CN1327912A - 整体式外套橡胶球铰的挤压制作工艺及产品和模具 - Google Patents

Abstract

整体式外套橡胶球铰的挤压制作工艺及产品和模具,利用预应力特性的工作原理,通过工装模具将球铰类及轴套类产品的外套或芯轴进行预应力挤压或扩张,使球铰类及轴套类产品中的橡胶层得到一种由外套挤压或芯轴扩张所产生的预应力。球铰外套做成整体,并将橡胶、芯轴和整体外套一起硫化。由挤压模套或扩张芯棒将硫化好的球铰外套通过挤压缩小,或者将球铰芯轴扩大,从而使橡胶层产生预压缩,形成一种内在的预应力,提高产品的疲劳性能和使用寿命。

Description

整体式外套橡胶球铰的挤压制作工艺及产品和模具

本发明涉及橡胶弹性元件的球铰类及轴套类产品制作工艺。

本发明还涉及橡胶弹性元件的球铰类及轴套类产品结构。

本发明还涉及橡胶弹性元件的球铰类及轴套类产品的制作模具。

现有的橡胶弹性元件球铰结构产品大部分由金属外套和芯轴，以及橡胶经高温硫化后粘结在一起组成，因橡胶材料特有的弹性从而起到减振降噪的作用。目前，国内所用球铰的外套基本上都是三瓣结构，金属外套被均匀地切割成三瓣，通过特殊的模具结构硫化后，外套的三瓣(即三段圆弧)的圆心将不再是原来整体时的圆心，而是分布在一个偏心圆上。所谓偏心圆，其半径由设计者自己根据实际需要确定，圆心就是原来外套为整体时的圆心，其目的有两个：一是因为硫化后的橡胶冷却收缩，而产品的外套与芯轴不能收缩，从而在橡胶与金属结合表面形成拉应力，削弱了两者的粘结强度，而采用三瓣外套结构，橡胶冷却时可自由收缩或膨胀，因而不可能形成此种拉应力；二是因为，一般球铰类的产品，工作时都会压到一个工作套里去，而按上述方法做出的产品的外径(其实已经不能称之为外径，因为外套已经不是一个整圆)将比工作套的直径大，因而，当产品压进工作套时，产品的三瓣金属外套将受到挤压，从而使得橡胶也受到挤压，最终达到使橡胶得到预压缩的目的。但此种结构有以下几个缺陷：第一，外套分成三瓣，降低了产品的整体强度；第二，改变了橡胶的连续性，形成了许多不可避免的缺口，造成橡胶表面应力集中，从而影响产品的疲劳性能；第三，此结构虽然消除了收缩应力，但会造成橡胶各部分收缩的不均匀；第四，增加了模具结构的复杂性，加工时辅助时间增加，从而增加了制造成本；第五，产品的废品率高。因此，很有必要对此结构加以改进。

本发明的目的是为克服现有球铰类产品的上述结构的缺点，提供一种简单有效的整体式外套橡胶球铰的挤压制作工艺及产品和模具，使产品的橡胶层得到预压缩，从而改善橡胶工作状况和提高产品的寿命，缩短加工辅助时间。

本发明的目的是基于这样一种原理提出来的，利用预应力特性的工作原理，通过一工装模具将球铰类及轴套类产品的外套或球铰芯轴进行预应力挤压或扩张，使球铰类及轴套类产品中的橡胶层得到一种由外套挤压或芯轴扩张所产生的预应力。球铰外套做成整体，并将橡胶、芯轴和整体外套一起硫化。同时加工一工装，工装内具有一挤压模套或扩张芯棒将硫化好的产品的球铰外套通过挤压缩小，或者将球铰芯轴扩大，使橡胶层产生预压缩，并形成一种内在的预应力，从而提高产品的强度。

本发明与外套三瓣结构相比较，优点在于：第一，外套做成整体，因而强度得到了保证；第二，得到了连续的橡胶自由面，减小了因各种尖锐拐角和缺口而产生的应力集中，改善了产品的疲劳性能；第三，降低了模具的复杂程度；第四，产品外套通过挤压后，与分瓣结构(如三瓣结构)一样，也具有消除金属与橡胶拉应力的作用。经对三瓣式外套、整体式外套但未经挤压和整体式外套且经过挤压三种结构的球铰进行试验，得到如下数据：

