一种无接缝橡胶气囊成型工艺的制作方法

1.本发明涉及橡胶气囊制备技术领域，特别是涉及一种无接缝橡胶气囊成型工艺。


背景技术：

2.气嚢式蓄能器是一种高压液压元件，主要由承压壳体、橡胶气囊和配套阀门组成，广泛应用在汽车、工程机械、船舶工业、航空航天等领域。气嚢式蓄能器是利用气囊的收缩膨胀过程（气体的可压缩性）来实现液压系统能量的储蓄与释放，气囊的疲劳寿命是决定液压蓄能器质量及可靠性的核心指标。
3.目前国内蓄能器橡胶气囊为多段粘结式结构，这是由于国内生产工艺仍为分体式模压成型，利用平板硫化机使胶料在多个模具内分别成型（气囊上半部、气囊下半部），再通过胶水粘结拼接而成最终的气囊。显然，这种粘结气囊存在不连续材料区，变形量小、承载力不足和抗疲劳能力差，使用过程中易在接缝处形成应力集中导致气囊过早开裂失效，无法满足蓄能器长期回收储存能量、吸收压力脉动和缓和液压冲击的需求，严重影响了嚢式蓄能器整体品质和使用寿命，特别无法满足高端蓄能器市场需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种无接缝橡胶气囊成型工艺，以解决上述现有技术存在的问题，气囊成品为一体式结构，无接缝，变形量大，承载力足，满足蓄能器长期回收储存能量、吸收压力脉动和缓和液压冲击的需求。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种无接缝橡胶气囊成型工艺，根据原料粘度，硫化时间等设计了加热结构，供料机结构，根据单组产品用料量，加热后橡胶流速等特点涉及橡胶注射部分结构；根据产品使用要求设计了硫化部分加热板等内容结构，根据产品结构设计了模具和脱模结构，根据产品最终要求对制品设计了二次加工工艺，包括修边和二次硫化等，具体包括如下步骤：
7.步骤一，橡胶储料，橡胶储存进料筒内进行预加热塑化；
8.步骤二，橡胶注射，将预加热后成为塑化状态下的橡胶注压进模具内，模具需进行抽真空处理；
9.步骤三，硫化成型，注压完全后，橡胶在模具内高温硫化成型为橡胶气囊；
10.步骤四，半成品脱模，自模芯一端注入空气，带动成型后的橡胶气囊气吹脱模；
11.步骤五，修边处理，橡胶气囊废边修剪；
12.步骤六，二次硫化，冷却后的橡胶气囊进烘箱进行二次加热硫化，提高橡胶气囊硫化程度与确保产品质量性能稳定；本发明所加工生产的用于液压蓄能器的无接缝橡胶气囊，无接缝，使用过程中能够避免传统粘结式气囊易在接缝处形成应力集中导致气囊过早开裂失效，无法满足蓄能器长期回收储存能量、吸收压力脉动和缓和液压冲击的需求，严重影响了嚢式蓄能器整体品质和使用寿命，特别无法满足高端蓄能器市场需求的问题。
13.可选的，步骤一包括储存于储料箱内的带状橡胶原料，经供料机通过物料夹具从储料箱中输送至预制口，预制口处的剪切装置根据单组橡胶用量自动剪断带状橡胶原料，并将剪短后的带状橡胶原料输送至进料筒内进行70℃-85℃的预加热塑化，物料预制完成。
14.可选的，橡胶注射前需要进行合模操作，合模采用全液压合模装置，油缸带动上模具移动实现与下模具的合模，油缸动作时通过自吸口自油箱内向油缸充油，合模完成时，充油停止，自吸口处被自吸阀切断，实现油缸增压锁模。
15.可选的，模芯底部设有气口，气口外接有气泵，半成品脱模时，油缸反向动作，打开上模，气泵自气口向橡胶气囊内吹气，使橡胶气囊膨胀，带动橡胶气囊向外脱模。
16.可选的，本发明为克服多段式粘结气囊变形量小、承载力不足和抗疲劳能力差等缺点，设计了无接缝气囊结构，其内壁一体成型有加强部，可从本质上提升气囊的疲劳寿命，橡胶气囊内壁均匀设有多个加强部，加强部与橡胶气囊一体成型。
17.可选的，加强部包括对称布置的第一加强筋和第二加强筋；第一加强筋横向截面为三角形结构，该三角形结构远离第二加强筋一端的侧边长度大于其靠近第二加强筋一端的侧边长度；第二加强筋结构与第一加强筋结构相同。
18.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
19.本发明公开的无接缝橡胶气囊成型工艺，制造的橡胶气囊整体光滑平整无接缝，强度均匀。另外利用囊体内腔局部加强部的增厚设计，限制气囊过度膨胀变形，避免过早发生疲劳从而延长使用寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
21.图1为本发明无接缝橡胶气囊成型工艺流程示意图；
22.图2为本发明橡胶气囊内侧局部示意图；
