CN108556218A - 一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具及其制造方法 - Google Patents

一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具及制造方法，属于橡胶制品生产技术领域。本发明的工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，包括自上而下依次设置的上模、中模I、中模II和下模，其中，中模II镶嵌于中模I中，上模、中模I、中模II和下模上分别加工有模腔，经合模后上述模腔共同组成与待成型橡胶单向阀相匹配的橡胶型腔，所述中模I的模腔底面与弧形凸部相对应的位置导有R角。本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造步骤为：准备本体胶料；将本体胶料放入模具；硫化成型、取模。采用本发明的技术方案可以有效解决单向阀取模时易断裂的问题，提高了单向阀的生产效率及合格率。

Description

一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具及其制造方法
技术领域
本发明属于橡胶制品加工技术领域，更具体地说，涉及一种工程机械车用橡胶单向阀的 硫化成型模具及其制造方法。
背景技术
滤清器包括有空气滤清器、机油滤清器和燃油滤清器，滤清器在发动机系统中主要起到 滤除有害杂质，减少发动机部件的磨损，延长这些部件使用寿命的作用，滤清器中各部件的 结构将会影响到滤清器的使用性能。其中橡胶单向阀是用于工程机械车滤清器中的橡胶密封 件，该产品必须具有优异的耐油性能和高低温下的动态回弹性能，有压力时可以打开进油， 无压力时可以自然复位起到密封作用。工程机械车发动机排量都比较大，其开启压力非常大， 因此对橡胶的性能要也就求非常的高。
如图1所示为现有工程机械车滤清器用橡胶单向阀的截面结构示意图，由图可以看出， 该单向阀8的中部向外凸出形成弧形凸部801，目前，国外通常是采用避开工作面采取局部 哈夫结构的模具来生产该橡胶单向阀的，这种结构模具的结构比较复杂，操作比较麻烦，开 的模腔件数比较少，生产效率比较低，因此国外的进口件价格非常的高。
国内目前还没有企业可以高效、低成本的生产工程机械车用橡胶单向阀的合格产品，国 内采用整体式模具对该橡胶单向阀进行生产时，由于该单向阀的结构特殊性，在脱模时弧形 凸部801的根部易发生断裂，从而导致废品率较高。因此，如何提高国内工程机械车用橡胶 单向阀的生产效率，并有效防止脱模过程中发生单向阀断裂的现象就具有重要的意义，也是 橡胶单向阀生产过程中的一个关键技术难点。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服目前我国国内工程机械车用橡胶单向阀的生产效率相对较低、废 品率较高的不足，而提供了一种工程机械车用橡胶单向阀硫化成型模具及其制造方法。采用 本发明的技术方案可以有效避免脱模过程中橡胶单向阀发生断裂，且其生产效率较高，成本 低。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，包括自上而下依次设置的上模、 中模I、中模II和下模，其中，中模II镶嵌于中模I中，上模、中模I、中模II和下模上分 别加工有模腔，经合模后上述模腔共同组成与待成型橡胶单向阀相匹配的橡胶型腔，所述中 模I的模腔底面与弧形凸部相对应的位置导有R角。
更进一步的，所述R角的大小为0.4。
更进一步的，所述中模I与中模II之间通过定位柱进行导向定位。
更进一步的，所述中模I和中模II上对应加工有螺纹孔，中模I和中模II通过螺丝可拆 卸连接。
更进一步的，所述中模II上端与中模I安装接触的部位加工有导角。
更进一步的，所述导角的大小为30°，且中模II与中模I间隙配合0.03～0.05mm。
本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、本体胶料的准备
根据工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具的尺寸，使用挤出机进行挤出胶条，根据 制品的重量进行成型胶胚；
步骤二、填料
将工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具装配到硫化机上，先将中模II与中模I相配 合并用螺丝进行固定，然后将准备好的胶胚填入中模I的模腔中部；
步骤三、硫化成型
硫化机驱动模具下模上压开始进行硫化成型。
步骤四、取模
硫化停止后，打开模具上模，拆掉螺丝，将中模I与橡胶单向阀一起从中模II中取出并 置于水箱中冷却30～90秒，此时直接用手将单向阀从中模I中取出即可。
