轮胎活络模具模具设计PPT课件.ppt

子午线轮胎活络模具 主讲 郭磊 16学时 电话 88958899 1 目录 第一节轮胎成型工艺简介第二节活络模具的发展历程与发展方向第三节活络模的分类 加工及设计要求第四节子午线轮胎活络模装配准则第五节使用过程常见问题与处理 2 第一节轮胎成型工艺简介 3 4 绿色轮胎 5 6 让我们先了解轮胎的结构 7 8 9 10 11 12 13 轮胎标示释义 例如 某轮胎标识为 P225 65R1689H 其中 P 是指轿车轮胎 用以区别卡车或其他车型适用的轮胎 225 指的是轮胎断面的宽度 是两个胎侧之间的宽度 以毫米为单位 此宽度随轮胎所匹配轮辋宽度的不同而不同 宽轮辋配宽轮胎 窄轮辋配窄轮胎 一般在胎侧上所标示的胎宽 是指当轮胎安装到所建议宽度的轮辋时的宽度 65 是轮胎的扁平比 是胎宽与胎高的比例 这里指胎高占胎宽的65 数值越小 越显扁平 R 是指轮胎的结构 表示此轮胎为子午线结构 也就是说它的帘布层是呈辐射状排布在胎体内的 B 表示轮胎为斜交结构 目前斜交结构的轿车轮胎已不复存在 16 表示轮辋直径 以英寸为单位 此轮胎必须匹配16英寸的轮辋 否则无法安装 89 表示载重指数 此轮胎最高载重为580kg 不同的载重指数代表不同的最高载重 H 表示速度级别 此轮胎最高时速为210km h 不同的英文字母表示不同的速度级别 下表列出每一速度级别所对应的最高时速 此表适用于所有品牌的轮胎 14 速度代号最高时速 km h M130N140P150Q160R170S180T190U200H210V240W270Y300 15 16 17 18 19 概念轮胎设计 未来汽车Hankook设计无止境创新无止境 20 胶料生产流程 炼胶车间 准备工序 塑炼 混炼 压片 终炼 压片 存放 切胶机 原料准备 开炼机 密炼机 螺杆塑炼挤出机 密炼机 开炼机 开炼机 胶片冷却装置 密炼机 开炼机 开炼机 胶片冷却装置 进入下段工序 塑炼 螺杆压片机 螺杆压片机 轮胎 制品 21 轮胎生产制造流程 内胎胶 热炼 压滤 开炼机 销钉冷喂料挤出机 压滤挤出机 压型 内胎挤出机 定长裁断 运输带裁断机 接头 内胎接头机 硫化 内胎个体硫化机 胎面胶 热炼 开炼机 销钉冷喂料挤出机 开炼机 销钉冷喂料挤出机 压型 胎面复合挤出机 定长裁断 胎面定长裁断机 冷却 输送带冷却装置 存放备用 帘布胶 热炼 压延 橡胶压延机 冷却卷取 压延作业线 裁断 卧式裁断机 存放备用 钢丝圈胶 热炼 覆胶 成型 包布 开炼机 螺杆挤出机 钢丝圈成型机 钢丝圈包布机 存放备用 成型 硫化 检验 入库 22 农场加工 烟片胶绉片胶 橡胶厂 烘胶房 切胶机 塑炼 开炼机 密炼机 挤出机 停放 混炼 开炼机 密炼机 混炼挤出机 化工厂合成橡胶 切胶机 挤出机或开炼机供胶 钢丝绳厂生产钢丝帘线 纺织厂生产尼龙帘线 橡胶厂 钢丝锭子房 压延机生产线贴胶 钢丝绳厂生产钢丝 钢丝圈挤出生产线 成型机 生产胎圈 轮胎定型硫化机 检验机 出厂 复合胎面挤出机 挤出胎面 成型 硫化 轮胎 外胎 生产过程及所用到主要设备 23 一 轮胎分类lighttruck passenger truck special sport Tyre 24 三 带束层体的结构 1 1 带束层2 2 带束层3 3 带束层4 1对0度带束层5 胎面带束层体在成型机右侧的带束层鼓上完成 25 四 胎体结构 1胎侧2内衬层3子口包布4胎体帘布5胎圈胎体在成型机左侧的胎体鼓上完成 26 五 胎胚的组成 成型 压合 1 胎体筒2 肩垫胶3 带束层体胎坯由成型鼓 组合压滚和带束层传递环共同完成 27 六 子午线轮胎成型方法 首先在胎体鼓上制作帘布筒 胎体 用层贴法完成 其次将制作好的胎体从胎体鼓上卸下 套到成型鼓上 在成型鼓上将其膨胀至一定尺寸 再贴上带束层 胎面等部件 制成胎胚 以上过程始终有一台成型机完成的叫一次法成型机 有两台成型机完成的叫二次法成型机 28 一次法子午胎成型机因胎体帘布弹性大 胎体若从一段卸下移向二段时 胎体易变形 易影响胎胚质量 采用一次法成型 即可保证轮胎质量 又可提高生产效率 轮胎制作录像 米其林 轮胎制作动画 韩泰 29 30 工序一 密炼工序密炼工序就是把炭黑 天然 合成橡胶 油 添加剂 促进剂等原材料混合到一起 在密炼机里进行加工 生产出 胶料 的过程 所有的原材料在进入密炼机以前 必须进行测试 被放行以后方可使用 密炼机每锅料的重量大约为250公斤 轮胎里每一种胶部件所使用的胶料都是特定性能的 胶料的成分取决于轮胎使用性能的要求 同时 胶料成分的变化还取决于配套厂家以及市场的需求 这些需求主要来自于牵引力 驾驶性能 路面情况以及轮胎自身的要求 所有的胶料在进入下一工序 胶部件准备工序之前 都要进行测试 被放行以后方可进入下一工序 31 32 工序二 胶部件准备工序胶部件准备工序包括6个主要工段 在这个工序里 将准备好组成轮胎的所有半成品胶部件 其中有的胶部件是经过初步组装的 这6个工段分别为 工段一 挤出胶料喂进挤出机头 从而挤出不同的半成品胶部件 胎面 胎侧 子口和三角胶条 33 工段二 压延原材料帘线穿过压延机并且帘线的两面都挂上一层较薄的胶料 最后的成品称为 帘布 原材料帘线主要为尼龙和聚酯两种 34 35 工段三 胎圈成型胎圈是由许多根钢丝挂胶以后缠绕而成的 用于胎圈的这种胶料是有特殊性能的 