CN110576561B - 一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法 - Google Patents

Abstract

一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，先分别制作橡胶金属球铰和强化体，再将橡胶金属球铰放入强化体中，并使得橡胶金属球铰的外套嵌入在强化体内的球铰孔内，然后将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中，通过注塑和模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成带橡胶金属球铰的轻量化连杆。本发明通过将橡胶金属球铰放入强化体中，再在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面复合轻量化的高分子材料，形成二种材料复合的轻量化连杆，使产品在主要承载方向的承载能力得到了提升，提高推力杆的承载和应用范围。

Description

一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法

技术领域

本发明涉及到一种连杆的制作方法，尤其是指一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，该种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法不仅可实现连杆的轻量化，而且可以提高轻量化连杆的整体强度，简化结构，降低生产成本；属于弹性连接连杆制造技术领域。

背景技术

橡胶金属球铰是常用的一种橡胶金属复合的减振限位元件，可广泛应用于各种减振限位场所，尤其是在作为弹性连接的连杆中应用十分普遍。常用的结构一般是橡胶与金属整体硫化的复合结构。橡胶金属球铰一般都会与其它部件结合在一起，形成一种功能部件。其中，大多会与连杆组合在一起形成一种具有一定弹性的弹性连接杆；推力杆球铰就是其中一种。推力杆作为关键传力部件广泛应用于机动车辆的悬挂***中，主要用于保持车***置相对固定，以传递车辆的纵向力或横向力，同时还可传递其他方向的力和力矩，保证车轮和车身之间有确定的运动关系，使车辆具有良好的运动特性；而推力杆球铰又是推力杆的主要连接件，橡胶金属球铰安装在连杆的两端头的接头内，形成带橡胶金属球铰的弹性连杆。

一般带橡胶金属球铰的弹性连杆都是先制作好连杆，再将橡胶金属球铰安装到连杆中，通过固定件固定形成带橡胶金属球铰的弹性连杆。目前，各行各业都在推行轻量化，因此也出现了轻量化的连杆，现在的轻量化的连杆一般都是将连杆接头和连杆杆体分开制作，其中对杆体制作成轻量化的杆体，再与接头进行组合，形成轻量化的连杆。也有少部分将接头与连杆杆体一起通过轻量化处理的 ，但这样制作时是将一个球饺套预制在连杆的接头内，再将橡胶金属球铰安装到制作好的连杆预制套内。采取这种球饺与接头的结合方式存在球饺与连杆的接头结合不紧密，球饺与接头之间容易出现错位的问题，而且轻量化连杆的制作方式比较麻烦，所以很有必要对此加以改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201510739066.7，名称为“一种推力杆轻量化方法及轻量化推力杆”，申请人为：株洲时代新材料科技股份有限公司的发明专利，该专利公开了一种推力杆轻量化方法及轻量化推力杆，其中推力杆轻量化方法是将杆体和弹性球铰的芯轴均采用高分子材料利用注射模一次成型，将杆体本体的相对两侧面均设置成带有断续状凹槽一的侧面，所述断续状凹槽一包括沿杆体本体的长度方向依次分布的多个分凹槽一，在每个分凹槽一的凹槽底面上设置有多条凸筋，从而使得每个分凹槽一又被多条凸筋分割成多个小凹槽。本发明能在满足推力杆使用要求的前提下，尽可能的降低推力杆的重量，达到推力杆轻量化的要求。

2、专利号为CN201521045394.9，名称为“种封闭式空心芯轴及应用该芯轴的减振球铰”，申请人为：株洲时代新材料科技股份有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种汽车轻量化推力杆结构，包括推力杆杆体、推力杆接头，所述推力杆接头设置在推力杆杆体两端，推力杆为尼龙材料制造，推力杆杆体两侧面布置有加强筋，推力杆杆体与推力杆接头高度相同，宽度小于接头直径。本推力杆采用尼龙材料制造，尼龙材料密度为金属材料的20%，容易实现减重的目的，同时，尼龙材料可采用注塑成型工艺，整个推力杆一次成型，受复杂结构限制的影响较小，加工成本低。

