汽車子午線輪胎活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

鄭伍昌

（巨輪股份有限公司，廣東揭陽 515500）

汽車子午線輪胎活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

鄭伍昌

（巨輪股份有限公司，廣東揭陽 515500）

針對汽車子午線輪胎活絡(luò)模具使用過程中存在容易卡死的問題，提出了相應(yīng)的技術(shù)方法及措施，方便模具的安裝、維修及減摩板的更換，還提高了模具的加工效率、降低加工成本等。

汽車輪胎；活絡(luò)模具；向心機(jī)構(gòu)；減摩板；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

隨著全球汽車行業(yè)的高速發(fā)展，輪胎行業(yè)也發(fā)生了顯著的量和質(zhì)變化。自2002年以來，我國輪胎產(chǎn)銷量一直保持著20%左右的增速，子午線輪胎的增速則高達(dá)40%以上，中國已然成為發(fā)展空間最大的輪胎市場。而隨著汽車、摩托車等工業(yè)的迅速發(fā)展，輪胎花紋也變得越來越復(fù)雜，而這些輪胎產(chǎn)品的制造離不開模具，而且隨著我國輪胎子午化率的不斷提升，輪胎制造商對輪胎模具的需求越來越多，技術(shù)與質(zhì)量要求也越來越高，這就要求模具制造廠家以最快的速度、最低的成本、最高的質(zhì)量生產(chǎn)出模具[1]。

1 汽車子午線輪胎活絡(luò)模具的基本結(jié)構(gòu)及其存在問題分析

（1）結(jié)構(gòu)分類

通常地，用于硫化成型的輪胎模具，按其結(jié)構(gòu)來劃分有兩半模具及活絡(luò)模具兩大類。由于后者在硫化成型過程中有其獨(dú)特的性能——多方向徑向抽芯運(yùn)動(dòng)，從而使輪胎在定型、脫胎等的過程中有移位比較小、變形均勻等優(yōu)點(diǎn)，所以目前國內(nèi)外各家大型輪胎公司多采用活絡(luò)模具來生產(chǎn)子午線輪胎。

目前國內(nèi)所使用的活絡(luò)模具其結(jié)構(gòu)主要有兩種：一是斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具；一是圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)具有共同的工作原理，且均由向心機(jī)構(gòu)和模腔組成。對于圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具，該結(jié)構(gòu)是原西德AZ公司設(shè)計(jì)的典型結(jié)構(gòu)，主要由內(nèi)圓錐面導(dǎo)向并產(chǎn)生足夠的合模力作用的中模套、裝花紋塊并帶動(dòng)花紋塊做徑向抽芯運(yùn)動(dòng)的滑塊、上蓋、底座、上下胎側(cè)板等組成。對于斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具，該結(jié)構(gòu)是意大利倍耐力公司設(shè)計(jì)的典型結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具相似，不同之處主要在于斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具將圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具內(nèi)圓錐面導(dǎo)向改為多個(gè)獨(dú)立的小斜平面導(dǎo)向[2-4]。

（2）常見結(jié)構(gòu)存在的問題分析

從結(jié)構(gòu)上來看，常見的斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具和圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具這兩種結(jié)構(gòu)的活絡(luò)模具大同小異，其中有一個(gè)共同點(diǎn)就是整套向心機(jī)構(gòu)的減摩板都需要采用很多小螺絲來固定在相關(guān)的零件上，以確保其使用過程牢靠而不會(huì)輕易掉落。

然而，畢竟其固定螺絲數(shù)量很多，長時(shí)間的使用，這些小螺絲會(huì)因?yàn)樽矒簟⒄饎?dòng)、熱脹冷縮等原因而逐漸松弛，而且螺絲的沉頭孔也會(huì)塞滿灰塵、固化的潤滑劑等雜質(zhì)，從而影響其潤滑效果，也可能會(huì)因在減摩板表面開孔而破壞減摩層的整體性，長時(shí)間的使用可能會(huì)造成孔的邊緣容易剝落，最終整片減摩板被逐漸拉傷、卡死向心機(jī)構(gòu)而報(bào)廢，另外，傳統(tǒng)的減摩板也因聯(lián)結(jié)螺絲很多，螺絲也不大，正常磨損后需要更換時(shí)拆卸很困難，也很耗時(shí)。

