子午線輪胎成型機(jī)壓合技術(shù)淺析

趙宇++郭鳳嬌

摘 要：子午線輪胎成型機(jī)是輪胎生產(chǎn)的重要設(shè)備，隨著人們對(duì)車輛的需求與日俱增，對(duì)子午線輪胎的需求量也越來(lái)越大，對(duì)成型設(shè)備的自動(dòng)化水平要求也越來(lái)越高。本文對(duì)整個(gè)成型工序中的胎面貼壓合過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，設(shè)計(jì)出一套全新的胎面貼壓合裝置，并對(duì)其貼壓合過(guò)程的軌跡及壓合角進(jìn)行研究，目的在于提高成型設(shè)備的自動(dòng)化水平。

關(guān)鍵詞：子午線;輪胎成型機(jī);壓合技術(shù)

輪胎成型機(jī)市場(chǎng)規(guī)模取決于輪胎生產(chǎn)企業(yè)對(duì)未來(lái)輪胎市場(chǎng)需求增長(zhǎng)的預(yù)期，現(xiàn)有輪胎成型機(jī)的更新也將產(chǎn)生大量的市場(chǎng)需求。我國(guó)近二十年來(lái)，通過(guò)引進(jìn)以及消化、吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)成果，已經(jīng)對(duì)子午線輪胎成型機(jī)進(jìn)行了各方面的改進(jìn)，目前在子午線輪胎成型過(guò)中，影響成型效率的主要因素之一是操作自動(dòng)化程度，約束自動(dòng)化水平的最重要環(huán)節(jié)之一是胎面的貼壓合。分析表明膠料的材質(zhì)、膠料的表面、膠料貼合面的溫度、壓合力是影響質(zhì)量的重要影響因素。胎面貼壓合關(guān)鍵工藝條件如壓力、溫度的作用，表明貼合時(shí)壓合力及壓合角、貼合面的溫度都影響著貼合質(zhì)量。

一、成型機(jī)的工藝流程工藝流程

子午線輪胎成型機(jī)為三鼓一次法機(jī)械反包式成型機(jī)。胎體貼合鼓、帶束層貼合鼓和成型鼓分別負(fù)責(zé)胎體簾布筒、帶束層及胎面部件的組裝及成型壓合，對(duì)各鼓動(dòng)作進(jìn)行分析，可以找出輪胎成型生產(chǎn)的瓶頸所在，從而提高成型機(jī)的生產(chǎn)性能和品質(zhì)。內(nèi)襯層、胎肩及胎側(cè)部件經(jīng)過(guò)伺服電機(jī)精確定長(zhǎng)，由圓盤(pán)刀切斷后，傳送到胎體貼合鼓上，進(jìn)行部件貼合。先進(jìn)行內(nèi)襯層和胎側(cè)的貼合，然后進(jìn)行包布貼合。鋼絲簾布層貼合完成后，需經(jīng)過(guò)特殊的縫合設(shè)備，實(shí)現(xiàn)緊密對(duì)接。然后對(duì)貼合部件進(jìn)行滾壓排氣，扣完鋼絲圈后，通過(guò)胎體傳遞環(huán)整體移送到成型鼓上。帶柬層經(jīng)過(guò)定長(zhǎng)裁斷后，由于帶束層中鋼絲角度關(guān)系，容易在輸送過(guò)程中發(fā)生變形，因此必須使用實(shí)時(shí)糾偏裝置，一般采用CCD Camera實(shí)時(shí)位置識(shí)別并按照精度要求進(jìn)行位置調(diào)整，以保證帶束層貼合精度。胎面完成卷取和貼合后，為更好地排氣，對(duì)部件進(jìn)行滾壓，然后通過(guò)帶束層傳遞環(huán)移送到成型鼓上進(jìn)行組裝。成型鼓的工作流程胎體筒移送到成型鼓上后，胎圈鎖上升，成型鼓內(nèi)部充氣定型，使胎體筒鋼絲不發(fā)生變形，然后貼合胎肩，胎肩供料架后退到位后，胎面經(jīng)傳遞環(huán)滾壓，再經(jīng)過(guò)胎體反包和胎側(cè)壓合后卸胎移送至檢查位置。

二、子午線輪胎成型機(jī)壓合技術(shù)

從成型工藝流程可以看出，成型鼓主要負(fù)責(zé)輪胎的成型及壓合，為保證輪胎質(zhì)量，壓合裝置必須對(duì)關(guān)鍵部位，如胎面、胎圈及胎側(cè)部位進(jìn)行壓合。對(duì)3個(gè)鼓進(jìn)行實(shí)測(cè)，各鼓工作周期分別為：胎體貼合鼓152.3s，帶束層貼合鼓140.9s，成型鼓244.4s，可以發(fā)現(xiàn)成型鼓工作周期最長(zhǎng)。因此為提高輪胎生產(chǎn)效率和質(zhì)量，必須從成型鼓工藝動(dòng)作人手。實(shí)踐表明，胎面及鋼絲圈壓合是整個(gè)成型過(guò)程中占用時(shí)間最多的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，占用時(shí)間比例達(dá)40.3%。其它動(dòng)作時(shí)間，如胎體筒移送到位時(shí)間、胎肩墊膠貼合時(shí)間等很難大幅縮減，否則有可能影響到設(shè)備安全性能和使用壽命，甚至?xí)绊戄喬ベ|(zhì)量。因此，重點(diǎn)對(duì)壓合環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以達(dá)到既能提高生產(chǎn)效率，又能減少不良品，提高輪胎質(zhì)量的目標(biāo)。

