減震橡膠知識(shí)及應(yīng)用.doc

減震橡膠知識(shí)及應(yīng)用一. 緒論現(xiàn)實(shí)生活中振動(dòng)無處不在,振動(dòng)的現(xiàn)象是不容忽視也是不可缺少的,人們一直致力于振動(dòng)的產(chǎn)生,控制和消除的研究,所有的物體的振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生聲音,如果沒有振動(dòng)就不會(huì)有音樂,人類也無法進(jìn)行語言交流了.但是振動(dòng)也會(huì)對(duì)人們的生活產(chǎn)生許多不利的影響,如:共振會(huì)導(dǎo)致裝置的損壞,噪音會(huì)影響人類的生活環(huán)境等.怎樣將振動(dòng)對(duì)人們產(chǎn)生的不利影響減到最小,是當(dāng)前減震技術(shù)發(fā)展和追求的方向.減震技術(shù)的核心是消除干擾性振動(dòng)或找出解決的方法,現(xiàn)在比較適用和成熟的減震方法是橡膠減震系統(tǒng),早在橡膠應(yīng)用于工業(yè)之初,人們就使用了橡膠隔離來進(jìn)行減震,但當(dāng)時(shí)還沒有有效的橡膠粘接技術(shù),橡膠在減震領(lǐng)域的應(yīng)用沒有獲得成功,隨著橡膠粘接技術(shù)的的發(fā)展和運(yùn)用,于1932年出現(xiàn)了最早的橡膠減震制品,使得減少底盤和引擎系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)成為可能,隨后越來越多的金屬和橡膠粘接的零件應(yīng)用于差速器、后軸等汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),20世紀(jì)50年代起越來越多的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置得以應(yīng)用,早在1979年德國大眾成功地將液壓懸置應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng),使得減震技術(shù)得到很大的發(fā)展,現(xiàn)在人們正在研究可轉(zhuǎn)換裝置和主動(dòng)裝置在工程上的實(shí)際應(yīng)用.二. 減震橡膠基礎(chǔ)理論1.減震基礎(chǔ) 當(dāng)沿重心軸方向?qū)ο鹉z裝置進(jìn)行碰撞會(huì)產(chǎn)生一定頻率的振動(dòng),如果系統(tǒng)內(nèi)沒有外力作用,激發(fā)振動(dòng)將逐步衰減,衰減的速度取決于橡膠材料的減幅,根據(jù)牛頓定律將得到下面公式: 質(zhì)量+阻力+彈力=0 若忽略減幅不計(jì),可以得到橡膠的固有頻率如下: f0=1/2 c/m f0 :固有頻率; c:彈簧剛度; m:質(zhì)量 當(dāng)碰撞力遠(yuǎn)離重心橡膠裝置系統(tǒng)會(huì)在三個(gè)軸中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng),各自的角頻率為:D = cv /J D:角頻率; cv:扭轉(zhuǎn)剛度; J:慣量 彈性體在正常情況下都有將逐漸增強(qiáng)的共振減小到一定水平的特性,橡膠減震器的隔離減震效率等于激振頻率/固有頻率即:=f/ f0, 當(dāng) 2 時(shí),激振力將減少而且遠(yuǎn)不等于固有頻率, 橡膠減震器將起到隔離振動(dòng)的效果,當(dāng)=3時(shí),減震效果將達(dá)到80%,也就是說僅有20%的激振振動(dòng)在傳播.圖1 振動(dòng)傳遞示意圖 圖2 彈性裝置隔離系統(tǒng)示意圖2.彈性裝置系統(tǒng)和線型彈性裝置系統(tǒng)的單自由度相比,立體系統(tǒng)擁有更多的自由度和可移動(dòng)性,一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置有三個(gè)直移和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,六個(gè)固有頻率需抵制共振使激振力減少到一定程度,該裝置系統(tǒng)主要是減少重心處的振動(dòng)使之趨向于零,使不同方向的激振不再相互影響.該裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是根據(jù)客戶的開發(fā)設(shè)想決定懸置布置的位置和懸置的剛度,使得所有的固有頻率遠(yuǎn)不等于干擾頻率,最初的裝置主要是決定臨時(shí)的位置和剛度,最后安裝到車上時(shí)要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)裝置子系統(tǒng)的相互作用,現(xiàn)在人們已能通過有限元分析軟件系統(tǒng)建立汽車整車模型,并通過計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行懸置的優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時(shí)需考慮找到使舒適性和減少噪音的最好的折中方法,使得零件可以抵擋所有外力并使力的傳遞達(dá)到襖最小化,同時(shí)還需滿足零件的最大運(yùn)動(dòng)和外界環(huán)境的要求.3.減震橡膠概要3.1減震橡膠的作用:代替金屬彈簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在靜剛度、動(dòng)剛度、耐久性能上.3.2減震橡膠的特點(diǎn):(與金屬彈簧相比膠)橡膠是由多種材料相組合而成,同一種形狀通過材料調(diào)整可以擁有不同的性能.橡膠內(nèi)部分子之間的摩擦使它擁有一定的阻尼性能,即運(yùn)動(dòng)的滯后性(受力過程中橡膠的變形滯后于橡膠的應(yīng)力).橡膠在壓縮、剪切、拉伸過程中都會(huì)產(chǎn)生不同的彈性系數(shù).3.3減震橡膠的工作原理:吸收振動(dòng): 此類減震橡膠件主要是用于發(fā)動(dòng)機(jī)與車身之間的連接,此狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)是振動(dòng)源, 減震橡膠的作用是吸收發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng),避免傳遞到車身上,同時(shí)也減輕發(fā)動(dòng)機(jī)自身的振動(dòng).消減振動(dòng): 此類減震橡膠件主要是用于底盤與車身之間的連接,此狀態(tài)下底盤車輪是振動(dòng)源, 減震橡膠的作用是將路面與車輪產(chǎn)生的振動(dòng)通過高阻尼作用迅速消減,防止振動(dòng)通過底盤傳遞到車身.4.減震橡膠的性能特征4.1靜剛度 4.1.1靜剛度的定義：指減震橡膠在一定的位移范圍內(nèi),其所受壓力(或拉伸力) 變化量與其位移變化量的比值. 靜剛度的測定必須在一定的位移范圍內(nèi)測定,不同的位移范圍測定的靜剛度值是不同的,但有的廠家則要求整個(gè)位移范圍測定的變化曲線.下面以壓縮變形試驗(yàn)為例說明減震橡膠與今屬彈簧的靜剛度的不同之處：圖3 金屬彈簧壓縮載荷位移曲線圖 將金屬彈簧壓縮到彈簧彈性極限內(nèi)的一定范圍的位移量后，再將壓力緩慢勻速卸去，彈簧所受的載荷與位移量的關(guān)系如圖3所示呈線性關(guān)系,在外力卸去后彈簧能夠回復(fù)到初始位置.