淺談轎車胎膠芯工藝控制與產(chǎn)品均勻性的影響

臧金旺

摘 要：針對(duì)轎車輪胎三角膠芯的壓出、貼合與接頭工藝對(duì)膠芯部件乃至整體輪胎均勻性的影響進(jìn)行了分析。指出在符合工藝規(guī)范的前提下，壓出工藝對(duì)均勻性影響最大的因素是停頓點(diǎn)的出現(xiàn)，將使對(duì)應(yīng)的膠芯局部質(zhì)量偏低；貼合工藝中現(xiàn)行采用的貼合與旋轉(zhuǎn)拉伸同步進(jìn)行的工藝方法是導(dǎo)致均勻性波動(dòng)的主要原因，若采用先接頭再整體同步貼合成型的工藝方法將使均勻性獲得明顯改善；而接頭工藝采用雙刀裁斷對(duì)均勻性的影響則利弊并存，較之單刀裁斷整體上并無優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：轎車輪胎；三角膠芯；工藝控制；均勻性

現(xiàn)代轎車對(duì)輪胎性能的要求越來越高，日益凸顯出均勻性對(duì)輪胎性能的重要影響，成為決定轎車輪胎品位的標(biāo)志性指標(biāo)之一。而影響輪胎均勻性的環(huán)節(jié)涉及數(shù)以百計(jì)的材料部件及加工工序，要實(shí)現(xiàn)對(duì)均勻性的有效控制就必須對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)從人、機(jī)、料、法、環(huán)等諸方面進(jìn)行定量分析。本文針對(duì)轎車輪胎三角膠芯的壓出、貼合和接頭處理工序的工藝控制對(duì)均勻性的影響進(jìn)行分析。

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 分析對(duì)象

以195/60R15的BBB40×7.2三角膠芯為標(biāo)的，設(shè)計(jì)重量為230±10（g/條），逆推其壓出線密度約為22±0.96（g/120 mm）。

1.2 分析方法

對(duì)三角膠芯的壓出、貼合及接頭工藝所引起的均勻性波動(dòng)，采用重量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

1.3 主要工具

鋼尺、鋼卷尺、千分尺、鉛筆、壁紙刀、靈敏度0.2 g的天平。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 壓出穩(wěn)定性檢驗(yàn)

對(duì)沒有進(jìn)入供料器之前的膠芯在壓出生產(chǎn)線上連續(xù)定長120 mm劃線，每次連取10段（約一個(gè)鋼圈所用膠芯長度），下生產(chǎn)線割斷，用天平稱量各段重量，以區(qū)分?jǐn)D出機(jī)頭到供料器之間和供料器至貼合后的膠芯重量變化量。

2.2 貼合均勻性檢驗(yàn)

在貼合后的鋼圈上取樣，方法如下：按圖1所示在1～4點(diǎn)處確定采樣部位（實(shí)際采樣時(shí)用超細(xì)鉛筆畫線），1點(diǎn)為接頭所在部位，膠芯底部長120 mm，頂部長140 mm。

用壁紙刀截?cái)嗄z芯取樣。用精度0.2 g的天平稱量各段質(zhì)量。

在多個(gè)貼合后的鋼圈上取樣，重復(fù)上述兩個(gè)步驟進(jìn)行平行分析。

2.3 接頭方式對(duì)比檢驗(yàn)

分別采用單刀裁斷和雙刀裁斷的接頭方式進(jìn)行鋼圈和三角膠芯的貼合成型，然后按照2.2中的方法分別取樣進(jìn)行平行對(duì)比分析。

2.4 誤差檢驗(yàn)

對(duì)采樣精度進(jìn)行校驗(yàn)，定長截取單次操作誤差小于0.5 mm，則采樣長度最大可能誤差小于1 mm，結(jié)合標(biāo)的樣品線密度估算采樣質(zhì)量最大誤差小于0.2 g，與所用稱量天平的靈敏度匹配。

3.數(shù)據(jù)處理

以擠出采樣1號(hào)共10段數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析為例，平均值22.16g剔除停頓點(diǎn)為22.28g，平均偏差0.39g，剔除停頓點(diǎn)則為0.33g，極差1.7g剔除停頓點(diǎn)為1.1g，證明檢測(cè)數(shù)據(jù)靈敏度具備區(qū)分效應(yīng)；而根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)偏差0.53g及剔除停頓點(diǎn)后的標(biāo)準(zhǔn)偏差0.40g，結(jié)合采樣頻率可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的95%置信區(qū)間范圍，分別為22.16±0.38（g/120mm）和22.28±0.31（g/120mm），再參照標(biāo)的的設(shè)計(jì)理論值，可以確認(rèn)壓出質(zhì)量符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

