[組圖]輪胎活絡(luò)模具中套耐磨板的磨損研究

1. 斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模的結(jié)構(gòu)及開(kāi)合運(yùn)動(dòng)過(guò)程

   斜平面導(dǎo)向活絡(luò)模的結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由型腔和殼體2部分組成。型腔指硫化時(shí)成型輪胎的模腔，主要由花紋塊、上側(cè)板、下側(cè)板及鋼圈等組成。殼體部分(又稱向心機(jī)構(gòu))是指包容型腔部分的外部結(jié)構(gòu)，主要由中套、中套滑扳、弓形麈、上蓋，導(dǎo)向條和底座等組成．具有開(kāi)、合模功能。根據(jù)花紋圈外徑大小的不同．相應(yīng)的中套內(nèi)斜平面的個(gè)數(shù)也小不同．通常730．760殼體有8個(gè)斜平面．而900．1040和1188．1 288殼體及以上的分別為9個(gè)和10個(gè)斜平面。上環(huán)和琉化機(jī)的上熱扳連接．與硫化機(jī)的水缸可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。弓彤形座與花紋塊用螺釘緊固在一起．起帶動(dòng)花紋塊徑向運(yùn)動(dòng)的作用．弓形座上的導(dǎo)條與中套中的斜平面導(dǎo)槽配合。

   

   輪胎硫化結(jié)束時(shí)．中套在硫化機(jī)的熱板帶動(dòng)向上移動(dòng)．而此時(shí)與上蓋連接的硫化機(jī)水缸壓住上蓋不動(dòng)．弓形座和花紋塊在上蓋的壓迫下．順勢(shì)沿中套的導(dǎo)槽斜面相對(duì)向下運(yùn)動(dòng)．從而實(shí)現(xiàn)花紋塊的徑向移動(dòng)．使花紋塊脫離輪胎花紋。當(dāng)上環(huán)移動(dòng)到一定距離時(shí)．上蓋和花紋塊隨上環(huán)一起上移．實(shí)現(xiàn)開(kāi)模。合模過(guò)程與開(kāi)模過(guò)程相反。無(wú)論開(kāi)模還是合嫫．耐磨扳與其他部件都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的耐磨扳的磨損將會(huì)導(dǎo)致輪胎膠邊的產(chǎn)生。

   膠邊是輪胎硫化時(shí)常見(jiàn)的問(wèn)題之一·它的產(chǎn)生不僅影響輪胎的外觀質(zhì)量．嚴(yán)重時(shí)甚至影響輪胎的使用性能。找到膠邊產(chǎn)生的原因，并通過(guò)簡(jiǎn)便、合理的方式預(yù)測(cè)控制膠邊的產(chǎn)生，一直是各大輪胎生產(chǎn)廠家需要解決的問(wèn)題。

2 中套耐磨板磨損深度與花紋塊立面間隙的關(guān)系
   中套耐磨扳與弓形座工作位置示意圖如圖2所示。當(dāng)活絡(luò)模開(kāi)合時(shí)．中套帶動(dòng)耐密板沿弓形座背面滑動(dòng)(弓形座背面角度為15度)。假設(shè)活絡(luò)模開(kāi)合一定次數(shù)后．中套耐磨板的磨損深度為d．其引起的弓形座向外的移動(dòng)量D存在如下幾何關(guān)系：

    其幾何示意圖如圖3所示。現(xiàn)以字母n代表全鋼子午線活絡(luò)模的花紋塊個(gè)數(shù)，m代表花紋圈閉合后的外徑．并且假設(shè)閉合后花紋塊立面間隙大小為理想狀態(tài)，即為0。當(dāng)中套耐磨板摩損一定深度d．導(dǎo)致弓形座帶動(dòng)花紋塊整體沿直徑方向向外移動(dòng)D時(shí)．此時(shí)花紋圈閉合后的外徑變?yōu)椋╩+2D)．周長(zhǎng)增加量為2πD．那么花紋塊立面間隙由0變?yōu)?πD/n．得到了中套耐磨板磨損深度與花紋塊立面間隙之問(wèn)的關(guān)系．即：

