輪胎模具加工中胎側(cè)板與鋼圈的配合問題和解決方案

李 爽

（ 沈陽子午線輪胎模具有限公司， 遼寧 沈陽 110036）

伴隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，輪胎產(chǎn)品的需求量不斷增大。輪胎行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也與日俱增，因此輪胎材質(zhì)的質(zhì)量以及輪胎結(jié)構(gòu)和花紋等方面的質(zhì)量要求也越來越高。因此對(duì)與輪胎生產(chǎn)配套的輪胎活絡(luò)模具的質(zhì)量要求也越來越高。每個(gè)模具制造商在生產(chǎn)和制造模具的過程中就要不斷地改進(jìn)舊的加工方法，開發(fā)新的加工工藝，以適應(yīng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)所帶來的競(jìng)爭(zhēng)壓力。

1 活絡(luò)模具的結(jié)構(gòu)、分類及工作過程

輪胎活絡(luò)模具的組成結(jié)構(gòu)［1-3］是由向心機(jī)構(gòu)和內(nèi)腔組成。向心機(jī)構(gòu)按大的部件可分為外模套（中套）、弓形座、上蓋板、底座。小部件有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)等。內(nèi)腔是由上、下胎側(cè)板；上、下鋼圈以及花紋塊組成。輪胎活絡(luò)模具就是在輪胎生產(chǎn)過程中，輪胎胎坯在高溫硫化和內(nèi)腔膠囊壓力的作用下，貼合在由上、下胎側(cè)板；上、下鋼圈和花紋塊組成的型腔內(nèi)，并使之成型的工具。模具根據(jù)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的不同可分為圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具和斜面式導(dǎo)向活絡(luò)模具?；罱j(luò)模具的工作過程是：外模套及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在外力作用下做向上或者向下運(yùn)動(dòng)，弓形座沿著導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（導(dǎo)條壓板）的角度做徑向張開或者徑向收縮，使內(nèi)腔加大或者還原的動(dòng)作。在徑向張開時(shí)可放入胎坯或者輪胎脫模，徑向閉合時(shí)即輪胎在硫化工作。

2 胎側(cè)板與鋼圈配合處的問題及剖析

輪胎設(shè)計(jì)的胎趾處曲線是圓滑的，而模具實(shí)體曲線的形成卻是由胎側(cè)板和鋼圈配合形成的?；罱j(luò)模組裝時(shí)，胎側(cè)板與鋼圈配合直接影響到輪胎設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)，因此胎側(cè)板與鋼圈的配合要求就顯得尤為重要。由于胎側(cè)板和鋼圈在加工中的公差［4-6］要求不同，所以常常在胎側(cè)板與鋼圈配合過程中出現(xiàn)問題，根據(jù)出現(xiàn)問題產(chǎn)生的不同情況，總結(jié)出以下的幾種情況(圖1)：

(1)胎側(cè)板和鋼圈在配合時(shí)，B面沒有間隙，而且A錐面配合也很好，即A錐面也沒有間隙;但是，胎側(cè)板與鋼圈曲線相接處出現(xiàn)臺(tái)階。一種情況是鋼圈部分曲線高于胎側(cè)板，這種情況是由于鋼圈與胎側(cè)板配合的高度尺寸以及鋼圈直徑加工尺寸超上差產(chǎn)生的結(jié)果；另一方面是胎側(cè)板部分曲線高于鋼圈。這種情況是由于鋼圈與胎側(cè)板配合的高度尺寸以及鋼圈直徑加工尺寸超下差所致。

(2)胎側(cè)板與鋼圈在配合時(shí)，鋼圈與胎側(cè)板B平面產(chǎn)生間隙，且A錐面配合過盈，導(dǎo)致胎側(cè)板和鋼圈曲線連接處出現(xiàn)了臺(tái)階，鋼圈高于胎側(cè)板。這是由于鋼圈直徑加工尺寸超上差所致；

(3)胎側(cè)板和鋼圈在配合時(shí)，B平面配合很好，沒有間隙，但是A錐面配合有間隙，胎側(cè)板和鋼圈接口出現(xiàn)間隙而且鋼圈高于胎側(cè)板時(shí)，在輪胎硫化時(shí)產(chǎn)生膠邊（逃皮）， 這種情況說明鋼圈直徑配合處高度尺寸大于設(shè)計(jì)尺寸所致；