圖4 減震橡膠壓縮載荷位移曲線圖將減震橡膠壓縮到一定范圍的位移量后，再將壓力緩慢勻速卸去，減震橡膠所受的載荷與位移量的關(guān)系如圖4所示呈非線性關(guān)系,在外力卸去后減震橡膠不能夠回復(fù)到初始位置,出現(xiàn)位移相對(duì)于載荷的滯后現(xiàn)象. 從上面的試驗(yàn)可以得出:橡膠的靜剛度是在一定的位移范圍內(nèi),其所受載荷變化量與其位移變化量的比值,位移范圍不同所得到的靜剛度值是不同的,即(F2-F1)/(X2-X1)(F3-F2)/(X3-X2)而金屬彈簧在任意位移范圍內(nèi)其所受載荷變化量與其位移變化量的比值是一定的,即(F2-F1)/(X2-X1)=(F3-F2)/(X3-X2)將金屬彈簧和減震橡膠同時(shí)壓縮到極限后,金屬彈簧的壓力會(huì)一直保持不變,而減震橡膠的壓力會(huì)隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)壓力松弛的現(xiàn)象,如圖5所示,減震橡膠的這種壓力松弛的特性使它具有比金屬彈簧更好的消振作用.圖5 減震橡膠和金屬彈簧壓力時(shí)間曲線4.1.2靜剛度的計(jì)算方法:減震橡膠的靜剛度是與產(chǎn)品的形狀和橡膠的自身特性有關(guān),靜剛度是可以通過理論計(jì)算求出,其計(jì)算方法如下:A.柱狀減震橡膠(如圖6所示)的靜剛度計(jì)算: 方柱 圓柱 中空?qǐng)A柱圖6 柱狀減震橡膠a.計(jì)算形狀系數(shù): S=AL/AF AL:受壓面積; AF:自由面積方柱的形狀系數(shù)為:S=AL/AF=(a*b)/(2(a+b)*h) 圓柱的形狀系數(shù)為:S=AL/AF=(d/2)2/*d*h=d/4h中空?qǐng)A柱的形狀系數(shù)為:S=AL/AF=(d1/2)2-(d2/2)2)/( *d1*h+*d2*h)= (d1 -d2)/4hb.計(jì)算表征彈性率(微小變形): 方柱的表征彈性率: 1/3a/b3時(shí): Eap/G=3+6.58S2 Gap/G=1/(3+6.580S2)(1+1/48 S2) 1/3a/b或a/b3時(shí): Eap/G=4+3.29 S2 Gap/G=1/(4+3.29 S2)(1+1/36 S2)圓柱和中空?qǐng)A柱的表征彈性率: Eap/G=3+4.935 S2 Gap/G=1/(3+4.935 S2)(1+1/36 S2)Eap:表征縱向彈性率; Gap:表征剪切彈性率; G:靜態(tài)剪切彈性率; S:形狀系數(shù);c.計(jì)算靜剛度: 壓縮方向靜剛度:Kc= Eap(AL/h) 剪切方向靜剛度:Ks=Gap(AL/h)B.襯套(如圖7所示)的靜剛度計(jì)算: 形狀a 形狀b 圖7 襯套形狀結(jié)構(gòu)a.計(jì)算形狀系數(shù):形狀a: S=AL/AF=(L/(r1+r2)*(1/log(r2/r1)形狀b: S AL/AF=(L1*r2-L2*r1)/(r2-r1)*(1/log(L1*r2/l2*r1)b.計(jì)算表征彈性率(微小變形): Eap/G=4+3.29 S2 Gap/G=1/(4+3.29 S2)(1+1/36 S2)c. 計(jì)算靜剛度: 形狀a: 徑向靜剛度:Kc= Eap(AL/h)=1.36(Eap+G)*L/ log(r2/r1) 軸向靜剛度:Ks=Gap(AL/h)=2.73 Gap*L/ log(r2/r1) 形狀b: 徑向靜剛度:Kc= Eap(AL/h)=1.36(Eap+G)*(L1*r2-L2*r1)/(r2-r1)/ log(L1r2/L2r1) 軸向靜剛度:Ks=Gap(AL/h)=2.73 Gap*(L1*r2-L2*r1)/(r2-r1)/ log(L1r2/L2r1)C. 靜態(tài)剪切彈性模量G的測量方法:a.制作試驗(yàn)片:按圖8所示制作試驗(yàn)片,試驗(yàn)片可以硫化直接成形,也可在大塊片材上切割制出,試驗(yàn)片的厚度和寬度尺寸公差為0.1mm,試驗(yàn)片不能有雜質(zhì)和傷痕等缺陷.試驗(yàn)片的裝夾時(shí)固定試驗(yàn)片的兩夾頭之間的距離應(yīng)在80mm以上.圖8 試驗(yàn)片尺寸規(guī)格及裝夾示意圖b.試驗(yàn)方法: 先預(yù)拉伸兩次,拉伸速度一般選擇4515mm/min,第一次拉伸從初始位置拉伸到1.5%位置處,停頓30秒后回到初始位置,第二次重復(fù)第一次的試驗(yàn)過程.(注:%=25%的定拉伸位移).正式試驗(yàn)的拉伸速度和預(yù)拉伸一致,但此次只拉伸到%位置處, 停頓30秒后計(jì)錄以下數(shù)據(jù):25%的定拉伸時(shí)的負(fù)荷F(Kgf),c.計(jì)算25%時(shí)的定拉伸應(yīng)力=F/A: 25%定拉伸應(yīng)力; F:25%的定拉伸時(shí)的負(fù)荷; A:試驗(yàn)片的截面積;d.靜態(tài)剪切彈性率G的計(jì)算: G=/(-1/2) =25%時(shí)G: 25%定拉伸的靜態(tài)剪切彈性率; =1+=1.25計(jì)算時(shí)取4個(gè)數(shù)據(jù)的平均值,有效數(shù)值保留小數(shù)點(diǎn)后兩位.4.2動(dòng)剛度: 4.2.1動(dòng)剛度的定義：指減震橡膠在一定的位移范圍內(nèi), 一定的頻率下, 其所受壓力(或拉伸力)變化量與其位移變化量的比值. 動(dòng)剛度的測定必須在一定的位移范圍內(nèi),一定的頻率下測定,不同的位移范圍不同的頻率下測定的動(dòng)剛度值是不同的. 減震橡膠不僅在靜態(tài)特性上與金屬彈簧不同而且在動(dòng)特性上也與與金屬彈簧存在很大的差異,下面以試驗(yàn)為例說明兩者的不同之處: 圖9 減震膠與金屬彈簧的振幅-振動(dòng)時(shí)間關(guān)系圖 如圖9所示,分別對(duì)減震橡膠與金屬彈簧施加一個(gè)沖擊力,來對(duì)比沖擊后的振幅與振動(dòng)時(shí)間的變化關(guān)系(不考慮系統(tǒng)以外力的影響),可以看出減震橡膠的振動(dòng)很快消減并在很短時(shí)間振動(dòng)停止,而金屬彈簧的振動(dòng)能持續(xù)很長時(shí)間,振幅的衰減速度很慢,因此減震橡膠與金屬彈簧相比具有較大的阻尼,對(duì)振動(dòng)的吸收性能好,能有效地防止振動(dòng)的傳播. 圖10 減震橡膠與金屬彈簧的振動(dòng)狀態(tài)載荷位移曲線圖 如圖10所示,分別對(duì)減震橡膠與金屬彈簧壓縮到一定位移后,施加一個(gè)定振幅的振動(dòng),測定其載荷與位移的關(guān)系,在X1-X2位移范圍內(nèi),金屬彈簧的動(dòng)態(tài)載荷與位移關(guān)系仍和靜態(tài)相似呈線性關(guān)系,其Kd=Ks=(F2-F1)/(X2-X1),而減震橡膠的動(dòng)態(tài)載荷與位移關(guān)系和靜態(tài)不同,其Kd=(F3-F1)/(X2-X1),Ks=(F3-F2)/(X2-X1),因F2F1所以KdKs,從上面關(guān)系可以看出:相同變形范圍下的動(dòng)剛度永遠(yuǎn)大于靜剛度,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是橡膠分子間存在內(nèi)摩擦力,使得減震橡膠的變形與橡膠的內(nèi)應(yīng)力(外力的反作用力)之間存在有一定的滯后,這種滯后反應(yīng)到減震橡膠受到外加的受迫振動(dòng)時(shí),其變形與內(nèi)應(yīng)力之間存在一個(gè)相位角,如圖11所示.