当硫化完以后 胶料和钢丝能够紧密的贴合到一起 36 工段四 帘布裁断在这个工序里 帘布将被裁断成适用的宽度并接好接头 帘布的宽度和角度的变化主要取决于轮胎的规格以及轮胎结构设计的要求 37 工段五 贴三角胶条在这个工序里 挤出机挤出的三角胶条将被手工贴合到胎圈上 三角胶条在轮胎的操作性能方面起着重要的作用 工段六 带束层成型这个工序是生产带束层的 在锭子间里 许多根钢丝通过穿线板出来 再和胶料同时穿过口型板使钢丝两面挂胶 挂胶后带束层被裁断成规定的角度和宽度 宽度和角度大小取决于轮胎规格以及结构设计的要求 38 工序三 轮胎成型工序轮胎成型工序是把所有的半成品在成型机上组装成生胎 这里的生胎是指没经过硫化 生胎经过检查后 运送到硫化工序 39 全钢丝载重子午线轮胎一次法两鼓成型系统 40 全钢子午线轮胎三鼓成型机 41 GCX型全钢工程子午线轮胎两鼓成型系统 42 BCX3型半钢子午线轮胎成型系统 43 工序四 硫化工序生胎被装到硫化机上 在模具里经过适当的时间以及适宜的条件 从而硫化成成品轮胎 硫化完的轮胎即具备了成品轮胎的外观 图案 字体以及胎面花纹 现在 轮胎将被送到最终检验区域了 44 垂直翻转式硫化机系列 1525 63 5 B型轮胎定型硫化机 45 1310 55 垂直平移式轮胎定型硫化机 垂直平移式硫化机系列 46 工序五 最终检验工序在这个区域里 轮胎首先要经过目视外观检查 然后是均匀性检测 均匀性检测是通过 均匀性实验机 来完成的 均匀性实验机主要测量径向力 侧向力 锥力以及波动情况的 均匀性检测完之后要做动平衡测试 动平衡测试是在 动平衡实验机 上完成的 最后轮胎要经过X 光检测 然后运送到成品库以备发货序六 轮胎测试在设计新的轮胎规格过程中 大量的轮胎测试就是必须的 这样才能确保轮胎性能达到政府以及配套厂的要求 47 轮胎均匀性试验机 轮胎动平衡试验机 48 第二节我国活络模具的发展历程与发展方向 1 轮胎的种类 按轮胎结构分为 斜交轮胎和子午线轮胎 子午线轮胎有 1 全钢子午线轮胎 载重胎 2 半钢子午线轮胎 轿车胎 3 全纤维子午线轮胎 部分低速或拖拉机胎 子午线轮胎 胎体帘线排列方向象地球子午线一样 以轮轴为中心 从一个胎圈到另一个胎圈 径向排列 与胎冠中心线呈 胎体上有一条多层帘线相互交叉排列 与胎冠中心线呈很小的角度 强力很高 伸张很小的环状带束层箍紧胎体的轮胎 49 子午线轮胎的优越性 1 耐磨性好 2 滚动阻力小 节油 3 牵引力和刹车性能好 4 转弯能力大 5 噪音小 6 乘坐舒适性能好 7 使用寿命长 8 驱动力大 9 行驶稳定性好 50 活络模轮胎模具 51 两半模轮胎模具 52 2 发展历程 1986年 广东省揭阳市天阳橡胶机械有限公司试制成功了我国第一套子午线轮胎活络模具 由此 中国就开始了子午线轮胎活络模具的历史 1991年 公司引进了海外的先进技术 设备和管理 1987年 沈阳模具厂从原德意志联邦共和国引进子午线轮胎活络模具制造技术及主要生产设备 建成了中国第一条活络模生产线 该厂后来又从瑞士等国引进加工中心和六轴五联动数控铣镗床等关键设备及国际先进的计算机软硬件 关键工序实现了无图化加工 使中国的橡胶轮胎模具生产技术水平迅速提高 部分技术已接近国际先进水平 53 2001年更名为广东巨轮模具股份有限公司 建立于1992年 后来居上 科技进步和生产能力发展迅速 2001年被科技部认定为国家重点高新技术企业 该公司在2000 2003年 实现了组合可拆式轮胎模具 免通气孔无馀料轮胎模具 线性轻触式导向轮胎活络模具等8项国家专利 目前 该公司是国内独家同时具备子午线轮胎模两种结构 斜平面导向结构 圆锥面导向结构 两种工艺 钢刻花工艺 精密铸造铝合金工艺 的制造技术和首家采用全电火花工艺加工模具的企业 企业已全面采用CAD CAE CAM技术 并形成了企业局域网 2004年后公司引进了许多具有国际先进水平的技术设备 进一步提高公司生产轮胎活络模具的水平和能力 54 20世纪90年代 安徽王子精品模具有限公司开始与韩国合作生产嵌镶式贴花全钢子午线轮胎模具 其所生产的嵌镶式贴花子午线轮胎模具已有部分出口 安徽大道模具股份有限公司也于本世纪初掌握了这项技术 并自行开发制造了嵌镶式贴花子午线轮胎活络模具 2003年 广东天阳模具有限公司成功开发出了中国第一套大型子午线工程轮胎活络模具 2004年通过鉴定 填补了国内空白 更在2002 2004年间获六项国家专利 国家有关部门于2002年将该公司生产的 天鹅 牌子午线轮胎活络模具认定为 中国知名品牌 该公司 天阳 牌模具正在申报全国着名商标 55 目前国内生产橡胶轮胎模具的企业共有100多家 其中已达到一定规模的企业共有30多家 其中具有较大规模的企业有 广东巨轮模具股份有限公司揭阳市天阳模具有限公司沈阳子午线轮胎模具有限公司山东豪迈机械科技有限公司 荣成宏昌模具有限公司 河南环球模具公司 江苏申利模具厂 山东万通模具 张家港中联橡胶机械有限公司 安徽王子精品模具有限公司 安徽大道模具有限公司 绍兴县轮胎模具有限公司 绍兴正兴模具有限公司 上海生生轮胎模具有限公司 天津天马模具有限公司 天津天合模具有限公司 广东中山模具厂 常州市武进太湖模具有限公司 沈阳航空模具有限公司等10多家轮胎模具生产企业也都具有一定的生产规模 56 中国的橡胶轮胎模具生产企业虽然发展很快 但水平和规模悬殊 