缺氣保用輪胎一次法及二次法成型工藝技術(shù)特征

路紹軍，李紅衛(wèi)，袁金琪，楊洪濤

[特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司，山東 青島 266061]

隨著輪胎成型機(jī)的不斷升級(jí)改造，輪胎成型設(shè)備在推動(dòng)輪胎產(chǎn)業(yè)化迅猛發(fā)展的過(guò)程中起到了越來(lái)越重要的作用[1-2]。成型機(jī)的更新?lián)Q代也帶動(dòng)了輪胎結(jié)構(gòu)及特殊用途輪胎的不斷發(fā)展，輪胎研發(fā)更趨于滿(mǎn)足人們的日常需求[3-7]。

缺氣保用輪胎是一種胎側(cè)加固型輪胎，其最早產(chǎn)品誕生于1987年，由于胎側(cè)加厚并強(qiáng)化以達(dá)到輪胎在缺氣時(shí)仍可以安全行駛一段距離的要求，因此在車(chē)輛行駛時(shí)駕乘感覺(jué)會(huì)比一般輪胎硬。自2005年以來(lái)，隨著胎側(cè)加固橡膠的改良，輪胎駕駛舒適感改善，造就了第2代缺氣保用輪胎，不過(guò)第2代產(chǎn)品雖然胎側(cè)硬度有所降低，但仍難免在舒適性和極限狀態(tài)下的抓著力方面有所缺失。第3代缺氣保用輪胎采用更新的技術(shù)，減小了徑向剛度，擁有不低于一般輪胎的駕乘舒適感。新技術(shù)還可用于開(kāi)發(fā)各種高寬比的輪胎，而不僅僅局限在低扁平率運(yùn)動(dòng)輪胎。

本文針對(duì)目前缺氣保用輪胎核心部件貼合采用的一次法及二次法成型工藝技術(shù)，主要介紹支撐膠及增強(qiáng)層的成型工藝。

1 缺氣保用輪胎材料分布

缺氣保用輪胎材料分布如圖1所示。

圖1 缺氣保用輪胎材料分布

為了更好地增強(qiáng)胎側(cè)部位的支撐效果及過(guò)渡胎圈部位與胎側(cè)部位的剛性，缺氣保用輪胎比普通轎車(chē)輪胎增加了支撐膠和纖維增強(qiáng)層。

2 一次法成型設(shè)備和工藝特征

2.1 設(shè)備工藝參數(shù)

VMI-RFT-EXXIUM型一次法成型機(jī)[飛邁（煙臺(tái)）機(jī)械有限公司產(chǎn)品]主要設(shè)備工藝參數(shù)介紹如下。

（1）工裝參數(shù)：胎圈距離 300～524 mm，貼合周長(zhǎng) 450～870 mm，胎坯周長(zhǎng) 470～890 mm。

（2）供料裝置：預(yù)復(fù)合寬度 280～1 090 mm，胎體簾布寬度 280～880 mm，胎側(cè)寬度125～325 mm，支撐膠寬度 60～130 mm，增強(qiáng)層寬度 25～90 mm，帶束層寬度 120～320 mm，冠帶條寬度 5～25 mm，最大胎面寬度 400 mm。

2.2 成型工藝

2.2.1 工藝步序設(shè)計(jì)

在現(xiàn)有設(shè)備程序和機(jī)械配置的基礎(chǔ)上，結(jié)合缺氣保用輪胎結(jié)構(gòu)材料的特征及貼合位置的要求，對(duì)成型機(jī)的主要?jiǎng)幼鞒绦蜻M(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 一次法成型工藝步序

2.2.2 成型鼓特征

成型鼓面部分區(qū)域與支撐膠斷面成型狀態(tài)如圖3所示。

圖3 成型鼓面部分區(qū)域與支撐膠斷面成型狀態(tài)示意

成型時(shí)根據(jù)不同規(guī)格支撐膠寬度，選擇不同組合方式的鼓頭塊進(jìn)行組合，鼓頭塊在抽真空狀態(tài)下下落，下落高度可通過(guò)參數(shù)設(shè)置完成，不同尺寸支撐膠通過(guò)更換不同寬度類(lèi)型鼓頭塊可實(shí)現(xiàn)膠料與工裝間無(wú)凹凸貼合，確保成型過(guò)程中無(wú)氣泡產(chǎn)生，各部件間無(wú)打褶現(xiàn)象。該鼓頭裝置位于鋼絲圈鎖塊與鼓中心蓋板之間，因此該類(lèi)型鼓最小定型寬度比傳統(tǒng)成型鼓設(shè)置寬度大。

