哑铃、哑铃头包胶模具及哑铃成型工艺的制作方法

本发明属于健身器材技术领域，具体涉及一种哑铃、哑铃头包胶模具及哑铃成型工艺。

背景技术：

哑铃是举重和健身练习的一种辅助器材，由于使用方便、占地小，越来越受到广大健身爱好者的青睐。哑铃具有一手柄，于该手柄两端分设有一哑铃头，使用时以单手握持手柄，通过反复运动手臂肌肉达到运动或重量训练的目的。

就一般运动器材或重量训练器材而言，哑铃属于小型器材，较其他大型器材更深入日常生活，因此在实用性之外，不但对于其使用上的便利形与安全性要求更高的水平，也期待哑铃能有更为悦目的外观以展现使用者个人的品味与风格。

哑铃头大多采用铸铁制造，直接与地面接触时为避免造成地面或地板的损坏，常在哑铃头外设包覆层，传统的哑铃头包覆层多使用聚氨酯（PU），聚氨酯（PU）中文名为聚氨基甲酸酯，由于其只需要简单修改配方，便可获得不同的密度、弹性、刚性等物理性能，目前已大量替代玻璃纤维保温材料、木材、传统橡胶制品等。但是PU的注塑工艺比较难调，因为它的注塑窗口比较小如果温度太高，流动性会太好，如果温度太低，又可能打不满，所以调节起来费时费力。目前，哑铃厂家在哑铃头外侧包覆PU层时，多采用浇筑或直接向包胶模具内填塞PU片的方式，需要使用液压机在150~200℃、63~200MPa时热压10~30min才能成型，成型时间长，生产效率低，而且聚氨酯（PU）的成本约2.4万元/吨，产生的聚氨酯（PU）废料又不能重复利用，所以哑铃头的包覆层采用聚氨酯的成本很高。

TPU（Thermoplastic polyurethanes）名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶，主要有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽、耐磨、耐油，透明、弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。TPU的硬度范围广，通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性和耐磨性；机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出；加工性能好，可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延等。

目前，哑铃头包胶层的成型方式主要有以下三种：一、利用橡胶片热压成型，其采用的成型模具如图9所示，包括下端盖、中套筒和上压盖，下端盖是由左、右下端盖组成的哈夫结构，包胶时，首先将一个哑铃头放在包胶机的成型台上方，哑铃的其余部分位于成型台下方，然后将下端盖放置于哑铃头和成型台之间，将中套筒套在哑铃头外侧，此时，向中套筒与哑铃头之间填塞橡胶片，填塞至橡胶片溢出中套筒上端后将上压盖盖在橡胶片的上方，液压机下压合模，保压、放气循环一定时间后，开模，取出哑铃，完成单个哑铃头的包胶层。这种包胶层成型工艺为常规工艺，存在如下缺点：一次只能成型一个哑铃头的包胶层，生产效率低；中套筒与哑铃头之间填塞的橡胶片需多于实际所需橡胶量，因此每次包胶都有剩料，且不可回用，浪费严重；橡胶片多采用PU片，味道大，不环保，成型的包胶层上具有两圈分型线，且外观不是特别光滑，视觉效果差。二、利用TPU浆液注塑成型，其采用的注塑模具如图10所示，其为三板模，包胶时，将其中一个哑铃头置于注塑模具中，另一个哑铃头夹持在模具下方的卡爪内，然后向模腔内注入TPU浆液，遵循常规注塑成型工艺注塑成型哑铃头包胶层。因为采用TPU浆液进行注塑，没有回料，不会产生材料浪费，但是一次只能成型一个哑铃头的包胶层，生产效率低；且注塑模具为三板模，成型后的包胶层上仍是具有两圈分型线，视觉效果差。上述两种成型方式均是单次成型一个哑铃头的包胶层，生产效率低，为解决该问题，出现了第三种成型方式，该成型方式也是采用注塑工艺，其采用的注塑模具如图11所示，为两板模，在模腔的左右两端各设置一个顶针，两哑铃头的端部设有与顶针头匹配的定位孔，两端的顶针将哑铃固定在模具内，然后利用注塑机注塑成型包胶层。该注塑成型包胶层的方式，一次可以同时成型哑铃的两哑铃头包胶层，但是因为采用顶针固定方式，包胶时，顶针的位置是不能被包覆的，因此包胶完成后，哑铃头端部会有一块未被包胶的区域，常规方式是采用端盖粘结或扣合在哑铃头上，将漏铁的区域封上，但是粘结或扣合的端盖容易脱落，降低了产品质量。因TPU浆液调配过厚或过稀都不利于注塑成型，注塑哑铃头包胶层时，其浓度的调配需要操作工人丰富的经验、材料组分以及反复调试才可成功，所以利用TPU作为哑铃头包胶材料尚不多见。对于六角哑铃，因其在注塑模具中如果发生旋转就会出现漏铁情况，再加上TPU浆液的不好调配，目前市场上尚未出现六角哑铃头的包胶层采用TPU材料。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述几种包胶工艺存在的问题，提供一种哑铃、哑铃头包胶模具及哑铃成型工艺，生产效率高，成本低，产品质量好。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种哑铃，包括哑铃杆、固连于哑铃杆两端的哑铃头、以及包覆于哑铃头外侧的包胶层，两所述哑铃头通过注塑机和注塑模具一次注塑地全包裹于各自的包胶层内。