即使是走在前列的企业 与国外同类企业 特别是欧美国家的企业 还有较大差距 缺乏国际竞争力 之所以如此 原因有三方面 一是企业技术创新能力差 还没有建立完善的且具针对性的研发体系和机制 二是人才不足 特别缺乏高层次的尖端人才 三是工艺装备相对落后 不但设备数控化率低 而且现有数控设备的数量和质量与国外都有较大差距 3 我国轮胎模具的发展现状与差距 57 4 我国轮胎模具的发展方向1 加大投入 提高设备数字化与自动化水平 2 提高产品的技术含量 应内外并举 采用新技术和先进技术 采用新材料新工艺 转化吸收国外先进技术 积极开展对外技术交流 3 树立科学发展观 搞好企业管理 加快企业体制改革和机制转换步伐 尽快建立现代企业制度 适应市场 4 积极培养人才 努力提高员工素质 多渠道解决人才不足 特别是尖端人才缺乏的问题 5 全面推进数字化 信息化工作 建立创新机制 采用多种办法提高创新能力 6 搞好标准化工作 橡胶轮胎模具的标准化工作是一个薄弱环节 必须尽快提高标准化水平 提高标准件的使用覆盖率 58 第三节轮胎花纹基础知识 轮胎花纹花纹不仅是轮胎外观漂亮与否的决定因素 而且更关系到是否能够充分发挥轮胎的牵引 制动 转弯 排水及噪音等性能 过去有人认为 轮胎的胎面花纹只能对轮胎的使用性能有影响 对轮胎的寿命没有影响 但是自从在轮胎上广泛使用了合成橡胶以后 证实了胎面花纹对轮胎的寿命也有很大影响 因此轮胎胎面花纹问题直接关系到轮胎的使用性能和寿命 59 胎面花纹的作用 增加胎面与路面间的磨擦力 保证轮胎与路面接触良好 以传递汽车牵引力和制动力 防止在行驶中打滑 有研究表明 产生胎面和路面间磨擦力的因素还包括此两面之间的粘着作用 分子引力作用以及路面小凸体对胎面微切削作用等 但是 起主要作用的仍是花纹块的弹性变形 散发轮胎在运转时与地面摩擦和内应力作用产生的热量 从而延缓胶料的热老化作用 提高轮胎的使用寿命 轮胎外型美观大方 第三节轮胎花纹基础知识 60 胎面花纹的要求 应在纵向和侧向与路面具有良好的附着性 有效地传递牵引力和制动力 对路面压力均匀 具有良好的耐磨性 有助于降低缓冲层和帘布层滚动时所受的应力和变形 产生热量少 散热性能好 花纹沟能很好地导出泥水 空气 花纹各部分应结实 使用中不产生裂口等现象 对于轿车轮胎特别要求美观和不产生噪音 硫化模型加工方便 第三节轮胎花纹基础知识 61 胎面花纹的分类胎面花纹主要分为三类 普通花纹 混合花纹和越野花纹 普通花纹混合花纹越野花纹 第三节轮胎花纹基础知识 62 普通花纹的分类1 纵向花纹 花纹形状为延圆周展开连接 胎面纵向连续 横向断开 因此胎面纵向刚度大 而横向刚度小 轮胎抗滑能力横强而纵弱 特征 有较好的操控稳定性 滚动阻力较小 噪音低 排水性散热性能好 防侧滑转向性能稳定等 但花纹沟槽易嵌入碎石子儿 所以这种型式花纹适合在比较清洁 良好的硬路面上行驶 轿车 轻型和微型货车等多选择这种花纹 2 横向花纹 花纹特点是胎面横向连续 纵向断开 因而胎面横向刚度大 而纵向刚度小 轮胎抗滑能力纵强而横弱 特征 有出色的驱动力和制动力 具有强大的牵引力 具有优异的耐刺伤力 但是汽车以较高速度转向时容易侧滑 轮胎滚动阻力也比较大 胎面磨损比较严重 这种型式花纹适合于在一般硬路面上 牵引力比较大的中型或重型货车使用 第三节轮胎花纹基础知识 63 普通花纹的分类3 纵横兼有花纹 此类花纹介于纵向花纹和横向花纹之间 在胎面中部一般具有曲折形的纵向花纹 而在接近胎肩的两边则制有横向花纹 这样一来 胎面的纵横抗滑能力比较好 因此这种型式花纹的轮胎适应能力强 应用范围广泛 它既适用于不同的硬路面 也适用于轿车和货车 越野花纹八角形 马字形 人字形等胎面花纹均属于越野花纹 越野花纹的共同特点是 花纹沟槽宽而深 花纹块接地面积比较小 约40 60 在松软路面上行驶时 一部分土壤将嵌入花纹沟槽之中 必须将嵌入花纹沟槽的这一部分土壤剪切之后 轮胎才有可能出现打滑 因此 越野花纹的抓着力大 通过性好 有出色的驱动力和制动力 据测试 在泥泞路上 同一车型的车辆使用越野花纹轮胎的牵引力可达普通花纹轮胎的1 5倍 第三节轮胎花纹基础知识 64 普通花纹的分类 混合花纹混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的一种过渡性花纹 其特点是 胎面中部具有方向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽 而在两侧则以方向各异或以横向为主的宽花纹沟槽 纵纹提供转向稳定性并有助于防止侧滑 横纹改善了驱动力 制动力和牵引力 这样的花纹搭配使混合花纹的综合性能好 适应能力强 它既适应于良好的硬路面 也适应于碎石路面 雪泥路面和松软路面 附着性能优于普通花纹 但耐磨性能稍逊 目前 一些货车和四轮驱动的乘用车多使用这种型式的花纹轮胎 混合花纹 第三节轮胎花纹基础知识 65 第四节活络模具的分类及特点 活络模具的分类 1 利用驱动环 上环 上升和下降 通过斜的平面导向槽和圆锥面的作用 使胎冠模的各个模瓣同时向外扩开或收缩的结构 2 一种能装入硫化罐的大型轮胎活络模 3 利用平面导向槽和圆锥导向面的作用开闭活络模 其基本结构与上述第 1 种活络模类同 但上侧模和每个冠模瓣之间增设工字形连杆 4 采用弧形 圆筒形或椭圆 截面作为导向面的活络模 采用这种导向面 