发明内容

为解决现有技术成型过程中胶料流动对弹簧造成冲击引起弹簧偏移和变形的问题，本发明提出了一种用于飞机机轮的内包弹簧挡油环的成型方法。

本发明提出的飞机机轮的内包弹簧挡油环的成型过程是：

步骤1，确定分步成型区域：

根据设计提出的弹簧位置，将待成型内包弹簧挡油环的纵截面分为基础胶体和填补胶体；所述填补胶体的区域与模具中镶块的外形相同，位于该内包弹簧挡油环外圆周表面一侧；并使该填补胶体阶梯状下表面的两个相互垂直的定位面分别与成型后挤压进基础胶体内的弹簧外圆周表面的顶点和该弹簧外圆周表面的内侧顶点或外侧顶点相切；所述基础胶体的区域与该下模中半型腔的横截面形状相同，并在该基础胶条区域内包裹弹簧。

以所述两个相互垂直的定位面作为分割线，将该填补胶体区域进一步划分为第三胶条坯料的填充区域和第四胶条坯料的填充区域。

以所述第四胶条坯料填充区域下表面径向对称中心为界，将该基础胶体区域进一步划分为第一胶条坯料的填充区域和第二胶条坯料的填充区域。

所述第一胶条坯料的填充区域的内圆表面为该挡油环的内圆表面；所述第二胶条坯料填充区域的外圆周表面即为该挡油环的外圆表面。所述第三胶条坯料的填充区域靠近该挡油环外圆周表面一侧，所述第四胶条坯料的填充区域位于该第三胶条坯料的填充区域的内侧，靠近该挡油环的中心线一侧。

步骤2，胶条坯料的准备：

将经过薄通返炼后的胶片裁为四条，分别为用于基础胶体的第一胶条坯料和第二胶条坯料、用于填补胶体的第三胶条坯料与第四胶条坯料。各所述胶条坯料截面的形状与该胶条坯料填充区域的形状相同；各所述胶条坯料截面的尺寸分别比该胶条坯料填充区域的外廓尺寸大5～10％；各胶条的长度与该胶条坯料填充区域最大圆周的周长相同。

步骤3，预成型基础胶体：

将中模安放在下模的上表面，由该中模和下模的内端面形成了模具的型腔；由该中模的上表面与下模内端的上表面形成了与所述预成型模或上模的配合面。将所述第一胶条坯料置于该型腔内，并使该第一胶条坯料的表面与该型腔的内圆周表面贴合；将第二胶条坯料置于该型腔内，并使该第二胶条坯料的表面与该第一胶条坯料的的表面贴合。将预成型模安放在所述中模和下模的上表面，使该预成型模与之扣合。

将扣合后的模具置于硫化机内加压预成型。

加压结束后立即开模卸除所述预成型模，清除流胶槽内多余胶料。得到预成型的基础胶体。

所述预成型基础胶体的压力为5～8Mpa，加压时间为15～30s，预成型温度为150～153℃。

步骤4，弹簧的定位：

将弹簧套在所述模具中的镶块的弹簧定位块上。将套装有弹簧的镶块安放在得到的基础胶体内。将预成型模安放在所述中模和下模的上表面，与所述中模和下模合模，并使所述镶块嵌入该预成型模内表面的镶块槽内。将合模后的模具置于硫化机内法加压对该弹簧定位。

加压结束后立即开模，卸除所述预成型模，清除流胶槽内多余胶料。将弹簧置入基础胶体中，完成了弹簧的定位。

所述弹簧的定位的压力为5～8Mpa，加压时间为15～30s，预成型温度为150～153℃。

步骤5，填补胶体的预成型：

依次将所述第三胶条坯料和第四胶条坯料放置在所述置入有弹簧的基础胶体的上表面，并使第三胶条坯料的位置与置入的弹簧相对应，使所述第四胶条坯料的位置位于该弹簧的上方。所述第三胶条坯料和第四胶条坯料均与基础胶体的内表面贴合。

更换模具，将所述模具中的上模安放在所述由中模上表面和下模的上表面组成的配合面上，合模加压实施填补胶体的预成型。所述填补胶体的预成型的压力为5～8Mpa，加压时间为30～60s，预成型温度为150～153℃。

加压结束后开模，卸除上模，清除流胶槽内多余胶料。完成了填补胶体的预成型。

步骤6，硫化成型：将所述上模再次与下模和中模合模，将清除多余胶料后的模具置于硫化机内硫化成型。

加压结束后，开模，得到硫硫化成型的压力为5～8Mpa，加压时间为40min，成型温度为150～153℃。

化成型的内包弹簧挡油环。

本发明提出的用于成型所述飞机机轮的内包弹簧挡油环的模具包括预成型模、中模、下模、镶块和上模；所述预成型模、中模、下模、镶块和上模组合使用。组合使用时，所述中模安放在下模的上表面，由该中模的内表面与该下模中部凹槽处的表面形成了模具的型腔，用于安放所述挡油环的胶条坯料。镶块位于该型腔处并安放在装入该型腔内的基础胶体胶条坯料上。在对基础胶体预成型以及对挡油环中的弹簧定位时，将该预成型模安放在所述中模和下模的上表面，使该预成型模与之扣合；在对该挡油环中的填补胶体进行预成型以及硫化成型时将该上模安放在所述中模和下模的上表面，使该上模与之扣合。

所述下模为环形体，该下模的上表面为阶梯面，并在该下模上表面的内缘至外缘之间有凹槽，该凹槽与所述中模的内表面共同形成了用于成型挡油环的半形腔。该半形腔的内型与所述挡油环的截面形状相同。所述半形腔靠近下模中心一侧的表面至该下模中心的距离比该挡油环的内半径大0.5～1％收缩率的值；所述半形腔的深度与所述挡油环的高度相同。该下模外缘的阶梯面为中模的配合面。

