輪胎定型硫化機(jī)制造工藝及創(chuàng)新

【摘 要】輪胎定型硫化機(jī)在輪胎制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，其工作穩(wěn)定性和產(chǎn)出輪胎的質(zhì)量有賴(lài)于其制造工藝。文章針對(duì)輪胎定型硫化機(jī)的零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)踐，分析其制造工藝，并對(duì)一些難點(diǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】輪胎定型硫化機(jī)；制造工藝；創(chuàng)新

【中圖分類(lèi)號(hào)】TQ330.47 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）08-0042-03

輪胎定型硫化機(jī)是在一臺(tái)機(jī)器上完成輪胎毛坯的裝胎、定型、硫化、卸胎及外胎在模外充氣冷卻等工藝過(guò)程，使輪胎硫化過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的輪胎質(zhì)量好、勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，在現(xiàn)代輪胎工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。輪胎定型硫化機(jī)是一種機(jī)電一體化的輪胎制造業(yè)裝備，其功能和結(jié)構(gòu)決定了制造工藝的獨(dú)特性。本文以機(jī)械式硫化機(jī)為例，分析輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝，并對(duì)一些難點(diǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新，有利于保證加工質(zhì)量和提高加工效率。

1 零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

輪胎定型硫化機(jī)主要是由底座、曲柄齒輪、連桿、墻板和橫梁等零件組成主傳動(dòng)部分，以及上、下熱板（或上、下蒸汽室），調(diào)模機(jī)構(gòu)，推胎機(jī)構(gòu)，裝胎機(jī)構(gòu)，卸胎機(jī)構(gòu)，電機(jī)和減速機(jī)等具備不同功能的其他部件組成。

1.1 對(duì)稱(chēng)性

輪胎定型硫化機(jī)中的底座、橫梁等大型零件是硫化機(jī)的主要基礎(chǔ)零件，其最大的特點(diǎn)是以中心線為對(duì)稱(chēng)中心，呈左、右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。其中，安裝孔、銷(xiāo)子孔、螺孔等都是對(duì)稱(chēng)分布。對(duì)稱(chēng)分布的孔系都要求具有同軸度。一般情況下，左、右兩側(cè)的孔系的同軸度允差≤0.10 mm?？紫档耐S度是這些零件的最大特點(diǎn)。

1.2 成組性

輪胎定型硫化機(jī)中的墻板、連桿、曲柄齒輪、中間齒輪、小齒輪等零件，單個(gè)零件并非是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，但這些零件都是成組使用。在一臺(tái)硫化機(jī)中的2件墻板、連桿、曲柄齒輪、中間齒輪、小齒輪等零件都是成組安裝使用。零部件結(jié)構(gòu)成組性的特點(diǎn)，要求必須保證其各零件之間的同軸度。

1.3 可焊性

硫化機(jī)中的主要零件都是焊接件，通過(guò)一定的數(shù)控切割后將得到的板材組對(duì)焊接而成。每一臺(tái)硫化機(jī)的焊接工作量占組裝前工作量的比重較大。在下料、校正、組對(duì)和焊接等鉚焊工序中，應(yīng)保證下料尺寸、組對(duì)的精度，并考慮焊接變形等不良的影響，同時(shí)考慮消除焊接應(yīng)力，以保證最終的尺寸的正確性和穩(wěn)定性。

輪胎定型硫化機(jī)的大部分結(jié)構(gòu)件焊縫都有特殊的要求，如底座、橫梁、墻板、連桿等焊縫，必須滿足一定的強(qiáng)度要求，其焊縫表面不能存在咬邊、焊瘤、未焊透、未焊滿、表面氣孔或夾渣、表面裂紋及電弧擦傷等表面缺陷，同時(shí)其內(nèi)部也不得存在氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和內(nèi)部裂紋等內(nèi)部缺陷。

在輪胎定型硫化機(jī)中，除了其中的碳鋼類(lèi)零件外，還應(yīng)用到多種不同的材料，如硅黃銅、錫青銅等，存在異種不銹鋼之間的焊接、銅和碳鋼之間的焊接等工藝。這些零件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)將對(duì)制造工藝產(chǎn)生重大的影響。

