CN104162945B - 气室橡胶隔膜二次硫化模具、模组及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气室橡胶隔膜二次硫化模具，该模具包括上模、中模和下模，其中，所述上模安装在上模板上，所述下模安装在下模板上，所述中模安装在能够上下翻转中模板上，中模由表面毛化处理的第一模芯，和第二模芯构成，所述第一模芯和所述第二模芯分置于中模板的上、下端面，所述上模与第一模芯合模后形成用于硫化一次硫化上胶层的第一模腔，所述下模与第二模芯合模后形成用于硫化带帆布的一次硫化下胶层的第二模腔，中模板翻转后两模芯空间位置互换，第一模芯与下模合成用于二次硫化橡胶隔膜整体的第三模腔。还公开基于上述模具的模组，以及利用上述模具加工气室橡胶隔膜的方法。

Description

气室橡胶隔膜二次硫化模具、模组及加工方法

技术领域

本发明涉及汽车制动气室橡胶隔膜的生产模具领域，尤其是气室橡胶隔膜的二次硫化工艺的加工模具、模组，以及加工方法。

背景技术

汽车制动气室橡胶隔膜，是一种广泛用于各种类型重型汽车（载重货车、拖车、客车、军用车等）制动系统、空气制动器中起密封、传递压力制动的关键部件。通过橡胶隔膜位移增加气室压强，以张开刹车片，抱紧车轮，起到制动效果，是关系到机毁人亡的橡胶制品，亦称安全元件。随着人们对汽车高速、舒适、可靠性（安全）的要求越来越高，对汽车制动气室关键部件之一的橡胶隔膜提出了更高的要求。

目前，汽车制动气室橡胶隔膜最普遍的生产工艺是以贵州大众为主导的一次硫化工艺。采用的模具是由上、下模组成的一次硫化模具结构，将中间夹有帆布的上下胶片同时放入模具型腔中加压硫化，由于胶料在型腔中受高温高压硫化作用产生不规则流动的影响，使产品中间的帆布发生偏移、外露、折皱等缺陷，影响产品的使用寿命和性能，产品的合格率不高。并且此工艺需压延出片，设备投入大，生产成本高。

申请人在早先的专利申请中公开了一系列的气室橡胶隔膜模具，如：专利号为200620077724.7、200920270877.7、200920270878.1、200920270879.6的中国发明专利公开了部分硫化上模、整体硫化上模、整体硫化下模、以及与上模型腔和整体硫化下模型腔相配合定位的压环，在整体硫化下模与压环相配合的外侧面上设置有环形凸棱，且在压环上设置有若干个弹簧，实现了二次硫化工艺和帆布的定位，防止了帆布折皱和带压环，保证了产品中帆布居中。但是，在实际使用过程中，此类模具仍然存在缺点：压环与整体硫化下模配合存在间隙，只在压环落下后二者才紧紧压合，由于帆布的厚度存在公差，生产时产品有单偏现象；再者此类模具结构决定二次硫化工艺分两次加料完成，还有放布时很难保证帆布的中心与下模型腔的中心在同一轴线上，隔膜布很容易放偏，使压环因夹不到布而失效，造成产品缺布或产品单偏。为了避免这些问题，实际操作中需要增大帆布的裁剪面积，留有较多的预料，生产效率不高，增加了生产制造的成本。

申请人还在专利号为200910249742.7的中国专利中公开了上、下胶层的原料分别采用两种具有相同胶料配方体系但硫化速度不同的胶料，上、下胶层的硫化程度很难达到相同的程度，上、下胶层或多或少存在轻微的过硫或欠硫现象。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的首要目的在于提供气室橡胶隔膜二次硫化模具，本发明的次要目的在于提供基于上述模具的气室橡胶隔膜二次硫化模组，本发明还提供了利用上述模具加工气室橡胶隔膜的二次硫化方法。

为了实现上述目的，本发明气室橡胶隔膜二次硫化模具，该模具包括上模、中模和下模，其中，所述上模安装在上模板上，所述下模安装在下模板上，所述中模安装在能够上下翻转中模板上，中模由表面毛化处理的第一模芯，和第二模芯构成，所述第一模芯和所述第二模芯分置于中模板的上、下端面，所述上模与第一模芯合模后形成用于硫化一次硫化上胶层的第一模腔，所述下模与第二模芯合模后形成用于硫化带帆布的一次硫化下胶层的第二模腔，中模板翻转后两模芯空间位置互换，第一模芯与下模合成用于二次硫化橡胶隔膜整体的第三模腔。