2.2.3 支撐膠供料裝置

支撐膠供料架將2條支撐膠貼合在胎體鼓上。支撐膠供料架安裝在靠近胎體供料架的位置，如圖4所示。

圖4 支撐膠供料裝置示意

傳送軌道連接支撐膠準(zhǔn)備裝置和胎體鼓。膠條導(dǎo)開(kāi)裝置提供材料。膠條準(zhǔn)備裝置測(cè)量支撐膠并將其裁斷至工藝要求的長(zhǎng)度。傳遞輪可將支撐膠傳遞至胎體鼓，并將其貼合在胎體鼓上。

傳遞輪組合件如圖5所示。2個(gè)傳遞輪將支撐膠傳送至胎體鼓。傳遞輪可做出3種運(yùn)動(dòng)：橫向運(yùn)動(dòng)為沿刀具或胎體鼓方向左右移動(dòng)；徑向運(yùn)動(dòng)為垂直于刀具或胎體鼓方向前后移動(dòng)；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為繞軸旋轉(zhuǎn)。

圖5 傳遞輪組合件示意

每個(gè)傳遞輪都安裝在往復(fù)座上。往復(fù)座帶有一個(gè)用于橫向移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。傳遞輪帶有一個(gè)長(zhǎng)度測(cè)量裝置和一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。用于徑向運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可使傳遞輪垂直于傳送軌道方向移動(dòng)。

傳送軌道如圖6所示。傳遞輪在傳送軌道上的橫移由齒條和齒輪完成。傳送軌道帶有齒條，而且每個(gè)傳遞輪組合件都帶有一個(gè)電動(dòng)齒輪。如果組合壓輥位于靜止位并且增強(qiáng)層的傳遞輪移動(dòng)到比其貼合位置更遠(yuǎn)的位置，則支撐膠的傳遞輪只能移動(dòng)到其貼合位置，在傳送軌道上，傳遞輪從裝載位置移動(dòng)到貼合位置。

圖6 傳送軌道示意

支撐膠貼合至胎體鼓如圖7所示。支撐膠從工字輪卷曲裝置導(dǎo)開(kāi)后，2個(gè)傳遞輪將其傳送至胎體鼓。支撐膠經(jīng)過(guò)裁斷后被貼合在傳遞輪上；當(dāng)傳遞輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)量支撐膠的長(zhǎng)度；當(dāng)長(zhǎng)度達(dá)到要求時(shí)，傳遞輪停止，裁斷后傳遞輪會(huì)再輕微轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)，以將材料的另一端拉到傳遞輪上；然后，傳遞輪橫向移動(dòng)至胎體鼓附近的貼合位置；當(dāng)傳遞輪位于胎體鼓的后部時(shí)，氣缸將傳遞輪推至貼合位置；當(dāng)支撐膠與胎體鼓接觸時(shí)，傳遞輪將其釋放；胎體鼓和傳遞輪同時(shí)旋轉(zhuǎn)，將支撐膠貼合到胎體組件上。

圖7 支撐膠貼合至胎體鼓示意

2.2.4 增強(qiáng)層供料裝置

增強(qiáng)層經(jīng)過(guò)裁斷后被貼合在傳遞輪上；當(dāng)傳遞輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)量增強(qiáng)層的長(zhǎng)度；當(dāng)長(zhǎng)度達(dá)到要求時(shí)，傳遞輪停止，裁斷后傳遞輪會(huì)再輕微轉(zhuǎn)動(dòng)一點(diǎn)，以將材料的另一端拉到傳遞輪上；然后，傳遞輪橫向移動(dòng)至胎體鼓附近的貼合位置。該過(guò)程與支撐膠供料類(lèi)似，唯一區(qū)別在于傳遞輪裝載方式不同，簡(jiǎn)要介紹如下。

增強(qiáng)層傳遞輪外表面由9個(gè)弧段扇形塊構(gòu)成：1個(gè)校準(zhǔn)扇形塊、2個(gè)端扇形塊、6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)扇形塊，如圖8所示。

圖8 增強(qiáng)層傳遞輪扇形塊

所有扇形塊都帶有磁鐵片和吸盤(pán)杯用于吸住材料。與標(biāo)準(zhǔn)扇形塊相比，校準(zhǔn)扇形塊和端扇形塊有更多的吸盤(pán)杯。扇形塊的位置與增強(qiáng)層的長(zhǎng)度有關(guān)。增強(qiáng)層的前端必須在吸盤(pán)杯較多的扇形塊上，可以防止材料移動(dòng)，其中扇形塊的位置可以更改。

支撐膠和增強(qiáng)層采用自動(dòng)供料裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定長(zhǎng)裁斷和貼合，貼合精度和效率高。

3 二次法成型設(shè)備和工藝特征

3.1 設(shè)備工藝參數(shù)