1.4 密封性

硫化機(jī)在使用過(guò)程中的不同階段需要注入不同的介質(zhì)，如氮?dú)?、蒸汽和?dòng)力水等，這些介質(zhì)通過(guò)的零件應(yīng)具備密封功能。除了密封圈外，焊縫也是關(guān)鍵的一環(huán)，特別是硫化室、蒸汽管路和動(dòng)力水管路上的焊縫，應(yīng)符合密封性能的要求。

1.5 熱膨脹性

輪胎定型硫化機(jī)在正常使用過(guò)程中存在熱介質(zhì)。當(dāng)熱量傳導(dǎo)到部分零件上時(shí)，這些零件將會(huì)產(chǎn)生熱膨脹，所產(chǎn)生的熱膨脹將會(huì)對(duì)硫化機(jī)的動(dòng)配合及靜配合產(chǎn)生不良的影響。因此，在輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝中必須考慮熱膨脹性的影響，對(duì)一些零件做出放量的要求。

以上是對(duì)輪胎定型硫化機(jī)的零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行的分析，這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了硫化機(jī)的制造工藝。

2 制造工藝

2.1 鉚工焊接

在輪胎定型硫化機(jī)的制造中，鉚工的工作包括放樣、號(hào)料、下料、校正、組對(duì)等工序，其中組對(duì)是比較重要的工序，將不同的板料按圖紙的要求組對(duì)一起，除了要保證其正確性之外，還要考慮焊接之后的收縮量。若是收縮量放量不正確，焊接完成后其尺寸將有可能不符合圖紙的要求。此外，對(duì)于一些焊透結(jié)構(gòu)的坡口尺寸也要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙的尺寸制作，否則在焊接后無(wú)法達(dá)成焊透結(jié)構(gòu)并無(wú)法保證焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而影響產(chǎn)品的性能。

鉚工完成之后的工序則是焊接工序。在輪胎定型硫化機(jī)的焊接方面，不同的部位有不同的要求，對(duì)于需要強(qiáng)度部分的焊縫，如底座、橫梁和連桿等零件，其焊縫應(yīng)盡量避免裂紋、氣孔、弧坑、咬邊和夾渣等缺陷。對(duì)于需要具有密封性能的焊縫，在焊接完成后應(yīng)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)工作。

2.2 機(jī)械加工

輪胎定型硫化機(jī)中的機(jī)加工包括車(chē)、鏜、銑、磨、刨等加工種類(lèi)。

輪胎定型硫化機(jī)的規(guī)格越大，所需的設(shè)備的規(guī)格也就越大。其中，齒輪類(lèi)、硫化室類(lèi)等零件都是需要以車(chē)為主要的加工種類(lèi)。在這個(gè)加工種類(lèi)當(dāng)中，注意考慮其中的加工變形對(duì)平面度造成的影響。在工藝設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)從定位、裝夾、切削參數(shù)、裝卸、測(cè)量等方面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。每種零件的加工精度要求不一致，工藝設(shè)計(jì)也不一樣。以曲柄齒加工為例，除了上述的定位、裝夾、切削參數(shù)、裝卸、測(cè)量等，由于其在質(zhì)量上是處于偏心而非均布的工作，還需考慮到配重技術(shù)，以達(dá)到加工時(shí)的平衡。適當(dāng)?shù)呐渲乜梢韵谄渖厦婕庸さ目?、面的不良影響?/p>

輪胎定型硫化機(jī)的底座、橫梁等零件屬于對(duì)稱(chēng)性的結(jié)構(gòu)，因此加工時(shí)需要保證其中的左、右兩側(cè)孔系的同軸度。同軸度是一種綜合性的位置公差，在制造過(guò)程中要求使用的加工設(shè)備具備一定的精度，同時(shí)為了避免出錯(cuò)，還需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證，以保證最終的精度滿足設(shè)計(jì)的要求。輪胎定型硫化機(jī)關(guān)鍵零件的外形尺寸都較大，對(duì)三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的規(guī)格要求相當(dāng)高。若沒(méi)有三維測(cè)量?jī)x，在機(jī)床的精度無(wú)法保證的情況下，保證左、右兩側(cè)的孔系的同軸度存在一定的困難。

