車胎模具制造數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用

潘景洪

（廣州鉆石車胎有限公司， 廣東 廣州 510940）

車胎模具制造數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用

潘景洪

（廣州鉆石車胎有限公司， 廣東 廣州 510940）

介紹了數(shù)控加工技術(shù)的特點， 近年數(shù)控加工技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控機床向高速化、高精度、集成化、多軸化方向發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)為機械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、降低成本的重要技術(shù)措施，為車胎模具制造自動化提供了裝備上的保證，介紹了本企業(yè)數(shù)控加工技術(shù)在車胎模具制造中的相關(guān)應(yīng)用。

車胎模具；制造；數(shù)控加工；電極；電火花

科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率的成本提出了越來越高的要求。制造工藝過程自動化是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、降低成本的重要技術(shù)措施，它不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件。為此，許多企業(yè)想方設(shè)法對傳統(tǒng)加工工藝進行技術(shù)改造，采用自動和高效率的設(shè)備，滿足優(yōu)質(zhì)、高效的要求，取得產(chǎn)品市場經(jīng)濟效益?？茖W(xué)技術(shù)的進步推動各個領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展迅速的高技術(shù)，體現(xiàn)了制造技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)、檢測控制技術(shù)等多種學(xué)科技術(shù)的最新成就：在提高生產(chǎn)率，降低成本保證加工質(zhì)量及改善勞動條件多方面均體現(xiàn)出優(yōu)越性，特別適應(yīng)市場激烈競爭，產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的模具生產(chǎn)、數(shù)控技術(shù)發(fā)展日新月異,具有復(fù)雜和不斷拓展性能。 制造業(yè)從事數(shù)控機床編程、加工工藝技術(shù)人員日益增多，已形成一定規(guī)模，使數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展, 數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用,推進了各行各業(yè)加工技術(shù)的發(fā)展, 使我國成為世界制造業(yè)大國起著關(guān)鍵的作用。本文僅是將本人從事車胎模具設(shè)計制造多年，在車胎模具加工中所應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的不斷學(xué)習(xí)和加深認識,進行歸納整理，求進一步的探討。

1　數(shù)控機床的加工特點

1.1加工精度高

數(shù)控機床是按數(shù)字形式給出的指令進行加工,目前數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量普遍達到了0.001 mm,而且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進行補償。因此,數(shù)控機床能達到很高的加工精度。對于中小型數(shù)控機床,定位精度普遍可達0.03 mm,重復(fù)定位精度為0.01 mm。此外,數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)與機床結(jié)構(gòu)都有很高的剛性和熱穩(wěn)定性,制造精度高,數(shù)控機床的自動加工方式避免了人為操作的技術(shù)高低的干擾,同一批零件的尺寸一致性好,產(chǎn)品合格率高,加工質(zhì)量十分穩(wěn)定。

1.2對加工對象的適應(yīng)性強

數(shù)控機床上改變加工零件時,只需重新編制程序,輸入新的程序就能實現(xiàn)對新的零件的進行加工,這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。對于那些普通手工操作機床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜零件,數(shù)控機床也能實現(xiàn)自動加工。

1.3自動化程度高、勞動強度低

數(shù)控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成，不需要進行頻繁的重復(fù)性手工操作。

1.4加工效率高

數(shù)控機床更換被加工零件時幾乎不需要重新調(diào)整機床,節(jié)省了零件安裝調(diào)整時間,數(shù)控機床加工質(zhì)量穩(wěn)定,一般只作首件檢驗和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗,因此節(jié)省了停檢驗時間。多軸加工中心機床上加工時,一臺機床實現(xiàn)了復(fù)雜零件的多道工序的連續(xù)加工,生產(chǎn)效率大幅度提高。

1.5良好的經(jīng)濟效益

數(shù)控機床雖然設(shè)備昂貴，加工時分?jǐn)偟矫總€零件上的設(shè)備折舊費用較高,但在單件、小批量生產(chǎn)情況下,使用數(shù)控機床加工,可節(jié)省劃線工時,減少調(diào)整、加工和檢驗時間,節(jié)省直接生產(chǎn)費用;數(shù)控機床加工零件一般不需制作專用工夾具,節(jié)省了工藝裝備費用;數(shù)控機床加工精度穩(wěn)定、減少了廢次品,使生產(chǎn)成本進一步下降。此外,數(shù)控機床可實現(xiàn)一機多用,節(jié)省廠房面積、節(jié)省建廠投資。因此,使用數(shù)控機床可獲得良好的經(jīng)濟效益。

