一种橡胶胀模力检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及硫化生产技术领域，具体而言，涉及一种橡胶胀模力检测装置及其检测方法。

背景技术：

在橡胶硫化过程中，通过对硫化模具施加锁模力防止出现胶边、影响橡胶制品的外观、增加生产成本，而为了确保锁模力能够保证在硫化过程中了硫化模具不会被撑开，往往对硫化模具施加的锁模力较大，过大的锁模力影响模具寿命。

例如在轮胎硫化过程中，模具结构复杂，锁模力的大小会直接影响模具各个部件之间的磨损情况，过大的锁模力降低模具的使用寿命；过小的锁模力会导致硫化的轮胎的模具出现间隙，导致硫化的轮胎出现胶边等问题，但一直缺乏解决方法。

技术实现要素：

本发明的目的包括提供一种橡胶胀模力检测装置，以改善现有技术中存在的上述问题。

本发明的目的还包括提供一种橡胶胀模力检测方法，该方法能够通过上述的橡胶胀模力检测装置实现。

本发明的实施例是这样实现的：

一种橡胶胀模力检测装置，其包括模具以及连接于模具的检测件；模具具备用于容纳橡胶的容纳腔；检测件用于当橡胶受热时，输出表征橡胶的胀模力值的信号。

在本发明的一个实施例中：

上述模具包括模具本体和测力件，模具本体具有一侧开口的空腔；测力件具有受力面，受力面用于封闭开口，以使空腔的部分形成容纳腔；检测件连接于测力件，且用于当橡胶受热时，输出表征测力件受到的胀模力值的信号。

在本发明的一个实施例中：

上述测力件包括柱体部，柱体部的顶面为受力面；

优选的，检测件包括应变传感器，应变传感器固定连接于柱体部的侧面；

优选的，柱体部为方柱；

更优的，方柱包括四个侧面，相邻两个侧面之间弧面圆滑过渡。

在本发明的一个实施例中：

上述模具本体的空腔的开口包括依次连通的第一开口段和第二开口段，第一开口段位于第二开口段与容纳腔之间；柱体部设置受力面的一端位于第一开口段内，且受力面作为容纳腔的壁面的一部分；模具本体对应第二开口段的内壁与柱体部之间具有空隙，检测件位于空隙内。

在本发明的一个实施例中：

上述检测件包括应变传感器或压电传感器。

在本发明的一个实施例中：

上述模具本体包括依次连接的第一模体和第二模体；开口开设于第一模体和/或第二模体；第一模体、第二模体和受力面共同形成容纳腔；

优选的，第一模体包括相互连接的第一子模体和第二子模体，第二模体连接在第一子模体远离第二子模体的一端；开口开设于第一子模体、第二子模体和第二模体中的至少一个；第一子模体、第二子模体、第二模体和受力面共同形成所述容纳腔。

在本发明的一个实施例中：

上述第一子模体开设有贯穿第一子模体的贯通孔；第二子模体连接在第一子模体上端，形成容纳腔的上端面；第二模体连接在第一子模体的下端，形成容纳腔的下端面；上端面与下端面之间的贯通孔形成容纳腔；

或者，第一子模体开设有贯穿第一子模体的贯通孔；第二模体连接在第一子模体的上端，形成容纳腔的上端面；第二子模体连接在第一子模体的下端，形成容纳腔的下端面；

优选的，受力面与第二模体或第二子模体共同形成容纳腔的下端面；

优选的，贯通孔内设置有限位凸起，限位凸起的上端面与第二模体或第二子模体共同形成容纳腔的下端面。

在本发明的一个实施例中：

上述模具还设置有溢胶槽，溢胶槽与容纳腔连通；

优选的，溢胶槽包括第一溢胶槽和第二溢胶槽；第一溢胶槽与容纳腔连通，且沿远离容纳腔的方向延伸；第二溢胶槽与第一溢胶槽连通；

更优的，第二溢胶槽为沿容纳腔的周向延伸的环形槽。

在本发明的一个实施例中：

上述橡胶胀模力检测装置还包括加热机构，加热机构用于对模具加热。

一种橡胶胀模力检测方法，包括：

将待硫化的橡胶放入模具的容纳腔中，并封闭容纳腔；

对模具进行加热；

输出表征橡胶的胀模力值的信号至检测设备，检测设备用于显示胀模力随时间变化的曲线。

在本发明的一个实施例中：

上述将待硫化的橡胶放入容纳腔中，并封闭容纳腔，具体包括：将待硫化的橡胶放入容纳腔中，并通过模具的上模体将容纳腔封闭；采用压紧装置对模具施加锁模力，以防止模具被撑开；

