空氣彈簧皮囊的硫化裝備及工藝

趙宇　余勝東　趙昌祥

摘 要：針對空氣彈簧皮囊在硫化處理過程中容易發(fā)生受熱不均、皮囊層厚度尺度不可控、簾線分布不一致以及皮囊內(nèi)部產(chǎn)生氣泡等問題，提出了一種空氣彈簧皮囊的硫化裝備及工藝，主要包括空氣彈簧皮囊的硫化模具及硫化工藝，可對空氣彈簧皮囊依次進(jìn)行蒸汽硫化、氮氣硫化和保壓硫化。硫化過程中，空氣彈簧皮囊受熱更均勻，進(jìn)而使硫化后的空氣彈簧皮囊具備更好的材料一致性，簾線分布更勻稱，避免產(chǎn)生氣泡。

關(guān)鍵詞：空氣彈簧皮囊;硫化處理;蒸汽硫化;氮氣硫化

中圖分類號：U463.334.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）32-0054-03

Vulcanization Equipment and Technology of Air Spring Leather Bag

ZHAO Yu YU Shengdong ZHAO Changxiang

（Zhejiang Gold Intelligent Suspension Co.， Ltd.， Wenzhou Zhejiang 325000）

Abstract： Aiming at the defects that air spring leather bag is prone to uneven heating， uncontrollable thickness scale of leather bag layer， inconsistent cord distribution and bubbles in the leather bag during vulcanization treatment， a vulcanization equipment and process of air spring leather bag are proposed in this paper. It mainly includes the vulcanization mold and vulcanization process of the air spring leather bag. The air spring leather bag can be steam vulcanized， nitrogen vulcanized and pressure maintaining vulcanized in turn. During the vulcanization process， the air spring leather bag is heated more evenly， which can make the vulcanized air spring leather bag have better material consistency， uniform cord distribution and completely avoid bubbles.

Keywords： air spring leather bag;vulcanization treatment;steam vulcanization;nitrogen vulcanization

空氣懸架通過調(diào)節(jié)空氣彈簧的氣體壓力，降低系統(tǒng)剛度，獲得良好的減振特性，以及提高車輛的舒適性和平順性[1]?？諝鈴椈善つ沂强諝鈶壹艿闹匾獌δ茉蛨?zhí)行元件。汽車電控系統(tǒng)通過電磁閥對空氣彈簧皮囊的壓力和體積進(jìn)行控制，實現(xiàn)空氣彈簧的伸長量和剛度系數(shù)的調(diào)節(jié)，從而使其智能地適應(yīng)不同路況和不同車速[2]。

1 空氣彈簧皮囊的傳統(tǒng)制造工藝及存在的問題

目前，空氣彈簧皮囊普遍采用硬芯硫化或內(nèi)囊方法硫化加工。這些硫化方法生產(chǎn)的空氣彈簧皮囊膠體存在受熱不均、皮囊層厚度不一致、簾線分布和伸展不勻皮囊的膠體局部容易產(chǎn)生氣泡等問題，進(jìn)而造成空氣彈簧皮囊產(chǎn)品易老化、使用壽命短、易漏氣等技術(shù)問題[3]。此外，現(xiàn)有硫化模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，常常導(dǎo)致空氣彈簧皮囊產(chǎn)品不易出模，并且模具污染快，不易清理，給實際生產(chǎn)帶來了不便[4-6]。

2 解決方案

針對上述工程問題，提出一種空氣彈簧皮囊的硫化模具及硫化工藝，硫化模具結(jié)構(gòu)合理，可對空氣彈簧皮囊依次進(jìn)行蒸汽硫化、氮氣硫化和保壓硫化。硫化過程中，空氣彈簧皮囊受熱更均勻，進(jìn)而能使硫化后的空氣彈簧皮囊具備更好的厚薄均勻度和產(chǎn)品性能，從而更好地滿足實際需求。因此，需要完成硫化模具、氮氣高壓硫化處理裝置、膠囊固定機構(gòu)和硫化煙氣的排氣通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.1 空氣彈簧皮囊的硫化模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

空氣彈簧皮囊的硫化模具結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括模具下底座、中模具、模具上底座、芯模、上中心導(dǎo)桿連接桿、膠囊和膠囊固定組件。模具上底座和中模具可拆卸固定連接且能一起上下運動，模具上底座的中部設(shè)有能上下運動的上中心導(dǎo)桿連接桿;芯模的下端安裝在模具下底座上，芯模的上端固定于上中心導(dǎo)桿連接桿;硫化模具上設(shè)有加熱芯模和中模具的加熱結(jié)構(gòu);膠囊固定組件固定在模具上底座和中模具上，膠囊固定組件上固定有膠囊;膠囊與中模具之間形成氣室，中模具上設(shè)有連通氣室的進(jìn)氣管路和排氣管路;膠囊能罩在芯模的外側(cè)，膠囊與芯模之間形成間隔腔，間隔腔的頂部設(shè)有排氣孔，空氣彈簧皮囊套設(shè)在芯模上且位于間隔腔內(nèi)。