更进一步的，所述本体胶料的料胚由如下组分按照重量份数组成：
更进一步的，所述步骤三中硫化机驱动模具下模上压时，抽真空15～25秒；放气次数设 置为3-4次，硫化机的硫化温度控制为165～175℃，硫化时间控制为6～8分钟，硫化压力控 制为15～18MPa；所述的增塑剂采用TP-95增塑剂。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，包括自上而下依次设置的 上模、中模I、中模II和下模，该模具为整体结构，在单向阀的工作面，即密封面处没有分 型面，而在中模I的模腔底面增设R角，采用本发明的模具可以防止脱模时单向阀断裂的现 象发生，提高了单向阀的合格率。
(2)本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，采用独特设计的四层模具 结构，按照单向阀结构开三层模具也可以生产，但由于单向阀头部较长，硫化时的气体很难 排除，从而导致存在产品窝气的缺陷，而本发明通过下模的设计可以将产品中的气体从下模 顺利排出，从而提高了产品的外观合格率。
(3)本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，通过对中模I上R角的大 小进行优化设计，从而既有利于避免脱模时单向阀产品的断裂，同时还可以有效保证所得成 型产品的质量和精度。此外，本发明中模II上端与中模I安装接触的部位加工有导角，从而 便于将中模I从中模II中取出。
(4)本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，采用该模具结构可以在同 一模具中开多个模腔，从而可以同时对多个单向阀进行成型，有利于提高生产效率，且该模 具结构简单，成本低，克服了国外采用哈弗结构模具进行生产存在的不足，且采用该模具生 产的制品工作面没有飞边。
(5)本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，通过对单向阀的硫化成型模具 的结构进行优化设计，并在脱模时将中模I与橡胶单向阀一起置于水箱中进行冷却处理，从 而可以直接人工将橡胶单向阀从中模I中取出且不会发生产品的断裂现象。
(6)本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，发明人通过大量实验对本体胶 料的料胚组成和配比进行优化设计，从而既可以有效提高单向阀的塑性和韧性，防止制品脱 模时发生断裂，同时又能够有效保证所得产品的强度、耐磨性、抗老化性能和高低温下的动 态回弹性能，进而有利于延长单向阀的使用效果和使用寿命。
(7)本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，通过对硫化成型的具体工艺进 行优化设计，尤其是对硫化温度和硫化压力进行严格控制，从而一方面易于单向阀进行脱模， 另一方面还能够有效保证具有优异的耐油性能和高低温下的动态回弹性能。
附图说明
图1为现有工程机械车滤清器用橡胶单向阀的截面结构示意图；
图2为本发明的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具的剖面结构示意图；
示意图中的标号说明：1、上模；2、中模I；3、中模II；4、下模；5、定位柱；6、螺丝； 7、R角；8、单向阀；801、弧形凸部；802、密封面。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，现结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图2所示，本实施例的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，包括自上而下 依次设置的上模1、中模I 2、中模II 3和下模4，其中，中模II 3镶嵌于中模I 2中，中模II 3起到定位作用，上模1、中模I 2、中模II 3和下模4上分别加工有模腔，经合模后上述模 腔共同组成与待成型橡胶单向阀8相匹配的橡胶型腔，所述中模I 2的模腔底面与弧形凸部 801相对应的位置导有R角7，该R角的大小为0.4。
针对工程机械车用橡胶单向阀在硫化生产脱模时易发生断裂的问题，目前国外通常是采 用哈弗结构的模具进行生产，但其模具结构较复杂，生产效率较低，且成本高，而国内采用 整体式模具结构进行生产时制品脱模时的废品率仍较高。基于以上问题，发明人对成型模具 的结构进行优化设计，采用整体式模具结构，在中模I 2的模腔底面与弧形凸部801相对应的 位置导有R角，并对R角的大小进行优化设计，从而既可以防止脱模时单向阀断裂的现象发 生，大大提高了单向阀的合格率，同时还有利于保证所得橡胶单向阀的成型质量。
