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計分析

董文華

（航宇救生裝備有限公司 441000）

當前的V形橡膠彈簧注壓成型一般應用Moldflow軟件進行模型設計，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用導滑槽開模方式，更是有效減小了出模困難的問題，具有較大的應用空間。本文主要對彈簧注壓成型工藝及模具的結(jié)構(gòu)設計進行分析，以期提高V形橡膠的生產(chǎn)效益與應用空間。

V形橡膠彈簧；注壓成型；工藝；模具；設計分析

1 前言

橡膠的應用范圍較廣泛，具有粘性大、流動性低的特征。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)工藝對產(chǎn)品的發(fā)展存在著較大的制約，尤其是在激烈的市場競爭環(huán)境下，更是致使產(chǎn)品的應用范圍局限。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V形密封環(huán)組合使用，其組合件主要用于重型設備的活塞桿、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。當前，在橡膠生成技術(shù)的不斷改進下，逐漸出現(xiàn)注壓成型生產(chǎn)工藝，并具有較強的適用性，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的彈簧剛度，尤其是當橡膠彈簧處于垂直方向的時候，更是對車輛起到支撐性的作用。一般，為了提高車輛的舒適程度，在彈簧垂直剛度設計上，其值會較小。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[1]。橡膠彈簧的質(zhì)量較強，安裝較方便，在減低振動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用優(yōu)勢。

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行。其原理主要是通過熱力、吸附、靜電、擴散等作用，通過膠黏劑侵潤金屬表面，并在一定時間段內(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，嚙合機械作用而形成高度的粘接強度，由粘接劑運用分子鏈的擴散作用及滲透作用實現(xiàn)金屬與橡膠的粘接。同時，膠黏劑也會與橡膠產(chǎn)生充分的物理化反應，進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，磨具高度過高，型芯較長，所以設備在行程上不能滿足要求；注射成型中，一般采用注塑機，因而主流道的填充時間較長，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，把穿過模具的兩個主流管注入模具型腔，在溫度、壓力的作用下，經(jīng)過一段時間后，橡膠內(nèi)部的組織便會發(fā)生交流反映，進而使單一分子鏈變?yōu)榫W(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)。

2.3 V形橡膠彈簧成型過程

（1）流道設計。在V形橡膠彈簧成型過程中，流道結(jié)構(gòu)會對其澆口位置、成型質(zhì)量、形體大小等造成較大的影響。因此，在流道設計中，一般要考慮多點進料這一方式，且在每一膠層上設計四個澆口，澆口要設計成直筒式圓柱形。

（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，以免各個部位的橡膠厚度存在較大差異，不符合質(zhì)量要求。同時，在澆口尺寸上，還要對其進行規(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。此時模具的上模部分與中模部分會實現(xiàn)分型，而零件便停留在中模與下模的腔內(nèi)。在這個過程中，需要利用脫模機設備將整個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階機構(gòu)，因而可能會被一起抬起，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間隙，使零件與模具松動，再通過頂出機將整個零件頂出。同時需要注意，在零件去除模具后，需要清理模具，才能進行模硫化生產(chǎn)。

3.2 硫化工藝與制作

在脫模完成后，就需要進行硫化工藝的制作。在硫化中，天然橡膠應該采用母膠配方，通過預清洗方式對金屬骨架進行處理，同時進行拋丸與超聲波清洗，再進入涂膠粘劑的流程。一般，膠粘劑應該選用開姆洛克系列。零件在硫化完成之后，應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)過澆口進行型腔時，膠料的前端會出現(xiàn)一種無規(guī)則的填充模式。在此時，可以通過調(diào)整注射膠料的速度，若此時填充無規(guī)則性依然不能改善，膠料會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，此時的膠料會在以澆口為基點的沿坡處推進，進而填充滿整個型腔。而對于側(cè)開式的左右半模設計，為了確保零件能夠順利的脫模，需要將模具進行簡易化處理，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，模具設計會更加的合理，同時，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計[J].制造業(yè)自動化，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)設計的探討[J].特種橡膠制品，2014（05）：61～64.

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2016-3-25