铃片、铃片成型模具及铃片成型工艺

摘要

本发明公开了一种铃片、铃片成型模具及铃片成型工艺，所述铃片包括铁芯和包覆于铁芯外侧的包胶层，所述铁芯为由轮轴和金属片组成的分体式结构，所述轮轴的外周上设有一圈凸缘，所述金属片套设于轮轴的外侧，且金属片端面定位支撑于所述凸缘上。本发明中铁芯为分体式结构，只需将轮轴镀铬，金属片不需要镀铬处理，降低生产成本。本发明的金属片通过凸缘表面实现轴向定位，轮轴与金属片的同轴度好，组装简单、快速；而且金属片的横向对称面和轮轴的横向对称面共面，保证包胶层的厚度均匀。

说明书

技术领域

本发明涉及一种健身器材，具体涉及一种铃片、铃片成型模具及铃片成型工艺。

背景技术

健身器材工业在过去的二十多年内取得了长足的进步，许多锻炼器械都可以满足日益增长的从事体育健身活动的消费者。杠铃是一种运动训练器材，也是举重所用器材，杠铃运动属于重量训练的一种，利用杠铃训练器材来增进肌肉力量的训练。杠铃一般由2个铃片和1个杠铃杆组成，铃片上设有容置杠铃杆两端的装配孔，铃片通过装配孔固定于杠铃杆上。

传统的一种铃片是在整个铁芯1外包覆有包胶层2，如图1所示，铁芯1由轮轴1a和金属片1b一体加工成型，包胶层2可选用橡胶、塑料、聚氨酯等，轮轴1a的两端面裸露于外，为提高铃片的外观品质、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能，需要将轮轴的两端面镀铬处理，而金属片1b是被包裹在包胶层2内的，对其外观、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等没有特殊要求，不需要镀铬处理，但是因为铁芯是整体式结构，在对轮轴进行镀铬时，势必将整个铁芯进行镀铬处理，即不需要镀铬的金属片也会被一起处理，成本会浪费很多，对于常见规格的铃片来说，整个铁芯进行镀铬相对单单轮轴进行镀铬的成本增加30～50元，降低商品的市场竞争力。

为解决上述问题，市面上也出现了将铃片的铁芯3做成分体式结构，即轮轴3a和金属片3b是分开加工的，各自加工完成、轮轴3a镀铬完成后，再将轮轴3a和金属片3b焊接成一体，如图2所示，这种结构的铃片虽然解决了镀铬成本问题，但是在焊接轮轴和金属片时，轮轴和金属片的同轴度不易保证，焊接难度大，若金属片相对轮轴倾斜，后期包胶时会导致包胶层厚度不均匀、强度不一致，铃片受外力时，包胶层容易碎裂、损坏，严重影响铃片的使用性能。

另外，不管是整体式铁芯的铃片还是分体式铁芯的铃片，在铁芯外侧包覆包胶层时，多采用的是如中国发明专利CN1212872C所述的一种杠铃片聚氨酯包层铁芯的定位方法，钢模上开一个定位孔并插入定位销，然后将铁芯套在定位销上，铁芯中孔一端设有定位平台，由定位销顶住定位平台，将铁芯定位，浇铸聚氨酯材料后合模硫化，最后开模取出杠铃片，用车床把定位平台车掉。本发明的有益效果是：工艺简单、定位精确且成本低。但是该发明的钢模为两板模，包括上模和下模，为保证铁芯外周全被包覆聚氨酯，在浇铸聚氨酯时，需要向下模的型腔内浇铸多于整个聚氨酯层所需的聚氨酯的量，存在如下问题：1、因铁芯插入上、下模中的深度基本相同，合模前只在下模的型腔内浇铸聚氨酯，合模时易溢胶，导致聚氨酯包层的厚度不均匀，甚至铁芯某些地方的外侧会没有聚氨酯包层；2、在合模之前需要先让聚氨酯凝固一段时间，若凝固时间过长，在合模时由于聚氨酯较硬，上模不易被压下，合模不严密，影响包胶效果；若凝固时间过短，聚氨酯还没有凝固完全，在开模时聚氨酯会粘连在上模上，导致包胶不均匀。因此，该发明的两板模结构不是铃片包胶时的最好选择。