圖11 減震橡膠應(yīng)力-變形函數(shù)示意圖從圖中可以得出變形與內(nèi)應(yīng)力的函數(shù)解析式如下: 變形: r(t)=r0 *cos(wt) 應(yīng)力:(t)=0*sin(wt+)當(dāng)相位角090時(shí): (t)=0*sin(wt+)= 0(cos*coswt-sin* coswt)= 0cos*coswt-0 sin* coswt0cos*coswt是與變形同相位的應(yīng)力分量0 sin* coswt是與變形相位差為90的應(yīng)力分量求兩個(gè)方向應(yīng)力分量與變形量峰值的比值為: G1=0cos*coswt/ r0 G2=0sin* coswt/ r0 G1:存儲(chǔ)彈性模量或動(dòng)態(tài)彈性模量 G2:損耗彈性模量在振動(dòng)學(xué)中通常將損耗彈性模量G2與存儲(chǔ)彈性模量G1的比值稱之為損耗系數(shù)=G2/G1=(0sin* coswt/ r0)/(0cos*coswt/ r0)=tg因損耗彈性模量G2=c(阻尼系數(shù))*2*f(振動(dòng)頻率),因此得出: =c*2*f/G1 或G1= c*2*f/ tg從上式可以看出:a.減震橡膠的損耗系數(shù)與橡膠自身的阻尼系數(shù)成正比,與振動(dòng)頻率成正比. b.減震橡膠的動(dòng)剛度是橡膠自身特性,當(dāng)橡膠自身的阻尼系數(shù)確定時(shí),動(dòng)剛度與振動(dòng)頻率成正比. c. 當(dāng)橡膠自身的阻尼系數(shù)確定時(shí),隨著振動(dòng)頻率的增減, 損耗系數(shù)和動(dòng)剛度同時(shí)增減但增減的幅度并不一致.4.3動(dòng)倍率: 4.3.1動(dòng)倍率的定義指減震橡膠在一定的位移范圍內(nèi)所測定的動(dòng)剛度與靜剛度的比值,即:Kd/Ks因KdG1*S2 ,KsG*S2 因此: Kd/KsG1/G G1:存儲(chǔ)彈性模量; G:靜態(tài)剪切彈性模量從上式可以看出:動(dòng)倍率與產(chǎn)品形狀無關(guān),是橡膠材料自身的特性. 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)用減震橡膠而言,減震機(jī)理是吸收振動(dòng),要求動(dòng)倍率越小越好,從動(dòng)倍率的定義可以看出,若想減小動(dòng)倍率需從兩個(gè)方面入手:增大靜剛度減小動(dòng)剛度.如增大靜剛度可以使減震橡膠在靜態(tài)時(shí)的支承作用增強(qiáng),而減小動(dòng)剛度可以減小振動(dòng)的傳遞率,防止將發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳遞到車身上,提高乘坐的舒適性,因此發(fā)動(dòng)機(jī)用減震橡膠要求動(dòng)倍率越小越好.但是實(shí)際上形狀一定時(shí),改變橡膠材料配方以增加靜剛度的同時(shí)動(dòng)剛度也在增加,減小動(dòng)剛度的同時(shí)靜剛度也在減小,只是靜剛度與動(dòng)剛度增減的幅度不同,這就要求在配方設(shè)計(jì)時(shí)掌握好平衡點(diǎn)使得配方的調(diào)整有利于動(dòng)倍率的降低.4.3.2動(dòng)倍率的測定方法:作為基礎(chǔ)研究時(shí)可以參照?qǐng)D12中的試驗(yàn)塊做動(dòng)倍率測定.圖12 動(dòng)倍率測定用試驗(yàn)塊 測定時(shí),如靜剛度的測定范圍是20.5mm,對(duì)應(yīng)在動(dòng)剛度的測定范圍為:預(yù)壓2mm后在一定頻率下,振幅0.5mm,也就是動(dòng)剛度的測定范圍一定要與靜剛度的測定范圍一致,此時(shí)的動(dòng)倍率才具有可比性和實(shí)際意義.4.4損耗系數(shù): 在減震橡膠的受力過程中,橡膠的變形與橡膠的應(yīng)力之間存在著一定的相位差,而橡膠的應(yīng)力一般要超前于橡膠的變形一定的相位角.通常所說的損耗系數(shù)就是橡膠應(yīng)力與橡膠變形的相位角的正切,即損耗系數(shù)=tg.4.5扭轉(zhuǎn)剛度: 指減震橡膠在一定的扭轉(zhuǎn)角范圍內(nèi),其扭轉(zhuǎn)力矩與扭轉(zhuǎn)角之間的比值.4.6耐久性能: 指減震橡膠在一定的方向一定的預(yù)加載荷、振幅、振動(dòng)頻率下,經(jīng)往復(fù)振動(dòng)n次后產(chǎn)品完好或?qū)a(chǎn)品往復(fù)振動(dòng)直至破壞時(shí)的振動(dòng)次數(shù), 耐久性能是衡量一個(gè)減震橡膠件的安全性能和綜合性能的重要指標(biāo).三.減震橡膠制品常用材料1.彈性體材料1.1減震橡膠用彈性體材料的選用: 做為減震橡膠用的彈性體材料一般主要有以下幾種:NR,SBR,BR,NBR,CR,EPDM,IIR,RUP等,其選用原則為:一般常用減震橡膠材料為: NR,SBR,BR(發(fā)動(dòng)機(jī)懸置,襯套等)有耐油性要求的減震橡膠材料為:NBR(油管支架等)有耐候性要求的減震橡膠材料為:CR(球銷襯套)有耐熱性要求的減震橡膠材料為:EPDM(排氣管吊件)阻尼性要求大的減震橡膠材料為:IIR(因其加工工藝性差,一般不采用)RUP一般用于減震支柱中的復(fù)原緩沖塊.1.2彈性體材料對(duì)減震特性的影響 從橡膠配方上考慮,影響橡膠的減震特性的主要因素是:生膠的選用;彈黑的選用和配合量;油的種類的選用. 下面以NR/SBR/BR系為例介紹橡膠配方與減震特性的關(guān)系: 改變靜剛度:生膠選用時(shí)改變SBR和BR的并用量對(duì)靜剛度沒有影響;碳黑選用時(shí)粒徑小的碳黑可以提高靜剛度,增大碳黑的配合量可以提高靜剛度;油的選用時(shí)使用芳香烴油比使用環(huán)烷烴油的配方有利于提高靜剛度;改變動(dòng)剛度:生膠選用時(shí)減少SBR的并用量有利于降低動(dòng)剛度, 改變BR的并用量對(duì)動(dòng)剛度沒有影響,碳黑選用時(shí)粒徑大的碳黑可以降低動(dòng)剛度,減少碳黑的配合量有利于降低動(dòng)剛度;油的選用時(shí)選用環(huán)烷烴油比使用芳香烴油有利于降低動(dòng)剛度;改變動(dòng)倍率: 生膠選用時(shí)減少SBR的并用量有利于降低動(dòng)倍率, 改變BR的并用量對(duì)動(dòng)倍率沒有影響,碳黑選用時(shí)粒徑大的碳黑可以降低動(dòng)倍率,減少碳黑的配合量有利于降低動(dòng)倍率;油的選用時(shí)使用環(huán)烷烴油比使用芳香烴油有利于降低動(dòng)倍率;改變損耗系數(shù):生膠選用時(shí)增加SBR的并用量有利于提高損耗系數(shù), 改變BR的并用量對(duì)動(dòng)倍率沒有影響,碳黑選用時(shí)粒徑小的碳黑可以提高損耗系數(shù),增加碳黑的配合量有利于提高損耗系數(shù);油的選用時(shí)使用芳香烴油比使用環(huán)烷烴油的配方有利于提高損耗系數(shù);耐久性:生膠選用時(shí)增加SBR的并用量耐久性會(huì)出現(xiàn) 先增后減的變化趨勢; 增加BR的并用量耐久性會(huì)出現(xiàn) 先增后減的變化趨勢;因此SBR和BR的并用量應(yīng)適當(dāng),碳黑選用時(shí)粒徑小的碳黑可以提高耐久性,增加碳黑的配合量耐久性:出現(xiàn) 先增后減的變化趨勢,油的選用時(shí)使用芳香烴油比使用環(huán)烷烴油的配方有利于提高耐久性.2.