  同樣道理．由于中套耐磨板的磨損．花紋圈與上下側(cè)板之間的間隙由0變?yōu)?span style="font-family: "宋體"; font-size: 10.5pt; mso-spacerun: "yes";">G*即；
                    G*=d/cos150

  式中：G* ——花紋圈與上下側(cè)板之同的間隙；
            D——中套耐摩板磨損深度。
  從以上的推導(dǎo)中可以看出．中套耐磨板的磨損將直接導(dǎo)致花紋塊立面間隙及花紋塊與上下側(cè)板之間的間隙增大．對(duì)于全鋼模具來(lái)說(shuō)，當(dāng)間隙超過(guò)0.02 mm時(shí)將會(huì)產(chǎn)生膠邊。可見(jiàn)．通過(guò)研究耐磨板的磨損而控制或減少輪胎硫化時(shí)膠邊的產(chǎn)生是一種切實(shí)可行的方法。以上推論是在假設(shè)模具閉臺(tái)時(shí)中套在硫化機(jī)合模力作用下．沒(méi)有對(duì)中套實(shí)施鎖模的情況下得出的。實(shí)際中模具最初出現(xiàn)的間隙，可以通過(guò)增加合模力及增加上環(huán)與中套之問(wèn)的墊片等措施來(lái)消除。但是．當(dāng)磨損量增加到一定程度導(dǎo)致通過(guò)上述方法不能消除間隙時(shí)．本文所研究的磨損模型就會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)間間隙供確定的磨損量值．從而為控制間隙提供一定的理論基礎(chǔ)。

 3磨損系數(shù)的確定
 活絡(luò)模在工作的過(guò)程當(dāng)中，不可能經(jīng)常拆卸去測(cè)量耐磨板的磨損厚度。基于此原因，建立一套屬于輪胎活絡(luò)模耐磨板的磨損模型就非常有必要。本文采用Archard磨損模型．如式(4)所示：

   式中：w-- 磨損量;
            K——磨損系數(shù)；
            p——接觸面壓力；
            v 一滑動(dòng)速度；
            H——牧軟材料的硬度。
  以1188型號(hào)的殼體為例．當(dāng)中套耐磨板耐磨層磨損厚度達(dá)到1 mm時(shí)．耐磨飯將不再使用，在這個(gè)過(guò)程中．平均硫化輪胎40000條。假設(shè)耐磨層磨損量與活絡(luò)模開(kāi)合次數(shù)成線性關(guān)系，那么開(kāi)合一次的磨損量就是0.025，。接下來(lái)采用Deform-3D對(duì)磨損過(guò)程進(jìn)行模擬．將活絡(luò)模的邊界條件設(shè)置成1188型號(hào)殼體的真實(shí)情況，并將弓形座及耐磨板的網(wǎng)格數(shù)分別劃分為40000個(gè)和8000個(gè)，如圖4所示。將Deform-3所提供的Archard模型中的a．b．c分別設(shè)置成1.1．2,并不斷調(diào)整磨損系數(shù)K的值。圖5為開(kāi)合10次的磨損量．其中最大磨損最為O.0003mm,磨損的大部分區(qū)域集中在0.00025mm,即單次開(kāi)合的平均磨損量為O.025mm．磨損結(jié)果與真實(shí)值基本相同．從而最終確定K=0.015(1/MPa)。這樣便得到了1188型號(hào)殼體的耐磨板在硬度為206HLD、硫化溫度168℃、接觸面法向壓力為200N以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為11.49mms1的工況條件下的磨損系數(shù)。所得到的磨損系數(shù)K．對(duì)于預(yù)測(cè)耐磨板的使用壽命．改善硫化輪胎的質(zhì)量具有重要意義。