一、缩径对橡胶衬套影响的理论分析
优化生产预应力，提高衬套橡胶的疲劳耐久
一般悬置减振件结构多为图1所示：由内、外金属管套和橡胶组成。橡胶通过高温硫化工艺与内、外管套粘合在一起，但是当橡胶冷却至常温时，基于热胀冷缩原理，橡胶体积应减小。但是由于其内外边界均已与金属管套粘合在一起，故橡胶本身已经无法冷缩。从微观上来讲，此时的橡胶分子结构呈现微拉伸状态，衬套内部存在拉伸预应力。考虑到橡胶的天然属性——抗压缩性能远远高于其抗拉伸性能，由高温硫化所带来的拉伸预应力势必会缩短橡胶衬套的疲劳寿命，并且这种拉伸预应力无法在硫化生产中将其避免或者抵消，只能通过后期的缩径工艺将其抵消，甚至还可以增加缩径量，使得橡胶衬套处于微压缩状态，避免早期破坏现象，延长衬套的使用寿命，增加减振橡胶的耐久性能。
优化悬置衬套的刚度曲线，满足悬置系统的匹配需求
基于悬置系统匹配设计要求，往往在一些细节上需要设计成无间隙或者过盈（例如图1中的前三幅图）。此类设计无法通过摸具设计实现，也只能通过后期的缩径工艺可以实现。
微调悬置衬套的结构，优化橡胶衬套的刚度特性
一般悬置衬套多采用“八字脚”设计，那么缩径工艺会影响衬套“八字脚”的开合角度，对悬置衬套径向的刚度比例会有一些影响。另外经过缩径工艺之后的橡胶衬套的径向存在预压缩量，其刚度值会有所提升。所以我们可以通过后期的缩径工艺对橡胶衬套的刚度特性起到微小的调整。
二、缩径对橡胶衬套影响的仿真分析
下面我就基于某一实例的的仿真分析，简单对比一下缩径对橡胶衬套影响。基于悬置系统匹配设计的需求，往往需要将橡胶衬套在自由状态下主簧与限位块呈现接触或者相互挤压的状态，例如图2所示的橡胶衬套结构，其自由状态下橡胶主簧与上缓冲块存在干涉（负位移）设计。此类结构无法直接通过常规工艺生产，所以我们需要重新设计如图3所示的生产时的工艺数模，后期通过缩径工艺再还原至图2的设计状态。
对橡胶衬套的工艺数模进行一些简单的细节处理之后，便可以借助一些前处理软件绘制如图4中所示的六面体网格文件。针对橡胶的CAE仿真，我们选用ABAQUS软件，其单元库中的杂交单元可以很好的仿真不可压缩材料（泊松比=0.5）或者可近似看作不可压缩材料（泊松比>0.495），而橡胶就是典型的不可压缩材料。此例中我们选用C3D20H（二次六面体杂交单元）网格并赋予相关材料属性。至于内外管套，其为金属件且不在我们的关注范围内，所以简单仿真一下即可，此例中外套管选用C3D8R（线性六面体减缩单元）网格属性并赋予20#钢的材料属性，内管套选用耦合的方式约束，并在内管套上施加载荷。
为了描述简便，我们首先针对橡胶衬套建立悬置主轴坐标系：选取悬置衬套的硬点为坐标原点，建立如图6所示的坐标系。其中u轴和w轴为衬套的两个径向方向，v轴沿衬套轴向方向，垂直平面向外。
仿真分析
本实例中通过橡胶与金属外管套的过盈配合实现缩径的仿真，图7展示了橡胶衬套缩径前后的状态，其中图中外边缘的黑色边框为未缩径前的尺寸，色彩边缘为缩径后的尺寸边缘。仔细观察红圈标注的部分，我们可以发现缩径不仅仅是简单的使悬置衬套的外径减小，还改变了橡胶“八字脚”的夹角。所以在由设计数模变换到模具生产数模时，要考虑到此处的变化。
加载前，首先通过点-面耦合的方式模拟内管套，并对各个表面赋予接触属性。加载时，六方向完全约束外管套，在硬点处施加如图8所示的正弦位移载荷。
缩径工艺对衬套刚度特性的影响
对于橡胶衬套，基于其在整个减振系统下发挥的作用，使我们不得不首先关注其径向的刚度变化，因为这两个方向的刚度变化将影响整个减振系统的减振效果与匹配效果。
缩径前后橡胶衬套径向上的仿真刚度值如表1所示。我们可以看出缩径工艺对衬套刚度具有提升刚度的作用，那么在实际应用中，我们一般都会采用刚度优先的原则。同等刚度条件下，考虑缩径工艺的悬置衬套可以选用较低硬度的橡胶，从而提升橡胶衬套的疲劳寿命。
我们可以明显的看出考虑缩径工艺后，悬置衬套的径向刚度均有明显的提升，需要注意的是由于缩径改变了橡胶主簧“八字脚”的夹角，所以使得W向静刚度提升的幅度大于U向的。
缩径工艺对衬套疲劳特性的影响
作为一个悬置衬套，刚度特性仅是其一个基本的特性。除了刚度外，我们还比较关心橡胶的疲劳寿命。毕竟可以用与用的久还是具有非常大的差别。但是橡胶材料的疲劳计算理论并不像金属材料一样，具有一个完备的疲劳理论。目前多采用应变来评估橡胶的疲劳应变。
悬置衬套在实际工况中的载荷为力，故我们研究相同力载的条件下的应变云图。值得注意的是，由于缩径后悬置衬套的刚度有所提升，所以在相同力载荷的条件下，缩径后的模型位移量会有所减小。在理论上缩径工艺就可以降低橡胶衬套的疲劳应变。
对比以上云图，我们发现缩径工艺改变了最大应变出现的位置：未缩径时，橡胶左侧出现最大应变；缩径之后，最大应变出现在橡胶的右侧。这是由于缩径后，整个衬套橡胶处于压缩状态，当出现向右的加载时，左侧的橡胶首先是恢复原始状态，其内部应力表现为：预压缩应力——>原始状态无应力——>拉伸应力。相比未缩径的衬套，其多出了预压缩应力的恢复过程，所以其最大应变出现的时间要比未缩径的衬套晚一些。汇总以上四幅图的应变值如表2所示。
综上，缩径后在U方向加载时，橡胶应变较未缩径的有3.14%的优化效果，但是要注意有无缩径工艺不仅改变最大应变的数值，还会改变其出现的位置。
三、总结
基于一个具体的实例，通过ABAQUS仿真验证了缩径工艺对橡胶衬套的影响，为悬置类橡胶衬套的设计提供了一些设计参考。当然，对某一悬置衬套的缩径量也是有限制的，缩径只是可以优化衬套的一些特性，并不能对某一特性具有质的飞跃。在悬置衬套设计时还是优先考虑结构与胶料的优化，其次是缩径所带来的微调。