剛性骨架 實(shí)際應(yīng)用時(shí)減震橡膠基本都是帶有剛性骨架的零件,同時(shí)這些剛性骨架都對(duì)減震橡膠的減震性能有一定的影響,它們起到聯(lián)接和支撐作用.常用的剛性骨架材料有:鋼,鋁合金,工程塑料等.2.1鋼因其具有高強(qiáng)度而被廣泛用于減震橡膠中,常用的結(jié)構(gòu)形式有板材沖壓(熱軋板,冷軋板);冷拔管材鑄造件鍛壓件等多種形式2.2鋁合金因其有較輕的比重而在汽車上得到越來越多的應(yīng)用, 常用的結(jié)構(gòu)形式有板材沖壓;冷拔管材鑄造件鍛壓件等多種形式2.3因工程塑料的聚合體具有較輕的比重但其強(qiáng)度硬度較低,對(duì)溫度的依賴性很強(qiáng),高的熱膨漲和低的熱傳導(dǎo)性,在使用時(shí)一般需對(duì)原材料進(jìn)行處理,加入填料和加固物,減震橡膠中常用的塑料PA66加20%-40%的玻璃纖維,一般常用于襯套和副車架支承的外套管.四汽車常用減震橡膠制品介紹：1.發(fā)動(dòng)機(jī)懸置類：發(fā)動(dòng)機(jī)懸置是用于發(fā)動(dòng)機(jī)與車身的聯(lián)接,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起到支承作用,在這個(gè)系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)是產(chǎn)生振動(dòng)的振動(dòng)源,而車身防振對(duì)象,這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)懸置能夠有效地吸收振動(dòng),避免將振動(dòng)傳遞到車身,提高乘車的舒適性,為滿足這一性能就要求發(fā)動(dòng)機(jī)懸置具有足夠的靜剛度的同時(shí)應(yīng)盡量減小動(dòng)剛度.2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用減震件：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是指將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到車輪的機(jī)構(gòu)總成,主要有離合器變速器傳動(dòng)軸減速器差速器驅(qū)動(dòng)橋和車輪組成,該系統(tǒng)主要的振動(dòng)形式是扭振,該系統(tǒng)用減震件主要有用于傳動(dòng)軸的中心軸承,該產(chǎn)品的使用可避免傳動(dòng)軸過長造成固有頻率降低而導(dǎo)致傳動(dòng)軸斷裂,一般要求該產(chǎn)品的徑向靜剛度盡量小;3.操縱系統(tǒng)用減震件：操縱系統(tǒng)是指將方向盤的角變位傳遞到車輪的機(jī)構(gòu)總成,該系統(tǒng)主要的振動(dòng)形式是扭轉(zhuǎn),最常用的減震件是各類襯套,其主要受到徑向沖擊力和軸向的扭轉(zhuǎn)和偏擺一般要求該類產(chǎn)品的耐久性能好;4.懸掛系統(tǒng)用減震件：懸掛系統(tǒng)主要作用是承受車體重量, 防止車輪的上下振動(dòng)傳遞到車身,提高汽車的乘坐舒適性,同時(shí)能傳遞動(dòng)力制動(dòng)力和操縱時(shí)的側(cè)向力,該系統(tǒng)使用的減震件特別多,如:前減上支架,后橋后彈性聯(lián)接件,橡膠座分組件,防壓墊,減震墊,彈簧墊,防撞墊,溫定桿襯套,拉桿軸套,各類板簧襯套,各類擺臂襯套及各類緩沖塊,現(xiàn)減震部生產(chǎn)的大部分產(chǎn)品是屬于該系統(tǒng)的.五.汽車用典型減震橡膠制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.發(fā)動(dòng)機(jī)懸置 1.1普通標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的工作狀況如下:發(fā)動(dòng)機(jī)是通過發(fā)動(dòng)機(jī)懸置與車身相連接,發(fā)動(dòng)機(jī)與車身之間發(fā)動(dòng)機(jī)是振動(dòng)源車身是防振對(duì)象,這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的性能為:能夠有效地吸收振動(dòng),降低振動(dòng)的傳導(dǎo)率,避免將發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳遞到車身,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)振動(dòng)頻率與振幅有如下關(guān)系,在低頻振動(dòng)時(shí)振幅較大,高頻振動(dòng)時(shí)振幅較小,因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置則要求在發(fā)動(dòng)機(jī)低頻振動(dòng)區(qū)域有較大的損耗系數(shù),以便能夠迅速將大的振幅消減下來,而在發(fā)動(dòng)機(jī)高頻振動(dòng)區(qū)域有較小的動(dòng)剛度, 以便能夠更好地吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)降低振動(dòng)的傳導(dǎo)率. 通過近幾十年的研究開發(fā),一些形狀結(jié)構(gòu)被確定為基礎(chǔ)設(shè)計(jì),實(shí)際使用的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置大部分是在這些結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的改型和調(diào)整.如圖13-1所示,發(fā)動(dòng)機(jī)的前懸置大多采用這種壓縮/剪切結(jié)構(gòu),一般情況三點(diǎn)支撐的發(fā)動(dòng)機(jī)都是采用前端兩點(diǎn)后端一點(diǎn)的支撐形式,且兩發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置采用傾斜一定的角度對(duì)裝,在工作中同時(shí)受到壓縮和剪切載荷的作用.而發(fā)動(dòng)機(jī)的后懸置大多采用如圖13-2所示這種楔形座結(jié)構(gòu),這種楔形對(duì)稱結(jié)構(gòu)的懸置在工作中易受到壓縮和剪切變形,同時(shí)當(dāng)彈性體部分設(shè)計(jì)成平行四邊形結(jié)構(gòu)還可以消除懸置所受的彎曲應(yīng)力,這種楔形懸置的三個(gè)方向的剛度可以由空間尺寸和角度來決定,為各方向的剛度調(diào)整提供了方便. 圖13-3所示的是一種襯套式的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置,這種結(jié)構(gòu)都是由內(nèi)外金屬套管和橡膠硫化成型在一起的,它能實(shí)現(xiàn)較大的徑向與軸向剛度比. 