3、专利号为CN201720376836.0， 名称为“一种复合橡胶金属球铰变刚度缓和过渡方法及复合橡胶金属球铰”，申请人为：北京先进复材产品设计有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种大承载的复合材料连杆连接结构，包括：复合材料连杆，至少一个端部设有倒齿槽；倒齿卡套，其内壁设有与所述倒齿槽相匹配的倒齿，外壁设有外螺纹；连接件，包括筒状主体以及设置在所述筒状主体端部的连接柄；所述筒状主体的内壁设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及了连杆的轻量化处理，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，该些专利的连杆仍都是采用的前面所述的将连杆分开制作，或将整体通过钢套嵌入接头制作整体轻量化连杆的做法，因此前面所述的问题依然存在，尤其是如何将橡胶金属球饺与连杆复合形成带橡胶金属球铰的弹性连杆，缺乏技术方案，所以仍有待进一步加以研究改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法存在结构复杂，制作不方便，受力状况不好的不足；提出一种新的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，该种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法结构更加合理，固定方式简单，加工制作方便。

为了达到这一目的，本发明提供了一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：先分别制作橡胶金属球铰和强化体，再将橡胶金属球铰放入强化体中，并使得橡胶金属球铰的外套嵌入在强化体内的球铰孔内，然后将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中，通过注塑和模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

进一步地，所述的先分别制作橡胶金属球铰和强化体是分别制作橡胶金属球铰和强化体；其中，制作橡胶金属球铰是根据连杆的需要，将金属球铰的金属件与橡胶件复合在一起，形成整体结构的橡胶金属球铰；制作强化体是根据连杆的受力特点，采用强度高于轻量化的高分子材料基体的金属或复合材料，制作出嵌入在接头和连杆杆体轻量化的高分子材料基体中的杆状强化体；强化体的材料为金属或高分子复合材料。

进一步地，所述的将橡胶金属球铰放入强化体中是将橡胶金属球铰整体***在强化体的接头强化体部分内；在接头强化体部分开有球铰孔，将橡胶金属球铰整体***在接头强化体的球铰孔内，使得橡胶金属球铰的外套卡在接头强化体的球铰孔内。

进一步地，所述的将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中是在将橡胶金属球铰***接头强化体的球铰孔内后，将强化体连同橡胶金属球铰一起摆放到轻量化的高分子材料基体成型模具中，通过注塑或模压成型制作出带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

进一步地，所述的通过注塑和模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是将强化体连同橡胶金属球铰摆放在模具的空腔中间，在强化体和胶金属球铰的外套的周边复合形成轻量化的高分子材料基体，使得强化体嵌入在轻量化的高分子材料基体中，形成骨架，轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面。

进一步地，所述的通过注塑和模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是通过注塑成型或模压成型的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成轻量化的高分子材料基体。

进一步地，所述的注塑成型或模压成型是将橡胶金属球铰整体和强化体一起摆在注塑模具中，将连杆的接头和连杆杆体一次注塑成型或模压成型而成；制备步骤如下：

1) 选择注塑模具型号；

2) 橡胶金属球铰预热处理，预热温度设定为70℃-90℃，预热时间为0.5-1.5h；

3) 根据球铰角度要求，放置好橡胶金属球铰和强化体；并将强化体放置模具中，强化体两端孔与球铰配合安装；

4) 注塑：将在80℃-100℃的环境下经过2-3小时烘干处理后的塑料粒子注射到用于制造轻量化连杆的模具中，在注塑过程中实现了高分子套管与两端接头的粘接，最终成为一种轻量化连杆总成；塑料粒子在注塑成型或模压成型时，熔体温度控制在280℃-320℃，模具温度控制在70℃-100℃；注塑后进行保压处理；

5)冷却处理：将步骤4得到的轻量化连杆进行物理冷却处理，冷却时间为60-120S，然后取样进行自然冷却至常温。

进一步地，所述的步骤4中的塑料粒子采用尼龙加玻纤，玻纤含量30%-60%。

进一步地，所述的强化体和金属球铰外套的外表层了涂了粘结胶，注塑过程中使轻量化的高分子材料能与强化体和金属球铰外套的外表粘接在一起。

进一步地，所述的注塑成型或模压成型中包括对对橡胶金属球铰外套轴向止挡的同时注塑成型或模压成型；橡胶金属球铰外套轴向止挡与轻量化的高分子材料基体一同注塑成型或模压成型，形成橡胶金属球铰外套轴向止挡。

