文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
三元乙丙橡胶密封件冲切加工性能研究与应用
姓名:刘龙权
申请学位级别:博士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:姚振强
20050201
摘要
三元乙丙橡胶密封件冲切加工性能研究与应用
摘要
汽车密封件是汽车的重要零件之一其性能直接影响到汽车的气动
阻力特性运行噪声密封性以及外观特性三元乙丙橡胶(ethylene
propylene diene methylene EPDM)由于具有优异的耐天候性耐热老化
性能耐多种化学品腐蚀性耐水性耐高低温性能及良好的电绝缘性
能等被汽车密封产品广泛采用三元乙丙橡胶被加工为成品密封条
不仅需要塑炼混炼压延挤出和硫化等成型过程而且还需要进行
机械加工使其达到较高的尺寸精度形位精度和表面光洁度以满足
其使用和装配要求本论文基于上海汽车工业科技发展基金课题轿
车密封条多工位加工关键技术研究及应用”及上海申雅密封件有限公司
的攻关课题 POLO 轿车门窗密封条专用冲切装备的研制重点研究
了橡胶冲切断裂机理橡胶冲切断裂能以及冲切阻力和冲切断面质量
以揭示橡胶产品在机械加工过程中的特殊性能主要研究内容与主要创
新点如下
1. 对汽车密封件所用 EPDM 材料的力学性质进行了研究具体分
析了 EPDM 的超弹性粘弹性摩擦性质以及断裂特性对所用 EPDM
进行了单轴拉伸单轴压缩和硬度测试等基本性能试验通过对实验结
果进行拟合得出了所用 EPDM 材料的力学模型和冲切加工相关的性
能参数
2. 创新研制了橡胶快速冲切阻力测试系统包括冲切装置数据采
集系统以及数据处理系统等该系统保证了测试系统与实际冲切工艺系
统的一致性利用刀具上设计出的弯曲变形敏感段实现对冲切力的精
密测试灵敏度高且不受刀具宽度的影响此外对于慢速冲切利用
材料试验机和橡胶模具进行试验实时获得试验机压头的位移和压头上
的阻力以获得慢速冲切时 EPDM 冲切阻力-冲刀行程之间的关系
3. 分析研究了 EPDM 冲切加工断裂过程通过对三元乙丙橡胶板
材进行慢速冲切试验并观察冲切过程得到了橡胶冲切过程中橡胶变
形开裂直至完全断裂的整个过程以及橡胶板材冲切断面的形态并通
I
上海交通大学博士学位论文
过冲切阻力测试系统研究了冲切阻力随刀具行程的变化特性
4. 提出了一种用于测试 EPDM 冲切过程中冲切刀具与橡胶工件之
间摩擦力的方法通过对已经冲断的工件进行二次冲切的方法对冲切
刀具与橡胶工件之间的摩擦力进行测量并对试验数据进行处理与分
析发现摩擦能在某些频率段内比较集中而且其频谱分布特征不随冲
切速度的变化而改变揭示了橡胶-刀具之间摩擦的粘弹性特征
5. 提出一种研究 EPDM 切断能的方法并对切断能进行了定性和
定量分析把 EPDM 材料的断裂能分成包括表面断裂能摩擦功以及
橡胶变形过程中的能量耗散三部分进行分析采用理论与实验相结合的
方法对此三部分能量进行了分解计算得出各部分能量所占总能量的
比例据此提出了不同厚度橡胶板材冲切力的预测方法
6. 在分析了实际冲切工况以及橡胶的冲切断裂特征的基础上建立
了 EPDM 冲切的有限元模型通过分析有限元计算结果得到了冲切
加工过程中橡胶板材内的不同阶段应力应变的分布特征研究发现
在橡胶冲切过程中较大的应力和应变都集中在刀刃附近的较小区域
内而且在冲切过程中橡胶板材内部的应力和应变分布都呈现出从刀尖
到下模刃口之间整个被挤压范围内随着冲切过程而振荡变化的特征揭
示了橡胶冲切加工性能的特殊性
7. 研究了不同冲切参数对 EPDM 冲切阻力和冲切断面质量的影
响分析了影响冲切阻力以及冲切断面质量的因素和评价标准试验研
究了刀具楔角刀具刃口半径刀具安装角度刀具与模具之间的间隙
冲切速度环境温度以及润滑条件对 EPDM 冲切力和冲切断面质量的
影响综合冲切断面质量冲切阻力和冲切效率对冲切加工参数进行
了优化
8. 研制了一套用于汽车门窗橡胶密封条冲切加工的系统根据理论
和实验分析的结论以及冲切参数优化结果对汽车门窗橡胶密封条冲切
加工系统进行了优化设计
关键词三元乙丙橡胶冲切性能测试系统切断能冲切力
II
摘要
RESEARCH ON PUNCHING CHARACTERISTICS
OF EPDM RUBBER USED AS AUTOMOTIVE
SEALLING PROFILES
ABSTRACT
Sealing profile is one of the most important parts on the automobiles,
because its performance d