优选的，锁模力产生的压强大于30mpa；

更优的，锁模力产生的压强大于50mpa。

在本发明的一个实施例中：

在将待硫化的橡胶放入模具的容纳腔中，并封闭容纳腔之前,还包括，对模具进行加热，使容纳腔内的温度达到预设硫化温度；

和/或，检测时间大于橡胶的正常硫化时间。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明的实施例提供的橡胶胀模力检测装置，包括模具以及连接于模具的检测件。模具具备用于容纳橡胶的容纳腔。检测件用于当容纳腔中的橡胶受热时，输出表征橡胶的胀模力值的信号。使用时，将待检测的橡胶装入容纳腔中，并对模具进行加热、模拟橡胶硫化过程，在橡胶硫化过程中，由于橡胶受热产生的胀模力作用在容纳腔的壁面上，从而通过连接在模具上的检测件获知橡胶的胀模力。获知橡胶的胀模力后，在实际生产中，可根据胀模力设置锁模力，在防止出现胶边的前提下，保证模具的使用寿命；而且能够为模具设计提供确切的数据支撑，有助于模具设计优化。

本发明的实施例提供的橡胶胀模力检测方法，能够获得橡胶的胀模力，因此也具有在实际生产中，可根据胀模力设置锁模力，在防止出现胶边的前提下，保证模具的使用寿命，而且能够为模具设计提供确切的数据支撑，有助于模具设计优化的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的橡胶胀模力检测装置的整体结构剖面示意图；

图2为本发明实施例1提供的橡胶胀模力检测装置的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的橡胶胀模力检测装置中中模体的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的橡胶胀模力检测装置中测力件的结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的橡胶胀模力检测装置检测到的胀模力值随时间变化的曲线图；

图6为本发明实施例2提供的橡胶胀模力检测方法的步骤流程图。

图标：010-橡胶胀模力检测装置；100-模具本体；110-上模体；111-第一卡接槽；120-中模体；121-贯通孔；122-限位凸起；123-第一溢胶槽；124-第二溢胶槽；130-下模体；131-卡接凸起；200-测力件；210-柱体部；211-受力面；220-安装凸台；230-定位凸台；310-容纳腔；320-第一开口段；330-第二开口段；400-检测件；500-底座；510-第二卡接槽；600-连接螺钉；700-橡胶。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

图1为本实施例提供的橡胶胀模力检测装置010的整体结构剖面示意图，图2为本实施例提供的橡胶胀模力检测装置010的爆炸结构示意图。请结合参照图1和图2，本实施例提供了一种橡胶胀模力检测装置010，包括模具以及连接于模具的检测件400。模具具备用于容纳橡胶700的容纳腔310。检测件400用于当容纳腔310中的橡胶700受热时，输出表征橡胶的胀模力值的信号。使用时，将待检测的橡胶700装入容纳腔310中，并对模具进行加热、模拟橡胶700硫化过程，在橡胶700硫化过程中，由于橡胶700受热产生的胀模力作用在容纳腔310的壁面上，进而可通过连接在模具上的检测件400获知橡胶700的胀模力。

下面对本实施例提供的橡胶胀模力检测装置010进行进一步说明：

在本实施例中，模具包括模具本体100以及测力件200。模具本体100具有一侧开口的空腔，该空腔通过开口与外界连通。测力件200具有受力面211，该受力面211设置在开口内，且能够将开口封闭，从而将空腔的一部分与开口隔离，形成容纳腔310，受力面211作为容纳腔310壁面的一部分。在橡胶700受热硫化的过程中，橡胶700产生的胀模力作用在容纳腔310的壁面上，由于受力面211为容纳腔310的壁面的一部分，因此在橡胶硫化过程中，受力面211会受到橡胶产生的胀模力的作用，设置在测力件200上的检测件400能够对测力件200的受力值筋形检测，从而获得橡胶产生的胀模力值。

