專利名稱：整體式外套橡膠球鉸的擠壓制作工藝及產品和模具的制作方法
技術領域：
本發明涉及橡膠彈性元件的球鉸類及軸套類產品制作工藝。
本發明還涉及橡膠彈性元件的球鉸類及軸套類產品結構。
本發明還涉及橡膠彈性元件的球鉸類及軸套類產品的制作模具。
現有的橡膠彈性元件球鉸結構產品大部分由金屬外套和芯軸，以及橡膠經高溫硫化后粘結在一起組成，因橡膠材料特有的彈性從而起到減振降噪的作用。目前，國內所用球鉸的外套基本上都是三瓣結構，金屬外套被均勻地切割成三瓣，通過特殊的模具結構硫化后，外套的三瓣(即三段圓弧)的圓心將不再是原來整體時的圓心，而是分布在一個偏心圓上。所謂偏心圓，其半徑由設計者自己根據實際需要確定，圓心就是原來外套為整體時的圓心，其目的有兩個一是因為硫化后的橡膠冷卻收縮，而產品的外套與芯軸不能收縮，從而在橡膠與金屬結合表面形成拉應力，削弱了兩者的粘結強度，而采用三瓣外套結構，橡膠冷卻時可自由收縮或膨脹，因而不可能形成此種拉應力；二是因為，一般球鉸類的產品，工作時都會壓到一個工作套里去，而按上述方法做出的產品的外徑(其實已經不能稱之為外徑，因為外套已經不是一個整圓)將比工作套的直徑大，因而，當產品壓進工作套時，產品的三瓣金屬外套將受到擠壓，從而使得橡膠也受到擠壓，最終達到使橡膠得到預壓縮的目的。但此種結構有以下幾個缺陷第一，外套分成三瓣，降低了產品的整體強度；第二，改變了橡膠的連續性，形成了許多不可避免的缺口，造成橡膠表面應力集中，從而影響產品的疲勞性能；第三，此結構雖然消除了收縮應力，但會造成橡膠各部分收縮的不均勻；第四，增加了模具結構的復雜性，加工時輔助時間增加，從而增加了制造成本；第五，產品的廢品率高。因此，很有必要對此結構加以改進。
本發明的目的是為克服現有球鉸類產品的上述結構的缺點，提供一種簡單有效的整體式外套橡膠球鉸的擠壓制作工藝及產品和模具，使產品的橡膠層得到預壓縮，從而改善橡膠工作狀況和提高產品的壽命，縮短加工輔助時間。
本發明的目的是基于這樣一種原理提出來的，利用預應力特性的工作原理，通過一工裝模具將球鉸類及軸套類產品的外套或球鉸芯軸進行預應力擠壓或擴張，使球鉸類及軸套類產品中的橡膠層得到一種由外套擠壓或芯軸擴張所產生的預應力。球鉸外套做成整體，并將橡膠、芯軸和整體外套一起硫化。同時加工一工裝，工裝內具有一擠壓模套或擴張芯棒將硫化好的產品的球鉸外套通過擠壓縮小，或者將球鉸芯軸擴大，使橡膠層產生預壓縮，并形成一種內在的預應力，從而提高產品的強度。
本發明與外套三瓣結構相比較，優點在于第一，外套做成整體，因而強度得到了保證；第二，得到了連續的橡膠自由面，減小了因各種尖銳拐角和缺口而產生的應力集中，改善了產品的疲勞性能；第三，降低了模具的復雜程度；第四，產品外套通過擠壓后，與分瓣結構(如三瓣結構)一樣，也具有消除金屬與橡膠拉應力的作用。經對三瓣式外套、整體式外套但未經擠壓和整體式外套且經過擠壓三種結構的球鉸進行試驗，得到如下數據 由此可見，整體式外套球鉸的產品的使用壽命將明顯高于其它兩種結構的球鉸。
下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明；
圖1為本發明球鉸類及軸套類產品的外套擠壓過程結構示意圖；圖2為由本發明制作工藝所制成的外套擠壓使橡膠層得到預應力的一種球鉸產品；圖3為由本發明制作工藝所制成的芯軸擴張使橡膠層得到預應力的另一種球鉸產品；圖4為本發明球鉸類及軸套類產品的擠壓擴張芯軸過程結構示意圖。