发明内容

本发明目的是提供一种铃片、铃片成型模具及铃片成型工艺，铃片易加工、成本低，轮轴和金属片装配后同轴度好，包胶层厚度均匀，提高铃片的生产效率和生产质量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铃片，包括铁芯和包覆于铁芯外侧的包胶层，所述铁芯为由轮轴和金属片组成的分体式结构，所述轮轴的外周上设有一圈凸缘，所述金属片套设于轮轴的外侧，且金属片端面定位于所述凸缘上。

其中，所述轮轴的外周上还设有一圈环形凹槽，所述环形凹槽位于所述凸缘距轮轴端面较远的一侧。

进一步，所述轮轴的外周上还设有一圈第二环形凹槽，所述第二环形凹槽位于所述凸缘距轮轴端面较近的一侧。

通过上述结构，包胶层的部分胶浇注于环形凹槽内，防止包胶层轴向剥离。

优选的，所述金属片的横向对称面和轮轴的横向对称面共面，其中，所述轮轴的厚度为S，所述凸缘距轮轴端面较近一侧的距离为A，所述凸缘的厚度为B，所述金属片的厚度为T，T=S-2（A+B）。

其中，所述金属片与轮轴之间的配合间隙为0.05～0.3mm，以免间隙过大影响金属片与轮轴的同轴度。

其中，所述轮轴的外侧设有0.2～1mm厚的镀铬层。

其中，所述金属片选用铁片。所述轮轴的中心孔为容置杠铃杆的安装孔。

本发明实施例还提供一种铃片成型模具，所述成型模具为三板模，包括上模、中模和下模，所述上模和下模为盖板结构，所述中模为圆筒结构，所述上、下模的内表面与铃片的上、下端面相匹配。

上述结构的上、下模对称，中模的内径与铃片外径相同。下模和中模组装后的宽度为铃片宽度的77%～90%。

其中，所述下模上设有贯穿于轮轴中心孔的定位销。

本发明实施例还提供一种铃片成型工艺，包括如下步骤：

（1）车加工轮轴和金属片；

（2）车加工后的轮轴依次经除油、酸洗、镀铬、冷水洗、热水洗、烘干之后在轮轴表面形成一层0.2～1mm厚的镀铬层；

（3）配置包胶层用聚氨酯浆料，并将聚氨酯浆料灌入储料罐中备用； 

（4）分开铃片成型模具的上、中、下模，并清洁各模的内表面；

（5）将中模安装至下模上；

（6）在下模上的定位销上定位轮轴，并且轮轴的距离凸缘较近的端面位于下方；

（7）将金属片套设于轮轴上，通过凸缘表面实现金属片的轴向定位；

（8）在上模的中心处放置辅助块，其中，辅助块的外径与轮轴外径等大；

（9）通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料浇注于下模和中模内，同时通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料浇注于上模内；

（10）静置3～8分钟，待聚氨酯浆料凝固成形；

（11）将上模内的辅助块取出，合上模至中模上，然后将成型模具推入油压机压头的下方；

（12）启动油压机，在压力55～80t、保温温度90～120℃条件下保压15～20分钟；

（13）关闭油压机，退回压头，将模具取出；

（14）依次拿下上模和中模，然后自下模上取下铃片半成品；

（15）铃片半成品冷却、削边、去毛刺处理后即得铃片成品。

其中，所述步骤（2）中，镀铬的步骤为：将酸洗后的轮轴放入60～80℃的水槽中预热3～10分钟，再将电镀液加温至60～80℃，放入轮轴，电流密度为30～50A/dm²，冲击电流密度为50～70A/dm²，镀铬时间为20～30分钟；