23.附图标记说明：1-橡胶气囊，2-加强部，201-第一加强筋，202-第二加强筋。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
25.本发明的目的是提供一种无接缝橡胶气囊成型工艺，以解决上述现有技术存在的问题，气囊成品为一体式结构，无接缝，变形量大，承载力足，满足蓄能器长期回收储存能量、吸收压力脉动和缓和液压冲击的需求。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.本发明提供一种无接缝橡胶气囊成型工艺，为克服橡胶黏度大，流动性差，高温时
易焦烧等技术瓶颈，设计了包括储送料、加热、注射、硫化、脱模、修边等工艺流程，完成了新型气囊从设计到生产制造的全过程，如图1所示，具体包括如下步骤：
28.步骤一，橡胶储料，储存于储料箱内的带状橡胶原料，经供料机通过物料夹具从储料箱中输送至预制口，预制口处的剪切装置根据单组橡胶用量自动剪断带状橡胶原料，并将剪短后的带状橡胶原料输送至进料筒内进行70℃-85℃的预加热塑化，物料预制完成；
29.步骤二，橡胶注射，橡胶注射前需要进行合模操作，合模采用全液压合模装置，油缸带动上模具移动实现与下模具的合模，油缸动作时通过自吸口自油箱内向油缸充油，合模完成时，充油停止，自吸口处被自吸阀切断，实现油缸增压锁模，将预加热后成为塑化状态下的橡胶注压进模具内，模具需进行抽真空处理，由于橡胶黏度大，流动性差，高温又易焦烧，因此在橡胶注射工艺阶段确定了先进先出注射原理，以保证橡胶均匀流动；
30.步骤三，硫化成型，注压完全后，橡胶在模具内高温硫化成型为橡胶气囊，硫化处理工艺阶段为保证橡胶制品硫化均匀性，设计胶料以高温快速硫化，通过反复试验确定了最佳硫化温度；
31.步骤四，半成品脱模，由于新型橡胶气囊结构壁厚薄，设计使用气体辅助成型技术，使用气吹实现模具的脱模，模芯底部设有气口，气口外接有气泵，半成品脱模时，油缸反向动作，打开上模，气泵自气口向橡胶气囊内吹气，使橡胶气囊膨胀，带动橡胶气囊向外脱模；
32.步骤五，修边处理，橡胶气囊废边修剪，为降低制品的残余应力和减小制品翘曲变形在产品成型后进行修边处理；
33.步骤六，二次硫化，冷却后的橡胶气囊1进烘箱进行二次加热硫化，提高橡胶气囊1硫化程度与确保产品质量性能稳定；本发明所加工生产的用于液压蓄能器的无接缝橡胶气囊1无接缝，使用过程中能够避免传统粘结式气囊易在接缝处形成应力集中导致气囊过早开裂失效，无法满足蓄能器长期回收储存能量、吸收压力脉动和缓和液压冲击的需求，严重影响了嚢式蓄能器整体品质和使用寿命，特别无法满足高端蓄能器市场需求的问题。
34.进一步优选的，本发明采用塑化注射装置实现上述工艺的储料、注射过程，塑化注射装置有两个主要的作用，即使物料均匀熔融塑化（挤出）和储存物料并将其注入模具（注射）。其中注压机使用螺杆-柱塞式注射方法，塑化过程采用自动温度控制，用低速大扭矩液压马达直接驱动螺杆，使胶料在理想温度下注入模腔，能够防止胶料停留时间太长导致硫化出现废品，胶料注射不均匀的问题。该部分主要机械结构包括储料箱、供料机、注压机、物料夹具、剪切装置、加热装置等。装置工作原理：储料箱用于储存带状橡胶原料；供料机通过物料夹具从储料箱中输送原料至预制口，剪切装置根据单组橡胶用量自动剪断橡胶原料，物料预制完成；通过热流道技术，配合螺杆-柱塞式注压机完成注射；在胶料注射完毕后，进行胶料的热硫化，到达设定的时间后，自动开模。
35.本发明采用合模装置实现上述工艺的硫化、脱模工艺，合模装置的主要作用是保证成型模具系统的锁紧、开启和闭合，取出制品，并确保以准确的数据动作。它主要由固定模板、活动模板、拉杆、油缸及模具，气吹脱模机构等组成。全液压合模装置以大面积高锁模输入压力均匀地进行合模工作，锁模力是由四柱和少量运动件产生的，合模时间短，模具高度自动适调。自吸阀式合模装置合模时，压力油从快速移模缸柱塞的中心管进入，快速移模油缸内径小，能实现油缸的快速移模。与此同时，主油缸出现负压，辅油箱中的压力油通过
自吸口向主油缸充油。当快速油缸给油结束时，动模板停止移动，合模完成，充油停止，自吸阀前移，切断自吸口通道，实现油缸的增压锁模。注射及硫化工艺完成后，脱模通过开关触发吹气动作，模具的模芯底部吹气使橡胶气囊1膨胀，带动橡胶气囊1向外脱模。模具则是根据本发明工艺专门设计，一组两只，能够同时生产。
