CN113815158B - 大曲囊空气弹簧气囊硫化模具及方法 - Google Patents

Abstract

大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，包括与硫化机的上平板固定的顶模、设置在顶模下方且与硫化机的下平板固定的底模，夹在顶模与底模之间且与硫化机上的升降油缸连接的中模和向中模充入气压以定型囊胚且可升降的中心机构，中心机构置于底模上且与中模底部配合将囊胚下子口夹紧，中模内壁与囊胚的定型结构相对应，囊胚随中模充入气压而定型在中模内壁上，其特征在于：所述的顶模与中模合围形成覆盖中模的空心导热腔，通过空心导热腔向中模均匀导热，使囊胚均匀受热硫化。本发明使定型在中模内壁上的囊胚均匀受热硫化，保证囊胚各部位硫化程度一致，提高硫化质量，缩短硫化时间，提升硫化效率，大幅降低气囊生产的工时成本，提高冷却效率，缩短成品时间。

Description

大曲囊空气弹簧气囊硫化模具及方法

技术领域

本发明涉及一种大曲囊空气弹簧气囊硫化模具及方法，用于大曲囊空气弹簧气囊的硫化成型。

背景技术

轨道交通车辆凭借其运载能力强、综合成本低的优势在全球范围内有广泛应用。空气弹簧具有承载能力强，自振频率稳定、变形能力强并通过配合控制装置可保持车体高度不变等优点，广泛应用于干线客车、动车组以及城市轨道车辆上。而空气弹簧气囊是空气弹簧系统的重要组成承载部件，利用气囊内的高压空气的可压缩性来实现减振的效果，气囊的硫化是气囊必须的重要的制造工序，而硫化模具及工艺又是气囊产品实现的基本保证。大曲囊空气弹簧是轨道车辆用空气弹簧的主要结构类型之一。大曲囊式空气弹簧与其它结构类型的空气弹簧相比，对附加气室的依赖性小，因此，保证了车辆在无气状态下通过曲线时具有更高的安全性。大曲囊式空气弹簧的市场需求量越来越大，市场前景良好。

现有的空气弹簧气囊硫化模具主要由顶模，中模，下模组成，硫化时将囊胚放在下模之上，中模下降，下落在下模之上的囊胚的大上子口上，通过硫化机中心机构充入内压定型，顶模下降合模，再充入高压过热水进行硫化。这种硫化主要靠硫化机的上下热板将温度传递到模具，再由模具将温度传递到产品表面。这种气囊模具存在两个方面的缺点：

其一，因空气弹簧大曲囊式气囊产品的结构形式决定，产品肚面，下子口离硫化机热板比较远，而其他部位又离硫化机上下热板比较近，会因为模具的各部位传热不一致导致产品的各部位受热时间不一至，即产品离硫化机热板近的部位先受热反应，而产品离硫化机热板远的部位后受热反应,势必会造成整个产品受热在一定时间内不均匀，导致产品表面硫化程度不一致。为了达到各部位硫化程度的一致，势必延长硫化时间，调整橡胶配方，使远离热源的部分和靠近热源的部分都达到正硫化反应所需要的温度。

其二，由于模具壁都需要打排气孔，利于气囊硫化过程的跑气，以提高产品质量。但因模具壁厚的不同，造成模具厚的部位跑气孔不容易打穿，而且硫化出模时容易断胶须，并且不容易清理疏通跑气孔。

发明内容

本发明提供的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具及方法，将现有技术中通过上下模传递导热改进为通过空心导热腔向中模均匀导热，中模均匀受热，使定型在中模内壁上的囊胚均匀受热硫化，保证囊胚各部位硫化程度一致，提高硫化质量，缩短硫化时间，提升硫化效率，大幅降低气囊生产的工时成本，硫化生产的操作更简易，将传统的产品机外冷却改进为硫化后在机冷却，提高冷却效率，缩短成品时间。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，包括与硫化机的上平板固定的顶模、设置在顶模下方且与硫化机的下平板固定的底模，夹在顶模与底模之间且与硫化机上的升降油缸连接的中模和向中模充入气压以定型囊胚且可升降的中心机构，中心机构置于底模上且与中模底部配合将囊胚下子口夹紧，中模内壁与囊胚的定型结构相对应，囊胚随中模充入气压而定型在中模内壁上，其特征在于：所述的顶模与中模合围形成覆盖中模的空心导热腔，通过空心导热腔向中模均匀导热，使囊胚均匀受热硫化。

优选的，所述的空心导热腔与输热设备连接形成导热循环回路，通过输热设备向空心导热腔循环输热。

优选的，所述的中模呈环形结构，包括与囊胚定型结构相对应的环形定型段、一体成型在环形定型段外环的外支撑段和一体成型在环形定型段内环的内支撑段，外支撑段夹在顶模和底模之间，内支撑段与顶模具相抵，中心机构与外支撑段配合将囊胚下子口夹紧并将环形定型段内腔封闭，囊胚随中心机构导入至环形定型段内腔中的气体而与环形定型段内壁贴合定型。