热水洗的步骤为：用80℃以上的热水冲洗20～35s；

步骤（3）中选用聚氨基甲酸脂80～100重量份、色浆1～5重量份、催化剂2～5重量份、发泡剂1～3重量份、阻燃剂1～2重量份以及水1～10重量份进行混合、搅拌，配置成聚氨酯浆料；

步骤（9）中，通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的60%～90%浇注于下模和中模内，通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的15%～50%浇注于上模内；但聚氨酯浆料的浇注量不局限于上述范围，具体根据上、中、下模的大小而定。

其中，在步骤（4）和（5）之间还包括向上模和下模内侧的LOGO行腔内浇注色浆，然后利用明火加热8～20s，使色浆快速固化。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明中铁芯为分体式结构，只需将轮轴镀铬，金属片不需要镀铬处理，降低生产成本。

2．本发明的金属片通过凸缘表面实现轴向定位，轮轴与金属片的同轴度好，组装简单、快速；而且金属片的横向对称面和轮轴的横向对称面共面，保证包胶层的厚度均匀。

3．本发明的铃片成型模具为三板模，下模和中模组装后再浇铸聚氨酯浆料，避免出现两板模存在的凝固时间过长，在合模时由于聚氨酯较硬，上模不易被压下，合模不严密，影响包胶效果；若凝固时间过短，聚氨酯还没有凝固完全，在开模时聚氨酯会粘连在上模上，导致包胶不均匀的问题。

附图说明

图1是本发明背景技术中铁芯为整体式的铃片的结构示意图；

图2是本发明背景技术中铁芯为分体式的铃片的结构示意图；

图3是本发明实施例一中铃片的结构示意图；

图4是实施例一中铃片成型模具与铃片配合后的结构示意图；

图5是本发明实施例二中铃片的结构示意图；

图6是本发明实施例三中铃片的结构示意图。

附图标记说明：

1、铁芯；1a、轮轴；1b、金属片；

2、包胶层；

3、铁芯；3a、轮轴；3b、金属片；

10、铁芯；100、轮轴；101、金属片；102、凸缘；103、环形凹槽；

20、包胶层；

30、成型模具；300、上模；301、中模；302、下模；303、定位销。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：图3所示，一种铃片，包括铁芯10和包覆于铁芯10外侧的包胶层20，所述铁芯10为由轮轴100和金属片101组成的分体式结构，所述轮轴100的外周上设有一圈凸缘102，所述金属片101套设于轮轴100的外侧，配合间隙为0.1mm。

所述金属片101端面定位支撑于所述凸缘102上，实现金属片的轴向定位，且轮轴和金属片之间为小间隙配合，结合端面定位，可以保证金属片与轮轴的同轴度。

所述轮轴100的外周上还设有一圈环形凹槽103，所述环形凹槽103位于所述凸缘102距轮轴100端面较远的一侧。

通过上述结构，包胶层的部分胶浇注于环形凹槽内，防止包胶层轴向剥离。

本实施例中，所述金属片100的横向对称面C和轮轴101的横向对称面D共面，其中，所述轮轴100的厚度为S，所述凸缘102距轮轴100端面较近一侧的距离为A，所述凸缘102的厚度为B，所述金属片101的厚度为T，则T=S-2（A+B）。

所述轮轴100的外侧设有0.5mm厚的镀铬层，提高轮轴的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

本实施例中，所述金属片101选用铁片，但不局限于铁片。

所述轮轴100的中心孔为容置杠铃杆的安装孔。

本发明实施例一还提供一种如图4所示的铃片成型模具，该成型模具30为三板模，包括上模300、中模301和下模302，所述上模300和下模302为盖板结构，所述中模301为圆筒结构，所述上、下模的内表面与铃片的上、下端面相匹配。

