一种带有金属骨架的橡胶复合垫圈加工方法和成型模具与流程

本发明涉及橡胶制品加工技术领域，更具体地说，涉及一种带有金属骨架的橡胶复合垫圈加工方法和成型模具。

背景技术：

橡胶和金属是两种具有不同性质的材料，将两种材料结合起来作为复合垫圈使用，能够发挥橡胶和金属各自的优点，达到“1+1＞2”的效果。其中，复合垫圈中的橡胶主要起到减振、形变作用，金属主要起到传递载荷和均衡载荷的作用，这种复合垫圈在一些工业领域中有着广泛的应用，例如汽车工业领域、机械制造工业领域。但是，由于国内生产技术的限制，橡胶与金属结合的复合垫圈生产效率低下、废品率高，且在生产工艺上，尚不能达到相关领域的技术要求，因而依赖于进口满足国内的市场需求。

目前，带有金属骨架的橡胶复合垫圈是相关领域常用的复合垫圈，其金属骨架上粘接有橡胶。如发明创造名称为一种金属骨架橡胶垫片的加工方法(2018103704372)的中国专利文件，该申请案的加工方法先加工金属骨架，然后将金属骨架放置在模腔中并在金属骨架上穿入定位销，最后注入胶料后进行硫化成型制得橡胶垫片。

由于金属骨架外形尺寸及厚度较小，金属骨架表面无法进行喷砂处理，进而会直接影响三元乙丙橡胶在金属骨架表面的粘接强度。对于行驶中的汽车来说，在复合垫圈的使用过程中，一旦三元乙丙橡胶脱离金属骨架，容易发生重大的事故，产生难以挽回的后果。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中带有金属骨架三元乙丙橡胶复合垫圈硫化成型后金属骨架与三元乙丙橡胶粘接强度不够的不足，提供一种带有金属骨架的橡胶复合垫圈的加工方法。本方案在硫化成型前，在金属骨架的表面涂覆两层不同的胶粘剂，从而使得加工后的复合垫圈金属骨架与橡胶之间粘接地更加紧密，从而提高其在使用过程中的稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种带有金属骨架的橡胶复合垫圈的成型模具。该模具的模腔内滑动设置有模芯，硫化成型完成后，通过同时移动多个模腔内的模芯，从而将多个复合垫圈同时顶出，从而方便与产品的脱模。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种带有金属骨架的橡胶复合垫圈加工方法，将金属骨架放置在成型模具的模腔内，然后注入胶料并硫化成型以制备复合垫圈；其特征在于：放置所述金属骨架前，在其表面涂覆一层第一胶粘剂并烘干，然后在所述第一胶粘剂的涂层上涂覆一层第二胶粘剂并烘干。

进一步地，具体包括以下步骤：

步骤一、对金属骨架进行清洗、晾干，采用喷涂的方式在所述金属骨架的表面上涂覆一层第一胶粘剂并烘干，然后在所述第一胶粘剂的涂层上采用喷涂的方式涂覆一层第二胶粘剂并烘干；

步骤二、将成型模具装配到平板硫化机上，将经过步骤一处理后的金属骨架放置在成型模具的模腔内，并将橡胶本体的胶料放置在成型模具的注压腔内，然后将成型模具合模；

步骤三、开启平板硫化机，在平板硫化机的驱动下，成型模具的下模具上压，胶料进入并填充满模腔，然后开始硫化成型；

步骤四、硫化成型完成，关闭平板硫化机，将成型模具开模并取出复合垫圈，完成加工。

进一步地，所述步骤一中，金属骨架涂覆一层第一胶粘剂后于20～30℃下烘干0.5～1h；在第一胶粘剂的涂层上涂覆一层第二胶粘剂后于20～30℃下烘干0.5～1h。

进一步地，所述步骤一中，所述第一胶粘剂为ch205胶粘剂，所述第二胶粘剂为rc202胶粘剂或233x胶粘剂。

进一步地，所述步骤三中，平板硫化机的硫化温度为170～180℃，硫化时间为8～12分钟，硫化压力为10～20mpa。

进一步地，所述步骤二中，胶料由如下组分按照质量分数组成：

55～60份三元乙丙生胶；2.5～3.5份氧化锌；0.1～0.5份硬脂酸；10～15份快压出炭黑；4～8份半补强炭黑；3～7份沉淀白炭黑；5～7份煅烧陶土；1～3份活性剂；0.05～1.2份硅烷偶联剂；0.1～0.5份固马隆；1～2份防老剂；1～2份促进剂；2～5份硫化剂。