1.6有利于現(xiàn)代化管理

采用數(shù)控機床加工,能準(zhǔn)確計算零件加工工時和費用,并有效地簡化了檢驗工夾具半成品的管理工作,這些特點都有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。

數(shù)控機床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼輸入,適宜計算機聯(lián)網(wǎng),進行連接DNC加工,存儲加工程序,設(shè)計軟件和編程軟件的轉(zhuǎn)換,方便實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計、制造及管理一體化。

2　數(shù)控機床的應(yīng)用范圍

數(shù)控機床存在普通機床不具備的許多優(yōu)點，數(shù)控機床的應(yīng)用范圍正在不斷擴大，數(shù)控機床最適合加工具有以下特點的零件：①多品種小批量生產(chǎn)的零件；②形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件；③需要頻繁改型的零件；④價值昂貴，不允許報廢的關(guān)健零件；⑤需要周期短,急需的零件；⑥批量較大精度要求高的零件。

由于機械加工勞動力費用的不斷增加,數(shù)控機床的自動化加工又可減少操作工人,因此,大批量生產(chǎn)的零件采用數(shù)控機床加工,在經(jīng)濟上是可行的。

3　車胎模具制造數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

車胎模具花紋形狀復(fù)雜,款式多樣,花紋的主要作用是增加胎面與路面間的磨擦力,防止車輪打滑,車胎模具是用于車胎產(chǎn)品硫化工序最后定型,模具型腔尺寸精度和粗糙度直接決定了產(chǎn)品的外形尺寸花紋形狀和表面質(zhì)量,其車胎模具結(jié)構(gòu)多為兩片模,多片模,制造方法有傳統(tǒng)手工刻花、銑床切削和電火花加工等。

過去, 車胎摩托車、自行車胎模具結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)加工方法:采用普通車床走手車削輪廓,對操作技能要求高,花紋用普通鉆銑床粗加工,手工雕刻精加工,受制造工藝和加工技術(shù)制約,加工精度和加工效率受到很大的限制,難以適應(yīng)品種不斷增長的變化,產(chǎn)品精度要求提高和產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求。

車胎模具花紋塊內(nèi)部有很多尖角，現(xiàn)在棱角邊銑床加工難于到達的型面，應(yīng)用電火花加工最為合適，花紋塊有一定的深度，而在刀具長徑比高的型腔位置，采用銑床加工刀具較長容易斷刀或切削不穩(wěn)定，影響質(zhì)量，而采用電火花加工就可以保證加工質(zhì)量。采用電火花加工工藝進行車胎模具加工是可行的, 數(shù)控電火花加工工藝，方便操作控制，加工質(zhì)量和效率顯著提高，是車胎模具制造的發(fā)展方向。

數(shù)控加工的確方式很多,包括數(shù)控銑床、數(shù)控電火花加工、數(shù)控電火花線切割、數(shù)控車削加工、數(shù)控雕刻機等一些數(shù)控加工方式,這些加工方式,為車胎模具提供了豐富的的加工手段,根據(jù)其特點,可以將模具分為許多類,每一類模具,都有其最合適的加工方式,因此,在實際生產(chǎn)中,必須合理分類,找到最合的加工方式,以降低成本,提高生產(chǎn)率。

3.1車胎花紋電極數(shù)控加工與數(shù)控電火花成型加工

目前,對于模具型腔,復(fù)雜形狀的車胎模具的花紋部份,多采用電火花成型加工,電火花成型機加工所用電極,采用數(shù)控銑床或加工中心加工。

電極制造工藝和電火花加工工藝，是車胎模具制造工藝重點解決的環(huán)節(jié)，根據(jù)車胎產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，從電極加工定位，輪廓精度，電火花加工。定位基準(zhǔn)一致性要求高，采用傳統(tǒng)普通銑床加工，手工修整弧面的電極難以保證加工精度，可考慮數(shù)控銑床, 數(shù)控加工中心，線切割成型,多種工藝進行優(yōu)化加工，可提高電極加工精度,采用工裝夾具定位實現(xiàn)電極加工與電火花加工相互轉(zhuǎn)換，保證電極安裝定位精度的一致性,減少調(diào)校電極時間，有效提高了工作效率，使機臺自動工作，實現(xiàn)加工自動化。