优选的，所述的空心导热腔与环形定型段的形状相配合，由环形定型段、外支撑段、内支撑段和顶模合围形成，输热设置向空心导热腔导入循环热流，将环形定型段均匀加热。

优选的，“所述的空心导热腔与输热设备连接形成导热循环回路”是指空心导热腔上开有与输热设备输出管对接的进口和与输热设备输入管对接的出口，热流由输热设备输出后从进口流入空心导热腔，再由出口流出返回至输热设备，形成导热循环回路。

优选的，所述的空心导热腔上还开有排气口，排气口在流化过程中被密封，进口和出口开设在外支撑段上且以中轴线为中心对称，排气口开设在内支撑段上。

优选的，所述的顶模与外支撑段、顶模与内支撑段以及底模与外支撑段均为止口定位配合，在顶模与外支撑段的止口配合位置以及顶模与内支撑段的止口配合位置均设置用于密封的密封筋。

优选的，所述的顶模包括与硫化机的上平板固定的环形上顶板以及同轴固定在环形上顶板上的上顶筒，上顶筒与外支撑段接触，环形上顶板与内支撑段接触。

大曲囊空气弹簧气囊硫化方法，采用以上所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，其特征在于，包括如下步骤：

一、将顶模和中模上升至设定高度，中心机构升高与底模分离；

二、将囊坯下口子套至中心机构上，再将中心机构下降至底模上将囊胚下子口夹紧；

三、通过中心机构向中模充入气压，使囊胚定型在中模内壁上；

四、下落顶模和中模与底模合模，再通过空心导热腔向中模均匀导热，使囊胚均匀受热硫化；

五、模具冷却后，先上升顶模再上升中模与中心机构，并使中模与中心机构分离取出成型产品。

优选的，步骤四具体是指：

首先，下落顶模和中模与底模合模，形成空心导热腔；

然后，将空心导热腔与输热设备连接形成导热循环回路，并将排气口密封；

之后，通过输热设备向空心导热腔循环输热，使中模受热升温并保温至囊胚硫化成产品；

接着，输热设备停止输热，再打开排气口将空心导热腔中的热流排出；

最后，断开空心导热腔与输热设备之间的连接，并在进口或出口上对接冷却水管，冷却水进入到空心导热腔中对模具和产品进行冷却后流出。

发明的有益效果是：

1.本发明的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，顶模与中模合围形成覆盖中模的空心导热腔，将现有技术中通过上下模传递导热改进为通过空心导热腔向中模均匀导热，中模均匀受热，使定型在中模内壁上的囊胚均匀受热硫化，保证囊胚各部位硫化程度一致，提高硫化质量，缩短硫化时间，提升硫化效率，大幅降低气囊生产的工时成本。

2.空心导热腔设置在顶模与中模之间，空心导热腔占用了中模和顶模的壁厚空间，使中模和顶模的壁厚变薄，不仅使中模导热速度更快，导热效率更高，而且使中模上孔加工的难度更小，孔深度更小，清理模具胶须更简单，硫化生产的操作更简易。

3.空心导热腔与输热设备连接形成导热循环回路，通过输热设备向空心导热腔循环输热，使中模受热升温并保温至囊胚硫化成产品，所需硫化热量更小，能耗更低，硫化完成后可通过空心导热腔导入冷却水，使模具和产品快速冷却，将传统的产品机外冷却改进为硫化后在机冷却，提高冷却效率，缩短成品时间。

附图说明

图1为本发明的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的实施例做详细说明。

大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，包括与硫化机的上平板固定的顶模1、设置在顶模下方且与硫化机的下平板固定的底模2，夹在顶模1与底模2之间且与硫化机上的升降油缸连接的中模3和向中模3充入气压以定型囊胚100且可升降的中心机构4，中心机构4置于底模2上且与中模3底部配合将囊胚下子口夹紧，中模3内壁与囊胚的定型结构相对应，囊胚100随中模3充入气压而定型在中模3内壁上，其特征在于：所述的顶模1与中模3合围形成覆盖中模的空心导热腔5，通过空心导热腔5向中模3均匀导热，使囊胚100均匀受热硫化。