以上兩種活絡(luò)模具向心機(jī)構(gòu)由于在實(shí)際的使用中反映出來的問題直接影響到模具的使用質(zhì)量和維護(hù)保養(yǎng)的效果，因此必須通過優(yōu)化模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)，特別是針對這兩種向心機(jī)構(gòu)減摩板結(jié)構(gòu)存在的問題來尋求相對應(yīng)的解決方案。

2 方案及原理

（1）基本思路及原理

基本思路：通過對常見斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具與圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具兩種向心機(jī)構(gòu)的問題點(diǎn)的比較及分析研究，從中得到結(jié)論：要避免減摩板聯(lián)結(jié)小螺絲容易松弛、沉頭孔容易堵塞雜質(zhì)、減摩板表面的減摩層整體性容易受到破壞、更換拆卸困難等問題，就要想方設(shè)法減少減摩板表面的孔、槽等容易引起破壞表面的因素，因此需要對減摩板結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，力求簡單實(shí)用，保持整體性，以達(dá)到減少破壞表面的因素，降低中模套減摩板的損耗，延長其使用壽命，同時(shí)還要求動(dòng)作平穩(wěn)，更換方便等。

基本原理：合模時(shí)，在硫化機(jī)合模力作用下，合模力通過中模套的斜面施壓于滑塊的斜面形成滑塊移動(dòng)的動(dòng)力，在中模套的導(dǎo)向斜面及裝在滑塊上導(dǎo)向條的導(dǎo)向下滑塊進(jìn)行徑向滑動(dòng)，從而帶動(dòng)裝在滑塊上的花紋塊合攏；開模時(shí)，在硫化機(jī)的帶動(dòng)下，中模套與上蓋向上運(yùn)動(dòng)，由于滑塊與花紋塊有自重，在中模套斜平面及導(dǎo)向條的導(dǎo)向下而下滑，同時(shí)向外張開而達(dá)到脫胎作用。

（2）方案

針對常見斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具與圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具兩種向心機(jī)構(gòu)螺絲數(shù)量過多、使用過程容易因螺絲松動(dòng)而卡死的問題點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)適用及加工工藝性好的設(shè)計(jì)原則方面考慮對減摩板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

與常見的斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模具與圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具一樣，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的輪胎活絡(luò)模具仍然由向心機(jī)構(gòu)和模腔組成，整體結(jié)構(gòu)沒改變，只是將其中的中模套、導(dǎo)向條、中模套減摩板等零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。如圖1所示。

圖1 模具方案圖

模腔部位：主要由上胎側(cè)板（1）、下胎側(cè)板（11）及花紋塊（9）組成。

向心機(jī)構(gòu)：主要由上蓋（2）、提升塊（3）、上環(huán)（4）、中模套（5）、保溫罩（6）、導(dǎo)向條（7）、滑塊（8）、底座（12）等組成。上蓋（2）連接上胎側(cè)板（1）；底座（12）連接下胎側(cè)板（11）；滑塊（8）連接花紋塊（9）、導(dǎo)向條（7）與提升塊（3）；上環(huán)（4）連接中模套（5）與保溫罩（6），保溫罩（6）可拆卸，隨客戶意愿給予安裝與否。模腔花紋成型組件包括若干花紋塊花紋塊（序號9），每塊花紋塊各自連接于對應(yīng)的具有斜面導(dǎo)向功能的滑塊（序號8）上，并通過導(dǎo)向條（7），可在滑塊（8）內(nèi)部的導(dǎo)向槽里進(jìn)行滑動(dòng)，滑塊上設(shè)置有提升塊（3），并在上蓋（2）的徑向開口槽里滑動(dòng)，作用是在開模時(shí)提升滑塊及花紋塊，導(dǎo)向條（7）開有導(dǎo)向槽，中模套（5）上設(shè)置有止滑結(jié)構(gòu)（10），作用是行程限位。

優(yōu)化后的中模套結(jié)構(gòu)跟原來的中模套結(jié)構(gòu)存在如下不同點(diǎn)。

傳統(tǒng)的中模套特別是斜平面結(jié)構(gòu)上每一等份位置的減摩板是設(shè)計(jì)成左右各一件，用于平衡導(dǎo)向，但也因此帶來減摩板本身需要用很多螺絲來固定在中模套上。模具在長期使用過程中如果保養(yǎng)維護(hù)不到位或原來裝配時(shí)沒有擰緊，這些小螺絲就會(huì)因熱脹冷縮和碰撞震動(dòng)而逐漸變得松弛凸出減摩板面，從而卡傷滑塊的導(dǎo)向面，造成模具運(yùn)動(dòng)不順暢甚至是卡死并損壞。而且，導(dǎo)向條背面是平整的，通過螺絲簡單連接在滑塊或中模套上。如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)活絡(luò)模中模套的結(jié)構(gòu)