本发明的一种上述的加工方法专用的成型模具，包括注塞、上模具、中模具和下模具，所述注塞和上模具之间形成注压腔；所述上模具、中模具和下模具合模后，上模具和中模具之间形成多个模腔，所述模腔内设置有模芯，所述模芯滑动连接在所述中模具上，所述金属骨架至少部分放置在所述模芯上。

进一步地，所述模芯具有顶起部以及位于顶起部顶端的成型部，所述成型部卡设在上模具和中模具所形成的间隙中；所述成型部的顶端边沿设置有固定台阶，所述模芯与所述上模具的底面在所述固定台阶处形成固定槽，所述金属骨架的边沿卡紧在所述固定槽中。

进一步地，所述固定台阶的上阶沿，以及上模具底面上与固定台阶的上阶沿对应的位置处均开设有v形槽，并使所述固定台阶的上阶沿与上模具底面之间形成菱形的撕边槽。

进一步地，所述模芯的顶起部从中模具的限位孔穿出所述间隙，所述中模具和下模具之间形成有贯通的容纳腔，所述顶起部的底端悬置在所述容纳腔内；所述模芯的高度大于所述中模具的厚度，且小于所述中模具和下模具的厚度之和。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种带有金属骨架的橡胶复合垫圈加工方法，在将金属骨架防置在模腔内以前，先在金属骨架的表面涂覆一层第一胶粘剂并烘干，然后在第一胶粘剂的涂层上涂覆一层第二胶粘剂并烘干；使得本发明的复合垫圈在硫化时，第一胶粘剂的涂层与金属骨架相互粘连，第二胶粘剂的涂层与橡胶粘连，第一胶粘剂的涂层和第二胶粘剂的涂层之间相互粘连，从而提高了金属骨架与橡胶之间的粘接强度，进而提高了复合垫圈在使用过程中的稳定性和使用寿命。

(2)本发明中，第一胶粘剂采用ch205胶粘剂，第二胶粘剂采用rc202胶粘剂或233x胶粘剂，对硫化成型后的复合垫圈进行金属骨架与橡胶的剥离强度试验，不同批次的多个复合垫圈金属骨架与橡胶的平均剥离强度不低于11kn/m，而只涂覆一层普通胶粘剂所制备的复合垫圈金属骨架与橡胶的剥离强度为7～8kn/m，因而本发明的加工方法所制备的复合垫圈金属骨架与橡胶之间具有较高的粘接强度，进而进一步提高了复合垫圈在使用过程中的稳定性和使用寿命。

(3)本发明的成型模具，其包括注塞、上模具、中模具和下模具，注塞和上模具之间形成注压腔；上模具、中模具和下模具合模后形成多个模腔，模腔内设置有模芯，模芯滑动连接在中模具上，金属骨架至少部分放置在所述模芯上。合模加工时，模芯能够将放置其上的金属骨架顶紧在上模具的底面，从而实现对金属骨架的固定；硫化加工完成并开模后，通过同时移动模芯，从而将多个模腔内的复合垫圈同时顶出，进而方便于复合垫圈的脱模加工。

附图说明

图1为本发明所要加工的复合垫圈结构示意图；

图2为本发明所要加工的复合垫圈金属骨架结构示意图；

图3为本发明的成型模具结构示意图；

图4为本发明中模芯、上模具、中模具与金属骨架的配合示意图；

图5为本发明中中模具的结构示意图。

示意图中的标号说明：100、复合垫圈；110、凸脚；111、凹口；112、凸缘；120、金属骨架；200、成型模具；210、注塞；220、上模具；221、第一模板；222、第二模板；223、注胶口；224、撕边槽；225、连接螺栓；230、中模具；231、模柱；232、模芯；2321、成型部；2322、顶起部；2323、固定台阶；240、下模具。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参照图1，本发明所要加工的带有金属骨架的橡胶复合垫圈由金属骨架120，以及包覆在金属骨架120上的橡胶组成，该橡胶具体为三元乙丙橡胶。参照图2，金属骨架120具体为带有开口的环状结构，且开口的两侧各设有一圆孔，将金属骨架120放置在模腔内后，胶料硫化时能够自圆孔处从金属骨架120的一侧流至金属骨架120的另一侧，从而形成对金属骨架120的包覆。同时流至金属骨架120的另一侧的胶料在中能够在开口所在处形成如图1所示的凸脚110，该凸脚110的中部具有一凸缘112。同时，复合垫圈100远离凸脚110的一面上并与凸脚110对应的位置处设有凹口111。