發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置襯套式發(fā)動(dòng)機(jī)懸置 圖13 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置常用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)型式 以上這些發(fā)動(dòng)機(jī)懸置都是屬于常規(guī)的普通結(jié)構(gòu)形式,對(duì)于在發(fā)動(dòng)機(jī)的減震性能上都存在一定的局限性,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置要求的性能是:高頻時(shí)低的動(dòng)剛度,低頻時(shí)高的阻尼系數(shù),實(shí)際上這是一對(duì)相互的矛盾體,因?yàn)閼抑玫膭?dòng)剛度和損耗系數(shù)都是橡膠自身的固有特性且都是隨振動(dòng)頻率的增大而增大,在提高其損耗系數(shù)時(shí)動(dòng)剛度也會(huì)隨之增大,因此作為一般的減震橡膠已無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的這一特殊要求.1.2 液壓懸置 下表是影響乘坐舒適性的因素與減震橡膠的要求特性的關(guān)系:序號(hào)影響因素防振對(duì)象的頻率范圍要求的減震特性1操縱穩(wěn)定性靜剛度高2車身共振510HZ損耗系數(shù)大3發(fā)動(dòng)機(jī)共振1030HZ損耗系數(shù)大4底盤噪音100300HZ動(dòng)剛度低5發(fā)動(dòng)機(jī)噪音50200HZ動(dòng)剛度低6變速箱噪音200500HZ動(dòng)剛度低人們?yōu)榱烁纳埔话愕臏p震橡膠性能,使之滿足發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的高頻時(shí)低的動(dòng)剛度,低頻時(shí)高的阻尼系數(shù)的這一特殊要求,采用了液體封入的結(jié)構(gòu)形式,最早的液壓懸置是德國大眾于1979年開發(fā)的奧迪車用發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置,現(xiàn)在這種液體封入技術(shù)已廣范應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)懸置上. 發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置從開始應(yīng)用到汽車上至今主要經(jīng)過了以下幾個(gè)發(fā)展階段.1.2.1單通道結(jié)構(gòu)液壓懸置 發(fā)動(dòng)機(jī)液壓懸置發(fā)展的最初形式是如圖14所示的單通道結(jié)構(gòu)液壓懸置,在液體封入前前,其性能與一般減震橡膠相似,當(dāng)液體封入后, 液壓懸置在低頻振動(dòng)區(qū)受到外力作用時(shí),主體受壓變形,壓力傳遞到液體上,迫使液體從主液室向從液室流動(dòng),液體在通過通道時(shí)受到流動(dòng)阻力,從而產(chǎn)生很大的損耗系數(shù),使液壓懸置在低頻時(shí)具有較好的減震效果,當(dāng)外加的振動(dòng)頻率等于液體的自身固有頻率時(shí),產(chǎn)生的損耗系數(shù)達(dá)到最大值.液體的自身固有頻率與液封的結(jié)構(gòu)及液體的性能有關(guān): 圖14 單通道液壓懸置結(jié)構(gòu)圖液體的固有頻率滿足下面關(guān)系:n2S0*(K1+K2)/(*L0) n: 液體的固有頻率 S0: 流道的截面積 K1: 主體的動(dòng)剛度 K2: 液室部的動(dòng)剛度 : 液體密度 L0: 流道的長度液壓懸置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到使液體的固有頻率調(diào)整到與防震對(duì)象的頻率一致,使得液封具有最佳的防振效果.1.2.2雙通道結(jié)構(gòu)液壓懸置 當(dāng)外界施加的振動(dòng)頻率超過液體的固有頻率后, 液壓懸置的動(dòng)剛度有增大的趨勢,這時(shí)動(dòng)剛度就不能滿足使用的要求,需要對(duì)液壓懸置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良,改良方法如圖15所示,在開設(shè)低頻通道的同時(shí)增設(shè)可動(dòng)板結(jié)構(gòu)(或叫解偶膜).發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)不同的工作狀態(tài)其振動(dòng)頻率與振幅情況分布如下: 汽車行駛時(shí): 振動(dòng)頻率在10HZ左右,振幅在0.5mm至1mm; 發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí): 振動(dòng)頻率在20HZ至40HZ,振幅在0.1mm左右; 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生噪音時(shí): 振動(dòng)頻率在50200HZ,振幅在0.1mm以下;當(dāng)汽車在正常行駛時(shí)振動(dòng)頻率低振幅較大,可動(dòng)板的移動(dòng)量大,能夠把可動(dòng)板附近的高頻通道封住,此時(shí)液體只在低頻通道中產(chǎn)生流動(dòng),由于通道的阻力產(chǎn)生較大的阻尼系數(shù),有利于阻止發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳遞到車身,提高減震效果. 圖15 雙通道液壓懸置結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處在怠速空轉(zhuǎn)時(shí),振動(dòng)頻率高而振幅較小,因?yàn)橐后w的流動(dòng)相對(duì)于外力存在一定的滯后性,致使液體無法跟隨外加振動(dòng)而流動(dòng),在低頻通道中不會(huì)產(chǎn)生液體的流動(dòng),此時(shí)因振幅較小,可動(dòng)板的移動(dòng)量小,不能將可動(dòng)板附近的高頻通道封住,可動(dòng)板運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)周圍的液體運(yùn)動(dòng),使得液壓懸置的動(dòng)剛度降低,從而改善液壓懸置在高頻時(shí)的減震性能.1.2.3雙通道帶翼板結(jié)構(gòu)液壓懸置 當(dāng)外界施加的頻率超過50HZ時(shí),可動(dòng)板振動(dòng)的滯后性也使它無法跟隨外界的振動(dòng)而振動(dòng)時(shí),可動(dòng)板的結(jié)構(gòu)效應(yīng)達(dá)到極限,動(dòng)剛度又會(huì)有增大的趨勢,此時(shí)如圖16所示,在主體上增加翼板使液壓懸置在可動(dòng)板的結(jié)構(gòu)效應(yīng)達(dá)到極限后,翼板能始終跟隨主體振動(dòng)而振動(dòng),能對(duì)液室中的液體起到攪拌作用,使得動(dòng)剛度有所降低,來達(dá)到對(duì)高頻噪音起到較好的防震效果.