所述下模302上设有贯穿于轮轴中心孔的定位销303。

本实施例中，所述上模300和下模302对称，中模302的内径与铃片外径相同。下模和中模组装后的宽度为铃片宽度的77%～90%，以保证浇注聚氨酯浆料的量。

本发明实施例一还提供一种铃片成型工艺，包括如下步骤：

（1）车加工轮轴和金属片，金属片选用铁片；

（2）车加工后的轮轴依次经除油、酸洗、镀铬、冷水洗、热水洗、烘干之后在轮轴表面形成一层0.5mm厚的镀铬层；

其中，镀铬的步骤为：将酸洗后的轮轴放入70℃的水槽中预热8分钟，再将电镀液加温至70℃，放入轮轴，电流密度为40A/dm²，冲击电流密度为60A/dm²，镀铬时间为25分钟；

热水洗的步骤为：用80℃以上的热水冲洗30s。

（3）配置包胶层用聚氨酯浆料：选用聚氨基甲酸脂100重量份、色浆3重量份、催化剂3重量份、发泡剂2重量份、阻燃剂1重量份以及水10重量份进行混合、搅拌，配置成聚氨酯浆料，然后将聚氨酯浆料灌入储料罐中备用；

（4）分开铃片成型模具的上、中、下模，并清洁各模的内表面；

（5）将中模安装至下模上；

（6）在下模上的定位销上定位轮轴，并且轮轴的距离凸缘较近的端面位于下方；

（7）将金属片套设于轮轴上，通过凸缘表面实现金属片的轴向定位；

（8）在上模的中心处放置辅助块，其中，辅助块的外径与轮轴外径等大；

（9）通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的60%浇注于下模和中模内，通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的50%浇注于上模内；

（10）静置5分钟，待聚氨酯浆料凝固成形；

（11）将上模内的辅助块取出，合上模至中模上，然后将成型模具推入油压机压头的下方；

（12）启动油压机，在压力60t、保温温度100℃条件下保压18分钟；

（13）关闭油压机，退回压头，将模具取出；

（14）依次拿下上模和中模，然后自下模上取下铃片半成品；

（15）铃片半成品冷却、削边、去毛刺处理后即得铃片成品。

若铃片上设有LOGO，可一次成型于包胶层的外表面上，需要在上述的步骤（4）和（5）之间进行如下步骤：a、上模和下模的内侧雕刻有LOGO行腔；b、向上模和下模内侧的LOGO行腔内浇注色浆，然后利用明火加热12s，使色浆快速固化。

实施例二：如图5所示，本实施例的结构与实施例一的结构基本相同，区别在于：在轮轴的外侧未设置环形凹槽。

所述金属片套设于轮轴的外侧，配合间隙为0.05mm。

所述轮轴外侧的镀铬层厚度为0.2mm。

本实施例二的成型工艺包括如下步骤：

（1）车加工轮轴和金属片，金属片选用铁片；

（2）车加工后的轮轴依次经除油、酸洗、镀铬、冷水洗、热水洗、烘干之后在轮轴表面形成一层镀铬层0.2mm；

其中，镀铬的步骤为：将酸洗后的轮轴放入60℃的水槽中预热3分钟，再将电镀液加温至60℃，放入轮轴，电流密度为30A/dm²，冲击电流密度为50A/dm²，镀铬时间为20分钟；

热水洗的步骤为：用80℃以上的热水冲洗20s。

（3）配置包胶层用聚氨酯浆料：选用聚氨基甲酸脂80重量份、色浆1重量份、催化剂2重量份、发泡剂1重量份、阻燃剂1重量份以及水1重量份进行混合、搅拌，配置成聚氨酯浆料，然后将聚氨酯浆料灌入储料罐中备用；

（4）分开铃片成型模具的上、中、下模，并清洁各模的内表面；

（5）将中模安装至下模上；

（6）在下模上的定位销上定位轮轴，并且轮轴的距离凸缘较近的端面位于下方；

（7）将金属片套设于轮轴上，通过凸缘表面实现金属片的轴向定位；

（8）在上模的中心处放置辅助块，其中，辅助块的外径与轮轴外径等大；

（9）通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的80%浇注于下模和中模内，通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的35%浇注于上模内；

