浇口位置、成型质量、形体大小等造成较大的影响。因此，在流道设计中，一般要考虑多点进料这一方式，且在每一胶层上设计四个浇口，浇口要设计成直筒式圆柱形。

（2）浇口尺寸。由于V形橡胶弹簧在成型过程中，各层的型腔宽度与尺寸各不相同，所以，在橡胶液填充中，就要注意流道的平衡性，以免各个部位的橡胶厚度存在较大差异，不符合质量要求。同时，在浇口尺寸上，还要对其进行规划控制，确保胶料在填充过程中型腔内压保持均衡，使V形橡胶弹簧更具稳定性与可靠性。

3 V形橡胶弹簧模具结构分析

3.1 模具结构与制作

在零件硫化之后，要将零件在两块固定上模板与下模板上进行分型开模，并取出流道内的凝胶，之后再将上下两块模板合上，并在中间插入插销。此时模具的上模部分与中模部分会实现分型，而零件便停留在中模与下模的腔内。在这个过程中，需要利用脱模机设备将整个中模与零件一同从下模板抬高到一定的高度。通常，在中模抬升过程中，由于左半模与右半模底部有台阶机构，因而可能会被一起抬起，所以也需要分模。之后还需要用到撬棒，将左半模与右半模沿着托板滑槽往外分开一个间隙，使零件与模具松动，再通过顶出机将整个零件顶出。同时需要注意，在零件去除模具后，需要清理模具，才能进行模硫化生产。

3.2 硫化工艺与制作

在脱模完成后，就需要进行硫化工艺的制作。在硫化中，天然橡胶应该采用母胶配方，通过预清洗方式对金属骨架进行处理，同时进行抛丸与超声波清洗，再进入涂胶粘剂的流程。一般，胶粘剂应该选用开姆洛克系列。零件在硫化完成之后，应该在恒温条件下停放3～4d[3]。在零件模具填充前阶段，通常胶料在经过浇口进行型腔时，胶料的前端会出现一种无规则的填充模式。在此时，可以通过调整注射胶料的速度，若此时填充无规则性依然不能改善，胶料会在填充到一定程度后，由于之前填充的胶料所形成的阻力而速度减缓，此时的胶料会在以浇口为基点的沿坡处推进，进而填充满整个型腔。而对于侧开式的左右半模设计，为了确保零件能够顺利的脱模，需要将模具进行简易化处理，以解决零件出模困难的问题，并提高V形橡胶弹簧生产效率。