为了加工如图1所示的复合垫圈，本实施方式的一种成型模具，参照图3，具体可以包括注塞210、上模具220、中模具230和下模具240，注塞210和上模具220之间形成注压腔。其中，将上模具220、中模具230和下模具240合模后，上模具220和中模具230之间能够形成多个模腔，该模腔的形状与复合垫圈100的形状相符，模腔内设置有能够相对于中模具230滑动的模芯232，开模后该模芯232能够将硫化后的复合垫圈100顶出，从而方便于成品的脱模。

上模具220上可以开设有用于形成复合垫圈100的凸脚110的型腔，中模具203上开设有用于形成复合垫圈100本体的型腔，合模后上模具220的型腔和中模具230的型腔贯通形成模腔。中模具203上设置有模柱231，该模柱231伸入上模具220的型腔内，用于形成凸脚110内的中空结构，以及在复合垫圈100远离凸脚110的一面上并与凸脚110对应的位置处具有一凹口111。

由于本实施方式所要加工的带有金属骨架的橡胶复合垫圈，其凸脚110的中部还设置有凸缘112，为了方便于在上模具220上卡设与凸脚110相状相符合的型腔，本实施方式的上模具220可以包括第一模板221和第二模板222，在第一模板221和第二模板222分别加工出与凸缘112一半相对应相状的型腔，然后将第一模板221和第二模板222通过连接螺栓225进行固定连接，使得第一模板221和第二模板222之间形成与凸脚110相状相符的型腔。

作为进一步地优化，可以在第一模板221和第二模板222相对的侧面上开设一圈v形槽，该v形槽紧挨型腔设置，合模后第一模板221和第二模板222上的v形槽能够形成菱形的撕边槽224。因而完成硫化后，将上模具220与中模具230拆离时，位于撕边槽224的撕边筋与凸缘112之间自动撕离，从而实现飞边的自动撕离，不再需要人工对复合垫圈100上飞边的去除。

此外，上模具220上与模腔对应的位置处开设有注胶口223，注压腔和模腔在注胶口223处连通，使得胶料能够从注压腔进入模腔内。注胶口223具体可以是圆锥形或类圆锥结构，即注胶口223与注压腔所连通的上口的直径大于注胶口223与模腔所连通的下口的直径，其中上口直径为下口直径为因而完成硫化后，将上模具220与注塞210拆离时，复合垫圈100的凸脚110能够直接与注压腔内残余的胶料撕离。

参照图5，本实施方式的中模具230上阵列设置有多个用于形成复合垫圈100本体的型腔，上模具220与中模具230上的型腔相对应的位置处也开设有用于形成凸脚110的型腔，将中模具230与上模具220合模后，两者的型腔一一对应。

模芯232具体包括顶起部2322，以及位于顶起部2322顶端的成型部2321，该成型部2321具体位于中模具230和上模具220之间形成的间隙中，即位于中模具230的型腔内。合模前，将金属骨架120部分放置在模芯232上，具体是将金属骨架120的内沿放置在模芯232上；合模后，中模具230的顶面与模芯232的成型部2321的底面相抵，放置在模芯232上的金属骨架120的顶面与上模具220的底面相抵，从而实现对金属骨架120的固定。硫化完成后，将上模具220、中模具230和下模具240拆离，然后移动顶起部2322，从而使得模芯232整体相对于中模具230滑动，顶出成品完成脱模。

作为进一步地优化，参照图4，成型部2321的顶端边缘处可以设置固定台阶2323，该固定台阶2323的上阶面与成型部2321的顶面向平，固定台阶2323的高度与金属骨架120的厚度基本相同，使得金属骨架120的边沿放置在固定台阶2323上时，金属骨架120的顶面与成型部2321的顶面相平。合模后，模芯232的成型部2321与上模具220在固定台阶2323处形成固定槽，金属骨架120的边沿卡紧在固定槽内，实现对金属骨架120的固定。