可保证在模型开闭过程中保持相对运动件之间的接触面密封 5 冠模瓣沿弧线作径向外倾张开的活络模 6 带铰链机构的弧形胎冠模瓣的活络模 7 采用杠杆机构代替滑块式导向的活络模 66 第四节活络模具的分类及特点 活络模具的分类国内活络模具主要有以下几种分类方式 1 按结构形式不同分为 圆锥面导向活络模具 模具开合驱动导向面呈内圆锥结构 和斜平面导向活络模具 模具开合驱动导向面由多个斜面组成 2 按模具加热方式不同分为 热板式和蒸锅式活络模具 3 按硫化机规格不同模具分为 65寸 63 5寸 55寸 48寸 45寸等不同的规格 67 第四节活络模具的分类及特点 活络模具制造技术特点轮胎模具是模具家族中个性化最强和唯一 动态 的模具 因此 轮胎模具的特殊花纹造型 特殊结构和特殊的加工工艺在所有模具中独一无二 具有很高的制造技术难度 子午线轮胎活络模具在精度 花纹结构和现代工艺等方面的要求更高 首先是精密度要求高 轮胎在工作时是一个圆的旋转体 在高速运动的情况下 对轮胎的动平衡性能 回转精度和几何形状的均匀性要求特别高 为保证汽车在高速行驶状态下的平衡性和安全性 对轮眙模具的真圆度 表面粗糙度 上下模体的均匀度和几何精度要求非常高 68 第四节活络模具的分类及特点 活络模具制造技术特点其次是花纹结构特殊 一条优质轮胎必须具备良好的承载性能 耐摩耗性能 抓着性能 散热性能 转弯性能和防爆防滑性能 由于不同的道路 不同的车辆 不同的性能等要求各异 轮胎花纹通常被设计成特殊而又复杂的三维立体结构 为了准确设计和制造轮胎的花纹 轮胎模具的特殊花纹造型 特殊结构和特殊的加工制造工艺在所有模具中是独一无二 第三是工艺数字化 不同的路况 如雪地 山路 高速路 需要轮胎有不同的花纹结构 为了准确无误地将轮胎花纹设计通过轮胎模具反映在轮胎上 现代模具制造广泛应用CAD CAM CAE技术将轮胎花纹总图转化为轮胎模具参数 完成轮胎模具花纹造型和结构设计的数字化 对制造工艺进行数字化编程 生成NC程序 由CNC机床加工 整个设计和生产制造过程完全通过数字化信息在内部局域网上传递 需要数字化设计 数字化传输 数字化加工 数字化检验与管理等一系列高精尖技术 69 第四节活络模具的分类及特点 活络模具几何精度和粗糙度要求 1 模具的外形尺寸按GB1031 68第十四级公差带施工验收 粗糙度上 下底面为Ra6 3 m 其余为Ra12 5 m 2 模具的分型面局部间隙 0 1mm 钢圈分型面要低于外口分型面0 2 0 4mm 粗糙度Ra3 2 m 3 模具型腔轮廓按样板施工验收 样板与工件最大局部间隙为 胎侧面车加工部位 0 2mm 粗糙度Ra1 6 m 其余部位局部间隙 0 4mm 胎顶部位Ra3 2 m 花纹侧面Ra6 3 m 4 模体与钢圈的配合采用GB1801 79 基孔制 八级公差带的动配合 Hg fg 5 花纹几何形状按样板施工验收 样板与花纹根部曲线单边局部间隙 0 5mm 花纹要统一 花纹间距误差按GB1804 79 第十四级双向公差生产验收 70 第四节活络模具的分类及特点 6 花纹高度 宽度按GB1804 79第十五级双向公差施工验收 7 模具花纹块内表面接口处必须研口处理 研合面宽度不小于10mm 分型面间隙采用均布四点对称压铅丝法检验 测得压铅丝厚度 差 对9 00 20以下内胎模 0 5mm 对9 00 20以上 包括9 00和20 内胎模 0 10mm 8 带蒸汽套的模具粗加工后焊接 焊完后作二次退火处理 9 夹套式活络模必须依据受压容器检验的有关规定 进行水压实验 10 模具组装后 上 下平面不平行度 0 5mm 11 热水嘴子中心距公差为 0 3mm 合模后上 下凸缘之间距公差为 0 2mm 12 各类轮胎模具商标 字体按图纸加工 字迹清楚 排列整齐 深度允许误差为 0 5mm 71 第四节活络模具的分类及特点 活络模具材料处理技术轮胎模具的工作条件较恶劣 特别是子午线轮胎活络模具型腔及主要零部件长期处于高温腐蚀性工作环境中 且承受各种复杂应力作用 因此 轮胎模具基体应具有较强的韧性和良好的力学性能 表面应具有优异的耐磨 耐腐蚀和抗咬合性能 1 热处理模具基体的强韧性通过预先热处理工艺获得 特定的预先热处理工艺可使模具基体的晶粒均匀细化 从而使模具具有较高的强度和韧性及较佳的切削性能 为模具最终的表面强化处理提供良好的金相组织 经强韧化处理后的轮胎模具毛坯 其布氏硬度为200 230HB 2 表面强化处理轮胎模具在化学腐蚀性环境中以及热 压力和摩擦作用下工作 因此要求其型腔表面光滑 表面轻度磨损或表面形态恶化均会造成模具失效 对轮胎模具进行表面强化处理的主要目的是在基体原有性能的基础上赋予表面新的性能 使模具表面耐腐蚀 耐磨损 耐热疲劳 抗粘附 抗热咬合和可多次修整 72 第四节活络模具的分类及特点 活络模具材料处理技术 3 氮化处理技术氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程 其目的是提高表面硬度和耐磨性 以及提高疲劳强度和抗腐蚀性 它是利用氨气或含氮原子的有机液体在加热时分解出活性氮原子 被钢吸收后在其表面形成氮化层 同时向心部扩散 因此要求有较高强度的心部组织 所以要先进行调质热处理 获得回火索氏体 提高心部机械性能 保证氮化层质量 由于氮化层薄 并且较脆 钢在氮化后 