MT16-20型二次法成型機(jī)（北京恒馳智能科技有限公司產(chǎn)品）主要設(shè)備工藝參數(shù)介紹如下。

（1）工裝參數(shù)：成型鼓寬度 300～524 mm，貼合周長(zhǎng) 510～880 mm，胎坯周長(zhǎng) 520～920 mm。

（2）供料裝置：氣密層最大寬度 750 mm，胎體簾布寬度 280～880 mm，胎側(cè)寬度 125～325 mm，帶束層寬度 120～320 mm，冠帶條寬度10～15 mm，最大胎面寬度 375 mm。

3.2 成型工藝

3.2.1 工藝步序設(shè)計(jì)

在現(xiàn)有設(shè)備程序和機(jī)械配置的基礎(chǔ)上，結(jié)合缺氣保用輪胎材料的特征及貼合位置的要求，對(duì)成型機(jī)的主要?jiǎng)幼鞒绦蜻M(jìn)行設(shè)計(jì)，二段成型工藝滿(mǎn)足要求，主要針對(duì)一段成型工藝步序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖9所示。

圖9 一段成型工藝步序

與現(xiàn)有設(shè)備程序相比，需增加支撐膠和增強(qiáng)層貼合步序，包括成型鼓定位預(yù)定角度，燈標(biāo)定位指示寬度，上下海綿輥、邊壓輥動(dòng)作，貼合鼓旋轉(zhuǎn)角度及速度設(shè)定的人機(jī)對(duì)話(huà)編輯窗口等。

3.2.2 一段成型鼓特征

成型鼓驅(qū)動(dòng)方式 漲縮式；鼓肩曲線(xiàn) 組合式，通過(guò)大小徑段差實(shí)現(xiàn)；大小徑段差 依據(jù)現(xiàn)有施工設(shè)計(jì)中支撐膠9～13 mm的厚度，選定大徑與小徑差值為20 mm；成型鼓鼓板塊數(shù) 12。

現(xiàn)有的成型鼓鼓板曲線(xiàn)趨近于直線(xiàn)，支撐膠和增強(qiáng)層貼合后，由于支撐膠厚度一般在9～13 mm，且定位在鼓板兩側(cè)，中間部位落差大，在貼合胎體時(shí)，造成胎體貼合層間脫空、打褶問(wèn)題。為保證胎體貼合前成型鼓上材料達(dá)到平整的效果，基于支撐膠的形狀，設(shè)計(jì)選用能夠滿(mǎn)足不同規(guī)格鼓肩寬度，同時(shí)滿(mǎn)足與不同支撐膠形狀尺寸相配合的鼓面曲線(xiàn)類(lèi)型的成型鼓，如圖10所示。

圖10 一段成型鼓示意

圖中A為小徑鼓板總寬度，小徑鼓肩寬度即成型鼓的寬度，可通過(guò)調(diào)節(jié)塊調(diào)整；B為大徑鼓板平直寬度，即定位支撐膠內(nèi)側(cè)端點(diǎn)距離，最小距離為160 mm，可通過(guò)加大調(diào)節(jié)塊寬度使定位間距增大；C為大徑鼓板與小徑鼓板的高度差，為10 mm。

3.2.3 支撐膠裁斷貼合裝置

支撐膠裁斷暫采用機(jī)外裁斷的方式，是單獨(dú)的一套定長(zhǎng)裁斷裝置（見(jiàn)圖11）。支撐膠貼合采用手動(dòng)貼合方式。

圖11 單獨(dú)的定長(zhǎng)裁斷裝置

3.2.4 增強(qiáng)層裁斷貼合裝置

增強(qiáng)層暫采用立式裁斷機(jī)進(jìn)行裁斷，貼合采用手動(dòng)貼合方式。

支撐膠和增強(qiáng)層機(jī)外裁斷、手動(dòng)貼合方式的貼合精度和效率較低。

4 結(jié)語(yǔ)

介紹了缺氣保用輪胎支撐膠和增強(qiáng)層的成型工藝以及一次法及二次法成型機(jī)針對(duì)相同部件采用不同成型工藝對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。隨著輪胎裝備的不斷創(chuàng)新以及配合工業(yè)4.0工廠(chǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多更先進(jìn)的設(shè)備將運(yùn)用于生產(chǎn)過(guò)程中，新設(shè)備的投入可大大提高生產(chǎn)技術(shù)水平，擴(kuò)大產(chǎn)能。當(dāng)今科技發(fā)展水平日新月異，市場(chǎng)需求變化快，只有依靠提升現(xiàn)代化水平，提高生產(chǎn)效率，才能生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、適銷(xiāo)對(duì)路的產(chǎn)品，從而滿(mǎn)足市場(chǎng)和用戶(hù)的需求。