3.1.1車胎花紋電極數(shù)控加工

CAD/CAM軟件和數(shù)控銑床加工中心的應(yīng)用，可解決復(fù)雜的花紋電極加工問題，電火花成型加工首先要進行電極設(shè)計和制造。當(dāng)前計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）技術(shù)已廣泛應(yīng)用于模具制造行業(yè),高端的CAD/CAM軟件,像UG、Pro/E、MasterCAM等都提供了強大的三維建模和編程能力,滿足花紋電極設(shè)計和加工要求,與傳統(tǒng)的電極設(shè)計、制造相比,效率提高了十幾到幾十倍,根據(jù)車胎模具制造工藝要求,考慮電極加工精度要求、加工成本、車胎花紋特點來設(shè)計電極制造工藝（參見圖1～3）。目前車胎模具制造企業(yè)已廣泛應(yīng)用加工中心來加工各種型面復(fù)雜的電極,加工中心有自動換刀機構(gòu),比傳統(tǒng)的銑削加工速度快,全自動化,重復(fù)生產(chǎn)的精度高,可加工較復(fù)雜的形狀。近年四軸以上高速加工中心出現(xiàn),勝任形狀更復(fù)雜的車胎花紋電極的制造,如車胎模具制造工具,網(wǎng)紋滾花輪,為車胎模具制造電極和工具提供了完美的技術(shù)解決方案,采用快速裝夾定位系統(tǒng)來制造電極是電火花成型加工的一種先進方法，將電極坯料裝夾在加工機床的裝夾系統(tǒng)上制造，完成制造后，可直接將電極裝夾到電火花機床的快速裝夾系統(tǒng)上進行電火花加工,給加工操作帶來了很大的方便,提高了電極的制造效率，確保了電極的裝夾、定位精度。

圖1 應(yīng)用CAD/CAM軟件設(shè)計的產(chǎn)品三維輪廓圖

3.1.2車胎模具數(shù)控電火花成型加工

可采用數(shù)控電火花輪胎模具加工機,所帶電參數(shù)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控分度控制,保證花紋位置精度,定位精度的提高和提高加工精度，實現(xiàn)加工自動化，同時也提高加工質(zhì)量和效率。

圖2 應(yīng)用CAD/CAM軟件對網(wǎng)紋滾花輪進行四軸仿真加工

圖3 應(yīng)用CAD/CAM軟件對花紋輪廓進行仿真加工

采用電火花成形加工的原理，為輪胎模具環(huán)形花紋的加工而研制的專用設(shè)備。

數(shù)控電火花加工技術(shù)不斷發(fā)展,電火花加工過程的復(fù)雜和各種零件加工情況的差異，有必要對電火花加工工藝進行研發(fā)，對車胎模具電火花加工工藝的深入研究,在現(xiàn)有數(shù)控電火花加工技術(shù)的基礎(chǔ)上,不斷開發(fā)新工藝,使數(shù)控電火花機床在結(jié)構(gòu)設(shè)計更合理、脈沖電源的開發(fā)更優(yōu)化, 在保證加工性能情況下,同時考慮降低機床制造成本.實現(xiàn)數(shù)控電火花加工機床制造專機化，使操作更方便,控制技術(shù)上實現(xiàn)自動化、智能化.目前,車胎模具電火花加工已向?qū)C化發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)出數(shù)控電火花輪胎模具加工機，已在車胎模具加工中發(fā)揮作用。

數(shù)控電火花輪胎模具加工機的主要性能：

（1）采用工控機控制。

（2） Z軸位控，自動轉(zhuǎn)換加工規(guī)準(zhǔn)。

（3）轉(zhuǎn)臺自動分度、轉(zhuǎn)位。

（4）除更換電極外，自動完成加工過程。

（5）顯示加工參數(shù)，坐標(biāo)位置等信息

（6）可加工半鋼，全鋼子午線輪胎模具。

（7）高效率，低損耗。

（8）數(shù)字化脈沖電源，可采用紫銅或石墨電極進行加工。

數(shù)控電火花加工技術(shù)可提高加工質(zhì)量、提高加工效率，降低加工成本，實現(xiàn)自動控制。車胎模具電火花加工技術(shù)已取得了突破性的進展，不僅現(xiàn)在和將來車胎模具制造中廣泛應(yīng)用，今后電火花加工技術(shù)不斷發(fā)展和完善, 在車胎模具加工中,發(fā)揮重要作用。