同时，由于本实施例采用整体式模具结构，可以在同一模具中开多个模腔，从而可以同 时对多个单向阀进行成型，有利于提高生产效率，且该模具结构简单，成本低，克服了国外 采用哈弗结构模具进行生产存在的不足。此外，按照单向阀结构开三层模具也可以生产，但 由于单向阀头部较长，硫化时的气体很难排除，从而导致存在产品窝气的缺陷，而本实施例 通过采用独特设计的四层模具结构，即通过下模4的设计可以将产品中的气体从下模4顺利 排出，从而提高了产品的外观合格率
实施例2
本实施例的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其结构基本同实施例1，其 区别主要在于：本实施例中中模I 2与中模II 3之间通过定位柱5进行进一步导向定位，通过 定位柱5的设置有利于提高中模I 2与中模II 3定位的准确性，保证模具精密配合，且中模I 2 和中模II 3上对应加工有螺纹孔，中模I 2与中模II 3配合后通过螺丝6固定死。
实施例3
本实施例的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其结构基本同实施例1，其 区别主要在于：本实施例中中模II 3上端与中模I 2安装接触的部位加工有导角，该导角的大 小为30°，且中模II3与中模I 2间隙配合0.03～0.05mm，从而便于中模I的进出。
本实施例的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、本体胶料的准备
根据工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具的尺寸，使用挤出机进行挤出胶条，根据 制品的重量进行成型胶胚；所述本体胶料的料胚由如下组分按照重量份数组成：
本实施例中的饱和丁腈橡胶的生胶为镇江南帝公司3555J；炭黑是由卡博特化工有限公司 供应的N330高耐磨炭黑或N774半补强炭黑；氧化锌是由镇江白水化学有限公司供应的；液 体丁腈橡胶是由日本瑞翁公司供应的DN601液体丁腈橡胶；促进剂CZ、促进剂TMTD、促 进剂DTDM和硫磺都是由连云港连连化工有限公司供应的；增塑剂是由上海铠立化工有限公 司供应的TP-95增塑剂、防老剂是由南杨化工有限公司供应的。发明人通过大量试验研究对 橡胶单向阀的本体胶料的组分及配比进行优化设计，尤其是通过液体丁腈橡胶与增塑剂的配 合使用，从而可以保证胶料在满足耐油性能、抗老化性能和高低温下的动态回弹性能的基础 上，具有较高的拉伸强度和扯断伸长率，并有效提高所得单向阀的塑性和断裂强度，进而有 利于进一步防止脱模过程中产品发生断裂现象，所得单向阀的性能参数具体如表1所示。
表1实施例1中材料测试性能
步骤二、填料
将工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具装配到硫化机上，先将中模II 3与中模I 2相 配合并用螺丝6进行固定，然后将准备好的胶胚填入中模I 2的模腔中部；
步骤三、硫化成型
硫化机驱动模具下模4上压开始进行硫化成型，硫化机驱动模具下模4上压时，抽真空 15秒；放气次数设置为3次，硫化机的硫化温度控制为165℃，硫化时间控制为6分钟，硫 化压力控制为15MPa。
步骤四、取模
硫化停止后，打开模具上模1，拆掉螺丝6，将中模I 2与橡胶单向阀8一起从中模II3 中取出并置于水箱中冷却30秒，此时直接用手将单向阀从中模I 2中取出即可。本实施例中 中模I 2开两副，从而便于交替更换使用，而无需将水冷后的中模I 2加热至硫化温度后才能 进行下一轮制品生产，有利于保证中模I 2的温度，并提高生产效率。
为了有效减少脱模时单向阀的废品率，本实施例通过对模具的整体结构、单向阀的具体 制作工艺，尤其是采用了独特的脱模方法和硫化工艺，以及本体胶料的组分与配比进行优化 设计，从而可有效避免在硫化脱模时单向阀断裂的问题，大大提高了产品脱模的合格率，单 向阀断裂现象基本杜绝，同时保证了所得单向阀具有优异的耐油性能和高低温下的动态回弹 性能，满足其使用性能要求。
实施例4
采用实施例3的模具结构，本实施例的工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，其步骤基 本同实施例3，其区别主要在于：本实施例中料胚由如下组分按照重量份数组成：丁腈橡胶： 95份、炭黑：55份、硬脂酸：1份、氧化锌：7份、液体丁腈橡胶：18份、增塑剂：18份、 防老剂RD：1份、防老剂4010NA：1份、硫磺：0.4份、促进剂TMTD：1.7份、促进剂 CZ：1.7份、促进剂DTDM：2.5份；步骤三中抽真空时间设置在20秒；放气次数设置为4 次，硫化机的硫化温度控制为170℃，硫化时间控制为7分钟，硫化压力控制为16MPa，中 模放入水箱中冷却60秒，，硫化结束后完成制品加工，即得橡胶单向阀。