(4)胎側(cè)板和鋼圈在配合時(shí)，胎側(cè)板與鋼圈配合的B面沒有間隙、A錐面檢測(cè)無間隙（實(shí)際是胎側(cè)板與鋼圈的配合處線接觸），但是在輪胎硫化時(shí)產(chǎn)生膠邊（逃皮）。這種情況說明鋼圈的錐角度尺寸大于設(shè)計(jì)尺寸所致；相反角度加工小時(shí)則是在胎側(cè)板與鋼圈接觸的位置出現(xiàn)縫隙，但是只是表面一點(diǎn)，這樣也會(huì)產(chǎn)生膠邊。

圖1 胎側(cè)板與鋼圈的配合Fig.1 The side of the tire plate and steel ring to cooperate

3 胎側(cè)板與鋼圈配合問題的解決方法

對(duì)于以上產(chǎn)生的幾種情況，最好的解決辦法是提高加工精度、改進(jìn)加工工藝，以及完善量具的檢測(cè)。但是如果已經(jīng)產(chǎn)生了以上的幾種情況，而且工件不至于報(bào)廢處理時(shí)，筆者根據(jù)工作的經(jīng)驗(yàn)提出幾種解決方法供參考：

(1)對(duì)于第1種情況，鋼圈超上差的處理方法是車A錐面、B面。

車A錐面的計(jì)算方法是：設(shè)需車A錐面的量為Δ，鋼圈高出胎側(cè)板為 b，胎側(cè)板與鋼圈配合處 A錐面的角度為∝，則需車A錐面的量為：Δ=b×sin∝。車鋼圈B面就是按尺寸要求的高度車掉超差量。

對(duì)于第1種情況，鋼圈超下差的處理方法是報(bào)廢或者將A錐面和B平面進(jìn)行電鍍（超差量較小時(shí)）彌補(bǔ)不足。電鍍尺寸的計(jì)算同上。

(2)對(duì)于第2種情況的處理方法也是車A錐面。車A錐面的計(jì)算方法同第1種。

(3)對(duì)于第3種情況的處理，先將配合的高度尺寸加工達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如果仍未達(dá)到要求，再根據(jù)以上的產(chǎn)生的兩種情況的處理方法進(jìn)行修正。

(4)對(duì)于第4種情況的產(chǎn)生，通常是數(shù)控設(shè)備的影響。處理方法很簡(jiǎn)單，通常是對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修無誤后，在進(jìn)行相應(yīng)的處理。

以上的方法僅僅用于工件的補(bǔ)救與修理，而且考慮的初衷是為了節(jié)省成本和利于修理。

4 胎側(cè)板與鋼圈配合研究與設(shè)想

胎側(cè)板與鋼圈的配合，按理論的要求是A錐面和B平面要完好的配合，不允許過盈和有間隙。但是按照工藝學(xué)的理論，這種要求是不合理的，屬于超定位，即定位要求超出工藝上6點(diǎn)定位的要求，而且在金屬加工過程中存在著公差的要求，所以要求A錐面和B平面要完好的配合也是不現(xiàn)實(shí)的。根據(jù)多年的加工經(jīng)驗(yàn)和處理同類問題的方法，以及對(duì)輪胎硫化和硫化機(jī)的了解，并且借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，我提出以下的設(shè)想：

(1)將鋼圈與胎側(cè)板的配合改為過盈配合。由于硫化機(jī)在工作過程中，通過膠囊的充氣產(chǎn)生壓力擠壓胎坯，使之貼合在模具上。因此鋼圈與胎側(cè)板過盈配合會(huì)隨著膠囊壓力的增大將鋼圈壓入側(cè)板內(nèi)使之完好接觸沒有間隙，從而解決了胎趾處接合不好或者產(chǎn)生膠邊的問題。而且這樣的設(shè)計(jì)要求還會(huì)使加工企業(yè)便于控制產(chǎn)品質(zhì)量，也有利于鋼圈的標(biāo)準(zhǔn)化和批量互換。

(2)在鋼圈和胎側(cè)板接合處，設(shè)計(jì)時(shí)增加水線溝，同時(shí)在加工時(shí)，將胎側(cè)板和鋼圈固定一起車水線溝，這樣也有利于鋼圈和胎側(cè)板的配合。

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