（10）静置3分钟，待聚氨酯浆料凝固成形；

（11）将上模内的辅助块取出，合上模至中模上，然后将成型模具推入油压机压头的下方；

（12）启动油压机，在压力55t、保温温度90℃条件下保压15分钟；

（13）关闭油压机，退回压头，将模具取出；

（14）依次拿下上模和中模，然后自下模上取下铃片半成品；

（15）铃片半成品冷却、削边、去毛刺处理后即得铃片成品。

若铃片上设有LOGO，可一次成型于包胶层的外表面上，需要在上述的步骤（4）和（5）之间进行如下步骤：a、上模和下模的内侧雕刻有LOGO行腔；b、向上模和下模内侧的LOGO行腔内浇注色浆，然后利用明火加热8s，使色浆快速固化。

实施例三：如图6所示，本实施例的结构与实施例一的结构基本相同，区别在于：所述轮轴的外周上还设有一圈第二环形凹槽，所述第二环形凹槽位于所述凸缘距轮轴端面较近的一侧。

所述金属片套设于轮轴的外侧，配合间隙为0.3mm。

所述轮轴外侧的镀铬层厚度为1mm。

本实施例三的成型工艺包括如下步骤：

（1）车加工轮轴和金属片，金属片选用铁片；

（2）车加工后的轮轴依次经除油、酸洗、镀铬、冷水洗、热水洗、烘干之后在轮轴表面形成一层1mm厚镀铬层；

其中，镀铬的步骤为：将酸洗后的轮轴放入80℃的水槽中预热10分钟，再将电镀液加温至80℃，放入轮轴，电流密度为50A/dm²，冲击电流密度为70A/dm²，镀铬时间为30分钟；

热水洗的步骤为：用80℃以上的热水冲洗35s。

（3）配置包胶层用聚氨酯浆料：选用聚氨基甲酸脂90重量份、色浆5重量份、催化剂5重量份、发泡剂3重量份、阻燃剂2重量份以及水8重量份进行混合、搅拌，配置成聚氨酯浆料，然后将聚氨酯浆料灌入储料罐中备用； 

（4）分开铃片成型模具的上、中、下模，并清洁各模的内表面；

（5）将中模安装至下模上；

（6）在下模上的定位销上定位轮轴，并且轮轴的距离凸缘较近的端面位于下方；

（7）将金属片套设于轮轴上，通过凸缘表面实现金属片的轴向定位；

（8）在上模的中心处放置辅助块，其中，辅助块的外径与轮轴外径等大；

（9）通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的90%浇注于下模和中模内，通过加料管将步骤（3）所得聚氨酯浆料按铃片所需胶量的15%浇注于上模内；

（10）静置8分钟，待聚氨酯浆料凝固成形；

（11）将上模内的辅助块取出，合上模至中模上，然后将成型模具推入油压机压头的下方；

（12）启动油压机，在压力80t、保温温度120℃条件下保压20分钟；

（13）关闭油压机，退回压头，将模具取出；

（14）依次拿下上模和中模，然后自下模上取下铃片半成品；

（15）铃片半成品冷却、削边、去毛刺处理后即得铃片成品。

若铃片上设有LOGO，可一次成型于包胶层的外表面上，需要在上述的步骤（4）和（5）之间进行如下步骤：a、上模和下模的内侧雕刻有LOGO行腔；b、向上模和下模内侧的LOGO行腔内浇注色浆，然后利用明火加热15s，使色浆快速固化。

本发明中铁芯为分体式结构，只需将轮轴镀铬，金属片不需要镀铬处理，降低生产成本。本发明的金属片通过凸缘表面实现轴向定位，轮轴与金属片的同轴度好，组装简单、快速；而且金属片的横向对称面和轮轴的横向对称面共面，保证包胶层的厚度均匀。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进或替换，这些改进或替换也应视为本发明的保护范围。