实施例5
采用实施例3的模具结构，本实施例的工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，其步骤基 本同实施例3，其区别主要在于：本实施例的料胚由如下组分按照重量份数组成：丁腈橡胶： 100份、炭黑：465份、硬脂酸：1.5份、氧化锌：8份、液体丁腈橡胶：20份、增塑剂：20份、防老剂RD：1.5份、防老剂4010NA：1.5份、硫磺：0.5份、促进剂TMTD：2.0 份、促进剂CZ：2.0份、促进剂DTDM：3.0份；步骤三中抽真空时间设置在25秒；放气 次数设置为4次，硫化机的硫化温度控制为175℃，硫化时间控制为8分钟，硫化压力控制 为18MPa，将中模放入水箱中冷却90秒，硫化结束后完成制品加工，即得橡胶单向阀。
实施例1～5，依托本发明独特水冷脱模方法，加上特殊的配方设计，巧妙的整体结构的 模具设计，彻底解决了异工程机械车用橡胶单向阀脱模断裂的问题，提高了工程机械车用橡 胶单向阀的合格率。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也 只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员 受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结 构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其特征在于：包括自上而下依次设置的上模(1)、中模I(2)、中模II(3)和下模(4)，其中，中模II(3)镶嵌于中模I(2)中，上模(1)、中模I(2)、中模II(3)和下模(4)上分别加工有模腔，经合模后上述模腔共同组成与待成型橡胶单向阀(8)相匹配的橡胶型腔，所述中模I(2)的模腔底面与弧形凸部(801)相对应的位置导有R角(7)。
2.根据权利要求1所述的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其特征在于：所述R角的大小为0.4。
3.根据权利要求1或2所述的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其特征在于：所述中模I(2)与中模II(3)之间通过定位柱(5)进行导向定位。
4.根据权利要求1或2所述的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其特征在于：所述中模I(2)和中模II(3)上对应加工有螺纹孔，中模I(2)和中模II(3)通过螺丝(6)可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其特征在于：所述中模II(3)上端与中模I(2)安装接触的部位加工有导角。
6.根据权利要求5所述的一种工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具，其特征在于：所述导角的大小为30°，且中模II(3)与中模I(2)间隙配合0.03～0.05mm。
7.一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、本体胶料的准备
根据工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具的尺寸，使用挤出机进行挤出胶条，根据制品的重量进行成型胶胚；
步骤二、填料
将工程机械车用橡胶单向阀的硫化成型模具装配到硫化机上，先将中模II(3)与中模I(2)相配合并用螺丝(6)进行固定，然后将准备好的胶胚填入中模I(2)的模腔中部；
步骤三、硫化成型
硫化机驱动模具下模(4)上压开始进行硫化成型。
步骤四、取模
硫化停止后，打开模具上模(1)，拆掉螺丝(6)，将中模I(2)与橡胶单向阀(8)一起从中模II(3)中取出并置于水箱中冷却30～90秒，此时直接用手将单向阀从中模I(2)中取出即可。
8.根据权利要求7所述的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，其特征在于：所述本体胶料的料胚由如下组分按照重量份数组成：
9.根据权利要求7或8所述的一种工程机械车用橡胶单向阀的制造方法，其特征在于：所述步骤三中硫化机驱动模具下模(4)上压时，抽真空15～25秒；放气次数设置为3-4次，硫化机的硫化温度控制为165～175℃，硫化时间控制为6～8分钟，硫化压力控制为15～18MPa；所述的增塑剂采用TP-95增塑剂。
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