半鋼子午線輪胎胎面擠出口型板的設(shè)計(jì)

金學(xué)云，王華山

（1.天津科技大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，天津 300457；2.銀川佳通長(zhǎng)城輪胎有限公司，寧夏 銀川 750011）

半鋼子午線輪胎對(duì)胎面擠出工藝要求較高，擠出胎面的對(duì)稱(chēng)性和均勻性直接影響輪胎的一致性和動(dòng)平衡均勻性，而胎面擠出口型板是影響胎面對(duì)稱(chēng)性和均勻性的主要因素。本工作對(duì)半鋼子午線輪胎胎面擠出口型板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 胎面膠擠出膨脹機(jī)理

根據(jù)擠出機(jī)工作原理，膠料通過(guò)機(jī)筒和螺桿的剪切混煉后，形成粘流體。膠料通過(guò)擠出機(jī)流道、預(yù)口型和口型時(shí)，形成一定的壓力和速度梯度，使膠料在擠出口型時(shí)呈拋物線（見(jiàn)圖1）。該現(xiàn)象使得膠料在流動(dòng)過(guò)程中，在流道與口型板中心線附近壓力最大，在口型板兩側(cè)內(nèi)壁壓力最小。壓力越大的位置，膠料擠出膨脹率越大；壓力越小的位置，膠料擠出膨脹率越小。流動(dòng)膠料壓力變化趨勢(shì)如圖2所示。

圖1 膠料擠出口型示意

圖2 流動(dòng)膠料壓力變化趨勢(shì)

2 胎面形狀

常見(jiàn)的胎面形狀有平面形、鋸齒形、階梯形和漸變形4種，如圖3所示。

圖3 常見(jiàn)胎面形狀

3 擠出口型板設(shè)計(jì)

3.1 型面曲線法

型面曲線法是根據(jù)膠料壓力與口型板位置的變化，確定膠料在口型板各點(diǎn)的膨脹率，并根據(jù)各點(diǎn)膨脹率確定口型板各點(diǎn)的開(kāi)型參數(shù)，用平滑曲線連接各開(kāi)型點(diǎn)，再用圓弧擬合曲線，從而確定型面曲線。用線切割設(shè)備沿型面曲線對(duì)口型板進(jìn)行開(kāi)型，切割完成后，再將型面打磨光滑。型面曲線法只需找到胎面形狀變化的點(diǎn)，用曲線連接各點(diǎn)，該方法開(kāi)發(fā)的胎面擠出口型板質(zhì)量好，制備速度快，擠出的胎面尺寸穩(wěn)定。

3.2 設(shè)計(jì)實(shí)例

以某公司平面形胎面為例設(shè)計(jì)擠出口型板。胎面參數(shù)如圖4所示，A1=（142±2）mm，A2=（8±2）mm，A3=（12±2）mm，H1=（9.5±0.2）mm，H2=（9.5±0.2）mm。A1為胎冠寬，A2為基部寬大于胎冠寬的部分，A3為胎側(cè)寬，H1為胎冠厚，H2為胎肩厚，對(duì)于平面形胎面膠，H1與H2相等。

圖4 平面形胎面示意

（1）開(kāi)型參數(shù)。計(jì)算口型板各變化點(diǎn)的開(kāi)型參數(shù)，膠料在口型中心的膨脹率為123%，在肩部端點(diǎn)的膨脹率為108%，在寬度方向上的膨脹率為102%。根據(jù)膠料膨脹率計(jì)算口型板各點(diǎn)開(kāi)型參數(shù)為：A1′=139.2 mm，A2′=7.8 mm，A3′=11.8 mm，H1′=7.7 mm，H2′=8.8 mm。

（2）型面曲線?？谛桶逯行狞c(diǎn)用O表示，中心部位厚度為7.7 mm，肩部端點(diǎn)用B表示，端點(diǎn)部位厚度為8.8 mm，在數(shù)控線切割機(jī)床圖紙繪制系統(tǒng)中，繪制口型板切割型面，用150°弧線連接OB兩點(diǎn)，并鏡相繪出整個(gè)口型板型面曲線，曲線最低點(diǎn)為胎面中心點(diǎn)，最高點(diǎn)為胎面肩部端點(diǎn)?？谛桶逍兔媲€如圖5所示。

圖5 擠出口型板型面曲線示意

（3）開(kāi)型。用DK7750E型電火花數(shù)控線切割機(jī)場(chǎng)（蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司產(chǎn)品）將口型板設(shè)計(jì)參數(shù)輸入線切割設(shè)備，按口型板型面曲線加工口型板?？谛桶迦鐖D6所示。

圖6 擠出口型板示意

4 胎面試制

4.1 主要設(shè)備

Ф120/Ф200/Ф150三復(fù)合銷(xiāo)釘式冷喂料擠出機(jī)，西德特勒斯特公司產(chǎn)品。

4.2 主要工藝參數(shù)

根據(jù)我公司擠出機(jī)的工藝要求，確定胎面擠出主要工藝參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 胎面擠出主要工藝參數(shù)

4.3 擠出胎面膠尺寸

當(dāng)擠出機(jī)溫度穩(wěn)定后，將胎冠膠、基部膠和胎側(cè)膠分別加入Ф200 mm，Ф150 mm和Ф120 mm擠出機(jī)的喂料斗；啟動(dòng)擠出機(jī)螺桿，排出空氣，直到膠料從機(jī)頭擠出無(wú)氣孔；然后關(guān)停擠出系統(tǒng)，安裝口型板；再次啟動(dòng)擠出系統(tǒng)，擠出胎面，冷卻后進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)測(cè)量，胎面尺寸為：A1=142.3 mm，A2=8 mm，A3=12.2 mm，H1=9.4 mm，H2=9.36 mm。要注意的是，測(cè)量擠出胎面，對(duì)尺寸不合格的點(diǎn)，在口型板上找出對(duì)應(yīng)位置，進(jìn)行打磨、修理即可。

5 結(jié)語(yǔ)

胎面質(zhì)量顯著影響成品輪胎的一致性和動(dòng)平衡均勻性，結(jié)構(gòu)合理的胎面擠出口型板是輪胎質(zhì)量的重要保證。本工作通過(guò)分析膠料通過(guò)流道和口型時(shí)的壓力和速度，采用型面曲線法開(kāi)發(fā)胎面擠出口型板。型面曲線法方便、快捷，用其開(kāi)發(fā)的口型板擠出的胎面平整，均勻性和對(duì)稱(chēng)性好。本工作僅對(duì)平面形胎面擠出口型板進(jìn)行設(shè)計(jì)，鋸齒形、階梯形和漸變形胎面擠出口型板也可采用型面曲線法設(shè)計(jì)，僅需將胎面分成幾個(gè)平面部分處理即可。