由此可见，整体式外套球铰的产品的使用寿命将明显高于其它两种结构的球铰。

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明；

图1为本发明球铰类及轴套类产品的外套挤压过程结构示意图；

图2为由本发明制作工艺所制成的外套挤压使橡胶层得到预应力的一种球铰产品；

图3为由本发明制作工艺所制成的芯轴扩张使橡胶层得到预应力的另一种球铰产品；

图4为本发明球铰类及轴套类产品的挤压扩张芯轴过程结构示意图。

图中：1、外套 2、橡胶层 3、芯轴 4、挤压模具 5、压装部分 6、挤压模具 7、基座部分 8、压装筒 9、挤压套 10、顶筒11、压装块 12、挤压芯棒 13、顶筒 14、球铰类产品

本发明从预应力学的角度出发，在制作球铰类产品时，设置有橡胶层预应力制作工艺，通过模具挤压外套或扩张芯轴使产品的中间橡胶层得到预应力，以提高产品的抗疲劳性能。从附图中可以看出本发明的产品主要包括外套1、橡胶层2、芯轴3几部分，其特征在于：橡胶层2是经过预应力压缩工艺处理，具有预应力存在的橡胶层。橡胶层2的预应力是通过模具挤压或滚压形成的。其中，可以通过挤压产品外套1，使产品外套1收缩挤压橡胶层2形成；也可以通过挤压产品芯轴3，使产品芯轴3向外扩张挤压橡胶层2形成；还可以通过滚压外套1或芯轴3形成。对于采用挤压方法时，挤压模具4包括压装部分5、挤压模具6和基座部分7。而且，当球铰类产品是通过挤压产品外套使橡胶层2得到预应力时，其压装部分5为压装筒8，挤压模具6为挤压套9，基座部分7为顶筒10。产品的制作方法是将产品14置于压装筒8与挤压模具6之间，产品14的外套与挤压模具的内套为过盈配合，产品14在压装筒8的作用下压入挤压模具6内，产品14的外套又在挤压模具6的作用下被压缩缩小，并使橡胶层产生预应力，挤压后的产品外套外径仍有加工余量，再经过二次机加工可得到最后所需的尺寸和表面光洁度。当球铰类产品是通过挤压产品芯轴使橡胶层2得到预应力时，其压装部分5为压装块11，挤压模具6为挤压芯棒12，基座部分7为顶筒13。产品的制作方法是将产品14置于压装块11与挤压芯棒12之间，产品14的芯轴内孔与挤压芯棒12的外套为过盈配合，产品14的芯轴内孔在压装块11与挤压芯棒12的共同作用下被扩大，并使橡胶层产生预应力，挤压后的产品芯轴内孔仍有加工余量，再经过二次机加工可得到最后所需的尺寸和表面光洁度。

Claims (9)

1、整体式外套橡胶球铰的挤压制作工艺，其特征在于：在制作球铰类产品时，设置有橡胶层预应力制作工艺，通过模具挤压外套或扩张芯轴使中间橡胶层得到预应力。

2、如权利要求1所述的整体式外套橡胶球铰的挤压制作工艺，其特征在于：橡胶层的预应力是通过模具挤压外套获得的。

3、如权利要求1所述的整体式外套橡胶球铰的挤压制作工艺，其特征在于：橡胶层的预应力是通过模具扩张芯轴获得的。

4、整体式外套橡胶球铰，其特征在于：包括外套(1)、橡胶层(2)、芯轴(3)几部分，其特征在于：橡胶层(2)是经过预应力压缩工艺处理，具有预应力存在的橡胶层。

5、如权利要求4所述的整体式外套橡胶球铰，其特征在于：橡胶层(2)的预应力是通过模具挤压产品外套(1)，使产品外套(1)收缩挤压橡胶层(2)形成的。

6、如权利要求4所述的整体式外套橡胶球铰，其特征在于：橡胶层(2)的预应力是通过模具挤压产品芯轴(3)，使产品芯轴(3)向外扩张挤压橡胶层(2)形成的。

7、如权利要求4所述的整体式外套橡胶球铰，其特征在于：橡胶层(2)的预应力是通过模具滚压外套(1)或芯轴(3)形成的。

8、整体式外套橡胶球铰的制作模具，其特征在于：挤压模具(4)包括压装部分(5)、挤压模具(6)和基座部分(7)，产品的被挤压面与挤压模具的挤压面为过盈配合。

9、如权利要求8所述的整体式外套橡胶球铰的制作模具，其特征在于：当球铰类产品是通过挤压产品外套使橡胶层(2)得到预应力时，其压装部分(5)为压装筒(8)，挤压模具(6)为挤压套(9)，基座部分(7)为顶筒(10)，当球铰类产品是通过挤压产品芯轴使橡胶层(2)得到预应力时，其压装部分(5)为压装块(11)，挤压模具(6)为挤压芯棒(12)，基座部分(7)为顶筒(13)。

Images