不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性 氮化处理温度低 变形很小 它与渗碳 感应表面淬火相比 变形小得多 氮化通常利用专门设备或井式渗 氮 碳炉来进行 73 第四节活络模具的分类及特点 活络模具加工配套设备一个现代化的模具厂至少应具有下列设备 普通车床 普通钻床 数控车床 数控铣床 数控镗床 数控铣花机 数控加工中心 专用电火花成型机床 数控刻字机床 液体喷砂机床 对于子午胎活络模还应加上专用线切割机床 专用锯床 专用铣床 专用钻床等 另外象气铲 气钻 气孔钻 打标机 砂轮打磨机等小设备也是必不可少的 74 模具加工总体动画工程轮胎活络模工作动画 第三节活络模的加工及设计要求 75 第五节活络模的加工及设计要求 1 活络模结构和作用 活络模具的型腔 胎面花纹部分 胎侧部分 是分开的 区别于以往上下分模的两半模具 它的成型部分不是一个总体 是由一定数量的活络块组成 分合模方式也由两半模以前的上下分模改为径向分模 全钢子午线活络模具由向心机构 型腔与胶囊夹具组成 这样结构的目的主要是消除了两半模具轴向开模对子午胎钢丝帘线角度及间距的破坏 同时提高了模具的使用寿命 轮胎活络模具常用于全钢子午线轮胎 TBR 适用于全钢工程胎 OTR 和乘用胎 PCR 目前活络模的主要结构分为两种 斜平面导向式 圆锥面导向式 76 子午线活络模具由花纹块 上侧板 下侧板 向心机构四大部件构成 77 1 上盖2 T型滑块3 吊环4 中模套5 导向条6 弓形座7 底板8 花纹块9 下胎侧板10 上胎侧板 78 活络模具的主要结构分为两部分 一是向心机构 又称壳体部分 该部分是保证模具开合运动的机构 向心机构零件主要包括 中套 上盖 底座 弓形座等 二是中心部分该部分是保证轮胎形状的部分 中心部分零件主要包括 花纹块 上下胎侧板及上下钢圈 轮胎轮辋部分 花纹块 上侧板 下侧板组合后保证轮胎形状及轮胎设计参数 向心机构保证花纹块 上侧板 下侧板的组合达到设计精度并与轮胎硫化机接口 随硫化机的运动协调运作 完成轮胎的制作 因此 四大部件的制造精度 装配精度要求很高 79 斜平面导向活络模具与圆锥面导向活络模具的比较 80 1 合模前2 合模后斜平面导向活络模 其壳体导向采用的是斜平面形式 如图所示 中模套内的斜平面与相应的弓形座后背的斜平面相配合 在合模时使花纹块沿径向收缩 斜平面模具的斜平面与轴线的夹角 即主导向面与模具轴心线的夹角 若取值大一些 模具的轴向开模行程可变小 缩短开模时间 但取值过大会导致模具的直径过大 机台的占地面积 原材料的成本都要相应的增大和提高 取值过小会增大模具的轴向开模行程 对机台的空间结构提出了更高的需求 一般主导向面与模具轴心线的夹角取15 20 81 其结构如图所示 与斜平面导向活络模大体相同 只有导向形式不同 其中模套内面为圆锥面 角度15 20 由径向行程而定 与之配合的弓形座后背为相应角度的外锥面 中套环内锥面上装有与经过弧面压制的磨擦板 1 合模前2 合模后圆锥面导向活络模 82 在加工制造方面 斜平面活络模具加工精度要求比圆锥面活络模具高 斜平面模具结构较为复杂 要用专用机床来完成 而圆锥面活络模具则结构简单 加工精度要求不用很高 普通设备就可满足要求 斜平面活络模具的花纹块周向间隙分布比圆锥面活络模具均匀 而且胎侧分型错位量的可调性较好 但缺点就是中模套减摩板导向条配合一侧磨损达到0 6mm以上就要重新调整 而圆锥面导向活络模具则不能调整 83 斜平面活络模具在耐磨板耐磨性 对硫化机的精度适应性上要比圆锥面活络模具好 圆锥面活络模具在更换花纹块时不如斜平面导向活络模具方便 斜平面活络模具在开合动作上要比圆锥面活络模具稳定 在开合过程中 斜平面导向活络模具的弓形座与中套耐磨板的接触始终是平面接触 而圆锥面活络模具自始至终都是线接触 合模后是面接触 耐磨板的寿命比斜平面导向的短二至三年 84 一 零件设计 一 上盖零件结构上盖与硫化机水缸连接 工作时在硫化机水缸的作用下 上盖可上下移动 从而带动花纹块侧向移动 花纹块的侧向移动是靠与上盖导槽连接的T型块 T型块带动弓形座和花纹块实现的 85 上盖是盘状零件 常用35号 45 锻钢 外形和端面采用车加工 导槽采用铣加工 加工外形时 先粗车 然后进行退火处理 目的是消除锻件的内应力 为精加工工序准备 为使各导槽分布均匀 导槽的加工一般采用数控铣床完成 导槽中间的孔可事先采用落料方式 这样可节省数控加工时间 86 87 88 锻件加工情况录像 89 上盖加工工艺根据模具图锻打毛坯材料 35 粗车毛坯按粗车图粗车毛坯 热处理加工件进行完全退火处理 消除内应力 退火时应放平 避免变形过大 精车按精车图加工各部位尺寸 铣加工按图纸划出对花线 以对花线为基准分出等份 上回转铣按图纸及程序铣槽 钻孔 攻丝按图纸尺寸钻孔 攻丝 包括上侧板联接孔 硫化机动力缸连接孔 减磨板安装孔 90 2020 1 8 91 1 退火将金属或合金加热到适当温度 保温一定时间 然后随炉缓慢冷却的热处理工艺 其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变 2 退火目的 1 降低钢的硬度 提高塑性 以利于切削加工及冷变形加工 2 细化晶粒 消除因锻 焊等引起的组织缺陷 均匀钢的组织成分 改善钢的性能或为以后的热处理作准备 3 消除钢中的内应力 