每臺(tái)輪胎定型硫化機(jī)使用2個(gè)曲柄齒輪，此2個(gè)曲柄齒輪的中心孔、齒面和偏心軸頭的中心應(yīng)保證同軸，允差≤0.10 mm。此要求中的孔、軸、面等零件要素，不是一種加工種類(lèi)可完成，因此應(yīng)在不同的加工種類(lèi)之間做好銜接工作。這也是輪胎定型硫化機(jī)的工藝設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的制造工藝是將2件曲柄齒輪孔、面等要素加工完成之后，通過(guò)芯軸將2件曲柄齒輪組合在一起進(jìn)行銑齒加工，以保證此孔、軸、面等零件要素同步性。該制造工藝具有一定的缺點(diǎn)。

針對(duì)一些需要在組裝時(shí)檢測(cè)精度的零件，在機(jī)械加工時(shí)還需要對(duì)其提前考慮，加工出基準(zhǔn)平面、孔等，并嚴(yán)格控制尺寸，以方便后期檢測(cè)其精度。這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)制造工藝時(shí)應(yīng)引起重視，將對(duì)提高組裝的效率起到非常大的促進(jìn)作用。

2.3 組裝試車(chē)

單個(gè)零件加工完成后，后續(xù)的工序是組裝工序。組裝工序是將每一件加工至圖紙要求的零件組裝成一臺(tái)整體的輪胎定型硫化機(jī)。該工序需要從底座的就位開(kāi)始注意其中的臺(tái)面板的水平度。這一精度是整臺(tái)機(jī)器的基礎(chǔ)精度，后續(xù)組裝的精度都是在此精度上而建立。在找正其水平度時(shí)，可以使用常規(guī)的框式水平儀檢測(cè)。每一部件的組裝完成后，即可開(kāi)展單個(gè)部件的組裝精度的檢測(cè)，對(duì)于所發(fā)現(xiàn)的未能符合要求的精度必須進(jìn)行調(diào)整工作。根據(jù)調(diào)整的需要，增加定位點(diǎn)或墊板等，精度找正后，利用定位銷(xiāo)將精度固定。對(duì)于一些需要在機(jī)臺(tái)上試壓檢測(cè)密封性的部件，此時(shí)需保壓足夠的時(shí)間并仔細(xì)查看。一般而言，密封性的試壓的時(shí)間為30 min以上。

試車(chē)是輪胎定型硫化機(jī)出廠前最后的工序，試車(chē)前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，如檢查緊固件是否緊固到位、電氣系統(tǒng)是否符合圖紙要求、各潤(rùn)滑部位的潤(rùn)滑油是否到位、行程開(kāi)關(guān)是否動(dòng)作可靠等。準(zhǔn)備工作完成后，接著完成手動(dòng)試車(chē)，觀察各個(gè)動(dòng)作的運(yùn)行的平衡性、靈活性，不得有較大的振動(dòng)和雜音，檢查主電機(jī)的最大電流是否超標(biāo)等。自動(dòng)試車(chē)前，讓機(jī)臺(tái)處于原始狀態(tài)，橫梁處于開(kāi)模的極限位置，然后按一個(gè)硫化周期完成所有動(dòng)作自動(dòng)連貫的動(dòng)作試車(chē)。