2.2 氮氣高壓硫化處理裝置

硫化過程中會產(chǎn)生煙氣，上中心導(dǎo)桿連接桿向上運動能及時排出間隔腔內(nèi)的煙氣，通過中模具上的進(jìn)氣管路能先后向氣室內(nèi)通入高溫蒸汽和高壓氮氣。膠囊固定組件能方便地固定膠囊，并使膠囊罩在芯模的外側(cè)。高溫蒸汽通入氣室后，膠囊受熱膨脹并貼合到空氣彈簧皮囊上，能對空氣彈簧皮囊進(jìn)行蒸汽硫化處理;膠囊受熱膨脹并貼合到空氣彈簧皮囊上時，間隔腔被壓縮，間隔腔內(nèi)的氣體能從排氣孔排出，芯模和中模具均能被加熱并達(dá)到一定的溫度。芯模被加熱后能對空氣彈簧皮囊的內(nèi)壁進(jìn)行加熱，中模具被加熱后能對氣室進(jìn)行保溫。蒸汽硫化處理結(jié)束后開始向氣室內(nèi)通入高壓氮氣，能使氣室內(nèi)形成高溫高壓的環(huán)境，由此對空氣彈簧皮囊進(jìn)行氮氣硫化處理。氮氣硫化處理結(jié)束后再對空氣彈簧皮囊進(jìn)行保壓硫化處理，中模具上設(shè)置排氣管路，方便對氣室進(jìn)行排空或抽真空。

2.3 膠囊固定機構(gòu)設(shè)計

為了能更好地固定膠囊，膠囊固定組件包括有膠囊下夾盤、膠囊下夾環(huán)、膠囊上夾盤和膠囊上夾環(huán)。膠囊下夾盤通過螺紋連接固定在第二中模具的底部，膠囊上夾環(huán)通過螺紋連接固定在模具上底座的中部;膠囊下夾盤和膠囊下夾環(huán)螺紋連接，膠囊上夾盤和膠囊上夾環(huán)螺紋連接;膠囊上夾盤的中部設(shè)有與上中心導(dǎo)桿連接桿適配的通孔，上中心導(dǎo)桿連接桿與膠囊上夾盤之間形成有排氣孔;膠囊的下端具有向外突出的下連接環(huán)，膠囊的上端具有向外突出的上連接環(huán);膠囊下夾盤和膠囊下夾環(huán)之間形成有與下連接環(huán)適配的下固定槽，膠囊上夾盤和膠囊上夾環(huán)之間形成有與上連接環(huán)適配的上固定槽。

2.4 硫化煙氣的排氣通道結(jié)構(gòu)設(shè)計

膠囊下夾盤和膠囊下夾環(huán)通過第一螺栓固定到一起，膠囊上夾盤和膠囊上夾環(huán)通過第二螺栓固定到一起，膠囊下夾盤通過第三螺栓固定到中模具上。膠囊上夾環(huán)的外側(cè)設(shè)有外螺紋，模具上底座設(shè)有內(nèi)螺紋，這樣膠囊上夾環(huán)就能通過螺紋連接固定到模具上底座上。上中心導(dǎo)桿連接桿向下運動后，上中心導(dǎo)桿連接桿的下端能卡入膠囊上夾盤中部的通孔內(nèi)，上中心導(dǎo)桿連接桿底部的第一定位頭剛好卡入第一定位孔內(nèi)，形成的排氣孔方便排出間隔腔內(nèi)的氣體，能使膠囊更好地貼合到空氣彈簧皮囊上。膠囊下端的下連接環(huán)能被夾在膠囊下夾盤和膠囊下夾環(huán)之間形成的下固定槽內(nèi)，膠囊上端的上連接環(huán)能被夾在膠囊上夾盤和膠囊上夾環(huán)之間形成的上固定槽內(nèi)。上中心導(dǎo)桿連接桿堵住通孔后能便于形成間隔腔，上中心導(dǎo)桿連接桿向上運動后就離開通孔，進(jìn)而能更及時地排出間隔腔內(nèi)的硫化煙氣。