进一步，所述下模周向外侧套置有帆布夹紧组件，所述帆布夹紧组件包括与所述第二模腔同轴的定位框和压置在该定位框上的压环，所述定位框和所述压环之间形成供帆布向第二模腔移动的间隙，所述间隙中设置公母相配的波折结构，在所述下模与所述第二模芯合模后，帆布的边缘停留在所述波折结构中。

进一步，所述压环插置在压环板上，压环的周向外侧面设置有第一环形槽，所述压环板上设置有与所述第一环形槽相对应的第二环形槽，第一环形槽与所述第二环形槽组合构成截面封闭的环形孔道，该孔道内插置有卡固弹簧，将压环固定在压环板上。

进一步，所述压环下端设置有向下凸出的凸台，所述下模和所述定位框的上端面设置有与所述凸台配合的凹阶，所述凸台的外侧面与凹阶的内侧面构成压环下压时的倾斜导向。

进一步，所述波折结构为分置在所述压环和所述下模上的至少一组环形凹槽与环形凸棱。

进一步，所述压环上端面设置有弹性脱离机构，所述弹性脱离结构为沿压环周向均布的若干个顶推弹簧，该顶推弹簧安装在内嵌于压环上端面的台阶孔中，顶靠在所述中模板的下表面，辅助所述第一模芯或第二模芯与所述下模分离。

进一步，所述中模板包括上、下两层镜像设置的基板，这两层基板通过紧固件可拆卸地叠加固定，所述两层基板相对应处开设有呈通孔的安装孔，所述安装孔内壁设置有周向环绕的卡槽，所述第一模芯和所述第二模芯的安装轴头相互抵靠地插置在安装孔内，第一模芯和第二模芯的安装轴头均设置有周向环绕的卡簧安装槽，所述卡簧安装槽内设置有凸出于所述卡簧安装槽的卡簧，所述卡簧的凸出部分抵靠在所述卡槽内的侧壁上，以此将第一模芯和第二模芯固定在中模板上。

进一步，还能够在所述基板上开设呈盲孔的安装孔，所述第一模芯和所述第二模芯分别插置在上层基板和下层基板上，并通过螺钉固定。

进一步，所述中模板连接有将第一模芯与第二模芯空间位置互换的翻转机构，所述翻转机构包括垂直于合模方向固定在中模板上的转轴和控制所述转轴绕其轴线旋转的动力机构。

进一步，所述下模表面也进行毛化处理，毛化处理后的表面粗糙度不小于Ra3.2；所述第二模芯表面和所述上模表面光滑处理，光滑处理后的表面粗糙度不大于Ra0.8。

气室橡胶隔膜二次硫化模组，所述模组包括多组上述模具，其中，所有模具的上模安装在同一个上模板上、第一模芯和第二模芯安装在同一中模板上、下模安装在同一下模板上。

进一步，所述模具中的压环均安装在同一压环板上。

利用上述模具加工气室橡胶隔膜的二次硫化方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.放料，在下模内和毛化处理过的第一模芯顶部放入胶料；

步骤2.放置帆布，在所述下模上放置帆布，所述帆布放置于定位框内，扣合压环将帆布固定；

步骤3.一次硫化，上模与所述第一模芯合模形成第一模腔，第二模芯与所述下模合模形成第二模腔，在所述第一模腔内硫化形成一次硫化上胶层，在所述第二模腔内硫化形成带有帆布的一次硫化下胶层；

步骤4.一次开模，所述一次硫化上胶层粘连在所述第一模芯上，所述带有帆布的一次硫化下胶层留在所述下模中；

步骤5.翻转中模板，使所述第一模芯和所述第二模型的空间位置互换；

步骤6.二次硫化，所述第一模芯与下模合模形成第三模腔，第一模芯将所述一次硫化上胶层带入所述第三模腔，与留在下模中的所述带有帆布的一次硫化下胶层一同进行二次硫化，形成自上而下分别为上胶层、帆布和下胶层的气室橡胶隔膜。