其中，所述包胶层的面向哑铃杆的端面上设有浇口印。

其中，所述包胶层上仅有一圈与哑铃杆的轴线共面的分型线。

其中，所述哑铃杆的邻近哑铃头处设有两段以小径端相接的圆台段。

其中，所述哑铃杆的中间段上设有防滑纹。

本发明实施例还提供一种哑铃，包括哑铃杆、固连于哑铃杆两端的哑铃头、以及包覆于哑铃头外侧的包胶层，所述哑铃头为六角铃头，所述包胶层的材料为TPU。

进一步，两所述六角铃头通过注塑机和注塑模具一次注塑地全包裹于各自的包胶层内。

本发明实施例还提供一种上述哑铃的哑铃头包胶模具，其为注塑模具，包括：

下固定板，其上设有顶出孔；

底针板，叠设于所述下固定板的上方；

面针板，叠设于所述底针板的上方并与之固定连接；

顶板，固连于所述面针板的上方；

托板，设于所述面针板的上方，并与所述面针板之间设有顶出间隙；

公模板，叠设于所述托板的上方并与之固定连接；

母模板，可分离式连接于公模板的上方，所述母模板和公模板的结合处设有与哑铃外形匹配的模腔，所述模腔包括左哑铃头型腔、右哑铃头型腔、以及连通左哑铃头型腔和右哑铃头型腔的哑铃杆型腔，所述母模板的上表面设有相对于哑铃杆轴线空间垂直的上浇道，所述模腔的分型面处设有相对于哑铃杆轴线平行的两条下浇道，且两条所述下浇道分置于哑铃杆的两侧，所述上浇道的两端分别通过竖浇道与两条下浇道连通，每一所述下浇道的两端分别与左哑铃头型腔和右哑铃头型腔连通；所述顶板贯穿托板和公模板伸至哑铃杆型腔处，且所述顶板相对于托板和公模板滑动设置，所述顶板的上端与哑铃杆型腔结合后构成的型腔凹面与哑铃杆的外柱面紧密贴合；

水口推板，叠设于母模板的上方并与之固定连接；

上固定板，叠设于水口推板的上方并与之固定连接，所述上固定板上设有贯穿水口推板与上浇道连通的水口，所述水口内嵌装有水口套。

其中，所述顶板的上端可拆卸式嵌装有磁性块（优选电磁铁，也可以设置在哑铃杆型腔的其他表面处）。

进一步，所述哑铃杆的外柱面从左往右依次为左圆柱面、左外圆台面、左内圆台面、中圆柱面、右内圆台面、右外圆台面和右圆柱面，所述左外圆台面和左内圆台面的小径端相接，所述右内圆台面和右外圆台面的小径端相接，所述左圆柱面、中圆柱面和右圆柱面的外径相同，所述哑铃杆型腔包括从左往右依次设置的与左圆柱面零间隙配合的左柱腔、与左外圆台面零间隙配合的左锥腔、与中圆柱面零间隙配合的中柱腔、与右外圆台面零间隙配合的右锥腔、以及与右圆柱面零间隙配合的右柱腔；

所述顶板的上端面的左端为与左外圆台面零间隙配合的左锥面，右端为与右外圆台面零间隙配合的右锥面，所述左锥面和右锥面之间为与中圆柱面零间隙配合的中柱面。

本发明实施例还提供一种上述哑铃的成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）分别加工哑铃杆和哑铃头，并在哑铃杆的握持部滚花，形成防滑纹；

（2）将两个哑铃头分别焊接在哑铃杆的两端，构成一体式结构的哑铃本体；

（3）制造哑铃头包胶模具，包括下固定板、底针板、面针板、顶板、托板、公模板、母模板、水口推板和上固定板，其中，公模板和母模板上的模腔由激光切割成型，然后用铜块电极将激光切割后的不圆滑的模腔棱边打磨圆滑，最后将各零部件组装在一起成为两板模注塑模具；（4）以100份TPU粒子、0~30份回料、0~8份色母在搅拌机内混合均匀后，放入烘干机进行烘干，然后置于注塑机的料筒内待用；