3.2數(shù)控車床加工車胎模具

傳統(tǒng)加工方法，采用普通車床走手控制車削輪廓精度,對操作技能要求高,加工質(zhì)量和效率受到制約。

采用高精度、高剛性和高效率,主要針對盤套類、短軸類零件的粗、精加工的數(shù)控車床，X、Z向移動采用精確導(dǎo)軌,保證機床移動的精度;床身主體為結(jié)構(gòu)保證機床整體剛性;車床主軸采用高精度軸承及高剛性主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計,并配置國內(nèi)外先進的數(shù)控系統(tǒng),利用計算機輔助設(shè)計與制造軟件精確編程，能使機床實現(xiàn)穩(wěn)定的高精度切削加工，如車外圓、車孔、車平面、車定位錐面，特別適合車胎型腔面,解決了車胎型腔面復(fù)雜加工,加工技術(shù)要求高的難題.并大幅度提高加工質(zhì)量和效率，目前數(shù)控車床廣泛應(yīng)用于車胎模具車削加工中。

3.3數(shù)控電火花線切割加工

對于車胎模具部分復(fù)雜形狀鑲拼嵌件部位、輪廓樣板、成型刀具、高硬材料的工具可以采用數(shù)控電火花線切割加工。

3.4車胎模具商標(biāo)字體數(shù)控雕刻加工

數(shù)控雕刻加工已廣泛應(yīng)用在模具業(yè)和廣告業(yè)等有對字體和圖案的加工中，車胎模具上商標(biāo)、字體、圖案, 也適合采用數(shù)控雕刻加工,數(shù)控雕刻在加工方法有特色，精雕細刻、形態(tài)豐富，小區(qū)域和尖角加工，可采用小尺寸刀具結(jié)合CAD/CAM軟件的功能，先用CAD/CAM軟件編程,進行模擬加工，確認無誤后，連接計算機進行DNC加工,保證了加工的準(zhǔn)確性，同時結(jié)合高速雕刻加工技術(shù)，實現(xiàn)在模具上加工精細、清晰的文字和圖案。參見圖4。

圖4 應(yīng)用CAD/CAM軟件對產(chǎn)品商標(biāo)字樣進行仿真雕刻加工

4　結(jié)束語

數(shù)控加工技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)；是車胎模具制造實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的基礎(chǔ)；是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率必不可少的技術(shù)手段；也是車胎產(chǎn)品提高市場競爭力的重要技術(shù)保證;是國家實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要技術(shù)；當(dāng)今先進國家的制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。數(shù)控技術(shù)是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),其水平高低是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度核心標(biāo)志,體現(xiàn)一個企業(yè)制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志,實現(xiàn)加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化,是當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。因此,制造業(yè)的競爭，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用起著關(guān)鍵的作用,應(yīng)用好數(shù)控技術(shù),是車胎模具制造提高質(zhì)量、提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵。

[1]模具制造手冊編寫組.模具制造手冊， 1982.

[2]赴萬生.電火花加工技術(shù)工人培訓(xùn)自學(xué)教材， 2000.

[3]馬斯明.MasterCam X6 快速入門、進階與精通， 2014.

[4]王樹勛，林法禹，魏華光.實用模具設(shè)計與制造， 1992.

[5]曾向陽，王學(xué)平，謝國明.UGNX基礎(chǔ)及應(yīng)教程， 2003.

[6]顧松.UG多軸銑制造過程培訓(xùn)教程， 2002.

[7]曾志新，林穎，孫延明.Pro/ENGINEER2000i2入門及應(yīng)用，2001.

[8]上海交通大學(xué),模具技術(shù)， 2008,（03）,（06）.

[9]王愛玲,沈興全. 現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用， 2002.