进一步地，所述的轻量化的高分子材料为高分子复合材料，包括尼龙（聚酰胺）、聚苯乙烯泡沫塑料、蜜胺树脂泡沫塑料、聚乳酸树脂泡沫塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂泡沫塑料、热塑性聚氨酯泡沫塑料的任意一种或两种以上的聚合物材料，以及复合纤维增强的轻量化高分子材料；所述的强化体为金属或非金属复合材料，强度高于周围轻量化的高分子材料的金属材料或非金属复合材料；在强化体表层了涂了胶，注塑过程中使基体和强化体粘接在一起，强化体嵌入在轻量化的高分子材料基体内。

本发明的优点在于：

本发明通过将金属橡胶球铰与强化体放入模具中，使得轻量化高分子复合材料基体成型时能包裹在金属橡胶球铰与强化体一起，主要有以下优点：

1、可以有效提高金属橡胶球铰和强化体与轻量化高分子复合材料基体的结合力，通过轻量化的高分子材料与强化体和金属橡胶球铰的结合性能提高，提高轻量化连杆的承载和应用范围。

2、通过将金属橡胶球铰和强化体一起放入模具，直接将轻量化的高分子材料包裹在金属橡胶球铰和强化体外，简化了金属橡胶球铰的的安装工艺，避免了金属球铰另外安装时的损伤。

3、通过将金属橡胶球铰嵌入到强化体的球铰孔内，再与轻量化的高分子材料的有机结合，使产品在主要承载方向的承载能力得到了提升。

4、强化体的复合使杆身方向的拉伸载荷大大提升，从而避免了因为注胶点或者产品溶解线形成位置强度较弱的劣势。

附图说明

图1是本发明带有金属球铰的轻量化连杆一个实施例的结构示意图；

图2是金属球铰结构示意图；

图3是金属球铰结构俯视示意图；

图4是强化体结构示意图；

图5是金属球铰和强化体一起放入模具的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1-4可以看出，本发明涉及一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，先分别制作橡胶金属球铰1和强化体2，再将橡胶金属球铰1放入强化体2中，并使得橡胶金属球铰的外套5嵌入在强化体2内的球铰孔4内，然后将嵌入有橡胶金属球铰1的强化体2放入成型模具6中，通过注塑的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，构成轻量化的连杆基体3，从而形成带橡胶金属球铰的轻量化连杆。具体制作方式如下：

1)分别制作橡胶金属球铰和强化体；其中，制作橡胶金属球铰1是根据连杆的需要，将金属球铰的金属件与橡胶件复合在一起，形成整体结构的橡胶金属球铰1；制作强化体2是根据连杆的受力特点，采用强度高于轻量化的金属材料制作出嵌入在接头和连杆杆体内的整体杆状强化体2；强化体2的材料为轻金属材料；强化体2包括接头强化体和连杆强化体两部分，接头强化体和连杆强化体两部分连接在一起，形成一个整体的强化体，并在接头强化体部分开有球铰孔4；

2)选择注塑模具型号；根据连杆的形状选择合适的模具，并对模具的内腔进行清洁处理，涂上脱模剂；模具为上下开模的模具，包括上模7和下模8，上下模中都设有调整块11，调整块11用于根据轻量化的连杆基体3的大小选择，保证橡胶金属球铰1放入模具中后，橡胶金属球铰1的橡胶层9与带注塑的轻量化基体5隔离开，防止造成金属橡胶球铰的橡胶层损坏；

3) 橡胶金属球铰预热处理：将橡胶金属球铰放入预热炉中，对橡胶金属球铰进行整体预热；预热温度设定为60--90°，预热时间为0.5-1.5h；

4)装模：根据球铰角度要求，放置好橡胶金属球铰1和强化体2，并将橡胶金属球铰1整体***在强化体2的接头强化体的球铰孔4部分内，使得橡胶金属球铰1的外套5卡在接头强化体的球铰孔4内；然后将强化体2连同橡胶金属球铰1一起放置模具中，强化体2两端孔与橡胶金属球铰1配合安装；为了保证金属球铰的位置，在橡胶金属球铰伸出模具外的芯轴部分通过定位套杆固定位于两端球铰内的橡胶金属球铰，保持两端球铰内的橡胶金属球铰的距离的准确性；同时通过隔离块12隔离橡胶金属球铰1的橡胶层9与注塑腔体10，进一步防止注塑时损伤橡胶层9。

