[組圖]全鋼子午線輪胎活絡(luò)模具

目前,為適應(yīng)汽車的高速行駛,子午線輪胎的質(zhì)量指標(biāo),特別是輪胎的動(dòng)平衡和靜平衡質(zhì)量指標(biāo)不斷提高。而輪胎硫化活絡(luò)模具的幾何精度和尺寸精度,正是影響輪胎動(dòng)、靜平衡性能的重要因素。一般來(lái)講,上下蒸氣室與模具的對(duì)中性偏差,向心機(jī)構(gòu)與蒸氣室的不同心度偏差,均小于1 mm。模口與胎圈無(wú)飛邊,流失膠邊要小于0.22mm。 模具動(dòng)作要靈活，運(yùn)行要可靠,使用壽命要長(zhǎng)。為滿足上述要求,各模具生產(chǎn)廠對(duì)模具花紋塊的制造和模具的磨損進(jìn)行了深入的研究。
  目前所采用的花紋塊有2種制造方法 ,一種是用鍛鋼先刻花紋再切塊,即先將鋼制圓環(huán)按照設(shè)計(jì)尺寸加工成型 ,再雕刻模具花紋 ,然后將此花紋圈切割成若干等份的扇形塊并打磨。另一種方法是先切塊再刻花紋,即先把鋼制圓環(huán)的內(nèi)、外圓周及2側(cè)面粗車,將粗車后的圓環(huán)切割成若干等份的扇形塊,然后對(duì)各扇形塊端面再進(jìn)行精加工并將各扇形塊放到特制的工裝器具上重新拼接成圓環(huán),再精車該圓環(huán)到設(shè)計(jì)尺寸,在圓環(huán)內(nèi)腔表面上雕刻花紋。
  另外,模具在開(kāi)合運(yùn)動(dòng)過(guò)程,各運(yùn)動(dòng)表面要受到磨損,各運(yùn)動(dòng)件磨損到一定程度,就會(huì)影響輪胎的質(zhì)量,造成輪胎的均勻性不好,或產(chǎn)生較大的飛邊。因此,磨損材料的選擇和裝配工藝,也是影響活絡(luò)模質(zhì)量的另一因素。
1.結(jié)構(gòu)及花紋塊加工工藝分析
  本模具為斜平面導(dǎo)向式活絡(luò)模具,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1 ,其中花紋塊8共有8塊,分別與相對(duì)應(yīng)的弓形座 7 組成滑動(dòng)塊,弓形座7的外側(cè)有“T”形導(dǎo)向條 ,在導(dǎo)套9內(nèi)側(cè)的“T”形導(dǎo)槽內(nèi)滑動(dòng) ,驅(qū)使滑動(dòng)塊做徑向合攏或張開(kāi)。合模時(shí),各滑動(dòng)塊在導(dǎo)套的驅(qū)動(dòng)下做徑向合攏,拼成圓環(huán)形的胎冠部分型腔,與上側(cè)板和下側(cè)板構(gòu)成一個(gè)完整的型腔。

 
  在開(kāi)模過(guò)程中,弓形座7帶動(dòng)花紋塊8徑向外移,輪胎的胎冠部分克服與花紋的粘著力與花紋塊8脫開(kāi),胎側(cè)部分沿著軸向脫開(kāi),這樣充分保證了硫化輪胎的幾何精度、尺寸精度、胎頂圓度等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。在硫化過(guò)程,模具溫度達(dá)到170 ℃左右。
  在設(shè)計(jì)、加工花紋塊的過(guò)程中,必須要考慮的一個(gè)問(wèn)題是花紋塊材料在硫化時(shí)的受熱膨脹。因?yàn)榛y塊受熱膨脹量的計(jì)算與裝配時(shí)花紋塊之間的預(yù)留間隙是密切相關(guān)的,如果間隙過(guò)大會(huì)在花紋塊接觸面之間出現(xiàn)膠邊,間隙過(guò)小會(huì)導(dǎo)致上、下側(cè)板與花紋塊配合處出現(xiàn)膠邊。間隙的大小有時(shí)也與硫化機(jī)的合模力大小,模具預(yù)加載量大小,調(diào)整墊片的厚度大小,模具運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的磨損等諸多原因有關(guān)。
花紋塊沿周向熱伸長(zhǎng)量計(jì)算公式為 :
         Δl = α × D ×π ×Δ T × A
  式中 :Δ l - 花紋塊周向熱伸長(zhǎng)量 ,mm ;
        α - 花紋塊材料線膨脹系數(shù),1 0 - 6 / ℃;
        D - 花紋塊所在圓環(huán)內(nèi)徑 ,即 上，下側(cè)板與花紋塊相接觸處的圓周直徑,mm ;
        Δ T - 硫化溫度與模具常溫溫差 , ℃;
        A - 修正系數(shù) 。
  該模具花紋塊所在圓環(huán)內(nèi) 徑為 670mm ,材質(zhì)為碳鋼 ,α取 13*10-6/ ℃。 該 模具 硫化乘用 輪胎 ,硫化溫度約為 170 ℃ ,模具常溫 20 ℃ ,現(xiàn)取Δ T= 1 50 ℃。 A 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值 ,現(xiàn)取 A = 0.75。
  于是 :Δl = α × D ×π ×Δ T × A
            = 1 3 ×1 0 - 6 ×670 ×π ×1 50 ×0.75
            = 3.078 mm
  花紋塊受熱后膨脹,8 塊花紋塊組成一個(gè)圓環(huán),平均每一花紋塊沿周向的伸長(zhǎng)量為 Δl/8=3.078/8mm = 0.385mm ,即每2塊花紋塊之間的預(yù)留裝配間隙為0.385 mm。
目前多數(shù)模具廠家采用線切割機(jī)床沿半徑方向切割花紋塊,切割花紋塊用鉬絲直徑最小可達(dá)0.18mm,割出的縫隙寬一般為0.19～0.20mm。為了消除切割面的形狀誤差,還要將各花紋塊進(jìn)行配研以保證它們之間接合面的均勻配合 ,其間隙一般為 0.03～0.05mm。最終,平均加工每塊花紋塊的 切削 總 量為 0.22～ 0.25mm。此數(shù)值明顯小于每塊花紋塊沿周 向 的熱伸長(zhǎng)量 。對(duì)于切塊所造成的圓環(huán)形狀誤差,由于數(shù)值較小 ,可忽略不計(jì)。因此前文所述的先刻花紋再切塊的花紋塊加工方法是可行的。只是應(yīng)當(dāng)注意的是,切割好的8塊花紋塊要按對(duì)應(yīng)切割的順序進(jìn)行安裝,不能相互調(diào)換。