以防止变形或开裂 3 退火方法 常用的退火方法有完全退火 球化退火 去应力退火 再结晶退火 扩散退火和等温退火等几种 92 二 上环材料采用35号 45 锻钢 上环与硫化机的上热板连接 与硫化机的水缸可实现独立运动 开模时 硫化机上热板向上移动 而此时与上盖连接的硫化机水缸压住上盖不动 从而实现花纹块的径向移动 使花纹块脱离轮胎花纹 当上环移动到一定距离时 上盖带着花纹块随上环一起上移 因此上环与上盖的相对运动 实现了花纹块的径向移动 所以这样的模具称为活络模具 93 94 95 上环加工工艺 根据模具图锻打毛坯材料 35 45锻 粗车毛坯按粗车图粗车毛坯 热处理加工件进行完全退火处理 消除内应力 退火时应放平 避免变形过大 精车按吊环精车图加工各部位尺寸 钻孔 攻丝按吊环精加工图分别打吊装孔及4等份M24连接孔 与硫化机连接用 并钻10等份直径26通孔 中套连接螺栓孔 清理干净后 涂上防锈油 备用 96 三 中套材料采用35号锻钢 中套与上环用螺钉 常用M24 连接在一起 中套与弓形座配合 实现弓形座 花纹块的径向移动 中套与弓形座配合处为斜平面 其余面为圆锥面 为使模具工作状态保持成型轮胎的温度要求 中套工作时通入过热水 因此中套中有循环过热水的通道 形状为圆环形 加工完成后再用隔板封住 只留出进出水口即可 循环水道焊接完后 要进行热处理消除内应力 97 设计要点 1 弓形座的侧向移动行程 2 耐磨板的强度 3 中套的强度 4 硫化机的开模行程 98 1 弓形座的侧向移动行程 99 2 耐磨板的强度 Q F T 100 中 模 套加工工艺 根据模具图锻打毛坯材料 35 粗车按粗车图粗车毛坯 半精车毛坯按中模套半精车图加工各部位尺寸 外径 内径 高度均留余量 焊接气室把卷板用夹板固定到模套上 进行焊接 要求无沙孔裂纹 试压钻进 排气孔 攻3 4管螺纹 进行蒸汽压力实验 101 热处理将焊接完工件进行完全退火处理 退火时工件应放平整 以免变形过大 精车按中模套精车图将各留量部位精车到位 铣加工按中模套精加工图划出对花线 以对花线为基准分出等份 按图纸铣槽 固定主减磨板与滑块背面斜平面形成导向面 研磨 制孔 攻丝钻孔 攻丝 与吊环固定 按图纸在中模套内侧用打孔工装打孔 攻丝 固定主减磨板及限位螺栓用 最后再次进行蒸汽压力实验 保证压力 10KPa 102 中套零件内腔斜平面的加工 其加工方式常用的有以下几种 1 专用机械加工 103 2 数控卧式加工 104 3 数控立式加工 105 四 弓形座材料采用球墨铸铁 QT450 40Gr 45等 弓形座与花纹块用螺钉紧固在一起 起带动花纹块径向运动的作用 这主要是由于弓形座上的导条和中套中的斜平面导槽配合 轮胎硫化结束时 中套在硫化机上热板的带动下向上移动 而此时弓形座和花纹块在上盖的压迫下 顺势沿中套的导槽斜面相对向下运动 形成花纹块的径向运动 完成轮胎花纹的抽芯 在弓形座和花纹块的径向运动过程中 弓形座上与上盖连接的T形块起到导向作用 106 有些轮胎厂中为使不同模具可以更换不同的花纹块 弓形座与花纹块配合处尺寸要采用标准配合尺寸 107 弓形座单体加工一般采用铸件结构 即先铸出一弓形座的毛坯 再铣四周即斜平面 然后把粗加工的弓形座放入已加工好的中套中 精加工弓形座 主要为车加工 车削弓形座与花纹块的定位尺寸及外尺寸 在精加工弓形座时 连接弓形座和中套的T型导滑块是特制的工装 其在加工时起作用 弓形座加工完成后 模具安装时要安装图纸设计要求的T型导滑块 因为图纸设计的T型导滑块与弓形座之间留有一定的间隙 一般为1 2mm 108 弓形座 滑块 加工工艺2 根据模具图锻打毛坯材料 45 等 粗车毛坯按粗车图粗车毛坯 整圈弓形座 热处理加工件进行完全退火处理 消除内应力 退火时应放平 避免变形过大 半精车按滑块半精车图加工各部位尺寸 切割 精铣 把滑块上锯床 按图纸角度分块 按滑块精加工图 上铣床 铣背面 圆锥面滑块不用加工此面 钻孔 扩孔使用工装和专用夹具 打背部孔并扩孔 固定导向条 109 110 磨床加工上磨床用工装固定 找平找正 磨背面斜平面 圆锥面滑块不用加工 铣槽按精加工图纸加工背面槽 定位导向条 精车把滑块装至中模套中 找平 固定 上车床按精车图纸精车各部位尺寸 棱边倒角R3 铣床按精加工图纸加工上面槽 定位 固定T型块 钻孔 攻丝 按图纸打固定T型块的孔并攻丝 铣腰孔 与花纹块背部腰孔对应 固定花纹块 热处理表面渗氮 氮层深度0 3 0 5 硬度大于HV600 111 精车部分 112 弓形座整体加工常采用数控机床设备 主要是加工弓形座的斜面 113 五 花纹块花纹块是轮胎模具的重要组成部分 也是轮胎模具加工的主要点 其加工工艺决定着采用的加工设备 也决定着轮胎的质量和精度 轮胎活络模具的花纹一般被切割成单体 就载重子午胎而言分为10块 而大型的工程胎有的分为12块 花纹块现在常用的加工工艺有3轴数控铣加电火花加工 也有5轴数控铣加工 114 1 3轴数控铣加电火花加工 115 116 117 118 2 5轴数控铣加工 119 花纹圈加工工艺 根据模具图铸造或锻打毛坯 材料 35 粗车毛坯按粗车图纸加工毛坯 热处理加工件进行完全退火处理 消除内应力 退火时应放平 避免变形过大 钻孔按图纸打吊装孔 半精车按半精车图纸将花纹圈的外径和高度加工到位 用半精车程序车花纹圈内腔 子口单边留1mm余量 车完用半精车样板检验 