5)注塑：将在80°-100°的环境下经过2-3小时烘干处理后的塑料粒子注射到用于制造轻量化连杆的模具中，在注塑过程中实现了高分子套管与两端接头的粘接，最终成为一种轻量化连杆总成；塑料粒子在注塑成型时，必须严格控制熔体温度为280-320°C ，模具温度为70-100°，注塑完成后，进行保压，保压压力为60-100bar，控制保压时间为5-30S；

6) 冷却处理：将步骤4得到的轻量化连杆进行冷却水冷却处理，冷却时间为80-120S，然后取样进行自然冷却至常温。

其中，所述的将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中是在将橡胶金属球铰***接头强化体的球铰孔内后，将强化体连同橡胶金属球铰一起摆放到轻量化的高分子材料基体成型模具中，通过注塑成型制作出带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

所述的通过注塑成型的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是将强化体连同橡胶金属球铰摆放在模具的空腔中间，在强化体和胶金属球铰的外套的周边复合形成轻量化的高分子材料基体，使得强化体嵌入在轻量化的高分子材料基体中，形成骨架，轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面。

所述的通过注塑的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是通过注塑成型的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成轻量化的高分子材料基体。

所述的塑料粒子采用尼龙加玻纤，玻纤含量30%-60%。

所述的强化体和金属球铰外套的表层了涂一层结构胶，注塑过程中使基体和强化体更好地粘接在一起。

所述的注塑成型中包括对对橡胶金属球铰外套轴向止挡的同时注塑成型；橡胶金属球铰外套轴向止挡与轻量化的高分子材料基体一同注塑成型，形成橡胶金属球铰外套轴向止挡。

所述的轻量化的高分子材料为尼龙加玻纤；所述的强化体为轻金属材料，包括铝合金材料、镁基合金材料、 钛合金材料；在强化体表层了涂了环氧或者丙烯酸酯结构胶，注塑过程中使基体和强化体更好粘接在一起。

实施例二

实施例二的原理与实施例一是一样的，只是结构上稍微有所不同，所述的一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，先分别制作橡胶金属球铰和强化体，再将橡胶金属球铰放入强化体中，并使得橡胶金属球铰的外套嵌入在强化体内的球铰孔内，然后将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中，通过模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

具体制作方式如下：

1) 分别制作橡胶金属球铰和强化体；其中，制作橡胶金属球铰是根据连杆的需要，将金属球铰的金属件与橡胶件复合在一起，形成整体结构的橡胶金属球铰；制作强化体是根据连杆的受力特点，采用强度高于轻量化的高分子材料基体的非金属复合材料，分别制作出嵌入在接头和连杆杆体轻量化的高分子材料基体中的接头强化体和连杆强化体两部分，再将接头强化体和连杆强化体两部分连接在一起，形成一个整体的强化体；其中，接头强化体为套筒状，在接头强化体部分中心有球铰孔，橡胶金属球铰整体***在接头强化体的球铰孔内，使得橡胶金属球铰的外套卡在接头强化体的球铰孔内；强化体的材料为非金属高分子复合材料，包括增强尼龙（聚酰胺）、增强塑料等材料；注塑前，在强化体表层了涂一层结构胶，注塑过程中使基体和强化体更好地粘接在一起。

2) 选择压注模具型号；根据连杆的形状选择合适的模具，并对模具的内腔进行清洁处理，涂上脱模剂；

3) 橡胶金属球铰预热处理：将橡胶金属球铰放入预热炉中，对橡胶金属球铰进行整体预热；预热温度设定为60-90°，预热时间为0.5-1.5h；

4) 装模：根据球铰角度要求，放置好橡胶金属球铰和强化体，并将橡胶金属球铰整体***在强化体的接头强化体部分内；然后将强化体连同橡胶金属球铰一起放置压模模具中，强化体两端孔与球铰配合安装；为了保证金属球铰的位置，在橡胶金属球铰伸出模具外的芯轴部分通过定位套杆固定位于两端球铰内的橡胶金属球铰；