模具本体100包括相互连接的第一模体和第二模体，第一模体、第二模体和受力面211共同形成容纳腔310，开口设置在第一模体和/或第二模体上。为了便于模具本体100的拆装、加料、清洗，进一步的，第一模体包括相互连接的第一子模体和第二子模体，第一子模体、第二子模体、第二模体和受力面211共同形成容纳腔310。在本实施例中，第一模体设置在第二模体的上侧，第二子模体、第一子模体和第二模体沿上下方向依次设置，具体的，第二子模体为上模体110，第一子模体为中模体120，第二模体为下模体130。可以理解的，在其他实施例中，可以根据需求，将第一模体设置在第二模体的下侧，第二模体构成模具本体100的上模体110，构成第一模体的第一子模体和第二子模体分别为模具本体100的中模体120和下模体130。

需要说明的，在本实施例中，为了便于模具本体100的拆装、加料、清洗，将第一模体分体形成第一子模体和第二子模体，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求，将第一子模体和第二子模体一体成型设置，为了便于在容纳腔310中放置胶料，优选的，当第一子模体和第二子模体一体成型设置时，第一模体设置在第二模体的下侧。

请继续结合参照图1和图2，在本实施例中，测力件200设置在空腔的开口处，从而通过受力面211与上模体110、中模体120和下模体130共同围成封闭的容纳腔310。优选的，开口开设在下模体130内，从而使测力件200设置在下模体130内，从能够减少测力件200的移动，并降低振动、移动对测力件200及检测件400的影响，从而提高测量精度。可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求具体设置开口的位置，例如将开口开设在上模体110上或中模体120上，或者开设在上模体110与中模体120的连接处、中模体120与下模体130的连接处，由上模体110与中模体120共同形成开口，或者中模体120与下模体130共同形成开口，能够使测力件200通过开口伸入空腔中，从而将开口封闭形成容纳腔310即可。

图3为本实施例提供的橡胶胀模力检测装置010中中模体120的结构示意图。请结合参照图1-图3，具体的，中模体120上开设有贯穿中模体120的贯穿孔，贯穿孔的上下两端均与外界连通。上模体110连接在中模体120的上端，从而将贯穿孔的上端封闭，形成容纳腔310的上端面。下模体130连接在中模体120的下端，形成容纳腔310的下端面。上端面、下端面与下端面和上端面之间的贯通孔121共同形成柱状的容纳腔310。设置在下模体130的开口贯通下模体130与容纳腔310连通，与容纳腔310共同构成模具本体100的空腔。测力件200设置在开口中，且测力件200的受力面211将容纳腔310封闭，测力件200与下模体130共同构成了容纳腔310的下端面，从而使受力面211成为容纳腔310壁面的一部分。优选的，贯通孔121大致为方形孔，该方形孔的相邻两个侧面之间设置有圆角。

进一步的，下模体130的上端设置有卡接凸起131，通过卡接凸起131与贯通孔121的卡接实现下模体130与中模体120的安装定位。如此，卡接凸起131的上端端面构成容纳腔310的下端面，空腔的开口贯穿卡接凸起131，从而使设置在开口中的测力件200的受力面211与卡接凸起131的上端端面共同形成容纳腔310的下端面。

进一步的，中模体120在贯通孔121内设置有限位凸起122，限位凸起122为贯通孔121的周壁向内凸出形成。限位凸起122大致呈环形，从而通过限位凸起122围设形成与卡接凸起131卡接的孔，便于拆装。卡接凸起131的上端端面与限位凸起122的上端面大致齐平，从而通过卡接凸起131的上端端面、限位凸起122的上端面以及受力面211共同形成容纳腔310的下端面。由于限位凸起122的上端面为容纳腔310下端面的一部分，因此能够通过限位凸起122对容纳腔310中的橡胶块进行支撑，保证在移动中模体120时能够同时移动容纳腔310中的橡胶块。

