橡胶支座的研制

HEATS

前  言

    图1为橡胶支座简图，该件由底座、加强筋、支撑开口的头部四部分组成，结构比较复杂。

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图1  橡胶支座

1  模具结构设计

1)普通压模与压注成型模具的比较 * j6 B5 g/ @$ o5 O& A' M

    普通压模结构简单，成本较低，但是存在以下几个问题。

    (1)由于结构特殊，型腔存在尖角部位，硫化时难以到料，制品存在缺胶、裂纹、明疤等缺陷。

    (2)半成品制作困难，若做不准确，胶料将模芯托起，合模时极易发生啃模现象。

    (3)胶边太厚，修边费时、费力。 3 u7 n9 [8 q1 }# U

    (4)废品率较高。

2)压注模除制作成本较高外，上述问题都可迎刃而解，相比之下，还是采用压注模制作更为合适。 - \$ l/ n9 [6 e5 M8 F/ o7 K

3)分型面的选择 : p* S/ ]9 Y& Z$ G; f# z

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    该件的形状为支座形，两端实体较大，特别是头部，曲面相接，形状复杂，中间部位是一规则的六方体，中间有一贯穿底部的书12通孔，底座是四方体，有四个台阶孔与机座连接。根据其结构，纵向开模几乎是不可能的，选择巾12通孔的中心线分型是最佳的也是唯一的。但是A-A和B-B两种分型怎样选取呢，还必须作进一步的分析，如图2所示。

图2  分型的选择

    A-A分形面具有面积小的特点，也就是说在相同的面积上可排列更多的孔数，以提高生产效率。但是却带来许多问题，一是型腔变深，加工难度大，模具加高硫化时间增长。二是半成品胶料的制作和放料更不方便，发生啃模的几率增大。而选择B-B分型面可使型腔高度由95mm减少为50mm，加工难度大大降低，模具成本可下降1/4，同时，由于型腔的变浅，模具高度相应变薄，硫化时间减少60s左右。而且采用B-B分型面可充分利用胶件头部31×26.3的方型平面，使模芯与上下模型腔接触，以限制模芯X方向的转动，这不仅有利于提高产品质量，而且节省了一个定位销钉，简化了模具结构。综合分析，采用B-B分型面利大于弊。

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图3  支座式橡胶件模具结构简图

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2  胶料配方设计

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    胶料方面

    该制品属于减震类橡胶件，除具有良好的弹性外，胶料还必须具有较好的流动性，以减少型腔底部尖角处的缺胶现象。另外该制品用料较多，从降低成本的角度增加20份的再生橡胶，不会对制品性能造成很大影响。另外加上10份顺丁橡胶并用以提高塑炼和混炼性能，胶料配方着重在这两方面进行改造，以提高其性能。经改进后的配方减少了填充剂的比重，补强剂采取适宜的用量，使胶料以上两方面有所提高。

确定配方如下：

1天然橡胶              80 # g4 n7 v4 Z8 e" V z3 L4 U* C

2顺丁橡胶              10 + y$ s- U; C6 ], i \

3再生橡胶              20 3 V- H9 \& P( i3 N9 G, \0 k: |* H

4硫磺                  1.2 % ^: \/ y$ ~5 s- z" L" d

5促进剂CZ             0.8 7 J" {6 R7 V8 s( E, }

6氧化锌                3 + S# ?( Q9 i% L, E" u1 t. t

7硬脂酸                2

8防老剂D               1

9防老剂4010            1

10防老剂B              0.3 ; V2 o4 E9 b. J6 |' y7 w

11石蜡                 1 6 f6 J( a) M; f) J

12碳黑                 25

硫化条件℃×min         143×5 7 M& H! u2 y/ E

物理机械性能

300％ 定伸强力Mpa      7.9-8.8

硬度（邵氏）            50-55 , J. V1 q& W# i5 ~

扯断伸长率％            595-632

撕裂强度Mpa            10.9 $ m7 X6 u; _ n

3  模具的制造

a 材料：45

4 Y f' a5 q6 X: k) Z" K

b 热处理：HRC28～33

c 制造工艺

5 o4 U) B8 Y+ d

d 模具的热处理

1 |$ X4 F* ]8 w- N

    模具的形状比较复杂，由于支座底部较深且有尖角存在，数控加工中心加工也不太方便，还是电火花加工更为适宜。其工艺过程是：

（1）备料：240×240×35mm毛坯料两块，240×150×55mm一块。

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（2）粗加工，根据模具尺寸，留余量1.5mm，模芯毛坯留余量1.2mm。

（3）热处理：调质HRC28-33。

8 c9 r4 n2 ?6 L7 S o: d

（4）半精加工。

（5）半精磨，精磨上下平面。

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（6）加工中心制作模芯。

（7）电火花加工上下模型腔。

* u9 G1 i8 B; {2 w# q4 G- I }# V

（8）抛光，去除尖角毛刺。

4 R6 e4 q% \: x! p2 M

（9）模具表面处理。

    如果用普通机床加工模芯，则必须做样板，样板的加工可用线切割制作。模芯加工时必须与样板完全相符，否则制品易出现错位、厚薄不匀等缺陷。

1 Y V! e3 k2 L. n- z0 I

    模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果，这也正是表面处理技术得到迅速发展的原因。模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。虽然旨在提高模具表面性能新的处理技术不断涌现，但在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。  渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、液体渗氮等方式，每一种渗氮方式中，都有若干种渗氮技术，可以适应不同钢种不同工件的要求。由于渗氮技术可形成优良性能的表面，并且渗氮工艺与模具钢的淬火工艺有良好的协调性，同时渗氮温度低，渗氮后不需激烈冷却，模具的变形极小，因此模具的表面强化是采用渗氮技术较早，也是应用最广泛的。模具精加工完成后，硬度较低，如果不处理就使用，尖角部位很快会因各种原因导致磨损，所以必须进行表面或真空热处理，考虑到该件批量不是太大，采用表面处理是比较适宜的。

4 硫化工艺

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    硫化设备： XLB/630KN快速开合模型硫化机

    硫化条件：

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    温度℃     143

    压力       10Mpa

* }2 b4 F( @0 S0 ]5 X

    时间       8min

H+ E1 S$ Z: X G( w

    胶料制备：半成品制作时应避免沾上水分，杂质。

装模及工艺

    (1)将胶料裁成100×30×4mm的长方体备用。

    (2)将加热完毕的模具拖出，打开压注塞

    (3)胶料弯曲，将压注腔填入每模所需胶料。

    (4)压注塞对准压注腔放入。

    (5)推入硫化机加压注胶，硫化时问8min．

    (6)将模具从硫化机中取出。

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    (7)开压注塞，放于一侧。

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    (8)起上模，放于一侧。

    (9)用起模工具将模芯取下。(起模工具必须用黄铜制造)

    (10)将模芯置于专用脱模工具，利用橡胶支座的底平面将制品取下，从而完成一个工艺循环。

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5  结论

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    采用以上方案压注出的橡胶支座，外观整洁，壁厚薄均匀，脱模时无撕裂，无缺胶、烂泡、明疤等现象，可比较容易的从模芯上取下，效果较理想。【MechNet】