5) 压注成型：将在80°-100°的环境下经过2-3小时烘干处理后的塑料粒子摊铺到用于制造轻量化连杆的模具中，在压注成型过程中实现了高分子套管与两端接头的粘接，最终成为一种轻量化连杆总成；塑料粒子在压注成型时，熔体温度为280-320°C ，模具温度为70-100°，压注成型后保压，保压压力为60-100bar，控制保压时间为5-10S；

6) 冷却处理：将步骤4得到的轻量化连杆进行风冷冷却处理，冷却时间为100S，然后取样进行自然冷却。

其中，所述的将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中是在将橡胶金属球铰***接头强化体的球铰孔内后，将强化体连同橡胶金属球铰一起摆放到轻量化的高分子材料基体成型模具中，通过注塑成型制作出带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

所述的通过压注成型的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是将强化体连同橡胶金属球铰摆放在模具的空腔中间，在强化体和胶金属球铰的外套的周边复合形成轻量化的高分子材料基体，使得强化体嵌入在轻量化的高分子材料基体中，形成骨架，轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面。

所述的通过压注成型的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是通过注塑成型的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成轻量化的高分子材料基体。

所述的塑料粒子采用尼龙加玻纤，玻纤含量30%-60%。

所述的强化体和金属球铰外套的外表层了涂了粘结胶，压注成型过程中使轻量化的高分子材料能与强化体和金属球铰外套的外表粘接在一起。

所述的压注成型中包括对对橡胶金属球铰外套轴向止挡的同时压注成型；橡胶金属球铰外套轴向止挡与轻量化的高分子材料基体一同压注成型，形成橡胶金属球铰外套轴向止挡。

所述的轻量化的高分子材料为高分子复合材料，包括尼龙、聚苯乙烯泡沫塑料、蜜胺树脂泡沫塑料、聚乳酸树脂泡沫塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂泡沫塑料、热塑性聚氨酯泡沫塑料的任意一种或两种以上的聚合物材料；所述的强化体为非金属高分子复合材料或高强度轻金属材料，包括各种高强度的高分子基复合材料或复合纤维材料，以及金属基复合材料，其中，金属基复合材料包括铝合金、钛合金、镁合金材料；非金属基复合材料包括非金属基体为合成树脂、橡胶、塑料，并添加有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须等增强材料的复合材料；在强化体表层了涂了环氧或者丙烯酸酯结构胶，注塑过程中使基体和强化体更好粘接在一起，强化体嵌入在基体内。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，而且本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，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。同时，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所能涵盖的范围内。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例的描述，可以得知，本发明涉及一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：先分别制作橡胶金属球铰和强化体，再将橡胶金属球铰放入强化体中，并使得橡胶金属球铰的外套嵌入在强化体内的球铰孔内，然后将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中，通过注塑和模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

进一步地，所述的先分别制作橡胶金属球铰和强化体是分别制作橡胶金属球铰和强化体；其中，制作橡胶金属球铰是根据连杆的需要，将金属球铰的金属件与橡胶件复合在一起，形成整体结构的橡胶金属球铰；制作强化体是根据连杆的受力特点，采用强度高于轻量化的高分子材料基体的金属或复合材料，制作出嵌入在接头和连杆杆体轻量化的高分子材料基体中的杆状强化体；强化体的材料为金属或高分子复合材料。

进一步地，所述的将橡胶金属球铰放入强化体中是将橡胶金属球铰整体***在强化体的接头强化体部分内；在接头强化体部分开有球铰孔，将橡胶金属球铰整体***在接头强化体的球铰孔内，使得橡胶金属球铰的外套卡在接头强化体的球铰孔内。

进一步地，所述的将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中是在将橡胶金属球铰***接头强化体的球铰孔内后，将强化体连同橡胶金属球铰一起摆放到轻量化的高分子材料基体成型模具中，通过注塑或模压成型制作出带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

进一步地，所述的通过注塑和模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是将强化体连同橡胶金属球铰摆放在模具的空腔中间，在强化体和胶金属球铰的外套的周边复合形成轻量化的高分子材料基体，使得强化体嵌入在轻量化的高分子材料基体中，形成骨架，轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面。

进一步地，所述的通过注塑和模压的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是通过注塑成型的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，形成轻量化的高分子材料基体。