36.进一步的，本发明通过观察嚢式蓄能器橡胶气囊1工作过程中的形变状态，以及分析归纳目前橡胶气囊疲劳破坏的特点，重新设计并形成了本发明无接缝式橡胶气囊1，从根本上避免了多段式橡胶气囊1易在连接处出现应力集中导致开裂的缺陷。根据动作试验及仿真观察发现由于蓄能器橡胶气囊1壁厚通常较薄，在液压油的挤压下，由于结构内部无支撑，纵向形变无规律，在随机形变过程中容易出现极端折叠情况，在反复形变下，折叠位置易发生应力集中导致破坏。因此，本发明为橡胶气囊1内部均匀布置一体成型的加强部，使其能够在工作中呈现规律形变的状态，避免出现极端折叠导致应力集中的情况，提高橡胶气囊1疲劳寿命。采用本发明成型的橡胶气囊相较于传统橡胶气囊力学性能更好，具体的，本发明橡胶气囊主要力学性能如下：
37.拉伸强度大于等于15mpa，拉断伸长率为600-700%，扯断永久变形小于20%，撕裂强度大于45kn/m，疲劳寿命约50万次。而采用现有传统工艺成型的橡胶气囊达不到本技术上述性能，传统橡胶气囊力学性能如下：
38.拉伸强度大于等于11mpa，拉断伸长率为450-540%，扯断永久变形小于35%，撕裂强度大于35kn/m，疲劳寿命约10万次；可见本发明橡胶气囊力学性能更优异，疲劳寿命更长。
39.根据实验分析与仿真，确定加强部2样式为一组两个长条状对向三角形结构，长度、三角底边厚度及加强部组数根据蓄能器规格确定，具体的，如图2所示，加强部2包括对称布置的第一加强筋201和第二加强筋202；第一加强筋201横向截面为三角形结构，该三角形结构远离第二加强筋202一端的侧边长度大于其靠近第二加强筋202一端的侧边长度；第二加强筋202结构与第一加强筋201结构相同。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种无接缝橡胶气囊成型工艺，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，橡胶储料，橡胶储存进料筒内进行预加热塑化；步骤二，橡胶注射，将预加热后成为塑化状态下的橡胶注压进模具内，模具需进行抽真空处理；步骤三，硫化成型，注压完全后，橡胶在模具内高温硫化成型为橡胶气囊；步骤四，半成品脱模，自模芯一端注入空气，带动成型后的橡胶气囊气吹脱模；步骤五，修边处理，橡胶气囊废边修剪；步骤六，二次硫化，冷却后的橡胶气囊进烘箱进行二次加热硫化，提高橡胶气囊硫化程度与确保产品质量性能稳定。2.根据权利要求1所述的无接缝橡胶气囊成型工艺，其特征在于：步骤一包括储存于储料箱内的带状橡胶原料，经供料机通过物料夹具从储料箱中输送至预制口，预制口处的剪切装置根据单组橡胶用量自动剪断带状橡胶原料，并将剪短后的带状橡胶原料输送至进料筒内进行70℃-85℃的预加热塑化，物料预制完成。3.根据权利要求1所述的无接缝橡胶气囊成型工艺，其特征在于：橡胶注射前需要进行合模操作，合模采用全液压合模装置，油缸带动上模具移动实现与下模具的合模，油缸动作时通过自吸口自油箱内向油缸充油，合模完成时，充油停止，自吸口处被自吸阀切断，实现油缸增压锁模。4.根据权利要求3所述的无接缝橡胶气囊成型工艺，其特征在于：模芯底部设有气口，气口外接有气泵，半成品脱模时，油缸反向动作，打开上模，气泵自气口向橡胶气囊内吹气，使橡胶气囊膨胀，带动橡胶气囊向外脱模。5.根据权利要求1所述的无接缝橡胶气囊成型工艺，其特征在于：橡胶气囊内壁均匀设有多个加强部，加强部与橡胶气囊一体成型。6.根据权利要求5所述的无接缝橡胶气囊成型工艺，其特征在于：加强部包括对称布置的第一加强筋和第二加强筋；第一加强筋横向截面为三角形结构，该三角形结构远离第二加强筋一端的侧边长度大于其靠近第二加强筋一端的侧边长度；第二加强筋结构与第一加强筋结构相同。

技术总结
本发明公开一种无接缝橡胶气囊成型工艺，涉及橡胶气囊制备技术领域，包括步骤：橡胶储料，橡胶储存进料筒内进行预加热塑化；橡胶注射，将预加热后成为塑化状态下的橡胶注压进模具内，模具需进行抽真空处理；硫化成型，注压完全后，橡胶在模具内高温硫化成型为橡胶气囊；半成品脱模，自模芯一端注入空气，带动成型后的橡胶气囊气吹脱模；修边处理，橡胶气囊废边修剪；二次硫化。采用本发明提供的无接缝橡胶气囊成型工艺生产的橡胶气囊成品为一体式结构，无接缝，变形量大，承载力足，满足蓄能器长期回收储存能量、吸收压力脉动和缓和液压冲击的需求。的需求。的需求。


技术研发人员：牛亚平 丁志和 沈正祥 严世军 邬旭东 翟彬彬 许波 陈虎 黄焕东 陈定岳
受保护的技术使用者：宁波市特种设备检验研究院
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/7/25