此外，参照图4，中模具230与模芯232相对应的位置处也可以设置固定台阶，中模具230与上模具220在该固定台阶处形成的固定槽用于卡紧金属骨架120的外沿，从而进一步提高金属骨架120在模腔内固定的稳定度。

固定台阶2323的上阶沿，以及上模具220底面上与固定台阶2323的上阶沿对应的位置处均开设有v形槽，并使固定台阶2323的上阶沿与上模具220底面之间形成菱形的撕边槽224。因而完成硫化后，将上模具220与中模具230拆离时，位于撕边槽224的撕边筋与符合垫圈100本体之间自动撕离，从而实现飞边的自动撕离，不再需要人工对复合垫圈100上飞边的去除。

更进一步地，顶起部2322从中模具230上开设的限位孔穿出中模具230和上模具220之间形成的间隙，即穿出模腔并位于模腔外。具体的，顶起部2322的直径小于限位孔的孔径，成型部2321的直径大于限位孔的孔径，从而使得顶起部2322能够卡设在限位孔处。同时，中模具230和下模具240之间形成有贯通的容纳腔，顶起部2322的底端悬置在容纳腔内。模芯232的高度大于中模具230的厚度，且小于中模具230和下模具240的厚度之和，因而完成硫化后，将上模具220、中模具230和下模具240拆离，并将中模具230置于一平板上，平板就能够同时将多个模腔的模芯232的顶起部2322顶入相应的限位孔内，以使得模芯232的成型部2321顶起，从而将复合垫圈100本体顶出中模具230的型腔，进而完成复合垫圈100成品的批量脱模。

金属骨架120的材质为45#钢，厚度为1～2mm，表面需经过镀镍处理，其中镍镀层厚度为8～25um。由于金属骨架120的特殊材质和形状，金属骨架表面无法进行喷砂处理，进而会直接影响三元乙丙橡胶在金属骨架表面的粘接强度。

为了提高橡胶与金属骨架的粘接强度，本实施方式还提供了一种带有金属骨架的橡胶复合垫圈加工方法。具体的方法是先在金属骨架120的表面涂覆一层第一胶粘剂并烘干，然后在第一胶粘剂的涂层上涂覆一层第二胶粘剂并烘干，再将金属骨架120放置在成型模具200的模腔内，然后注入胶料并硫化成型以制备复合垫圈100。因而，本实施方式的复合垫圈在硫化时，第一胶粘剂的涂层与金属骨架相互粘连，第二胶粘剂的涂层与橡胶粘连，第一胶粘剂的涂层和第二胶粘剂的涂层之间相互粘连，从而提高了金属骨架与橡胶之间的粘接强度，进而提高了复合垫圈在使用过程中的稳定性和使用寿命。

实施例1

本实施例中，利用前述的成型模具200对复合垫圈100进行加工的具体步骤为：

步骤一、金属骨架和胶料的准备

s1、对金属材质为：45#钢，厚度为1mm的金属骨架原材料，经过冲压工艺制备得到半成品，再经过振光、电镀处理得到金属骨架，其中金属骨架的表面需镀镍处理，镍含量为12％、镀层厚度为8um。

s2、对金属骨架进行汽油清洗、晾干，使用喷涂方式，在金属骨架表面涂覆ch205胶粘剂，在23℃温度下晾干0.75小时，然后在ch205胶粘剂的涂层上涂覆rc202胶粘剂，在23℃温度下晾干0.75小时。

s3、根据成型模具200的尺寸；使用橡胶裁断机裁切复合垫圈本体胶料。实施例中复合垫圈本体胶料采用厚度为5mm，重量为180g的胶料方块，该胶料具体由如下质量分数的组分组成：三元乙丙生胶57份、氧化锌2.9份、硬脂酸0.6份、快压出炭黑12.7份、半补强炭黑5.8份、沉淀白炭黑4.6份、煅烧陶土5.8份、活性剂1.5份、硅烷偶联剂0.6份、固马隆0.2份、防老剂1.2份、促进剂1.4份、硫化剂3.9份。