进一步地，所述的注塑成型或模压成型是将橡胶金属球铰整体和强化体一起摆在注塑模具中，将连杆的接头和连杆杆体一次注塑成型或模压成型而成；制备步骤如下：

1) 选择注塑模具型号；

2) 橡胶金属球铰预热处理，预热温度设定为80°，预热时间为1h；

3)据球铰角度要求，放置好橡胶金属球铰和强化体；并将强化体放置模具中，强化体两端孔与球铰配合安装；

4)注塑或模压成型：将在80°-100°的环境下经过2-3小时烘干处理后的塑料粒子注射到用于制造轻量化连杆的模具中，在注塑过程中实现了高分子套管与两端接头的粘接，最终成为一种轻量化连杆总成；塑料粒子在注塑成型或模压成型时，熔体温度为280-320°C ，模具温度为70-100°，注塑时间为2-5S，注塑速度为20-100mm/s，注塑压力为90-140bar，保压压力为60-100bar，控制保压时间为5-10S；

5)冷却处理：将步骤4得到的轻量化连杆进行冷却处理，冷却时间为100S，然后取样进行自然冷却。

进一步地，所述的步骤4中的塑料粒子采用尼龙加玻纤，玻纤含量30%-60%。

进一步地，所述的强化体和金属球铰外套的外表层了涂了粘结胶，注塑过程中使轻量化的高分子材料能与强化体和金属球铰外套的外表粘接在一起。

进一步地，所述的注塑成型或模压成型中包括对对橡胶金属球铰外套轴向止挡的同时注塑成型或模压成型；橡胶金属球铰外套轴向止挡与轻量化的高分子材料基体一同注塑成型或模压成型，形成橡胶金属球铰外套轴向止挡。

进一步地，所述的轻量化的高分子材料为高分子复合材料，包括聚苯乙烯泡沫塑料、蜜胺树脂泡沫塑料、聚乳酸树脂泡沫塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂泡沫塑料、热塑性聚氨酯泡沫塑料的任意一种或两种以上的聚合物材料；所述的强化体为金属或非金属符合材料制作的，强度高于周围轻量化的高分子材料的金属材料或非金属复合材料，在强化体表层了涂了胶，注塑或模压成型过程中使基体和强化体粘接在一起，强化体嵌入在基体内。

本发明的优点在于：

本发明通过将金属橡胶球铰与强化体放入模具中，使得轻量化高分子复合材料基体成型时能包裹在金属橡胶球铰与强化体一起，主要有以下优点：

1、可以有效提高金属橡胶球铰和强化体与轻量化高分子复合材料基体的结合力，通过轻量化的高分子材料与强化体和金属橡胶球铰的结合性能提高，提高轻量化连杆的承载和应用范围。

2、通过将金属橡胶球铰和强化体一起放入模具，直接将轻量化的高分子材料包裹在金属橡胶球铰和强化体外，简化了金属橡胶球铰的的安装工艺，避免了金属球铰另外安装时的损伤。

3、通过将金属橡胶球铰嵌入到强化体的球铰孔内，再与轻量化的高分子材料的有机结合，使产品在主要承载方向的承载能力得到了提升。

4、强化体的复合使杆身方向的拉伸载荷大大提升，从而避免了因为注胶点或者产品溶解线形成位置强度较弱的劣势。

Claims (8)

1.一种带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：先分别制作橡胶金属球铰和强化体，再将橡胶金属球铰放入强化体中，并使得橡胶金属球铰的外套嵌入在强化体内的球铰孔内，然后将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中，通过注塑的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面，构成轻量化的连杆基体，从而形成带橡胶金属球铰的轻量化连杆；具体制作方式如下：

1)分别制作橡胶金属球铰和强化体；其中，制作橡胶金属球铰是根据连杆的需要，将橡胶金属球铰的金属件与橡胶件复合在一起，形成整体结构的橡胶金属球铰；制作强化体是根据连杆的受力特点，采用强度高于轻量化的金属材料制作出嵌入在接头和连杆杆体内的整体杆状强化体；强化体的材料为轻金属材料；强化体包括接头强化体和连杆强化体两部分，接头强化体和连杆强化体两部分连接在一起，形成一个整体的强化体，并在接头强化体部分开有球铰孔；