需要说明的，在本实施例中，限位凸起122设置在贯通孔121的下端，可以理解的，在其他实施例中，也能够根据需求，具体设置限位凸起122相对贯通孔121的位置。

进一步的，上模体110的下端面开设有第一卡接槽111，第一卡接槽111与中模体120的上端的外部轮廓尺寸相匹配，从而使中模体120的上端能够卡接入第一卡接槽111内，从而实现上模体110与中模体120的安装定位。第一卡接槽111的部分槽底作为容纳腔310的上端面从而使容纳腔310的上端封闭。

请参照图3，模具还设置有与容纳腔310连通的溢胶槽。在本实施例中，溢胶槽设置在上模体110与中模体120之间，具体的，溢胶槽开设在中模体120的上端面。溢胶槽与容纳腔310连通，从而在向容纳腔310加入橡胶700时，无需对橡胶700的量进行精确控制，多余的橡胶700通过溢胶槽溢出，有助于提高测量的效率。

需要说明的，在本实施例中，为了便于溢胶槽的加工而将溢胶槽加工在中模体120的上端面，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求具体设置溢胶槽的位置，例如将溢胶槽设置在上模体110的第一卡接槽111槽底。

进一步的，溢胶槽包括相互连通的第一溢胶槽123和第二溢胶槽124。第一溢胶槽123的一端与容纳腔310连通，且向远离容纳腔310的方向延伸。具体的，多个第一溢胶槽123沿贯通孔121的周向设置，每一第一溢胶槽123均与容纳腔310连通。第二溢胶槽124设置为与贯通孔121外形相匹配且尺寸大于贯通孔121的环形槽，多个第一溢胶槽123均与第二溢胶槽124交错设置。通过设置沿贯通孔121周向延伸的第二溢胶槽124，大大增加了溢胶槽的空间。当中模体120安装在第一卡接槽111中后，溢胶槽通过第一卡接槽111的周壁密封。

图4为本实施例提供的橡胶胀模力检测装置010中测力件200的结构示意图。请结合参照图1和图4，在本实施例中，测力件200包括柱体部210，柱体部210的顶面为受力面211，与下模体130共同形成容纳腔310的下端面。优选的，检测件400包括应变传感器。应变传感器固定连接在柱体部210的侧面，从而避免干扰，检测结果更加精确。在橡胶700硫化的过程中，橡胶700产生的胀模力作用在受力面211上，进而引起测力件200产生应变(该应变是指受力时生成的机械性微小变化)，通过在测力件200上设置应变传感器检测测力件200的应变量，从而获得测力件200承受的胀模力的大小。

需要说明的，在本实施例中，检测件400包括应变传感器，通过应变传感器获得胀模力大小，具有灵敏度高、方便的优点，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求具体选择其他类型的检测件400，并根据其类型确定检测件400相对测力件200的具体位置，例如采用压电式传感器。

进一步的，测力件200还包括固定连接在柱体部210下端的安装凸台220，安装凸台220上开设有安装孔，安装时连接螺钉600穿过安装孔与下模体130螺接，从而将测力件200固定连接在下模体130上，此时测力件200的柱体部210被容纳在开设在下模体130的开口内。

进一步的，空腔的开口包括依次连通的第一开口段320和第二开口段330，第一开口段320位于第二开口段330与容纳腔310之间。柱体部210设置受力面211的一端位于第一开口段320内，且受力面211与卡接凸起131的上端端面大致齐平，从而构成容纳腔310下端面的一部分。第二开口段330的尺寸大于柱体部210，从而使第二开口段330的周壁与柱体部210的侧面之间形成空隙，检测件400固定连接在柱体部210的侧面上且位于该空隙内，从而避免干扰，有助于提高检测精度。优选的，第一开口段320设置在卡接凸起131的中心位置，从而使受力面211的位置位于容纳腔310的中心位置。

进一步的，柱体部210大致为方柱，其具有四个首尾相连的侧面，应变件400设置在其中一个侧面上。优选的，相邻两个侧面之间设置有弧面，通过弧面圆滑过渡。需要说明的，在本实施例中，柱体部210设置为方形柱，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，具体设置柱体部210的形状，例如设置为圆柱，或者其他多棱柱，例如三棱柱、五棱柱等。