而優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)則是針對以上問題，將每一等份位置的減摩板（13）設(shè)計(jì)成一件，并直接通過導(dǎo)向條壓緊減摩板，而不用小螺絲固定這些減摩板，從而保持減摩板表面的整體性、也無小螺絲松弛凸出減摩板面導(dǎo)致卡傷滑塊導(dǎo)向面的現(xiàn)象。導(dǎo)向條則設(shè)計(jì)成帶兩個(gè)或多個(gè)連體的定位臺階，然后在中模套上對應(yīng)地方開定位孔或定位槽，利用此定位裝置使導(dǎo)向條更準(zhǔn)確地定位，并很好地保護(hù)導(dǎo)向條連接螺絲。如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后中模套的結(jié)構(gòu)

相對于傳統(tǒng)的向心機(jī)構(gòu)中模套結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后的活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）將傳統(tǒng)活絡(luò)模中模套結(jié)構(gòu)各個(gè)導(dǎo)向斜平面由原來每組由兩個(gè)小斜平面組成，改進(jìn)為單斜平面，避免兩個(gè)斜面之間的平面度誤差、提高角度一致性和斜平面的整體性，縮短加工時(shí)間并節(jié)約加工成本，還保證了其整體精度。

（2）中模套減摩板也相應(yīng)由傳統(tǒng)的左右各一件改進(jìn)為單件，降低裝配誤差，提高裝配精度，同時(shí)也節(jié)約減摩板材料和成本。

（3）采用導(dǎo)向條直接壓緊減摩板結(jié)構(gòu)，保護(hù)減摩板表面的整體性，無表面破壞點(diǎn)，無因固定螺絲松動(dòng)導(dǎo)致拉傷滑塊導(dǎo)向斜面而卡死的隱患，減輕因減摩板表面破壞而造成表面減摩層剝落所引起的運(yùn)動(dòng)不順暢甚至卡死的隱患，同時(shí)也節(jié)約固定螺絲成本和加工螺孔所需要的時(shí)間和成本。

（4）導(dǎo)向條采用鑲?cè)胧浇Y(jié)構(gòu)，即將導(dǎo)向條設(shè)計(jì)成帶兩個(gè)或多個(gè)連體的定位臺階，然后在中模套上對應(yīng)地方開定位孔或定位槽，利用此定位裝置使導(dǎo)向條更準(zhǔn)確地定位，同時(shí)也對導(dǎo)向條螺絲進(jìn)行安全保護(hù)，以免使用過程中因頻繁的撞擊導(dǎo)致螺絲松動(dòng)而斷裂。

3 結(jié)束語

通過對汽車子午線輪胎活絡(luò)模具中模套的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，既可以節(jié)約材料成本，也可以節(jié)約加工成本，同時(shí)還能保證模具使用過程中不因螺絲的松動(dòng)而引起卡模，更重要的是保證導(dǎo)向條螺絲不會(huì)斷裂而引起安全事故，這樣的優(yōu)化結(jié)構(gòu)能有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量，是汽車子午線輪胎活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總方向。

［1］中國橡膠工業(yè)協(xié)會(huì).橡膠行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃指導(dǎo)綱要［Z］.2011.

［2］邸建成.高性能半鋼子午胎非標(biāo)活絡(luò)模具的開發(fā)設(shè)計(jì)［J］.橡塑技術(shù)與裝備，2012（12）：58-62.

［3］曾旭釗.巨型工程車子午線輪胎活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2012（9）：18-22.

［4］胡海明.子午線輪胎模具裝配工藝的應(yīng)用分析［J］.橡塑技術(shù)與裝備，2011（06）：27-29.

Optimized Design of Structure for the Radial Tyre Segmental Mold

ZHENG Wu-chang
（GREATOO INC，Jieyang515500，China）

For the problem of the car radial tyre segmental molds clamped when it was working,the improvement method and measurement were proposed.Ease of mold sets,maintenance and replacement sliding plates,other side,it will improve the efficiency and reduce the processing cost of the molds.

radial tyre；segmental molds；container；sliding plate；optimum structure

TG76

A

1009－9492(2014)05－0162－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.041

鄭伍昌，男，1956年生，廣東揭陽人，大學(xué)?？疲こ處?。研究領(lǐng)域：汽車輪胎模具。

(編輯：向 飛)

2013－12－02