圖中1、外套 2、橡膠層 3、芯軸 4、擠壓模具 5、壓裝部分 6、擠壓模具 7、基座部分 8、壓裝筒 9、擠壓套 10、頂筒11、壓裝塊 12、擠壓芯棒 13、頂筒 14、球鉸類產品本發明從預應力學的角度出發，在制作球鉸類產品時，設置有橡膠層預應力制作工藝，通過模具擠壓外套或擴張芯軸使產品的中間橡膠層得到預應力，以提高產品的抗疲勞性能。從附圖中可以看出本發明的產品主要包括外套1、橡膠層2、芯軸3幾部分，其特征在于橡膠層2是經過預應力壓縮工藝處理，具有預應力存在的橡膠層。橡膠層2的預應力是通過模具擠壓或滾壓形成的。其中，可以通過擠壓產品外套1，使產品外套1收縮擠壓橡膠層2形成；也可以通過擠壓產品芯軸3，使產品芯軸3向外擴張擠壓橡膠層2形成；還可以通過滾壓外套1或芯軸3形成。對于采用擠壓方法時，擠壓模具4包括壓裝部分5、擠壓模具6和基座部分7。而且，當球鉸類產品是通過擠壓產品外套使橡膠層2得到預應力時，其壓裝部分5為壓裝筒8，擠壓模具6為擠壓套9，基座部分7為頂筒10。產品的制作方法是將產品14置于壓裝筒8與擠壓模具6之間，產品14的外套與擠壓模具的內套為過盈配合，產品14在壓裝筒8的作用下壓入擠壓模具6內，產品14的外套又在擠壓模具6的作用下被壓縮縮小，并使橡膠層產生預應力，擠壓后的產品外套外徑仍有加工余量，再經過二次機加工可得到最后所需的尺寸和表面光潔度。當球鉸類產品是通過擠壓產品芯軸使橡膠層2得到預應力時，其壓裝部分5為壓裝塊11，擠壓模具6為擠壓芯棒12，基座部分7為頂筒13。產品的制作方法是將產品14置于壓裝塊11與擠壓芯棒12之間，產品14的芯軸內孔與擠壓芯棒12的外套為過盈配合，產品14的芯軸內孔在壓裝塊11與擠壓芯棒12的共同作用下被擴大，并使橡膠層產生預應力，擠壓后的產品芯軸內孔仍有加工余量，再經過二次機加工可得到最后所需的尺寸和表面光潔度。
權利要求
1.整體式外套橡膠球鉸的擠壓制作工藝，其特征在于在制作球鉸類產品時，設置有橡膠層預應力制作工藝，通過模具擠壓外套或擴張芯軸使中間橡膠層得到預應力。
2.如權利要求1所述的整體式外套橡膠球鉸的擠壓制作工藝，其特征在于橡膠層的預應力是通過模具擠壓外套獲得的。
3.如權利要求1所述的整體式外套橡膠球鉸的擠壓制作工藝，其特征在于橡膠層的預應力是通過模具擴張芯軸獲得的。
4.整體式外套橡膠球鉸，其特征在于包括外套(1)、橡膠層(2)、芯軸(3)幾部分，其特征在于橡膠層(2)是經過預應力壓縮工藝處理，具有預應力存在的橡膠層。
5.如權利要求4所述的整體式外套橡膠球鉸，其特征在于橡膠層(2)的預應力是通過模具擠壓產品外套(1)，使產品外套(1)收縮擠壓橡膠層(2)形成的。
6.如權利要求4所述的整體式外套橡膠球鉸，其特征在于橡膠層(2)的預應力是通過模具擠壓產品芯軸(3)，使產品芯軸(3)向外擴張擠壓橡膠層(2)形成的。
7.如權利要求4所述的整體式外套橡膠球鉸，其特征在于橡膠層(2)的預應力是通過模具滾壓外套(1)或芯軸(3)形成的。
8.整體式外套橡膠球鉸的制作模具，其特征在于擠壓模具(4)包括壓裝部分(5)、擠壓模具(6)和基座部分(7)，產品的被擠壓面與擠壓模具的擠壓面為過盈配合。
9.如權利要求8所述的整體式外套橡膠球鉸的制作模具，其特征在于當球鉸類產品是通過擠壓產品外套使橡膠層(2)得到預應力時，其壓裝部分(5)為壓裝筒(8)，擠壓模具(6)為擠壓套(9)，基座部分(7)為頂筒(10)，當球鉸類產品是通過擠壓產品芯軸使橡膠層(2)得到預應力時，其壓裝部分(5)為壓裝塊(11)，擠壓模具(6)為擠壓芯棒(12)，基座部分(7)為頂筒(13)。
全文摘要
整體式外套橡膠球鉸的擠壓制作工藝及產品和模具,利用預應力特性的工作原理,通過工裝模具將球鉸類及軸套類產品的外套或芯軸進行預應力擠壓或擴張,使球鉸類及軸套類產品中的橡膠層得到一種由外套擠壓或芯軸擴張所產生的預應力。球鉸外套做成整體,并將橡膠、芯軸和整體外套一起硫化。由擠壓模套或擴張芯棒將硫化好的球鉸外套通過擠壓縮小,或者將球鉸芯軸擴大,從而使橡膠層產生預壓縮,形成一種內在的預應力,提高產品的疲勞性能和使用壽命。
文檔編號F16J15/00GK1327912SQ01114568
公開日2001年12月26日 申請日期2001年7月4日 優先權日2001年7月4日
發明者張春良, 郭文愛 申請人:株洲時代橡塑股份有限公司