3 空氣彈簧皮囊的硫化工藝

為了更好地實現(xiàn)空氣彈簧皮囊的硫化，所采用的工藝步驟如下。

第一，將空氣彈簧皮囊套到芯模上，對氣室進(jìn)行抽真空并合模;空氣彈簧皮囊套到芯模上后，通過上中心油缸帶動上中心導(dǎo)桿連接桿下移到設(shè)定位置，然后打開真空閥門通過排氣管路對氣室進(jìn)行抽真空，再通過鎖模油缸帶動模具上底座和中模具一起下移到設(shè)定位置實現(xiàn)合模。膠囊跟隨模具上底座和中模具一起下移后能罩在芯模和空氣彈簧皮囊的外側(cè)。

第二，通過進(jìn)氣管路向氣室內(nèi)通入高溫蒸汽，并開始對芯模和中模具進(jìn)行加熱。進(jìn)入氣室的高溫蒸汽使膠囊受熱膨脹后貼合到空氣彈簧皮囊上進(jìn)行蒸汽硫化處理。

第三，停止通入高溫蒸汽，然后通過進(jìn)氣管路向氣室內(nèi)通入高壓氮氣，進(jìn)入氣室的高壓氮氣與高溫蒸汽混合后使膠囊對空氣彈簧皮囊進(jìn)行氮氣硫化處理。關(guān)閉氣室蒸汽閥門后就停止通入高溫蒸汽，然后打開高壓氮氣閥門，通過進(jìn)氣管路向氣室內(nèi)通入高壓氮氣。進(jìn)入氣室的高壓氮氣與高溫蒸汽混合后能形成高溫高壓環(huán)境，作用于膠囊后能對空氣彈簧皮囊進(jìn)行氮氣硫化處理。

第四，停止通入高壓氮氣，然后對空氣彈簧皮囊進(jìn)行保壓硫化處理。關(guān)閉高壓氮氣閥門后，停止通入高壓氮氣，接著開始對空氣彈簧皮囊進(jìn)行保壓硫化處理。保壓硫化處理的時間可根據(jù)工藝要求進(jìn)行設(shè)置。

第五，保壓硫化處理結(jié)束后停止對芯模和中模具進(jìn)行加熱，然后對氣室進(jìn)行排空，排空結(jié)束后對氣室進(jìn)行抽真空。關(guān)閉中模蒸汽閥門后停止向第一加熱腔、第二加熱腔和第三加熱腔內(nèi)通入高溫蒸汽，然后打開排空閥對氣室進(jìn)行排空，接著再次打開真空閥門通過排氣管路對氣室進(jìn)行抽真空，直至氣室內(nèi)壓達(dá)到安全值。開模后，取出空氣彈簧皮囊。

4 效果

傳統(tǒng)的硫化工藝中，產(chǎn)品的簾線居中偏差為0.3～0.5 cm，簾線均勻性偏差為10 cm±10根，厚薄均勻性公差為±1 mm，疲勞壽命200～300萬次。根據(jù)優(yōu)化的硫化工藝，產(chǎn)品的簾線居中偏差控制在0.1～0.2 cm，簾線均勻性偏差為10 cm±2根，厚薄均勻性公差為±0.4 mm，疲勞壽命600～800萬次?？梢姡黜椥阅艿玫搅孙@著提升。

5 結(jié)語

設(shè)置能被加熱的芯模和中模具，并在空氣彈簧皮囊外側(cè)設(shè)置膠囊，且膠囊與中模具之間形成能先后通入高溫蒸汽和高壓氮氣的氣室，由此對空氣彈簧皮囊依次進(jìn)行蒸汽硫化、氮氣硫化和保壓硫化。硫化過程中，空氣彈簧皮囊受熱更均勻，硫化后的空氣彈簧皮囊具備更好的厚薄均勻度和更好的產(chǎn)品性能，從而能夠更好地滿足實際需求。

采用高溫蒸汽對芯模、第一中模具和第二中模具分別進(jìn)行加熱，能方便地將芯模、第一中模具和第二中模具加熱到一定溫度。高溫蒸汽能通過進(jìn)氣口通入第一加熱腔和第二加熱腔，使得高溫蒸汽能對第一中模具和第二中模具進(jìn)行加熱;高溫蒸汽能通過通氣孔通入第三加熱腔，使得高溫蒸汽能對芯模進(jìn)行加熱。

膠囊固定組件包括有膠囊下夾盤、膠囊下夾環(huán)、膠囊上夾盤和膠囊上夾環(huán)，膠囊下端的下連接環(huán)能被夾在膠囊下夾盤和膠囊下夾環(huán)之間形成的下固定槽內(nèi)，膠囊上端的上連接環(huán)能被夾在膠囊上夾盤和膠囊上夾環(huán)之間形成的上固定槽內(nèi)，使得膠囊固定組件能很好地固定膠囊。

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