圖16 雙通道帶翼板液壓懸置結(jié)構(gòu)圖1.3發(fā)動(dòng)機(jī)懸置最新設(shè)計(jì)介紹 1.3.1可轉(zhuǎn)換裝置 隨著人們對(duì)汽車乘坐舒適性的的要求的不斷提高,開始出現(xiàn)了可轉(zhuǎn)換裝置的懸置,實(shí)現(xiàn)動(dòng)剛度和阻尼的要求可以轉(zhuǎn)換,圖17就介紹了一種可轉(zhuǎn)化裝置的懸置,在傳統(tǒng)的液壓懸置的主體和主液室間增加了一個(gè)附加膜,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處在怠速空轉(zhuǎn)時(shí),附加膜和主體間的空氣對(duì)降低小振幅的動(dòng)剛度有一定的效果,當(dāng)汽車行駛時(shí),真空泵將空氣全部吸出,附加膜直接和主體連在一起,整個(gè)裝置就成了一個(gè)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的液壓懸置,實(shí)現(xiàn)在低頻下的高阻尼作用.這樣就可以隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào),通過真空泵的開關(guān),實(shí)現(xiàn)降低動(dòng)剛度和增大阻尼間的隨意切換.圖17 可轉(zhuǎn)換裝置液壓懸置結(jié)構(gòu)圖1.3.2主動(dòng)裝置 人們?cè)谛麻_發(fā)的產(chǎn)品中,有一種叫主動(dòng)裝置的懸置,這就意味著在運(yùn)動(dòng)中的零件可以對(duì)相關(guān)參數(shù)如阻尼和動(dòng)剛度進(jìn)行控制,以適合實(shí)際的行駛狀態(tài),主動(dòng)意味著在短時(shí)間內(nèi)這些參數(shù)可以調(diào)整. 圖18就介紹了一種主動(dòng)裝置的懸置,在該結(jié)構(gòu)中將通道壁設(shè)計(jì)成電極裝置,通過對(duì)電極施加高電壓,使得通道內(nèi)的粘度增強(qiáng),從而實(shí)現(xiàn)懸置從高彈性低阻尼的裝態(tài)轉(zhuǎn)變到高阻尼的裝態(tài),在這種主動(dòng)裝置中使用的液體主要是可導(dǎo)電硅油樹脂,硅酸鹽的懸浮液,但這些液體的長期穩(wěn)定性不佳,在靜置裝態(tài)會(huì)出現(xiàn)沉定,這些沉定物不能在振動(dòng)狀態(tài)下分散,導(dǎo)致了液體不能達(dá)到長期穩(wěn)定性,同時(shí)液室內(nèi)的硅酸鹽還產(chǎn)生研磨效果影響裝置的耐久性.圖18 主動(dòng)裝置液壓懸置結(jié)構(gòu)圖2.減震器橡膠支架 減震器橡膠支架用于“麥克弗遜”式獨(dú)立懸架的減震器支柱與車身之間的連接,如圖19所示,此狀態(tài)下底盤車輪是振動(dòng)源.利用橡膠的作用將路面與車輪產(chǎn)生的振動(dòng)通過作用迅速消減,防止振動(dòng)通過底盤傳遞到車身.不僅可以緩和從地面?zhèn)鱽淼牧?duì)車身的沖擊，提高乘坐的舒適性，還可以有效緩解減震器所受的側(cè)向力,提高減震器的使用壽命.圖19 減震器橡膠支架的工作狀態(tài)示意圖3.止動(dòng)/緩沖塊止動(dòng)/緩沖塊主要是用于前后懸掛系統(tǒng),在汽車行駛時(shí)車胎與路面產(chǎn)生振動(dòng),在這種狀態(tài)下車身是防振對(duì)象,底盤是振動(dòng)源,止動(dòng)器的作用是用來緩和振動(dòng)時(shí)的沖擊,通過橡膠的阻尼特性將振動(dòng)迅速消減,同時(shí)在遇到過大沖擊時(shí),防止車身動(dòng)作過大而造成相關(guān)部件的損壞和金屬間接觸而產(chǎn)生噪音,在止動(dòng)/緩沖塊的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到靜剛度和耐久性的要求,而對(duì)動(dòng)剛度一般不作要求,為了提高耐久性應(yīng)從結(jié)構(gòu)和配方設(shè)計(jì)兩方面考慮:在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使最大的體積壓縮量控制在30%以內(nèi),如圖20所示, 止動(dòng)/緩沖塊在自由狀態(tài)時(shí)的橡膠體的高度是h,總體積是V0,在最大受壓狀態(tài)時(shí)橡膠體的高度被壓縮了x,相對(duì)應(yīng)的壓縮體積是V1,這就要求V1/V030%,X值一般是汽車廠根據(jù)實(shí)際裝車使用狀態(tài)提供的;從配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮選用永久變形小的橡膠配方以提高其耐久性.圖20 止動(dòng)/緩沖塊壓縮狀態(tài)4.聯(lián)接襯套橡膠襯套做為一種非常有效的連接元件,廣范應(yīng)用于汽車各零部件間的連接,按其在汽車上使用部位主要可分為:穩(wěn)定桿襯套,控制臂襯套,拉桿襯套,板簧襯套等;按制造方法和特性可分為以下幾類:純橡膠的襯套,如圖21所示;只有內(nèi)金屬套的橡膠襯套,如圖22所示;有內(nèi)、外金屬套的橡膠襯套, 如圖23所示;其中內(nèi)外套的襯套按其制造工藝又可分為:內(nèi)外套都粘接型;內(nèi)套粘接外套壓入型;內(nèi)外套都?jí)喝胄? 圖21 純橡膠的襯套結(jié)構(gòu)形式圖22 有內(nèi)金屬套的橡膠襯套結(jié)構(gòu)形式圖23 有內(nèi)、外金屬套的橡膠襯套結(jié)構(gòu)形式5.減震產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)5.1產(chǎn)品形狀上:5.1.1橡膠的角部及橡膠與金屬連接處應(yīng)有R過渡,在所有影響耐久性的位置都應(yīng)考慮R過渡,避免應(yīng)力集中提高產(chǎn)品的耐久性;5.1.2結(jié)構(gòu)上不能有模具難以加工的以及生產(chǎn)困難的部位;5.1.3在骨架與橡膠的過渡處應(yīng)考慮有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)制飛邊,可以提高粘接性能避免粘合劑流出而污染模具;5.1.4骨架與橡膠模具的配合性是否良好,骨架的尺寸精度應(yīng)合理;5.1.5形狀上能否保證橡膠在成型時(shí)的壓力,避免橡膠流出而造成粘接不良;5.1.6保證模具內(nèi)部最小厚度尺寸在2mm以上,以免模具因強(qiáng)度不足而變形;5.1.7產(chǎn)品的必要尺寸是否標(biāo)注清楚;5.1.8襯套類產(chǎn)品的后道加工方法是否明確;5.2材料上:5.2.1骨架的材料及熱處理方法是否明確;骨架的強(qiáng)度要求是否明確;5.2.2橡膠材料是否明確;5.3性能特性上:5.3.1相關(guān)部件的使用場合,尺寸及安裝條件是否明確5.3.2動(dòng)靜剛度的測定條件范圍是否明確;5.3.3動(dòng)靜剛度的公差范圍是否合理,減震橡膠一般為:15%;5.3.4在各方向上都有剛度要求時(shí)應(yīng)明確主方向,主方向的剛度應(yīng)明確公差,其他方向剛度公差應(yīng)放寬;5.3.5耐久試驗(yàn)條件是否明確(方向,載荷/位移,頻率,耐久次數(shù)等)5.3.6現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備的能力是否滿足;六.