进一步的，柱体部210与安装凸台220之间还设置有定位凸台230，定位凸台230与第二开口段330的尺寸相匹配，实现测力件200与下模体130的准确定位。

请结合参照图1和图2，在本实施例中，橡胶胀模力检测装置010还包括用于安装模具的底座500。具体的，底座500上设置有第二卡接槽510，第二卡接槽510与测力件200的安装凸台220相匹配，安装凸台220的下端卡接在第二卡接槽510中，从而实现模具的定位。

橡胶胀模力检测装置010还包括加热机构(图未示出)，通过加热机构对模具进行加热，以满足橡胶硫化的需求。加热机构可采用电加热机构、蒸汽加热机构、微波加热机构等。优选的，加热机构可采用硫化机。优选的，加热机构从模具的上下两侧和/或中模体120的周向外侧对模具进行加热。

本发明的实施例中提供的橡胶胀模力检测装置010，安装时，先将应变件400贴在柱体部210的一个侧面上，然后将测力件200与下模体130通过连接螺钉600固定连接；连接好的测力件200和下模体130共同安装定位在底座500上；将中模体120和上模体110依次进行连接，从而完成橡胶胀模力检测装置010的组装。

组装好后的橡胶胀模力检测装置010安装在硫化设备上，通过加热机构对橡胶胀模力检测装置010加热，从而实现在橡胶胀模力检测装置010中对橡胶700硫化过程进行模拟。检测件400与检测设备连接，将检测到的表征柱体部210的应变量的信号输出给检测设备，从而通过检测设备显示在橡胶700加热进行硫化过程中，胀模力f大小随时间t的变化(如图5所示)。

综上，本发明的实施例提供的橡胶胀模力检测装置010实现了对橡胶700硫化过程中产生的胀模力的检测，从而为橡胶硫化模具的设计提供了数据支撑，有助于对硫化模具的优化设计。同时由于橡胶700的胀模力已测得，在进行橡胶700硫化的过程中，可依据胀模力确定锁模力的大小，使锁模力略大于橡胶的胀模力，在避免出现胶边的前提下减少对模具的损伤，延长模具使用寿命。

实施例2

图6为本实施例提供的橡胶胀模力检测方法的步骤流程图。请参照图6，本实施例提供了一种橡胶胀模力检测方法，该方法包括以下步骤：

so1：对模具进行加热，使模具的容纳腔内的温度达到预设硫化温度。

使用硫化机等硫化设备对模具进行预热。在上模体或底座的上下两侧，和/或在中模体的周向外侧通过硫化机等设备进行加热，将温度升高到预设硫化温度，并维持至少10分钟，保证容纳腔内的温度均达到预设硫化温度。进一步的，为了保证容纳腔内的温度均能达到预设硫化温度，优选的，维持20分钟。进一步的，可根据需求延长温度维持时间，优选的，时间延长到使模具本体整体的温度达到预设硫化温度。

需要说明的，在本实施例中，在硫化之前先对模具进行预热，以使容纳腔内的温度达到预设硫化温度，可以理解的，在其他实施例中，也可以根据需求，选择是否进行预热。

so2：将待硫化的橡胶放入容纳腔中，并封闭容纳腔。

将带硫化的橡胶放入预热完成的容纳腔中，并通过上模体将容纳腔封闭。按照橡胶的既定硫化工艺对橡胶进行硫化。进一步的，为了保证在橡胶硫化过程中模具本体不会被撑开，可通过压紧装置对上模体施加向下的压力，该压力需保证锁模力大于橡胶的胀模力。进一步的，锁模力产生的压强大于30mpa，优选的，锁模力产生的压强大于50mpa。

具体的，既定硫化工艺过程，包括对模具进行加热的步骤，以控制橡胶硫化过程中的硫化温度，使橡胶按照既定的硫化工艺进行硫化。

so3：输出表征橡胶的胀模力值的信号至检测设备，所述检测设备用于显示胀模力值随时间变化的曲线。

将检测件与检测设备连接，在橡胶硫化过程中，胀模力作用在柱体部上，从而通过检测件检测柱体部承受的胀模力的值。检测件将表征胀模力值的信号输出给检测设备，并通过检测设备显示胀模力的值随时间变化的曲线。优选的，检测时间大于等于橡胶的正常硫化时间，保证在硫化结束后停止检测。

以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。