（5）将步骤（3）的注塑模具安装至注塑机上，在注塑模具开模状态下，将步骤（2）的哑铃本体放至公模板的模腔内，摆正，保证哑铃头的各面与哑铃头型腔的与之对应的内表面平行，哑铃头的各棱边与哑铃头型腔的与之对应的各棱边位于同一平面上；

（6）启动注塑机，合模，锁模；

（7）经由注塑机加热形成的TPU浆液经水口、上浇道、竖浇道和下浇道流入左哑铃头型腔和右哑铃头型腔内，注塑压力30~110MPa，注塑温度180℃~240℃，保温保压2~5min，两哑铃头的包胶层同时注塑完成；

（8）开模，母模板后退，与公模板分离，顶板上移，顶出哑铃；

（9）修剪包胶层的飞边、毛刺，擦拭包胶层外侧的脱模剂、污渍；

（10）哑铃成品包装，入库。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明利用注塑机和注塑模具同时成型哑铃的两哑铃头外侧的包胶层，成型工序少，生产速度块，且注塑料没有浪费，节约成本；注塑成型的包胶层外表面光滑，分型线少，健康，耐用，环保，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为实施例一的主视图；

图3为本发明实施例二的剖视图；

图4为哑铃置于实施例二的模腔内的结构示意图；

图5为实施例二中公模板的结构示意图；

图6为实施例二中母模板的结构示意图一；

图7为实施例二中母模板的结构示意图二；

图8为实施例二中顶板的结构示意图;

图9为本发明背景技术中用于哑铃头包胶的热压成型模具的结构分解图；

图10为本发明背景技术中用于哑铃头包胶的现有的一种注塑模具的结构示意图；

图11为本发明背景技术中用于哑铃头包胶的现有的另一种注塑模具的结构示意图。

附图标记说明：

1、哑铃杆；2、哑铃头；3、包胶层；300、分型线；301、浇口印；4、下固定板；400、顶出孔；5、底针板；6、面针板；7、顶板；700、左锥面；701、右锥面；702、中柱面；8、托板；9、顶出间隙；10、公模板；11、母模板；1100、上浇道；1101、竖浇道；12、模腔；1200、左哑铃头型腔；1201、右哑铃头型腔；1202、哑铃杆型腔；1203、下浇道；13、水口推板； 14、上固定板；15、水口套；16、磁性块。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1：如图1、图2所示，一种哑铃，包括哑铃杆1、固连于哑铃杆1两端的哑铃头2、以及包覆于哑铃头2外侧的包胶层3，所述哑铃杆1的邻近哑铃头2处设有两段以小径端相接的圆台段，所述哑铃头2为六角铃头、方形铃头、圆柱形铃头等，优选六角铃头。所述包胶层3的材料选用TPU。

所述哑铃杆1的中间段上可以设有防滑纹。

两所述哑铃头2通过注塑机和注塑模具一次注塑地全包裹于各自的包胶层3内。包胶完成后，所述包胶层3上仅有一圈与哑铃杆1的轴线共面的分型线300。

所述包胶层3的面向哑铃杆1的端面上设有浇口印301。

实施例2：如图3所示，一种实施例1中所述哑铃的哑铃头包胶模具，为注塑模具，包括：

下固定板4，其上设有顶出孔400。

底针板5，叠设于所述下固定板4的上方。

面针板6，叠设于所述底针板5的上方并与之固定连接。

顶板7，固连于所述面针板6的上方，其结构如图8所示。

托板8，设于所述面针板6的上方，并与所述面针板6之间设有顶出间隙9。

公模板10，叠设于所述托板8的上方并与之固定连接，其结构如图5所示。

母模板11，可分离式连接于公模板10的上方，其结构如图6所示。

所述母模板11和公模板10的结合处设有与哑铃外形匹配的模腔12，所述模腔12被哑铃杆1轴线所在的平面一分为二，分别为位于公模板10上的公模模腔和位于母模板11上的母模模腔，所述模腔12包括左哑铃头型腔1200、右哑铃头型腔1201、以及连通左哑铃头型腔1200和右哑铃头型腔1201的哑铃杆型腔1202。

如图6、图7所示，所述母模板11的上表面设有相对于哑铃杆1轴线空间垂直的上浇道1100，所述型腔12的分型面处设有相对于哑铃杆1轴线平行的两条下浇道1203（每条下浇道被分型面分成两部分，分别开设于公模板和母模板上），且两条所述下浇道1203分置于哑铃杆1的两侧，所述上浇道1100的两端分别通过竖浇道1101与两条下浇道1203连通，每一所述下浇道1203的两端分别与左哑铃头型腔1200和右哑铃头型腔连通1201。所述顶板7贯穿托板8和公模板10伸至哑铃杆型腔1202处，且所述顶板7相对于托板8和公模板10滑动设置，所述顶板7的上端与哑铃杆型腔1202结合后构成的型腔凹面与哑铃杆1的外柱面紧密贴合，最好有小量的接触压力。

