橡胶支座的研制

HEATS

前  言 - R! K% Y' ^- b. y. d6 m

    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。 7 m4 L& y7 |5 d* u/ n/ |$ s# ^ {

图1  橡胶支座

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1  模具结构设计

1)普通压模与压注成型模具的比较 2 h, i# P9 i* Z z- C; j8 [

    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。 ; X/ W- d: ?, M6 Q

    (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。 [" O2 i: C0 _/ T$ e! K

    (4)废品率较高。 9 ]( D0 @1 O# b4 b" ~9 \9 G0 N

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。 % _4 Y: x5 p7 N& g2 \- B. z7 e3 a

3)分型面的选择 2 K2 L% i+ T( |3 l

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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。

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图2  分型的选择

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    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

    胶料方面 6 o1 x; b; ]/ B j

    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。 }) n7 a8 X* k& r% Y2 x

确定配方如下： 5 p1 v$ h9 r+ a) V) h2 {

1天然橡胶              80 * y3 [4 P. k5 x. S" ^

2顺丁橡胶              10 k: }0 W6 S/ S+ ?3 }

3再生橡胶              20 $ G( Y& X# n* e/ t$ T1 q. r0 P# V

4硫磺                  1.2

5促进剂CZ             0.8

6氧化锌                3

7硬脂酸                2 ( ]0 I3 \' x2 g8 P( ?9 Q

8防老剂D               1

9防老剂4010            1 % |( i- b- |3 Y/ }6 N; Q$ |5 `6 {& ~; p& c

10防老剂B              0.3 . `0 h# r& }$ n7 ]

11石蜡                 1

12碳黑                 25

硫化条件℃×min         143×5 * G; s5 t0 o) S% w# J

物理机械性能 ' x. D" m3 P" @7 q9 f# h" @* `

300％ 定伸强力Mpa      7.9-8.8 : }5 o* q: C# p

硬度（邵氏）            50-55

扯断伸长率％            595-632 4 B; h( a3 f5 |! i; y

撕裂强度Mpa            10.9

3  模具的制造

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a 材料：45

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b 热处理：HRC28～33

c 制造工艺

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d 模具的热处理

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    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：

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（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。

（4）半精加工。

（5）半精磨，精磨上下平面。

3 ?% b& k9 G2 f. S

（6）加工中心制作模芯。

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（7）电火花加工上下模型腔。

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（8）抛光，去除尖角毛刺。

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（9）模具表面处理。

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    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。

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    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

    硫化设备： XLB/630KN快速开合模型硫化机

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    硫化条件：

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    温度℃     143

    压力       10Mpa

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    时间       8min

    胶料制备：半成品制作时应避免沾上水分，杂质。

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装模及工艺

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    (1)将胶料裁成100×30×4mm的长方体备用。

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    (2)将加热完毕的模具拖出，打开压注塞

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    (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。

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    (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。

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】