本发明气室橡胶隔膜二次硫化模具能够实现二次硫化工艺，利用毛化处理的第一模芯粘连一次硫化上胶层，使其同第一模芯一同翻转进行二次硫化；利用定位框方便帆布的定位，波折结构在合模过程中为帆布移动提供阻尼，防止帆布跑偏；在合模后将帆布上下压紧，使帆布在硫化过程中不会出现偏移。其次，气室橡胶隔膜二次硫化模组上配备多套模具，能够使生产效率成倍提升。再次，利用上述模具加工气室橡胶隔膜的二次硫化方法，不仅上、下胶层采用完全相同的胶料，而且在生产中上、下胶层的硫化程度能够达到相同的程度，彻底解决因上、下胶层过硫或欠硫原因影响气室橡胶隔膜的使用寿命，缩短了硫化时间。

附图说明

图1为本发明气室橡胶隔膜二次硫化模具的一次硫化的示意图；

图2为图1中A处放大视图；

图3为本发明气室橡胶隔膜二次硫化模具的二次硫化的示意图；

图4为本发明气室橡胶隔膜二次硫化模组的结构示意图；

图5为图4的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1和图2所示为本发明气室橡胶隔膜二次硫化模具在一次硫化时的具体实施例，该模具主要包括：上模1、中模、压环9、定位框10和下模7。其中，上模1安装在上模板2上，中模安装在能够上下翻转的中模板上，压环9安装在压环板11上，下模7安装在下模板8上，中模由表面毛化处理的第一模芯3，和第二模芯6构成，第一模芯3和第二模芯6镜像地分置于中模板的上、下端面，第一模芯3和第二模芯6随中模板上下翻转，上模1与第一模芯3合模后形成用于硫化一次硫化上胶层的第一模腔31，下模7与第二模芯6合模后形成用于硫化带帆布的一次硫化下胶层的第二模腔67，中模板翻转后，两个模芯3、6的空间位置互换，第一模芯3与下模7合成用于二次硫化橡胶隔膜整体的第三模腔37（见图3）。

下模7的周向外侧套置有由压环9和定位框10组成的帆布夹紧组件，定位框10与第二模腔67同轴，压环9压置在定位框10上，平铺在下模7上的帆布在第二模芯6下行与下模7合模时，必然会向第二模腔67内移动，因此，定位框10和压环9之间形成供帆布向第二模腔67移动的间隙，并且在间隙中设置公母相配的波折结构，在帆布的移动过程中提供阻尼，尽可能地帆布的边缘向第二模腔67移动距离一致，以避免帆布在此过程中的跑偏，定位框10与波折结构的位置关系应当满足在合模时，帆布的边缘停留在波折结构中，利用波折结构夹持帆布边缘，这在后续加热硫化过程中，避免使帆布偏移，并且不会浪费太多的帆布，节省了帆布用量。

压环9插置在压环板11上，压环9的周向外侧面设置有第一环形槽（图中未标出），压环板11上设置有与第一环形槽相对应的第二环形槽（图中未标出），第一环形槽与第二环形槽组合构成截面封闭的环形孔道，该孔道内插置有卡固弹簧16，利用卡固弹簧16将压环9与压环板11相对固定，为了能够将卡固弹簧16插置在孔道中，孔道上应至少有一处连通至压环板11的上表面或下表面。

压环9的下端设置有向下凸出的凸台，下模7和定位框10的上端面设置有与凸台配合的凹阶，凸台的外侧面17与凹阶的内侧面18构成压环9下压时的倾斜导向。

压环9上端面设置有弹性脱离机构，弹性脱离结构具体为沿压环9周向均布的若干个顶推弹簧15，该顶推弹簧15安装在内嵌于压环9上端面的台阶孔中，并顶靠在中模板的下表面，用于辅助第一模芯3或第二模芯6与下模7分离。

波折结构为分置在压环9和下模7上的至少一组环形凹槽20与环形凸棱19，当然波折结构还可以是其他常见形式，如若干凸点和若干凹坑相组合的形式等。

为了适应不同形式气室隔膜的生产，且减少模具的制作成本，在本实施例中将第一模芯3和第二模芯6可拆卸地安装在中模板上，具体地说，中模板包括上、下两层镜像设置的基板4、5，这两层基板4、5通过紧固件可拆卸地叠加固定，在本实施例中所述紧固件为螺栓14，两层基板4、5相对应处开设有呈通孔的安装孔，安装孔内壁设置有周向环绕的卡槽12，第一模芯3和第二模芯6的安装轴头相互抵靠地插置在安装孔内，第一模芯3和第二模芯6的安装轴头均设置有周向环绕的卡簧安装槽，卡簧安装槽内设置有凸出于卡簧安装槽的卡簧13，卡簧13的凸出部分抵靠在卡槽12内的侧壁上，以此将第一模芯3和第二模芯6固定在中模板上。