2)选择注塑模具型号；根据连杆的形状选择合适的模具，并对模具的内腔进行清洁处理，涂上脱模剂；模具为上下开模的模具，包括上模和下模，上下模中都设有调整块，调整块用于根据轻量化的连杆基体的大小选择，保证橡胶金属球铰放入模具中后，橡胶金属球铰的橡胶层与待注塑的轻量化基体隔离开，防止造成金属橡胶球铰的橡胶层损坏；

3) 橡胶金属球铰预热处理：将橡胶金属球铰放入预热炉中，对橡胶金属球铰进行整体预热；预热温度设定为60-90℃，预热时间为0.5-1.5h；

4)装模：根据球铰角度要求，放置好橡胶金属球铰和强化体，并将橡胶金属球铰整体***在强化体的接头强化体的球铰孔部分内，使得橡胶金属球铰的外套卡在接头强化体的球铰孔内；然后将强化体连同橡胶金属球铰一起放置模具中，强化体两端孔与橡胶金属球铰配合安装；为了保证橡胶金属球铰的位置，在橡胶金属球铰伸出模具外的芯轴部分通过定位套杆固定位于两端球铰内的橡胶金属球铰，保持两端球铰内的橡胶金属球铰的距离的准确性；同时通过隔离块隔离橡胶金属球铰的橡胶层与注塑腔体，进一步防止注塑时损伤橡胶层；

5)注塑：将在80℃-100℃的环境下经过2-3小时烘干处理后的塑料粒子注射到用于制造轻量化连杆的模具中，在注塑过程中实现了高分子套管与两端接头的粘接，最终成为一种轻量化连杆总成；塑料粒子在注塑成型时，必须严格控制熔体温度为280-320℃，模具温度为70-100℃，注塑完成后，进行保压，保压压力为60-100bar，控制保压时间为5-30S；

6) 冷却处理：将步骤4得到的轻量化连杆进行冷却水冷却处理，冷却时间为80-120S，然后取样进行自然冷却至常温。

2.如权利要求1所述的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：所述的先分别制作橡胶金属球铰和强化体是分别制作橡胶金属球铰和强化体；其中，制作橡胶金属球铰是根据连杆的需要，将橡胶金属球铰的金属件与橡胶件复合在一起，形成整体结构的橡胶金属球铰；制作强化体是根据连杆的受力特点，采用强度高于轻量化的高分子材料基体的金属或复合材料，制作出嵌入在接头和连杆杆体轻量化的高分子材料基体中的杆状强化体；强化体的材料为金属或高分子复合材料。

3.如权利要求2所述的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：所述的将橡胶金属球铰放入强化体中是将橡胶金属球铰整体***在强化体的接头强化体部分内；在接头强化体部分开有球铰孔，将橡胶金属球铰整体***在接头强化体的球铰孔内，使得橡胶金属球铰的外套卡在接头强化体的球铰孔内。

4.如权利要求3所述的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：所述的将嵌入有橡胶金属球铰的强化体放入成型模具中是在将橡胶金属球铰***接头强化体的球铰孔内后，将强化体连同橡胶金属球铰一起摆放到轻量化的高分子材料基体成型模具中，通过注塑或模压成型制作出带橡胶金属球铰的轻量化连杆。

5.如权利要求3所述的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：所述的通过注塑的方式将轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面是将强化体连同橡胶金属球铰摆放在模具的空腔中间，在强化体和橡胶金属球铰的外套的周边复合形成轻量化的高分子材料基体，使得强化体嵌入在轻量化的高分子材料基体中，形成骨架，轻量化的高分子材料包裹在橡胶金属球铰的外套和强化体的外面。

6.如权利要求1所述的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：所述的步骤5中的塑料粒子采用尼龙加玻纤，玻纤含量30%-60% 。

7.如权利要求1所述的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：所述的强化体和外套的外表层了涂了粘结胶，注塑过程中使轻量化的高分子材料能与强化体和橡胶金属球铰外套的外表粘接在一起。

8.如权利要求1所述的带橡胶金属球铰的轻量化连杆制作方法，其特征在于：所述的注塑成型包括对橡胶金属球铰外套轴向止挡的同时注塑成型；橡胶金属球铰外套轴向止挡与轻量化的高分子材料基体一同注塑成型，形成橡胶金属球铰外套轴向止挡。

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