減震橡膠制品生產(chǎn)技術(shù)1.橡膠混煉為提高產(chǎn)品使用性能，改進(jìn)工藝和降低成本，常在生膠中加各種配合劑，在煉膠機(jī)上將各種配合劑加入生膠制成混煉膠的過程稱為混煉?；鞜捰址譃榉鬯?、混入、分散、混合、塑化等幾個(gè)階段。粉碎是將較大塊狀配合劑粉碎成大小適當(dāng)?shù)募?xì)微顆粒，以便混入橡膠?；烊胧侵冈陂_煉機(jī)上包輥或密煉機(jī)有效區(qū)內(nèi)將配合劑混入橡膠中。分散是混入橡膠后填料在機(jī)械力作用下被逐漸打碎成小顆粒的過程。混合是填料與其它配合劑均勻分布的過程。塑化是橡膠分子受機(jī)械化學(xué)作用而斷鏈導(dǎo)致膠料粘度下降的過程。1.1 配合體系:1.1.1生膠:減震橡膠常用的生膠有:NR,SBR,BR,CR,EPDM,等1.1.2硫化劑:減震橡膠一般常用的硫化劑為硫黃S(但CR除外一般采用過氧化物做為硫化劑),硫化劑的用量對(duì)橡膠的性能有很大影響,若硫化劑的配合量太少時(shí),在橡膠硫化成型過程中,橡膠與粘接劑發(fā)生反應(yīng)時(shí),會(huì)使粘接劑中的硫化劑反滲到橡膠中,而造成橡膠與粘合劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)鍵不足,使粘接強(qiáng)度下降,若若硫化劑的配合量太多時(shí),會(huì)造成硫化速度過快,T10過短,生產(chǎn)時(shí)膠料的安全性下降,一般情況下的減震橡膠硫化劑S的配合量在1.52份,這種配合量不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成太大的影響.1.1.3促進(jìn)劑:減震橡膠一般常用的促進(jìn)劑為:CZ,NOBS,D,DM,M等,促進(jìn)劑的選用原則是根據(jù)T10的長短,橡膠的硬度以及模具流道的長短,有時(shí)需根據(jù)生產(chǎn)的綜合情況進(jìn)行并用1.1.4防老劑:在減震橡膠中應(yīng)控制防老劑的配合量,因?yàn)榉览蟿?huì)從橡膠中析出,而游離在橡膠的表面,將橡膠與粘合劑隔離開,造成粘接破壞或粘接強(qiáng)度下降,常用的防老劑有4010A,防老劑RD,防老劑A等.1.1.5碳黑:減震橡膠中的碳黑選用主要考慮產(chǎn)品的耐久性和動(dòng)倍率的平衡,一般情況碳黑的粒徑越細(xì)其耐久性越好,但分散性差,動(dòng)倍率高;碳黑的粒徑越大其動(dòng)倍率低,分散性好,但耐久性一般.1.1.6油:減震橡膠中常用的油分為芳香烴油和環(huán)烷烴油,油的選用時(shí)主要考慮對(duì)動(dòng)倍率和粘接性能的影響,環(huán)烷烴油對(duì)降低動(dòng)倍率效果較好,但對(duì)粘接的性能影響較大,選用時(shí)需考慮綜合性能的平衡.1.2混煉方法混煉分為開煉機(jī)混煉與密煉機(jī)混煉。開煉機(jī)混煉靈活機(jī)動(dòng)性大，適合規(guī)模小、批量小的生產(chǎn)，開煉機(jī)混煉分為三個(gè)階段，包輥、吃粉和翻煉。包輥隨溫度不同而改變，吃粉是應(yīng)在輥縫上保持適當(dāng)堆積膠，使配合劑盡快混入橡膠，在翻煉中補(bǔ)充加工方法有八把刀、三折四扭和三角包等，其目的為使一個(gè)膠料左右上下盡量翻勻，影響開煉機(jī)混煉的因素有裝料容量、輥距、輥溫、輥速比、加料順序等。密煉機(jī)混煉有勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。影響密煉機(jī)混煉的工藝因素有裝料容量、加料順序、上頂栓壓力、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、混煉溫度和混煉時(shí)間等因素?；鞜捘z的冷卻、停放和保管。目前冷卻方法有空氣冷卻、水冷卻、造料冷卻。停放能使膠料均勻分散，減少膠料收縮率。2.骨架前處理骨架的前處理：是指骨架在涂粘接劑之前,對(duì)骨架進(jìn)行預(yù)處理的過程,其作用是去除骨架表面的油脂或氧化層,提高粘接劑與骨架的粘接力.主要有脫脂,拋丸(噴砂),磷化等工藝方法.2.1脫脂:是將工件浸入到極性溶劑或堿液中,使得工件在溶液中脫去附著在表面的油脂的過程,脫脂過程中主要需控制溶液的濃度,溫度和脫脂的時(shí)間等工藝參數(shù).2.1拋丸(噴砂): 是將工件放入到噴砂室中,利用壓縮空氣將砂粒拋射或噴射到工件表面,將工件表面的氧化皮或銹跡等去除,使工件暴露出基體,便于后續(xù)的磷化處理;2.3表調(diào):表調(diào)的作用是調(diào)整工件表面的PH值,同時(shí)為磷化時(shí)提供磷化結(jié)晶所需的晶核,表調(diào)液的濃度必需加以控制,若濃度過高時(shí)提供的晶核過多,會(huì)導(dǎo)致磷化的晶粒直徑偏小且磷化結(jié)晶會(huì)產(chǎn)生堆積,若濃度過低時(shí)提供的晶核過少,會(huì)導(dǎo)致磷化的晶粒直徑偏大而易破碎.2.4磷化:是將工件浸入到磷化槽液中,使得工件表面均勻地覆蓋上一層磷酸鋅結(jié)晶,該結(jié)晶層可以將金屬基體與外界隔離而避免發(fā)生電極反應(yīng),從而使金屬骨架的粘接性能和防銹性能大幅度地提高,磷化層最理想的狀態(tài)應(yīng)為均勻的一層磷酸鋅粒狀單結(jié)晶層,應(yīng)盡量避免形成多層結(jié)晶疊加現(xiàn)象,從而導(dǎo)致結(jié)晶層受力破碎.2.5磷化結(jié)晶生成原理:2.5.1磷化液的組成:磷化液根據(jù)液體主要成份可分為鋅系,鋅鈣系,鋅鐵系等多種體系,現(xiàn)減震部使用的是鋅系磷化液,其主要組成為:H3PO4 游離酸度Zn(H2PO4) 總酸度 促進(jìn)劑O 促進(jìn)劑濃度2.5.2磷化反應(yīng)過程:Fe+2H3PO4 Fe(H2PO4)+2H+ O O H2O Fe(H2PO4)+ H3PO4 +1/2H2O 3Zn(H2PO4) H2O Zn3(PO4)2.4H2O+4H3PO4 (磷化層結(jié)晶體) Fe+2Zn(H2PO4) H2O O Zn2Fe(PO4)2.4H2O+2H3PO4+ H2O3.粘接劑涂布3.1粘接機(jī)理(CH205/CH220為例):CH205的主要成份是酚醛樹脂中含有一定量的氧化鈦,CH220的主要成份是含有一定量碳黑、硫化劑、促進(jìn)劑的鹵化橡膠,在金屬表面涂上CH205后, CH205中的酚醛樹脂吸附在金屬表面產(chǎn)生很強(qiáng)的粘接力,待CH205干燥后再涂上一層CH220, CH205與CH220能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一定量的化學(xué)鍵,在硫化成型時(shí)CH220中的鹵化橡膠與橡膠發(fā)生硫化交聯(lián)反應(yīng),使得橡膠與CH220緊密聯(lián)接在一起,這樣就使得橡膠與金屬之間得以很好的粘接.3.2粘接劑涂布工藝:粘接劑涂布的方法有噴涂法,刷涂法,浸涂法,這需要根據(jù)具體的產(chǎn)品來選擇最佳的涂布方法,粘接劑的涂布工藝一般為: CH205涂布 干燥(105) CH220涂布 干燥(105)3.3粘接劑涂布后的骨架管理:現(xiàn)減震部涂布后的骨架的使用有效期一般為15天,特殊骨架的有1周,對(duì)于超過有效期的骨架一般不直接使用,其處理方法為:將涂布的粘接劑清除后,在進(jìn)行脫脂,磷化,涂布處理;直接在原涂層上加涂一層CH220,經(jīng)試生產(chǎn)確認(rèn)后可使用.3.4粘接劑的選用:在選用粘接劑種類時(shí),應(yīng)根據(jù)不同的粘接劑做粘接性能試驗(yàn)來確定選用粘接劑種類,一般可根據(jù)膠種優(yōu)先選用.CH205/CH220 NR(一般減震件)CH205/CH252 NR(特殊要求的減震件)PM05/PC16 CR(一般減震件)RM-1 NBRCH218 AU/EU(聚氨脂)4.