水口推板13，叠设于母模板11的上方并与之固定连接。

上固定板14，叠设于水口推板13的上方并与之固定连接，所述上固定板14上设有贯穿水口推板13与上浇道1300连通的水口，所述水口内嵌装有水口套15。

为避免哑铃在模腔内转动而导致注塑漏铁的情况发生，所述顶板7的上端可以拆卸式嵌装有磁性块16。所述磁性块16电磁铁，也可以设置在哑铃杆型腔1202的其他表面处，只要能吸附住哑铃，使其在模腔内无法转动即可，尤其对于重量大于25磅的哑铃进行包胶时，利用电磁块防止其转动。

如图4所示，所述哑铃杆1的外柱面从左往右依次为左圆柱面、左外圆台面、左内圆台面、中圆柱面、右内圆台面、右外圆台面和右圆柱面，所述左外圆台面和左内圆台面的小径端相接，所述右内圆台面和右外圆台面的小径端相接，所述左圆柱面、中圆柱面和右圆柱面的外径相同，所述哑铃杆型腔1202包括从左往右依次设置的与左圆柱面零间隙配合的左柱腔（最优的是两者之间有小量压力）、与左外圆台面零间隙配合的左锥腔（最优的是两者之间有小量压力）、与中圆柱面零间隙配合的中柱腔（最优的是两者之间有小量压力）、与右外圆台面零间隙配合的右锥腔（最优的是两者之间有小量压力）、以及与右圆柱面零间隙配合的右柱腔（最优的是两者之间有小量压力）。

所述顶板7的上端面的左端为与左外圆台面零间隙配合的左锥面700，右端为与右外圆台面零间隙配合的右锥面701，所述左锥面700和右锥面701之间为与中圆柱面零间隙配合的中柱面702。

实施例3：本发明还提供一种实施例1所述哑铃的成型工艺，包括如下步骤：

（1）分别加工哑铃杆和哑铃头，要求哑铃杆的表面粗糙度不大于0.8，然后在哑铃杆的握持部滚花，形成防滑纹；

其中，哑铃杆的表面粗糙度要控制在Ra=0.8以内。

（2）将两个哑铃头分别焊接在哑铃杆的两端，构成一体式结构的哑铃本体；

（3）制造哑铃头包胶模具，包括下固定板、底针板、面针板、顶板、托板、公模板、母模板、水口推板和上固定板，其中，公模板和母模板上的模腔由激光切割成型，然后用铜块电极将激光切割后的不圆滑的模腔棱边打磨圆滑，最后将各零部件组装在一起成为两板模注塑模具；

其中，哑铃杆型腔的表面粗糙度也要控制在 Ra=0.8以内，保证注塑过程中，哑铃杆与哑铃杆型腔之间紧配，哑铃杆不会转动，又不能压伤哑铃杆。

如果包胶层外侧有商标、重量标识等字样，可以在成型公模模腔或母模模腔时同时加工出相应的型腔，做到一次注塑成型。

（4）以100份TPU粒子、0~30份回料、0~8份色母在搅拌机内混合均匀后，放入烘干机进行烘干，然后置于注塑机的料筒内待用；也可以将混合料150℃~200℃加温至熔融状态的注塑级TPU浆液，然后置于注塑机的料筒内待用。

（5）将步骤（3）的注塑模具安装至注塑机上，在注塑模具开模状态下，将步骤（2）的哑铃本体放至公模板的模腔内，摆正，保证哑铃头的各面与哑铃头型腔的与之对应的内表面平行，哑铃头的各棱边与哑铃头型腔的与之对应的各棱边位于同一平面上；

（6）启动注塑机，合模，锁模；

（7）TPU浆液经水口、上浇道、竖浇道和下浇道流入左哑铃头型腔和右哑铃头型腔内，注塑压力80MPa，注塑温度200℃，保温保压3min，两哑铃头的包胶层同时注塑完成；

（8）开模，母模板后退，与公模板分离，顶板上移，顶出哑铃；

（9）修剪包胶层的飞边、毛刺，擦拭包胶层外侧的脱模剂、污渍；

（10）哑铃成品包装，入库。

因目前市场上尚未出现六角哑铃的包胶层采用TPU材料，且众多厂家目前也没有采用TPU材料对六角哑铃头进行注塑包胶的技术，因此，采用TPU材料作为包胶层材料的六角哑铃属于本发明的保护范围内。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。