（R-01）

山東永泰集團開發(fā)出一種三元乙丙橡膠胎側(cè)膠

山東永泰集團有限公司開發(fā)出一種三元乙丙橡膠胎側(cè)膠。該胎側(cè)膠采用的天然橡膠、三元乙丙橡膠、聚異戊二烯橡膠和再生膠粉混合，配合其他輔料不僅增強了胎側(cè)強度和耐撕裂性能，且可以長期使用，具有優(yōu)異的耐熱老化、耐臭氧老化、耐天候老化和化學(xué)穩(wěn)定性，良好的彈性和抗壓性，卓越的耐水性。

燕豐 供稿

山西翔宇化工開發(fā)出橡膠防老劑次品的重反應(yīng)及提純處理裝置

山西翔宇化工有限公司開發(fā)出一種低成本高效率的橡膠防老劑次品的重反應(yīng)及提純處理裝置。它包括一級加熱區(qū)域、加氫催化區(qū)域、二級加熱區(qū)域和三級加熱區(qū)域，一級加熱區(qū)域位于最上部導(dǎo)熱油加熱區(qū)域，主要是在一定溫度范圍內(nèi)，通過控制提純氫氣量及次品液進料量，實現(xiàn)提純次品液中的大量溶劑的目的；加氫催化劑區(qū)域位于裝置的中部，降低對氨基二苯胺的殘余量；二級加熱區(qū)域位于下部導(dǎo)熱油加熱區(qū)域，進一步達到提純目的；三級加熱區(qū)域位于最底部導(dǎo)熱油加熱區(qū)域，對反應(yīng)及提純后物料進行保溫。

燕豐 供稿

采用MVR蒸發(fā)和化學(xué)處理相結(jié)合處理橡膠硫化促進劑廢水的方法

科邁化工股份有限公司開發(fā)出一種采用MVR蒸發(fā)和化學(xué)處理相結(jié)合處理橡膠硫化促進劑廢水的方法。它是將廢水投入MVR一效蒸發(fā)器，將蒸汽加熱氣相蒸發(fā)溫度為80～100℃，蒸發(fā)來料污水使其含鹽濃度達到15%～25%；將蒸發(fā)到含鹽濃度達到15%～25%的廢水加入帶有攪拌的攪拌罐進行酸調(diào)節(jié)pH=1～5，混合沉降30～60 min后壓濾回收樹脂；經(jīng)壓濾后的污水加堿調(diào)節(jié)pH=6～8進入MVR二效蒸發(fā)器濃縮后經(jīng)離心機出鹽。該方法可以降低污水COD，蒸發(fā)得到的凝結(jié)水可以循環(huán)用于生產(chǎn)，降低生產(chǎn)耗水，節(jié)約生產(chǎn)成本。

燕豐 供稿

一種丙烯酸酯類橡膠促進劑預(yù)分散母膠粒及其制備方法

寧波硫華聚合物有限公司開發(fā)出一種丙烯酸酯類橡膠促進劑預(yù)分散母膠粒及其制備方法。該預(yù)分散母膠粒包括如下重量份數(shù)的組分：丙烯酸酯類聚合物載體20～40份、二烷基二硫代磷酸鹽10～25份、二胺類化合物20～40份、無機填料20～40份、操作油1～10份。該預(yù)分散母膠粒用于丙烯酸酯類橡膠硫化時，與現(xiàn)有的丙烯酸酯類橡膠促進劑相比，不僅能夠保持硫化后丙烯酸酯類橡膠的物理特性，而且安全環(huán)保，易分散，能夠有效地提高硫化效率、優(yōu)化焦燒時間、不產(chǎn)生噴霜現(xiàn)象，改善橡膠制品的低壓縮形變和耐老化性能。

燕豐 供稿

（R-01)

AApplication of tire mold manufacturing CNC processing technology

Application of tire mold manufacturing CNC processing technology

Pan Jinghong
（Guangzhou Diamond Tire Co., Ltd., Guangzhou 510940,Guangdong,China)

CNC machining technology plays an important role in promoting the rapid development and reduce the cost of manufacture process technology. This paper introduced the features of CNC machining technology and related applications in tire mold manufacturing.

tire mold manufacturing; CNC machining; Electrode; EDM

TQ336.1 TG70

1009-797X(2016)11-0025-05

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.008

潘景洪，男，工程師，1979年參加工作，從事機械設(shè)計和設(shè)備管理、車胎和橡膠制品模具設(shè)計及制造工作。

2016-02-22