硫化4.1定義:硫化是指混煉膠在一定壓力,溫度,時(shí)間條件下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過程. 圖24 硫化反應(yīng)過程圖4.2硫化工藝參數(shù)的作用硫化壓力：保證產(chǎn)品的致密性,促進(jìn)膠料在模腔內(nèi)流動(dòng),并迅速充滿模腔,可提高產(chǎn)品的粘接強(qiáng)度;硫化溫度：影響了產(chǎn)品的硫化速度;硫化時(shí)間：在溫度壓力一定的情況下硫化時(shí)間決定了硫化反應(yīng)的程度,時(shí)間過短會(huì)導(dǎo)致欠硫, 時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致過硫,對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量而言,過硫具有和欠硫同等的影響效果4.3硫化工藝參數(shù)制定方法：硫化壓力的確定:由試模工藝員通過試模驗(yàn)證,測定飛邊厚度和檢查產(chǎn)品外觀質(zhì)量來制定工藝壓力,如產(chǎn)品飛邊太厚、產(chǎn)品缺料、產(chǎn)品表面流痕、氣泡等均需對(duì)設(shè)備壓力進(jìn)行調(diào)整,再根據(jù)常規(guī)硫化壓機(jī)壓力換算表,最終來確定該模具在各硫化壓機(jī)上的工藝壓力.硫化溫度的確定:由試模工藝員根據(jù)各膠種通過試模驗(yàn)證,檢查產(chǎn)品外觀質(zhì)量來確定模具溫度,對(duì)于純膠產(chǎn)品在保證產(chǎn)品在不焦邊的前提下硫化溫度可提高到180-190，對(duì)于帶骨架產(chǎn)品硫化溫度一般不超過165。同時(shí)記錄試模時(shí)該硫化壓機(jī)的設(shè)備設(shè)定溫度,做為生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行溫度設(shè)定的參考,因硫化設(shè)備的差異、季節(jié)的變遷、環(huán)境溫度的變化等因素,導(dǎo)致設(shè)備設(shè)定溫度與模具溫度之間的關(guān)系發(fā)生變化,在生產(chǎn)時(shí)為保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,需嚴(yán)格控制實(shí)際的模具溫度(檢測模具中心部位),而設(shè)備設(shè)定溫度允許存在一定的偏差,僅供參考.硫化時(shí)間的確定:由試模工藝員根據(jù)產(chǎn)品厚度與參考硫化時(shí)間表，上下每間隔12分鐘分別硫化出產(chǎn)品,明確標(biāo)識(shí)后并解剖、觀察產(chǎn)品內(nèi)部致密程度以及膠料與骨架粘接的情況,若有剛度檢測要求的,需將內(nèi)部致密以及膠料與骨架粘接良好的產(chǎn)品,送技術(shù)中心試驗(yàn)室進(jìn)行檢測,再根據(jù)以上驗(yàn)證結(jié)果,確定最佳硫化時(shí)間.4.4減震制品硫化成型方式模壓法:指直接將膠料填入模腔,合模后再通過硫化壓機(jī)加壓和加熱使混煉膠硫化成橡膠制品的硫化成型方式移模注壓法:指先將模具合模后,再將膠料加入專用料杯中,通過硫化壓機(jī)的壓力傳遞將膠料經(jīng)注料孔壓入模腔, 再經(jīng)過加壓和加熱使混煉膠硫化成橡膠制品的硫化成型方式.注射成型法:指硫化壓機(jī)自身帶有進(jìn)料機(jī)構(gòu),膠料通過進(jìn)料管的螺桿旋轉(zhuǎn)將膠料帶入貯料筒中預(yù)熱,模具合模后通過貯料筒上端的液壓活塞加壓將膠料擠壓進(jìn)模腔,將混煉膠硫化成橡膠制品的硫化成型方式. 現(xiàn)介紹一種注射機(jī)的工作過程,該注射機(jī)上下熱板最大距離為450mm,模具最小閉合高度為150mm,注射機(jī)下熱板上聯(lián)接有液壓推出機(jī)構(gòu),可將下熱板由工作主缸位置,推出到頂出缸位置.在硫化生產(chǎn)時(shí),先將模具推出到頂出缸位置,將金屬內(nèi)套管安放在下模腔內(nèi),再按下自動(dòng)工作按鈕,推出機(jī)構(gòu)將下熱板連同中模板、下模板回位到工作主缸位置, 碰到行程開關(guān)后,工作主缸再自動(dòng)上行完成合模,達(dá)到設(shè)定的合模壓力后,抽真空系統(tǒng)開始起動(dòng),同時(shí)注射頭開始注料硫化;在硫化完成后注射機(jī)工作主缸下行,帶動(dòng)上模板、中模板、下模板下行,流道板固定不動(dòng),流道板與上模板打開,上模板下行一段行程后,由于反拉桿作用將上模板的下行行程進(jìn)行控制, 中模板、下模板繼續(xù)下行, 碰到行程開關(guān)后, 液壓推出機(jī)構(gòu)將下熱板連同中模板、下模板推出到頂出缸位置, 碰到行程開關(guān)后,頂出缸將中模板頂出一段行程,硫化好的產(chǎn)品連同中模板一起被頂出,再取出產(chǎn)品,按下頂出缸回位按鈕后,頂出缸立即將中模板回位到頂出前位置,完成一個(gè)成型周期.4.5硫化成型注意事項(xiàng)(以注射為例) 膠料注射時(shí)間應(yīng)控制在1545秒,若注射速度太快,會(huì)使膠料進(jìn)入型腔時(shí)摩擦生熱大而造成產(chǎn)品在膠料溶接面處出現(xiàn)不良;會(huì)使膠料在注入時(shí)造成排氣不及時(shí)而產(chǎn)生氣泡;會(huì)使粘接劑產(chǎn)生流動(dòng)而造成粘接不良和粘接劑流出污染模具;若注射速度太慢,會(huì)使膠料未完全進(jìn)入型腔即在流道中部分硫化而造成粘接不良.放置骨架的時(shí)間應(yīng)控制在30秒之內(nèi),時(shí)間過長會(huì)使粘接劑受熱而自身發(fā)生硫化反應(yīng),從而失去粘接性能.脫模取產(chǎn)品時(shí)應(yīng)避免野蠻操作,防止在橡膠和骨架之間產(chǎn)生不合理的拉力,因?yàn)樵跓岬臓顟B(tài)下粘接劑與橡膠之間的粘接強(qiáng)度很低,若存在不合理的拉力會(huì)使粘接劑與橡膠產(chǎn)生脫膠破壞.脫模劑的使用應(yīng)避免在骨架部位噴上脫模劑,最好不要使用硅油類脫模劑,而應(yīng)使用固化型脫模劑.模具的溫度需嚴(yán)格控制:對(duì)于純膠制品模具溫度可以達(dá)到180185,對(duì)于帶骨架的制品模具溫度需控制在165以下,因?yàn)闇囟雀哂?65時(shí),粘接劑的CH205易發(fā)生龜裂而造成粘接破壞.對(duì)于厚制品應(yīng)考慮采用低溫長時(shí)間硫化.應(yīng)嚴(yán)格遵守硫化工藝防止硫化壓力不足和硫化不完全的現(xiàn)象.模具上的進(jìn)料點(diǎn)應(yīng)盡量避開粘接面,防止橡膠注入時(shí)對(duì)粘接劑造成沖刷而導(dǎo)致