在除了图1中所示的第一模芯3和第二模芯6的安装形式外，还能够在基板4、5上开设呈盲孔的安装孔，第一模芯3和第二模芯6分别插置在上层基板4和下层基板5上，并通过螺钉固定，此种安装形式图中未示出。

中模板翻转可以有多种形式，如最为笨拙的手动翻转，或者通过常用的翻转机构来进行翻转，对于本领域技术人员翻转机构多种多样，是要能够实现第一模芯3与第二模芯6在空间位置上的互换即可，由于本发明的重点不在于此，未与配图，下面例举几种常用的翻转机构，翻转机构包括垂直于合模方向固定在中模板上的转轴，转轴末端连接有控制该转轴绕其轴线旋转的动力机构，动力机构可以是相配合的链轮与链条、为转轴传输转矩的减速步进电机等等。

为了便于在一次硫化后，一次硫化上胶层与上模1剥离且粘连在第一模芯3上，在对第一模芯3进行毛化处理的同时，对上模1表面光滑处理；为了便于带有帆布的一次硫化下胶层与第二模芯6剥离且留在下模7中，对第二模芯6表面光滑处理，对下模7毛化处理，上述的毛化处理后的表面粗糙度不小于Ra3.2，光滑处理后的表面粗糙度不大于Ra0.8。

进行毛化处理时，可以利用压缩气体将白刚玉砂、金刚石砂、石英石砂、铁砂或树脂砂等喷砂介质喷向第一模芯3和下模7的表面；在进行光滑处理时，向上模1和第二模芯6的表面镀铬，形成包覆在其表面的镀铬层，以降低粗糙度。

如图3所示为图1中的气室橡胶隔膜二次硫化模具在二次硫化的实施例，与图1中的结构基本相同，不同之处在于，中模板上下翻转，第一模芯3与第二模芯6空间位置互换，第一模芯3与下模7合模后形成第三模腔37。

如图4和图5所示为气室橡胶隔膜二次硫化模组的具体实施例，模组中配备有四组图1中的模具100，模具100的数量还可以是两组、三组、五组、六组等，所有模具100的上模1安装在同一个上模板2上、第一模芯3和第二模芯6安装在同一中模板上、下模7安装在同一下模板8上、压环9均安装在同一压环板11上。

下面结合图1、图2和图3说明利用上述模具加工气室橡胶隔膜的二次硫化方法，具体加工步骤：

步骤1.放料，在开模状态下，向下模7内和毛化处理过的第一模芯3顶部放入胶料；

步骤2.放置帆布，先将帆布裁成定位框10大小，放置在下模7上的定位框10内，扣合压环9将帆布固定，压环9与下模7之间形成间隙；

步骤3.一次硫化，上模1与第一模芯3合模形成第一模腔31，第二模芯6与下模7合模形成第二模腔67，对第一模腔31加热硫化形成一次硫化上胶层，对第二模腔67加热硫化形成带有帆布的一次硫化下胶层，理想的情况是，在第二模芯6与下模7合模后，帆布的边缘停留在压环9与下模7之间的间隙上的波折结构中；

步骤4.一次开模，开模后一次硫化上胶层粘连在第一模芯3上，带有帆布的一次硫化下胶层留在下模7中；

步骤5.翻转中模板，使第一模芯3和第二模型6的空间位置互换；

步骤6.二次硫化，第一模芯3与下模7合模形成第三模腔37，第一模芯3将一次硫化上胶层带入第三模腔37中，与留在下模7中的带有帆布的一次硫化下胶层一同进行二次硫化，形成自上而下分别为上胶层、帆布和下胶层的气室橡胶隔膜。

第一次硫化：时间10～40秒，硫化温度145℃～180℃，硫化压力15～18Mpa；第二次硫化：时间240～300秒，硫化温度145℃～180℃，硫化压力15～18Mpa。