以上所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，顶模1与中模3合围形成覆盖中模3的空心导热腔2，将现有技术中通过上下模传递导热改进为通过空心导热腔5向中模3均匀导热，中模3均匀受热，使定型在中模3内壁上的囊胚100均匀受热硫化，保证囊胚100各部位硫化程度一致，提高硫化质量，缩短硫化时间，提升硫化效率，大幅降低气囊生产的工时成本。空心导热腔5设置在顶模1与中模3之间，空心导热腔5占用了中模3和顶模1的壁厚空间，使中模3和顶模1的壁厚变薄，不仅使中模3导热速度更快，导热效率更高，而且使中模3上孔加工的难度更小，孔深度更小，清理模具胶须更简单，硫化生产的操作更简易。

其中，所述的空心导热腔5与输热设备连接形成导热循环回路，通过输热设备向空心导热腔5循环输热，使中模3受热升温并保温至囊胚100硫化成产品，所需硫化热量更小，能耗更低。

其中，所述的中模3呈环形结构，包括与囊胚定型结构相对应的环形定型段31、一体成型在环形定型段31外环的外支撑段32和一体成型在环形定型段31内环的内支撑段33，外支撑段32夹在顶模1和底模2之间，内支撑段33与顶模1具相抵，中心机构4与外支撑段32配合将囊胚下子口夹紧并将环形定型段31内腔封闭，囊胚100随中心机构4导入至环形定型段31内腔中的气体而与环形定型段31内壁贴合定型。如图所示，囊胚下子口套在中心机构4上，囊胚是朝上设置的，其下子口压在中心机构4和外支撑段32之间，中心机构4将环形定型段31密封，当中心机构4与气源连接，向环形定型段31内腔充气随着气压增加囊胚展开与环形定型段31内壁贴合以定型，当空心导热层5导入热量时环形定位段31的外壁被均匀加热，使环形定位段31内壁均匀受热，囊胚100均匀硫化。

其中，所述的空心导热腔5与环形定型段31的形状相配合，由环形定型段31、外支撑段32、内支撑段33和顶模1合围形成，输热设置向空心导热腔5导入循环热流，将环形定型段均匀加热。空心导热腔5中循环进入热流，升温到硫化所需温度，使囊胚充分硫化，囊胚的受热均匀，硫化的质量更高，产品合格率高。

其中，“所述的空心导热腔5与输热设备连接形成导热循环回路”是指空心导热腔5上开有与输热设备输出管对接的进口51和与输热设备输入管对接的出口52，热流由输热设备输出后从进口51流入空心导热腔5，再由出口52流出返回至输热设备，形成导热循环回路。进口51和出口52与输热设备的连接，使空心导热腔5与输热设备形成循环回路，实现对空心导热腔5的循环加热，使硫化过程中空心导热腔5内保持所需温度，保证囊胚被均匀且充分硫化。

其中，所述的空心导热腔5上还开有排气口53，排气口53在流化过程中被密封，进口51和出口52开设在外支撑段上且以中轴线为中心对称，排气口53开设在内支撑段上。硫化完成后通过排气口53可将空心导热腔5中气体快速排出，而且在硫化完成后断开输热设备与空心导热腔5的连接，通过进口51或出口52导入冷却水再排出，可使模具快速降温，使模具和产品快速冷却，将传统的产品机外冷却改进为硫化后在机冷却，提高冷却效率，缩短成品时间。

其中，所述的顶模1与外支撑段32、顶模1与内支撑段33以及底模1与外支撑段32均为止口定位配合，在顶模1与外支撑段32的止口配合位置以及顶模1与内支撑段33的止口配合位置均设置用于密封的密封筋。顶模1和底模2均与中模3为止口配合定位，可保证合模时三者快速有效对齐，合模的效率和精准性更高，通过密封筋密封合模位置处，减少空心导热腔5中流热的外泄，保证热量的浪费，进一步减少能耗，提高硫化效率。

其中，所述的顶模1包括与硫化机的上平板固定的环形上顶板11以及同轴固定在环形上顶板11上的上顶筒12，上顶筒12与外支撑段32接触，环形上顶板11与内支撑段33接触。顶模1设置为分体结构，环形上顶板11的重量更轻，更易于硫化机的上平板固定，安装强度更小，更易安装。

本发明还保护一种大曲囊空气弹簧气囊硫化方法，采用以上所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，其特征在于，包括如下步骤：

一、将顶模1和中模3上升至设定高度，中心机构4升高与底模2分离；

二、将囊坯下口子套至中心机构4上，再将中心机构4下降至底模上将囊胚下子口夹紧；

三、通过中心机构4向中模3充入气压，使囊胚100定型在中模3内壁上；

四、下落顶模1和中模3与底模2合模，再通过空心导热腔5向中模3均匀导热，使囊胚100均匀受热硫化；

五、模具冷却后，先上升顶模1再上升中模3与中心机构4，并使中模3与中心机构4分离取出成型产品。

以上所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化方法，顶模1与中模3合围形成覆盖中模3的空心导热腔2，将现有技术中通过上下模传递导热改进为通过空心导热腔5向中模3均匀导热，中模3均匀受热，使定型在中模3内壁上的囊胚100均匀受热硫化，保证囊胚100各部位硫化程度一致，提高硫化质量，缩短硫化时间，提升硫化效率，大幅降低气囊生产的工时成本。

