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橡胶支座的研制

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发表于 2010-10-23 18:22:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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前  言 4 q5 A5 j$ c+ J+ {

    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。 : g6 A0 l' O3 s" l0 F( i

_" j2 \1 @2 c- P C \0 I. ?) b/ K

- M" A* O, {+ P- J7 _$ S

图1  橡胶支座

4 s! M7 Q# P# r/ B/ Q" j

& Z8 n3 r, I) O; A9 ]. V

1  模具结构设计 0 G, t: |- u ~; W Z# r

1)普通压模与压注成型模具的比较 ( a& s1 t' v' D) U, f& s( G9 `

    普通压模结构简单,成本较低,但是存在以下几个问题。 9 Q& n; A! j8 _+ r' g- |

    (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。 * u, L, ]4 c, ~: h) l# @& {+ Z" e

    (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。 ( v7 U: r, j2 z, t5 M

    (3)胶边太厚,修边费时、费力。 $ `! G( H4 s" A9 ]# r+ \* v$ o

    (4)废品率较高。 3 p1 W; A# I( g6 \0 O5 m" F

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! ?- }0 }% h f! x. P8 q; |! @$ _

3)分型面的选择 ) \( f% K8 ~5 h b

. w" u1 t7 W8 D) S8 Z( @

    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。

6 M$ \% u$ ]. [1 ?7 {& C

2 `! \" ^' y9 l! V# q$ `

图2  分型的选择

' U; |8 ^4 R" V+ M2 z

    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。

/ T8 B% `, ]; I/ A

! p: a4 D4 ?2 r& X$ D. m( \$ P! V

图3  支座式橡胶件模具结构简图

U7 m/ ~3 z* q3 X

2  胶料配方设计

6 v7 I, Z5 r% s' a j& B

    胶料方面 , a0 z* ~- f3 x% N- [) z

    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。 & G! V' z' e- j5 `( O+ h0 k

确定配方如下: & D5 m0 [, o4 D& l3 w* v

1天然橡胶              80 ; I Q$ B" I1 s# z

2顺丁橡胶              10 0 N i! ^. k( R! z8 p0 Q# G

3再生橡胶              20 : t- d& y9 Z( H. }5 ~0 T

4硫磺                  1.2 ; X8 a( U0 ?. y$ X+ e6 ~4 ` ?+ U; c- K

5促进剂CZ             0.8 + r x9 Q' R( q9 E4 X

6氧化锌                3 : f( [9 B6 J! k: i- W$ _9 e; R

7硬脂酸                2 * l2 K2 I1 ]2 c# x

8防老剂D               1 * }' E0 x0 ^" a9 [( G

9防老剂4010            1 : T/ X$ ]* k4 [* j8 e

10防老剂B              0.3 8 B! T/ L+ U: n7 E* G9 [0 D+ B

11石蜡                 1 7 H# W) y7 }8 \" D6 h

12碳黑                 25 ; K9 }- o6 y2 Z$ J. l) J

硫化条件℃×min         143×5 l4 S( L' j {" d9 m3 d4 R5 b

物理机械性能 ) D" i- E/ \3 L6 o9 s- ^4 }1 g

300% 定伸强力Mpa      7.9-8.8 ) @6 C& K, J- y' q

硬度(邵氏)            50-55 3 w' i3 s1 a* I$ q6 e

扯断伸长率%            595-632 4 y+ f8 I* I" t2 _3 L+ i" l

撕裂强度Mpa            10.9 " S% a: ~# b% ?: d" {% M9 n

; {9 y( r" m2 \# d; o! J5 O

3  模具的制造

: v* I. H1 m" b. m0 \6 D

a 材料:45

6 Q5 O0 J! _/ d! v: R

b 热处理:HRC28~33

$ n3 [% U+ ^& O' A5 _5 O4 u

c 制造工艺

+ u5 V! c9 y% @* Q# x

d 模具的热处理

' Y& D, m0 p a. i" B) q4 o

    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:

* h" E4 } M( Q

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

! n1 s* V% I1 m! T& m6 \

(2)粗加工,根据模具尺寸,留余量1.5mm,模芯毛坯留余量1.2mm。

; Z3 ]. d# P0 d

(3)热处理:调质HRC28-33。

/ j+ z' a" h- S) l

(4)半精加工。

3 e5 C, i2 s1 c& [, b& n. ?) C

(5)半精磨,精磨上下平面。

( `5 ]! R# V4 I( h5 `

(6)加工中心制作模芯。

& S; i4 j0 }7 H6 s- s

(7)电火花加工上下模型腔。

4 q6 L* J4 m1 k: O( K. M

(8)抛光,去除尖角毛刺。

/ P2 [( ]/ ]9 i

(9)模具表面处理。

: D+ C L, j V* o! c

    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。

, U9 J7 W) ]4 i# i* \" D

    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。

+ z! |4 s0 X8 `$ ~# S& l

4 硫化工艺

' M9 ]! \# K) P; ]6 z6 _6 V# m

    硫化设备: XLB/630KN快速开合模型硫化机

0 |, ], A L; S6 K' i; S

    硫化条件:

- a/ x3 W/ ^5 }# i

    温度℃     143

1 C4 t; b# ^& m2 m

    压力       10Mpa

3 D0 ^8 O+ O/ g. A

    时间       8min

/ l2 X" {% ~7 R% `- U1 m0 T8 I" P

    胶料制备:半成品制作时应避免沾上水分,杂质。

0 g* v% T( ]: S# n# W: V! t

装模及工艺

& E# ?. n; A/ y

    (1)将胶料裁成100×30×4mm的长方体备用。

6 h) G. B) O& ~1 N0 m5 E$ F

    (2)将加热完毕的模具拖出,打开压注塞

8 L% B/ ]# E: z! V# u) b; @0 f

    (3)胶料弯曲,将压注腔填入每模所需胶料。

# C! o# l4 a4 |+ J$ S( e3 T8 _: D7 S

    (4)压注塞对准压注腔放入。

& o( }% m! _) _+ l

    (5)推入硫化机加压注胶,硫化时问8min.

, I# b4 G6 t+ `$ P( a/ D1 E6 s

    (6)将模具从硫化机中取出。

/ d$ `: Y4 | ?$ F7 W. t$ s$ V

    (7)开压注塞,放于一侧。

$ B j3 r) D5 Q

    (8)起上模,放于一侧。

! B. y; b2 o6 b+ C+ o( J, V! h

    (9)用起模工具将模芯取下。(起模工具必须用黄铜制造)

3 J6 M& M9 Q1 @* ]" u

    (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。

0 ?- ~0 n4 B8 X# g5 ~

5  结论

2 i I! w9 V2 s; c9 y$ n5 }. }

    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】

$ T3 D% V4 [" s% f# O+ c
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