120 铣花用铣花程序将花纹圈内花纹粗铣成型 根据轮胎花纹来决定是否铣花 半边留余量1mm 用铣花样板检验 电火花用加工好的花纹电极把花纹圈内花纹电加工成型 用型腔样板和花纹断面样板检验 划线 打腰孔 攻丝把花纹圈按厂家的要求均分成数份 分别画出标示线 放到工装内打背部腰孔并攻丝 即与滑块的连接孔 线切割按照所分的等份 对准划线处切割 用 0 18mm的丝割至距对面5mm处退出割口 宽度不大于0 20mm 钳工把切割好的花纹块按图纸要求对花纹进行打光 清角 清根 打排气孔 在花纹根部开排气槽等整修工作 要求花纹部分棱角分明 一致性好 无明显手工痕迹 符合样板 整修完把花纹块外部整体抛光 洗净待检 121 检验用型腔样板 花纹端面样板检测模具所对应部分的曲线及花筋 误差应在正负0 1mm内 表面光洁度达Ra3 2以上 气槽 气孔应畅通无阻 喷砂型腔内部均匀喷沙 颜色一致 装配在工装内研配花纹块后按图纸尺寸精车子口 122 六 上下胎侧板 上下侧板成型轮胎的两个侧面 主要有轮胎标记 文字说明 商标等 侧板的加工主要采用车削加工 其中铣活字块槽是为了更换轮胎中的商标图案等而设计的 123 124 下侧板加工工艺 根据模具图铸造或锻打毛坯材料 35 粗车毛坯按粗车图纸加工毛坯 热处理加工件进行完全退火处理 消除内应力 退火时应放平 以免变形过大 精车 钢圈部留量 按图纸尺寸精车外圆及内圆 厚度 棱边倒角R2 按半精车程序车型腔面 使其与半精车样板相符 侧板与钢圈15度配合面上部应留有1mm余量 研配下钢圈钢圈与侧板配合面均匀接触 无缝隙 125 精车下钢圈 按精车程序钢圈 所留余量全部到位 在整个精车过程中 型腔总样板与钢圈样板配合检验 精车背面到图纸尺寸 棱边倒角R2 钻孔 铣加工按图纸要求在侧板外边缘分出等份划线 钻吊装孔 按厂家要求在侧板外缘铣压豁或打固定孔 压豁 固定孔用来与底板连接 刻字依照字体排列图和字样图选用对应程序刻字 字体的大小 宽深 排列 间距的大小一定要按图纸要求进行雕刻 126 配活字块 在铣花机上铣活字块槽 形状 大小和深度必须按字样图要求 将铣好的活字块与槽研配 活字块的底面和侧面与槽完全接触 周圈无缝隙 精车活字块表面曲线后刻字 钳工 开气槽 打气孔 镶气套 抛光 依照字样图开排气槽 要求宽度 深度符合图纸 均匀一致 钻气孔 镶气套 要求气套不下陷不突出 倒角一致 按图纸在侧板背面打上与上盖的连接孔并攻丝 然后整个侧板打磨抛光 型腔内部光洁度达Ra1 6 清理干净后涂上防锈油 127 1 拆卸1 拆卸模具时先将模具置于装模平台或空旷的平整地面上 垫上胶片 拆下运输螺栓或运输连接块并安全保管 松开所有提升块并取出 2 用升降设备将上盖板连同上胎侧板垂直升高 慢慢取出后安全放置在胶质垫片上 松开上胎侧联结螺栓即可拆卸上胎侧板 3 用升降设备将中套连同上环一起慢慢升高150mm左右 用3 4件等高的垫块均匀垫在中模套底部 第六节子午线轮胎活络模具装配准则 提升块 128 4 用升降设备慢慢升高中套 直到花纹块联结螺栓能够顺利取出的高度且弓形座不脱离底座时停止 129 5 将花纹块联结螺栓逐个松开后即可取出花纹块 花纹块取出时务必利用升降设备 以防手工操作不安全而造成意外事故 限位块螺栓 6 用升降设备搬走中套及弓形座 松开下胎侧板压紧块或联结螺栓即可取出下胎侧板 7 卸中套及弓形座把每个弓形座用升降设备调出中套 130 步骤5方法2 用升降设备将整个中套 包含弓形座 花纹块 慢慢取出并安全放置胶质垫片上 然后将花纹块联结螺栓逐个松开后即可取出花纹块 131 2 安装1 安装前一定要将所有配合面 包括滑动面 清理干净 不能带毛刺 杂质或表面凹凸不平等 为保证装配的精度 2 所有经常装拆的紧固件均要涂上润滑剂 加石墨 保证螺丝拆装容易 3 所有的滑动面在有可能情况下要求喷 涂 上润滑剂 保证模具滑动的灵活性 132 4 装配上胎侧板 上盖及下胎侧板 底座注意上 下胎侧板的正前方FRONT一定要与上盖或底座的正前方FRONT相对应 联结螺栓务必紧固 紧固前要确认螺孔无烂牙后方可装配 确认无松动 紧固螺栓时用扭力扳手以保证紧固力度一致 5 用升降设备将底座置于装模平台或空旷的平整地面上 垫上胶片 133 6 安装花纹块在安装花纹块之前 先将中套与弓形座 导向条进行安装 然后将花纹块按其表面的顺序标记排列起来 按顺序逐件装进弓形座 先不要太过于紧固 并用升降设备将中套连同上环一起慢慢升起并套到底座上 要求将中套正前方FRONT与底座的FRONT相对应 用升降设备将中套连续 短促地做开合运动 目的是使各花纹块的间隙达到均匀状态 用塞尺检测花纹块间隙及胎侧板间隙 铝模直接在每两块花纹块间垫一张厚度约0 2 0 3的纸片 钢模不用 固紧花纹块联结螺栓 再开合 再检测 直至各间隙量符合要求 紧固螺栓时用扭力扳手以保证紧固力度一致 在确认螺栓已完全紧固后用升降设备将中套连同上环一起慢慢升高150mm左右 用3 4件等高的垫块均匀垫在中套底部 134 7 装上盖及上侧板用升降设备将上盖板连同上胎侧板慢慢垂直套入 要求上盖的FRONT标记与中套及底座的FRONT标记全部相对应 8 合模装提升块用升降设备将中套连同上环一起慢慢升高 取下等高垫块及纸片等 放下模套在自然状态下合模 按顺序装上提升块 要求提升块不能放歪 放反等 并逐一紧固螺栓 确认全部紧固后再用升降设备做开合动作 