 另一種方法采用先切塊再加工花紋的活絡(luò)模花紋塊加工方法,與前一種方法相比較,可有效地消除切塊對(duì)最終圓環(huán)圓度的影響,但是這種加工方法需要在切塊后將其拼接成圓環(huán),然后將圓環(huán)精加工至設(shè)計(jì)尺寸。此圓環(huán)外徑可達(dá)800mm以上,在切塊后拼接圓環(huán)再精加工,工藝裝配成本較高,同時(shí)對(duì)工人的技術(shù)要求也較高,加工難度較大。相比之下,先刻花紋后切塊的加工方法可有效地節(jié)約企業(yè)成本,同時(shí)也能保證產(chǎn)品質(zhì)量,實(shí)踐證明是一種較好的加工方法。

  由于輪胎的規(guī)格不同 ,模具所分的花紋塊數(shù)量也不同 ,所以幾種不同 規(guī)格輪胎的花紋塊之間的裝配間隙見(jiàn)表1。
  表1 幾種不同規(guī)格輪胎的花紋塊裝配間隙

2.耐磨板的設(shè)計(jì)

 因?yàn)榛罱j(luò)模的導(dǎo)套與滑動(dòng)塊的主導(dǎo)向面承受很大負(fù)荷,又在高溫、水氣和無(wú)潤(rùn)滑的苛刻條件下工作,這就要求表面材料應(yīng)該具備適應(yīng)這些條件的特殊性能。 在各導(dǎo)向面加裝耐磨板就能較好地解決這一問(wèn)題。耐磨板材料一般是在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格整
平和打磨的鋼背上鍍一層銅,然后在鍍銅層上再?gòu)?fù)蓋多孔銅 粉層 ,再在其上軋入0.03～0.05mm厚的聚四氟乙烯、鉛粉和二硫化鉬等混合填料 ,之后用粉末冶 金燒結(jié)工藝使其與金屬鋼背牢固結(jié)合。鋼背提供了良好的承載能力和導(dǎo)熱性能,填料及多孔銅粉層則提供了低摩擦系數(shù)、良好的自潤(rùn)滑性能和耐高溫抗表面腐蝕能力。填料經(jīng)過(guò)跑合期以后表面露出銅粉星點(diǎn),進(jìn)入最佳使用狀態(tài),此時(shí)磨損很小,可在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持尺寸穩(wěn)定。一般耐磨板加裝在滑動(dòng)板的上、下平面上以及導(dǎo)套內(nèi)側(cè)的斜平面上。

 由于在各摩擦副間加裝耐磨板 ,有效地改善了摩擦條件,實(shí)現(xiàn)了自潤(rùn)滑,防止了導(dǎo)向面銹蝕。使用耐磨板 ,活絡(luò)模的機(jī)械加工及裝配精度應(yīng)該保證它的摩擦副間 的表面呈面接觸,對(duì)摩擦零件表面應(yīng)鍍鉻并精磨至 Ra0.8,表面愈光潔使用壽命愈長(zhǎng)。

3.導(dǎo)套導(dǎo)向面的加工

 斜平面導(dǎo)向式活絡(luò)模具在開(kāi)、合模過(guò)程中,導(dǎo)向條和導(dǎo)套內(nèi)側(cè)的“T”形槽之間的滑動(dòng)摩擦始終是面接觸,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),耐磨板必須有較好的耐磨性,對(duì)硫化機(jī)的精度也有一定要求。但模具本身的精度要求非常高,它的導(dǎo)向面是在導(dǎo)套內(nèi)錐面上加工出若干個(gè)小的斜平面,其加工工序煩瑣,且這些平面的加工必須用較高精度的專用機(jī)床才能完成。
  為了保證部件受熱變形后運(yùn)動(dòng)自如,必須要考慮在導(dǎo)向條2邊留有足夠的間隙,即加工斜平面時(shí)要求有足夠的寬度。但是由于斜平面的導(dǎo)向特點(diǎn) ,弓形座的側(cè)面位移不是沿著半徑圓周方向,導(dǎo)向條與“T”形槽磨損后,間 隙將會(huì)加大 ,機(jī)械誤差不能嚴(yán)格控制 ,會(huì)造成花紋塊相鄰接縫處呈現(xiàn)階梯狀 ,致使硫化輪胎質(zhì)量下降 。因此導(dǎo)向條2邊的間隙又不能取值過(guò)大。總之,既要考慮部件的受熱變形,又要保證產(chǎn)品的精度,對(duì)本模具來(lái)說(shuō),在加工中導(dǎo)向條2邊的間隙總和應(yīng)小于或等于0.36mm ,當(dāng)總間隙增大到0.6mm 時(shí),就要更換耐磨板并調(diào)整整個(gè)機(jī)構(gòu)。