所述中模按功能分为成型模块和定位块两个部分。所述成型模块位于该定位块内圆周表面，为径向凸出的环形板。该成型模块的内表面为阶梯面，该阶梯面的外形与所述挡油环外圆周表面的形状相同，并且该成型模块的最大内半径比挡油环的外半径大1％～1.5％收缩率的值。由所述模块的内表面与所述下模的半形腔构成了用于成形该挡油环的型腔。

所述定位块的下表面和上表面分别与所述下模外缘的上表面和上模外缘或预成型模外缘的下表面贴合。

所述镶块为环形体，环的下表面为阶梯状，其内缘与所成形的挡油环的上表面内缘处的形状相适应；该环下表面的中部有轴向凸出的弹簧定位块，由该弹簧定位块与该环下表面外缘处的平面共同构成了所述弹簧的定位面，并使安装后的弹簧的外表面超出该镶块外表面0.1～0.7mm。该镶块的最小内半径比与之配合的挡油环的最小外半径小0.5～2mm。

所述预成型模为环形体。该预成型模的下表面为阶梯面。在该预成型模下表面靠近其内缘处有与镶块配合的型腔。所述该预成型模外缘的下表面为与中模中的定位块配合的定位面。

本发明中，利用橡胶硫化历程中胶料微观状态的变化将零件分三步成型，先预成型下部分胶体，再对弹簧进行预成型，最后填补上部分空缺胶体。精密成型的关键两点是：胶料毛坯的控制和胶料在硫化历程中状态变化的时间控制。

胶料毛坯的控制包括胶量、规格、装模方式。通常在准备胶料毛坯时，胶量会在零件净重的基础上增加3％～5％，根据零件结构只给一种胶条规格，顺着模具型腔放置即完成。本发明为了将胶料对弹簧的冲击程度降至最低，将胶料毛坯分解成四种规格，如图4所示，胶条5和6用于成型下部分胶体，胶条5放置在内侧、胶条6放置在外侧，胶条7和8用于成型上部分胶体，胶条8放置在内侧、胶条7放置在外侧，依据零件直径计算周长即为各毛坯长度，依据产品截面高度和宽度计算各毛坯厚度和宽度。胶量控制在比净重多0.3克的公差内。

所述胶料在硫化过程中共经历四个阶段：焦烧期、热硫化期、平坦硫化期、过硫化，传统的硫化过程常将焦烧期和热硫化期忽略，所谓零件硫化就是指的平坦硫化，只给定平坦硫化期的时间，本发明通过焦烧期和热硫化期胶料微观结构的变化分步成型，先装入胶条5和6预成型下部分胶体，焦烧期结束时胶料充满型腔，这时候是取余胶的最佳时间，开模取出流胶槽中的余胶，下部分胶体即将进入热硫化期开始塑形，胶料失去流动性逐步成固体形态，此时将弹簧置入下部分胶体中进行预成型，弹簧依靠模具直接预置在胶体中要求的位置，强行将与弹簧丝体体积等量的胶料挤进流胶槽内，同时弹簧体内迅速充满胶料，经过短暂的变化后立即恢复平衡，没有多余的胶料和外力冲击，弹簧位置不发生变动，经过一段时间的强化稳定，热硫化期结束时，打开模具取出挤进流胶槽的余胶，塑形好的弹簧预成型坯件留在模腔中。最后填补上部分空缺的胶体，在弹簧预成型坯件上装入胶条7和8，弹簧预成型坯件的形位塑造好了，但才刚进入平坦硫化期，上部分胶料的流动又会冲击弹簧晃动，因此上部分胶料毛坯的控制又是个关键点，胶条7和8必须做到胶料的规格与对应零件上部分的结构基本一致，装好毛坯后合模置于平板硫化机中央，预压，上部分胶体焦烧期结束后取出余胶，合模、放气、保压计时开始进入平坦硫化，零件整体进入平坦硫化期进行交联定型，胶料分子链不断裂解重排发生交联反应形成稳定的大分子链，平坦硫化结束橡胶具有最佳的性能，零件成型完成。

本发明通过对胶料毛坯的控制和利用橡胶硫化历程中胶料微观结构的变化来分步操作，避免了胶料在模腔中流动时对弹簧造成的冲击，保证弹簧成型在要求的位置上。

在预成型基础胶体结束取余胶和填补胶体的预成型结束取余胶时，均需在加压结束后立即进行，过晚就进入了热硫化阶段，取余胶时容易扯掉零件成型部位胶体。

本发明通过控制胶条坯料的体积实现对胶量的控制以保证胶料对弹簧的冲击游动程度最小。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对胶料毛坯的控制和利用橡胶在硫化历程中胶料微观结构及形态的变化分步骤进行成型，解决了硫化成型过程中胶料流动对弹簧冲击造成变形和偏离的问题，成型过程中每一步操作都有精确、规范的要求，实现了工程化生产，生产出的零件外观一致性均良好，将硫化后的零件切断截面检查，胶料、弹簧的形态和位置均满足要求，弹簧不外露、胶面无弹簧痕迹，如图6、图7、图8、图9所示。投产合格率达到了99％以上。

硫化过程中控制胶料毛坯的重量，并进行了取余胶工序，成型完成后的零件接近于无毛刺，降低了清理毛刺对零件的损耗。

本发明提供的一种内包弹簧挡油环的精密成型法不仅适用于内包弹簧，对于内包任何金属骨架都适用，且对于其他结构复杂、无法一次直接成型的橡胶零件均有适用性，具有广阔的市场前景。

表1：各实施例零件批产检验合格率统计