1.活絡模具生產流程
活模模具的生產流程通常如圖1 所示。由圖可知,花紋塊模具的設計是輪胎模具制造的第一步。正確合理地設計花紋塊模具可以獲得較為準確的花紋塊鑄件,這對于減少手工修磨、提高生產效率和降低生產成本有重要的意義。由于花紋塊的鑄造模具設計時型腔通常設計在下模上,上模僅為一規則的環面,故本文只闡述下模的設計方法 ,下文中提到的花紋塊模具特指其下模。
2.花紋塊模具設計
在輪胎產品 圖的基礎上設計花紋塊模具時 ,步驟如下 : (1 ) 由 輪胎圖 提取出 花紋塊的 輪廓,并作等比放大 (花紋塊材料通常選用鑄鋼 ,其收縮率約為 2. 5 %) ; (2) 考慮工藝要求設計模具型腔 ;(3) 適當調整型腔尺寸 ,使之符合加工要求 。
2.1 提取花紋塊的輪廓
圖 2a 是某規格子午線 輪胎 軸 向 、周 向 展 開圖 ,提取出如圖 2b 所示的花紋塊外輪廓 。 提出的依據是花紋的構成和結構剛度 ,同 時考慮鑄件的收縮 率 ( 例 如 圖 2a 中 的 尺 寸 1 6mm 變 為 1 6.40mm) 。
2.2模具型腔設計
通常情況下輪胎花紋設計時給定了 一些關鍵部位的剖面圖 ,據此可以 構造出 模具型腔 。 但考慮到修磨和拋光等后續工序 ,花紋塊模具應在輪胎花紋圖的基礎上作適當放大 。 圖 3a 是圖 2b 中A - A 剖 面圖 。 在花紋塊模具設計時 ,將內 腔側壁和底部沿法向分別偏移一定距離 ,相應地 ,底部圓角半徑作相應的調整 ,得到如圖 3 b 所示的模具型腔剖面。
2.3型腔尺寸的調整
花紋塊模具內 腔通常深且狹長 ,再加 上側壁斜度 ,會導致型腔底部很窄 ,加工難度加大 ,主要表現在 : (1 ) 刀具細長 ,剛性不足 ; (2) 進給速度很低 。 即使模具材料選用 鑄鋁 ,進給速度也只 能在 200～300mm/ min ,加工效率很低 ; (3) 局 部欠切嚴重 。 由于型腔局 部過深且底部過窄 ,使得刀具不能深入底部切削 。 所以 ,在設計方允許的情況下 ,應對型腔尺寸稍作調整 ,以便于加工 。調整 內 容 包 括兩 個 方面 : ( 1 ) 調 整 側 壁 斜度 ,適當減小斜度可以增加度部寬度 ; (2) 沿周 向適當延長溝槽長度 ,例如圖 2b 中標記 P 處周向較短 ,刀具無法到達底部 ,這時可將該溝槽沿周向延伸一定距離 。 這樣也會帶來一個問 題 ,就是鑄造出 花紋塊后需截短 ,增加了 工序 。 圖 4 為最終設計出的花紋塊模具 (下模) 。
3花紋塊模具NC加工
花紋塊模具結構較復雜 ,應采用 CAD/ CAM系統自 動 編 程[ 3 - 4 ] 。 本文所述的輪胎模具是在Pro/ EN GIN EER 平臺 上實現其三軸加工的。通常毛坯為方形鑄鋁。加工方案為:（1 )粗加工分型面 ; (2) 粗加工內 腔 ; (3) 精加工分型面 ; (4) 精加工內腔。粗加工切削參數選擇和路徑規則不太復雜 ,在精加工內 腔時應考慮如下問題 :
(1 ) 刀具半徑選擇 [ 4～7 ] : 設內 腔的最小曲 率半徑為 r ,球頭銑刀 的半徑 R 約 取 ( r + 0. 3 ) mm并圓整 ;
(2) 走刀方向 : 走刀方向 應使刀具路徑轉折較少 ,避免刀具進給時頻繁加減速 ;這里可取模具周向為走刀方向 。
(3) 為保證側壁的 表面粗糙度 ,側壁的 切削行距應比底部的切削行距小。
精加工內腔的刀具路徑如圖5所示 ,該刀位數據通過NC后置處理生成NC代碼,即可在機床上加工。