4.結(jié)果與討論

4.1壓出膠芯的均勻性

當(dāng)擠出速度調(diào)節(jié)采用速度調(diào)節(jié)桿上下往返運(yùn)動(dòng)時(shí)，將對(duì)擠出的膠芯造成間歇式拉伸；而當(dāng)擠出速度調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，則會(huì)造成擠出機(jī)間歇式停頓。兩種原因均能加大膠芯質(zhì)量分布不均，其中前者影響相對(duì)和緩，后者較為突兀。

4.2 供料方式的影響

供料夾持器到鋼圈貼合間，若鋼包機(jī)供料采用對(duì)膠芯定點(diǎn)夾持方式帶動(dòng)后續(xù)膠芯前進(jìn)，將導(dǎo)致夾持器前段輕微堆料，夾持器后段輕微拉伸，表現(xiàn)在貼合后的膠芯上便是2點(diǎn)易成為重點(diǎn)所在，而3點(diǎn)和4點(diǎn)則易成為輕點(diǎn)；而鋼包機(jī)夾持器對(duì)膠芯連續(xù)施力的情形，則貼合后的膠芯重量均勻性較前者為佳。

本實(shí)驗(yàn)中分別采用了上述兩種供料方式，其中雙刀裁斷的供料方式屬于后者，單刀裁斷供料方式屬于前者。

4.3 貼合后膠芯的均勻性

貼合成型后膠芯的均勻性有所下降。接頭所在的1點(diǎn)的分散度因受接頭誤差的影響比其余三點(diǎn)更大，其中單刀裁斷的1點(diǎn)因接頭時(shí)受到更大程度不確定性的人工干預(yù)而表現(xiàn)最為分散（標(biāo)準(zhǔn)偏差0.77）。壓出均勻性的持續(xù)影響也顯而易見，特別是停頓點(diǎn)出現(xiàn)的位置，基本上即是輕點(diǎn)所在之處。

觀察重點(diǎn)和輕點(diǎn)的分布。輕點(diǎn)整體上出現(xiàn)在3點(diǎn)位置的情況居多，其次是4點(diǎn)，再次是1點(diǎn)；而重點(diǎn)的分布則有兩種不同表現(xiàn)，重點(diǎn)較多出現(xiàn)在2點(diǎn)主要是由于4.2中討論過的供料方式的影響，而在1 點(diǎn)的選擇性出現(xiàn)則是采用兩種不同接頭方式（單刀或雙刀裁斷）的影響所致。

4.4 成品試驗(yàn)反饋

分別用單刀裁斷和雙刀裁斷的鋼包機(jī)生產(chǎn)的膠芯，確保膠芯接頭滿足公差標(biāo)準(zhǔn)0～2 mm，再各取一半在膠芯接頭處加貼1 g的配重薄膠片以放大其不均勻性，并在同一組人員、同一臺(tái)成型機(jī)、同一臺(tái)硫化機(jī)、其他部件為同一批次材料的情況下，各做10條總計(jì)40條195/60R15成品胎，機(jī)檢后進(jìn)行比對(duì)分析。

從機(jī)檢報(bào)告看：成品輪胎均勻性與三角膠芯均勻性沒有明顯的相關(guān)性，特別是預(yù)期均勻性最差的加了接頭部位配重的雙刀裁斷貼合的鋼圈所生產(chǎn)的輪胎實(shí)測(cè)徑向力偏差反而較小，與理論推測(cè)相反，可見膠芯的重量偏差在輪胎的均勻性上的體現(xiàn)已被其它部件的不均勻影響所掩蓋。也即膠芯在鋼圈成型工藝引入的重量偏差對(duì)目前成品輪胎均勻性的影響較小，不是當(dāng)前生產(chǎn)條件下的主要控制因素。

5.結(jié)語

綜上所述，提高壓出膠芯均勻性的關(guān)鍵在于壓出生產(chǎn)線速度調(diào)控方式的改善和擠出機(jī)間歇式停頓的減少或避免，提高貼合成型膠芯均勻性的關(guān)鍵則在于接頭處理工藝的改進(jìn)。而在現(xiàn)行工藝方式之下較被推崇的雙刀裁斷接頭工藝，事實(shí)上較之單刀裁斷在均勻性控制、生產(chǎn)效率、資源利用諸方面并不具備優(yōu)勢(shì)，不宜采用。