优选的，步骤四具体是指：

首先，下落顶模1和中模3与底模2合模，形成空心导热腔5；

然后，将空心导热腔5与输热设备连接形成导热循环回路，并将排气口密封；

之后，通过输热设备向空心导热腔5循环输热，使中模3受热升温并保温至囊胚硫化成产品；

接着，输热设备停止输热，再打开排气口53将空心导热腔中的热流排出；

最后，断开空心导热腔5与输热设备之间的连接，并在进口51或出口52上对接冷却水管，冷却水进入到空心导热腔5中对模具和产品进行冷却后流出。

空心导热腔5与输热设备连接形成导热循环回路，通过输热设备向空心导热腔5循环输热，使中模3受热升温并保温至囊胚硫化成产品，所需硫化热量更小，能耗更低，硫化完成后可通过空心导热腔5导入冷却水，使模具和产品快速冷却，将传统的产品机外冷却改进为硫化后在机冷却，提高冷却效率，缩短成品时间。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，包括与硫化机的上平板固定的顶模、设置在顶模下方且与硫化机的下平板固定的底模，夹在顶模与底模之间且与硫化机上的升降油缸连接的中模和向中模充入气压以定型囊胚且可升降的中心机构，中心机构置于底模上且与中模底部配合将囊胚下子口夹紧，中模内壁与囊胚的定型结构相对应，囊胚随中模充入气压而定型在中模内壁上，其特征在于：所述的顶模与中模合围形成覆盖中模的空心导热腔，通过空心导热腔向中模均匀导热，使囊胚均匀受热硫化；

所述的中模呈环形结构，包括与囊胚定型结构相对应的环形定型段、一体成型在环形定型段外环的外支撑段和一体成型在环形定型段内环的内支撑段，外支撑段夹在顶模和底模之间，内支撑段与顶模具相抵，中心机构与外支撑段配合将囊胚下子口夹紧并将环形定型段内腔封闭，囊胚随中心机构导入至环形定型段内腔中的气体而与环形定型段内壁贴合定型；

所述的空心导热腔与环形定型段的形状相配合，由环形定型段、外支撑段、内支撑段和顶模合围形成，输热设置向空心导热腔导入循环热流，将环形定型段均匀加热；

所述的空心导热腔与输热设备连接形成导热循环回路，通过输热设备向空心导热腔循环输热；

空心导热腔上开有与输热设备输出管对接的进口和与输热设备输入管对接的出口，热流由输热设备输出后从进口流入空心导热腔，再由出口流出返回至输热设备，形成导热循环回路。

2.根据权利要求1所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，其特征在于：所述的空心导热腔上还开有排气口，排气口在流化过程中被密封，进口和出口开设在外支撑段上且以中轴线为中心对称，排气口开设在内支撑段上。

3.根据权利要求1所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，其特征在于：所述的顶模与外支撑段、顶模与内支撑段以及底模与外支撑段均为止口定位配合，在顶模与外支撑段的止口配合位置以及顶模与内支撑段的止口配合位置均设置用于密封的密封筋。

4.根据权利要求1所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，其特征在于：所述的顶模包括与硫化机的上平板固定的环形上顶板以及同轴固定在环形上顶板上的上顶筒，上顶筒与外支撑段接触，环形上顶板与内支撑段接触。

5.大曲囊空气弹簧气囊硫化方法，采用权利要求1至4任一项所述的大曲囊空气弹簧气囊硫化模具，其特征在于，包括如下步骤：

一、将顶模和中模上升至设定高度，中心机构升高与底模分离；

二、将囊坯下口子套至中心机构上，再将中心机构下降至底模上将囊胚下子口夹紧；

三、通过中心机构向中模充入气压，使囊胚定型在中模内壁上；

四、下落顶模和中模与底模合模，再通过空心导热腔向中模均匀导热，使囊胚均匀受热硫化；

五、模具冷却后，先上升顶模再上升中模与中心机构，并使中模与中心机构分离取出成型产品；

步骤四具体是指：

首先，下落顶模和中模与底模合模，形成空心导热腔；

然后，将空心导热腔与输热设备连接形成导热循环回路，并将排气口密封；

之后，通过输热设备向空心导热腔循环输热，使中模受热升温并保温至囊胚硫化成产品；

接着，输热设备停止输热，再打开排气口将空心导热腔中的热流排出；

最后，断开空心导热腔与输热设备之间的连接，并在进口或出口上对接冷却水管，冷却水进入到空心导热腔中对模具和产品进行冷却后流出。