3 制造工藝創(chuàng)新

下面以底座、曲柄齒輪的制造工藝和專(zhuān)用設(shè)備的研發(fā)為例，說(shuō)明輪胎定型硫化機(jī)制造工藝的創(chuàng)新。

3.1 左、右孔系的同軸度

由于輪胎定型硫化機(jī)呈對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，因此一些零件當(dāng)中的零件要素需要保證對(duì)稱(chēng)分布，這些對(duì)稱(chēng)分布的零件要素通過(guò)機(jī)械加工得到保證。例如，底座左、右孔系的加工，通常是將底座置于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，加工另一側(cè)的孔保證兩側(cè)的同軸度。但是，若是旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)存在旋轉(zhuǎn)誤差，或工件的旋轉(zhuǎn)中心和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心存在誤差，那么將會(huì)造成底座兩側(cè)的孔系存在誤差。在生產(chǎn)實(shí)踐中，需要解決其同軸度的可測(cè)量的問(wèn)題。若是同軸度可以做到可測(cè)量，通過(guò)測(cè)量來(lái)調(diào)整工作臺(tái)的角度，即可保證左、右兩側(cè)的孔系的同軸度。經(jīng)過(guò)重新調(diào)整工藝，在底座的同一側(cè)進(jìn)行增加測(cè)量基準(zhǔn)工藝塊，在加工左、右的孔系之前將測(cè)量基準(zhǔn)工藝塊加工出來(lái)。加工完成其中的一側(cè)的孔后，另一側(cè)的孔則以測(cè)量基準(zhǔn)工藝塊為基準(zhǔn)，調(diào)整工作臺(tái)的角度及鏜桿的中心（鏜桿高度不變），完成另一側(cè)孔的加工。按此加工方法可以保左、右兩側(cè)的各孔的同軸度。

3.2 左、右曲柄齒輪的同步性

曲柄齒輪的同步性，就是要保證左、右2件曲柄齒輪的孔、軸、齒面等要素的同軸度。利用芯軸組對(duì)和固定都存在一定的困難，特別是大規(guī)格的曲柄齒輪。成對(duì)加工2件曲柄與其他的曲柄齒輪無(wú)法做到互換。此種工藝要求滾齒機(jī)具備一定的滾齒高度。新工藝則是將2件成組加工改為單件加工，面臨的困難是如何保證軸、齒面的同軸度。新工藝通過(guò)采用定位胎具的定位作用解決此困難，先加工平面和內(nèi)孔等處，接著銑齒，以銑出的齒面用胎具定位，再車(chē)出偏心軸頭。新工藝加工出來(lái)的同一規(guī)格的曲柄齒輪都是可以互換的，無(wú)須選擇同組的2件進(jìn)行組裝。原工藝加工順序?yàn)檐?chē)（車(chē)平面、內(nèi)孔）→車(chē)（車(chē)偏心軸頭）→組對(duì)→銑（銑齒）。新工藝加工順序?yàn)檐?chē)（車(chē)平面、內(nèi)孔）→銑（銑齒）→車(chē)（車(chē)偏心軸頭），其中減少了“組對(duì)”的工序。

3.3 加工設(shè)備

輪胎定型硫化機(jī)的一些零件具有獨(dú)特的特點(diǎn)，在使用普通的加工設(shè)備時(shí)往往質(zhì)量和效率無(wú)法得到保證。例如，熱板的獨(dú)有的迷宮結(jié)構(gòu)，原工藝使用鉆床加工其中的孔道，由于孔數(shù)多和孔道深，在生產(chǎn)中容易導(dǎo)致鉆頭斷裂，取出斷裂鉆頭也較為困難。若是無(wú)法取出該零件，只能報(bào)廢處理。對(duì)此工藝的創(chuàng)新需要結(jié)合零件的特點(diǎn)，從專(zhuān)用的加工設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新，避免上述工藝缺陷。引進(jìn)深孔鉆專(zhuān)用設(shè)備，用于加工熱板的迷宮結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)，提高了效率并可保證加工質(zhì)量。

加工設(shè)備的創(chuàng)新是解決輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝存在的缺陷較有效的方法之一，在焊接方面可以研發(fā)相應(yīng)的焊接機(jī)器人，完成底座、橫梁、蒸鍋、熱板等大焊接量的焊接件的焊接工作，同時(shí)避免了人為因素的影響，提高工件的焊接質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

輪胎定型硫化機(jī)是我國(guó)輪胎裝備制造業(yè)的組成部分，同時(shí)又具有其自身的特點(diǎn)。我們需要總結(jié)和梳理輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝，進(jìn)一步汲取裝備制造業(yè)的一些先進(jìn)制造工藝，提高輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝水平，促進(jìn)我國(guó)輪胎裝備制造業(yè)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]