其中，三元乙丙生胶是朗盛化学(上海)有限公司生产的keltan2470；氧化锌是镇江白水化学有限公司生产的间接法氧化锌；硬脂酸是马来西亚南方油脂公司生产的；快压出炭黑天津亿博瑞化工有限公司生产的n550；半补强炭黑是苏州宝华炭黑有限公司生产的n774半补强炭黑；沉淀白炭黑是上海龙曼化工有限公司生产的rs-150；煅烧陶土是山东金柘化工有限公司生产；活性剂是上海凯茵化工有限公司提供的peg-4000；硅烷偶联剂是上海麦克林生化科技有限公司生产的kh-845-4；固马隆是上海森强化工有限公司生产；防老剂是江苏华达化工集团有限公司生产的防老剂445；促进剂是苏州亚科化学试剂有限公司生产的促进剂tac；硫化剂是上海麦克林生化科技有限公司生产的p45-b1-s。

步骤二、金属骨架和泵膜本体胶料的填入

将的硫化成型模具200装配到平板硫化机上，然后将已喷涂胶粘剂的金属骨架置于型腔内，再并将橡胶本体胶料填入注压腔，然将注塞、第一模板、第二模板合模；

步骤三、硫化成型

经步骤二后开始硫化成型，硫化机驱动模具下模具上压，复合垫圈本体胶料在注压腔通过上注胶口、下注胶口充满橡胶型腔，控制硫化机的硫化温度为175℃，硫化时间为9分钟，硫化压力为18mpa，硫化结束后完成制品加工，即得本发明的三元乙丙橡胶与金属骨架的复合垫圈。

实施例2

在本实施例中，步骤s1中金属骨架厚度为1.3mm，镍含量为16％、镀层厚度为20um。

步骤s2中金属骨架表面涂覆ch205胶粘剂，在20℃温度下晾干0.5小时，然后在ch205胶粘剂的涂层上涂覆233x胶粘剂，在20℃温度下晾干0.5小时。

步骤s3中，胶料具体由如下质量分数的组分组成：三元乙丙生胶55份、氧化锌2.5份、硬脂酸0.1份、快压出炭黑10份、半补强炭黑4份、沉淀白炭黑3份、煅烧陶土5份、活性剂1份、硅烷偶联剂0.05份、固马隆0.1份、防老剂1份、促进剂1份、硫化剂2份。

步骤三中，硫化机的硫化温度控制为170℃，硫化时间控制为8分钟，硫化压力控制为10mpa，硫化结束后完成制品加工，即得本发明的三元乙丙橡胶与金属骨架的复合垫圈。

实施例3

在本实施例中，步骤s1中金属骨架厚度为1.5mm，镍含量为18％、镀层厚度为25um。

步骤s2中金属骨架表面涂覆ch205胶粘剂，在30℃温度下晾干1小时，然后在ch205胶粘剂的涂层上涂覆rc202胶粘剂，在30℃温度下晾干1小时。

步骤s3中，胶料具体由如下质量分数的组分组成：三元乙丙生胶60份、氧化锌3.5份、硬脂酸0.5份、快压出炭黑15份、半补强炭黑8份、沉淀白炭黑7份、煅烧陶土7份、活性剂3份、硅烷偶联剂1.2份、固马隆0.5份、防老剂2份、促进剂2份、硫化剂5份。

步骤三中，硫化机的硫化温度控制为170℃，硫化时间控制为8分钟，硫化压力控制为10mpa，硫化结束后完成制品加工，即得本发明的三元乙丙橡胶与金属骨架的复合垫圈。

对比例

在本对比例中，s2步骤中，只在金属骨架表面涂一层胶粘剂，该胶粘剂为英国西邦公司cilbond36胶粘剂，涂覆后在在23℃温度下晾干0.75h。然后基于该只涂覆有一层胶粘剂的金属骨架制备三元乙丙橡胶与金属骨架的复合垫圈。经试验后测得对比例中的复合垫圈，其金属骨架与橡胶的剥离强度为7.4kn/m。

实施例1～3所制备的复合垫圈100，其材料具有较高的强度，具有优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，金属骨架与橡胶的剥离强度至少为11kn/m，优于对比例中的复合垫圈。

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。