上述示例只是用于说明本发明，本发明的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本发明思想的各种具体实施方式都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.气室橡胶隔膜二次硫化模具，该模具包括上模、中模和下模，其中，所述上模安装在上模板上，所述下模安装在下模板上，所述中模安装在能够上下翻转中模板上，其特征在于，中模由表面毛化处理的第一模芯，和第二模芯构成，所述第一模芯和所述第二模芯分置于中模板的上、下端面，所述上模与第一模芯合模后形成用于硫化一次硫化上胶层的第一模腔，所述下模与第二模芯合模后形成用于硫化带帆布的一次硫化下胶层的第二模腔，中模板翻转后两模芯空间位置互换，第一模芯与下模合成用于二次硫化橡胶隔膜整体的第三模腔；第一模芯将所述一次硫化上胶层带入所述第三模腔，与留在下模中的所述带有帆布的一次硫化下胶层一同进行二次硫化，形成气室橡胶隔膜。

2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述下模周向外侧套置有帆布夹紧组件，所述帆布夹紧组件包括与所述第二模腔同轴的定位框和压置在该定位框上的压环，所述定位框和所述压环之间形成供帆布向第二模腔移动的间隙，所述间隙中设置公母相配的波折结构，在所述下模与所述第二模芯合模后，帆布的边缘停留在所述波折结构中。

3.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述压环插置在压环板上，压环的周向外侧面设置有第一环形槽，所述压环板上设置有与所述第一环形槽相对应的第二环形槽，第一环形槽与所述第二环形槽组合构成截面封闭的环形孔道，该孔道内插置有卡固弹簧，将压环固定在压环板上。

4.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述压环下端设置有向下凸出的凸台，所述下模和所述定位框的上端面设置有与所述凸台配合的凹阶，所述凸台的外侧面与凹阶的内侧面构成压环下压时的倾斜导向。

5.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述波折结构为分置在所述压环和所述下模上的至少一组环形凹槽与环形凸棱。

6.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述压环上端面设置有弹性脱离机构，所述弹性脱离结构为沿压环周向均布的若干个顶推弹簧，该顶推弹簧安装在内嵌于压环上端面的台阶孔中，顶靠在所述中模板的下表面，辅助所述第一模芯或第二模芯与所述下模分离。

7.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述中模板包括上、下两层镜像设置的基板，这两层基板通过紧固件可拆卸地叠加固定，所述两层基板相对应处开设有呈通孔的安装孔，所述安装孔内壁设置有周向环绕的卡槽，所述第一模芯和所述第二模芯的安装轴头相互抵靠地插置在安装孔内，第一模芯和第二模芯的安装轴头均设置有周向环绕的卡簧安装槽，所述卡簧安装槽内设置有凸出于所述卡簧安装槽的卡簧，所述卡簧的凸出部分抵靠在所述卡槽内的侧壁上，以此将第一模芯和第二模芯固定在中模板上。

8.基于权利要求1-7任一所述模具的模组，所述模组包括多组上述模具，其中，所有模具的上模安装在同一个上模板上、第一模芯和第二模芯安装在同一中模板上、下模安装在同一下模板上。

9.如权利要求8所述的模组，其特征在于，所述模具中的压环均安装在同一压环板上。

10.利用如权利要求1-7任一所述的模具加工气室橡胶隔膜的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1.放料，在下模内和毛化处理过的第一模芯顶部放入胶料；

步骤2.放置帆布，在所述下模上放置帆布，所述帆布放置于定位框内，扣合压环将帆布固定；

步骤3.一次硫化，上模与所述第一模芯合模形成第一模腔，第二模芯与所述下模合模形成第二模腔，在所述第一模腔内硫化形成一次硫化上胶层，在所述第二模腔内硫化形成带有帆布的一次硫化下胶层；

步骤4.一次开模，所述一次硫化上胶层粘连在所述第一模芯上，所述带有帆布的一次硫化下胶层留在所述下模中；

步骤5.翻转中模板，使所述第一模芯和所述第二模型的空间位置互换；

步骤6.二次硫化，所述第一模芯与下模合模形成第三模腔，第一模芯将所述一次硫化上胶层带入所述第三模腔，与留在下模中的所述带有帆布的一次硫化下胶层一同进行二次硫化，形成自上而下分别为上胶层、帆布和下胶层的气室橡胶隔膜。