目前在用的壓合裝置為3組壓輥結(jié)構(gòu)，即頭輥、后壓輥、下壓輥。頭輥先對(duì)胎面中間部位進(jìn)行排氣，然后后壓輥進(jìn)行胎面壓合，到設(shè)定位置后，下壓輥進(jìn)行壓合。當(dāng)完成胎面壓合后，壓輥分開(kāi)，繼續(xù)到胎圈部位，進(jìn)行鋼絲圈壓合，完成后退到等待位置。經(jīng)過(guò)指形片反包后，再進(jìn)行胎側(cè)壓合。在整個(gè)過(guò)程中，后壓輥使用3次，動(dòng)作完成有先后順序，整體壓合耗時(shí)較長(zhǎng)。在壓合過(guò)程中，由于后壓輥對(duì)胎面、胎側(cè)及鋼絲圈分別壓合，為保證輪胎質(zhì)量，又不能省掉壓合工序，只能在壓合過(guò)程中，采用同時(shí)動(dòng)作的方法，以減少不必要的等待時(shí)間才能縮短成型周期。對(duì)目前的壓合裝置增加1組壓輥后，對(duì)壓輥功能重新定義，在胎面壓合的過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行鋼絲圈壓合。由于胎圈和胎側(cè)的壓合部位及角度相同，壓輥?zhàn)龅焦δ軐Ｒ换?。依?jù)輪胎各部位的壓合特點(diǎn)，將原有壓輥壓合胎圈和胎側(cè)的功能剝離，只壓合胎面。新增加1組壓輥，負(fù)責(zé)鋼絲圈和胎側(cè)的壓合?？紤]到原壓合裝置特點(diǎn)，新增壓輥的驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍使用普通三相交流電機(jī)，但使用變頻器對(duì)其速度進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)不同位置使用不同速度壓合，同時(shí)使用編碼器結(jié)合磁性傳感器對(duì)位置進(jìn)行控制，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)全程的自動(dòng)控制，通過(guò)在人機(jī)交互系統(tǒng)中增加參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓合裝置的柔性控制。在改進(jìn)后的壓合工序中，胎面壓合過(guò)程同時(shí)也是對(duì)鋼絲圈的壓合過(guò)程，節(jié)省了壓合鋼絲圈所需時(shí)間，提高了設(shè)備利用率，從而提高了輪胎產(chǎn)量。使用改進(jìn)后的壓合裝置，針對(duì)同規(guī)格輪胎，壓合時(shí)間平均縮短到64.1s，縮短了35%，成型鼓工作周期平均縮短33.5S。原壓合裝置中胎面和鋼絲圈及胎側(cè)的壓合共用一組壓輥，壓輥壓合角度及位置均是固定的，不能依據(jù)輪胎外形進(jìn)行針對(duì)性壓合，對(duì)提高輪胎質(zhì)量是不利的。改進(jìn)后的壓合裝置，對(duì)壓輥進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和布置，對(duì)位置、速度、時(shí)間及壓力分別進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制系統(tǒng)可依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置，滿足了壓合精度及壓合位置需要，輪胎的均勻性有了很大的提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

子午線輪胎成型機(jī)行業(yè)成長(zhǎng)空間大，輪胎工廠自動(dòng)化值得期待。綜合考慮設(shè)備新增需求和更新需求，估計(jì)2016年我國(guó)子午線輪胎成型機(jī)市場(chǎng)需求大概為300-450套左右，2020年以后，我國(guó)子午線輪胎成型機(jī)的年市場(chǎng)需求超過(guò)1500套。壓合裝置改進(jìn)后，拓展了壓合范圍，提高了成型機(jī)的適應(yīng)能力，生產(chǎn)能力可提高10 以上，輪胎質(zhì)量有較大提升，大幅減小了氣泡類不良品的發(fā)生率，降低了輪胎生產(chǎn)成本，輪胎退賠率明顯降低。該壓合裝置改進(jìn)技術(shù)也適合于同類壓合裝置的升級(jí)改造，是未來(lái)子午線輪胎成型機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)，目前此壓合裝置改進(jìn)技術(shù)已成功在我公司全鋼載重子午線輪胎成型機(jī)上推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳維芳.我國(guó)全鋼載重子午線輪胎產(chǎn)能預(yù)測(cè)及分析[J].橡塑技術(shù)與裝備，2014.

[2]談?dòng)窭?2008年我國(guó)輪胎產(chǎn)銷形勢(shì)分析[J].橡膠科技市場(chǎng)，2015（20）.