确认动作灵活 无干涉 无阻滞 无卡死后装上运输螺栓或运输连接块以备搬运 紧固螺栓时用扭力扳手以保证紧固力度一致 135 模具各零件加工完成后 最后进行模具的装配和调试 首先将模具整体吊放在模具压力机上 调模机 为保证模具各零件的安装 上盖 底座 中套零件都有定位用的中心基准线 安装时各零件定位基准线要对正 各零件安装完成后 要对模具进行开合模试验 检查各部件有无卡死现象 活络是否正常 测量模具上环与上盖的高度差 若上环的上平面高于上盖则正常 反之需在上环与中套之间加垫片 两者之间高度可差1 2mm 136 安装后达到的技术要求 花纹块 上侧板 下侧板形面曲线的轮廓公差 0 2 花纹沟顶部曲线轮廓度公差 0 1 胎冠环内径对模外径的同轴度公差 0 05 侧板的止口直径对胎冠环的装配内径同轴度 0 05 向心机构八 十 个工作面的同轴度 0 05 八 十 个面的对称度 平行度 0 05 137 3 装机调试1 将定位环安放在硫化机下的蒸汽室中心处 并将方螺母置于硫化机下板的T型槽内最外直径处 2 将整付模具用起重设备吊放在下蒸汽室内 模具底座内孔与定位环外直径对正 底座装机孔位与硫化机的T型槽对正 卸下运输螺栓并安全保管 以备下次运输时使用 3 移动硫化机横梁下降 在硫化机上固定板与活络模具上平面接触时停止 用装模螺栓将活络模上环或中模套与硫化机上板固紧并确认已固紧 紧固螺栓时用扭力扳手以保证紧固力度一致 138 4 启动硫化机 横梁上行 活络模具的弓形座及花纹块打开 在弓形座底平面距离下蒸汽室的上平面约800mm时停机 关闭电源 气源 装上动力缸联结螺栓并确认已固紧 5 接通电源 汽源 驱动横梁下降 合模 打开模具 装上底座与硫化机下板T型槽内方螺母的联结螺栓 确认已固紧后空机做开合模动作 直至无发现异常情况方可投入使用 139 4 调整 维护保养调整1 为保证模具的使用寿命及使用质量 模具在使用过程及存放期间要求做好保养维护工作 2 一般情况下 在硫化时上胎侧板与花纹块的接合直径处出现台阶 大多数是因硫化机上固定板变形 活络模上盖与硫化机上固定板的接触面出现严重锈蚀 模具上盖板与上环或中模套的平面高度差即预载量过大而引起的 调整时应减薄调模垫片厚度 合理的预载量为0 5 0 8mm 无加外来压力 如在机台上检测 可采用压铅法测量 具体为在正常硫化合模力情况下合模 要求事先将铅丝分别放在上盖及上环上面 压出来的铅丝厚度要求放在上盖上面的要比放在上环上面的厚0 1 0 15mm 140 3 胎侧板与花纹块 花纹块与花纹块间同时出现胶边 多数是因为模具中模套减摩板磨损严重 硫化机上固定板变形 合模力不足 预载量不足等原因所致 调整时要检查原因出在哪里然后作出相应措施 例如 如果是减摩板磨损严重的要及时更换 如果是预载量不足的要即调整垫片的厚度 4 当以上两种情况同时存在时 则需检查各分型面 包括侧板分型直径 是否有碰撞 凹凸不平或杂物存在 有的话则须及时修整调试 同时应检查合模力 内压等指标是否符合要求 141 5 冷模调整时各花纹块间隙要求调节均匀 同一套模具的各个调整垫片应保持厚度一致 6 每套模具上的弓形座均有标记 装配时要求同个编号对应同套模具 不能混装 7 装配前各滑动面 各配合面均要求清理干净 确保无异物 8 模具在工作过程中的花纹块提升收缩步骤应在硫化机横梁后翻之前完成 防止因斜面磨损不均匀而影响模具精度及轮胎质量 142 维护保养9 如果模具要长期处于使用状态 务必定期 建议一个月 检查导向条联结螺栓 限位块紧固螺栓 各耐磨板联结螺钉 花纹块联结螺栓 上下胎侧板联结螺栓 提升块联结螺栓等等的紧固程度 并且定期 建议半年 检查导向条联结螺栓 限位块紧固螺栓 花纹块联结螺栓 上下胎侧板联结螺栓 提升块联结螺栓等等的表面质量 如果锈蚀严重则要求及时更换 143 10 模具暂不使用而库存时 型腔 各分型面 包括侧板分型直径 及各滑动面均要喷或涂上防锈剂 重新启用时用汽油或清洁剂即可清理干净 11 模具胎侧板 花纹块 钢圈等与内腔有直接关系的零部件在装配 拆卸 运输 存放时要求严格小心保护 避免因碰撞或划伤等缺陷而影响装配质量及轮胎硫化质量 12 在硫化时由于受高温及蒸汽影响 各紧固螺栓易锈蚀 因此模具在装配时必须将螺栓螺纹部分加丝扣酯或二硫化钼 这样螺栓表面不易锈蚀 拆卸模具方便 模具在硫化三个月后 就要将模具拆开 清洗模具 检查易损件的磨损情况 重新组装 避免模具因长时间高温硫化而使紧固件锈死 144 13 活络模具中的主要易损件为耐磨板 它是一种复合材料 具有自润滑功能 使用时不需要加任何润滑油 模具使用一段时间后 一般6个月为一个检修期 要检查耐磨板的磨损情况 耐磨板厚度1mm 如果耐磨层磨损超过0 8mm 则必须更换此种耐磨板 同时还要检查固定耐磨板用的沉头螺钉是否高于耐磨板表面 如果螺钉头高出就会严重划伤相对件表面 这时必须将螺钉进行紧固 模具使用时 不能将任何杂物落在耐磨板上 要保持耐磨板表面清洁 如果有杂物将对耐磨板表面损伤非常大 严重时使耐磨板报废 145 14 由于模具长时间处于高温带水蒸气的环境下工作 特别是中套与硫化机上固定板连接螺栓 上环连接螺栓或镶块连接螺栓 限位块连接螺栓及T型块连接螺栓承受载荷较大 因此连接螺栓使用三年需要更换以保安全 另外由于中套与硫化机上固定板连接螺栓无放松垫圈 应定期进行螺栓预紧以防发生意外 15 为了提高提高活