解決叉車用充氣式實心橡膠輪胎胎圈裂口的模具鋼圈優(yōu)化設(shè)計

孔延坤，宋國星

[特瑞堡輪胎工業(yè)（河北）有限公司，河北 邢臺 054019]

在叉車裝配市場，快裝式無鎖圈（LOC）輪輞因裝卸便捷、省時省力越來越受到客戶青睞，其輪胎生產(chǎn)規(guī)模也不斷擴大[1-3]。目前有客戶反映叉車用充氣式實心橡膠LOC輪胎（簡稱LOC輪胎）胎圈部位有裂口問題，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)市場調(diào)研，為解決LOC輪胎胎圈部位裂口問題，對模具鋼圈進行了重新設(shè)計，解決了上述質(zhì)量問題?，F(xiàn)將優(yōu)化設(shè)計情況介紹如下。

1 LOC輪胎輪輞結(jié)構(gòu)特點

LOC輪胎與輪輞裝配情況如圖1所示。

從圖1可以看出，LOC輪胎左右胎踵不對稱，且輪胎是一體裝配到LOC輪輞上的。目前我國國家標(biāo)準(zhǔn)中無鎖圈輪輞的LOC結(jié)構(gòu)曲線，因此LOC輪胎胎圈部位設(shè)計可根據(jù)ETRTO標(biāo)準(zhǔn)中的LOC輪輞進行設(shè)計。

從圖1還可以看出，LOC輪輞結(jié)構(gòu)簡單，輪輞凹型槽部位輪胎膠料外露，有利于輪胎行駛過程中的散熱。LOC輪胎與輪輞配合部位曲線明顯不同，可根據(jù)輪胎受力特點進行設(shè)計。

2 LOC輪胎胎圈裂口原因分析

LOC輪胎胎圈裂口情況見圖2。

從圖2可以看出，LOC輪胎胎圈部位的裂口都發(fā)生在右側(cè)胎踵處，因為輪胎與輪輞是過盈緊密配合，發(fā)生裂口處修補后無法承擔(dān)輪輞的作用力，造成輪胎直接報廢，如果是輕微裂口檢查時很難發(fā)現(xiàn)，流通到市場上對公司產(chǎn)品信譽造成極壞影響，因此必須采取技術(shù)措施解決。對胎圈裂口原因分析如下。

（1）LOC輪胎右側(cè)胎踵處膠料較多，特殊結(jié)構(gòu)易造成出模時此部位受力過大而產(chǎn)生裂口。實心輪胎本身出模操作難度就較大，因為實心輪胎質(zhì)量較大，同規(guī)格實心輪胎質(zhì)量約為充氣輪胎的2.5倍[4-5]；同時由于實心輪胎無操作的抓著支點，出模時由硫化機自動出模裝置提供動力，設(shè)備根據(jù)輸入的硫化程序自動操作，不會因為輪胎胎圈右側(cè)胎踵處膠料較多而減小用力，也不會放慢速度。而且LOC輪胎胎圈部位左右不對稱，受力不均勻，極易產(chǎn)生裂口。

（2）LOC輪胎胎圈部位膠料硬度很大，邵爾A型硬度為（75±5）度，特殊規(guī)格能達(dá)到（85±5）度，膠料配方使用高補強炭黑和填料較多，以達(dá)到膠料變形小、強度高、拉斷伸長率低的要求。在生產(chǎn)中實心輪胎硫化出模時溫度較高，在120 ℃左右，由于胎圈部位膠料脆性大，實心輪胎剛性較大，變形較小，加上出模困難，因此易在右側(cè)胎踵處產(chǎn)生裂口。

3 解決措施

根據(jù)裂口原因分析，要改善LOC輪胎硫化出模時輪胎胎圈部位的受力、消除裂口質(zhì)量問題，必須對輪胎模具鋼圈進行重新設(shè)計。原模具鋼圈結(jié)構(gòu)如圖3所示。

從圖3可見，通過模具裝配槽和下模將輪胎固定在硫化機臺上，通過模具啟胎定位槽與硫化機臺中心機構(gòu)定中心的作用，出模時上模和上鋼圈同時隨著機臺熱板上升，留出施工規(guī)定的出?？臻g，使用專用鎖模裝置裝配到啟胎鎖模凹型槽鎖死下鋼圈，通過液壓活塞軸上下移動取出輪胎?？梢娫诂F(xiàn)用模具鋼圈結(jié)構(gòu)下，輪胎出模時右側(cè)胎踵受力過大。

優(yōu)化設(shè)計的LOC輪胎模具鋼圈結(jié)構(gòu)見圖4。

由圖4可以看出，模具鋼圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，右側(cè)胎踵處由下模改到上模，避免其在下模鋼圈中時胎坯膠料因重力作用而堆積過多，也避免了胎坯裝模后右側(cè)胎踵處膠料提前受熱時間過長，同時裝模更便于觀察和操作，發(fā)現(xiàn)右側(cè)胎踵處膠料產(chǎn)生變形可及時處理。最重要的是優(yōu)化結(jié)構(gòu)徹底消除了LOC輪胎硫化出模時右側(cè)胎踵受力，從而消除胎圈部位裂口。

優(yōu)化模具鋼圈中的環(huán)形凹槽在上鋼圈與下鋼圈接觸面有0.2 mm的間隙，右側(cè)胎踵處膠料過多時，可以通過環(huán)形凹槽消除應(yīng)力，避免應(yīng)力集中。此外環(huán)形凹槽還可以接收胎坯右側(cè)胎踵處多余的膠料，避免出現(xiàn)大邊、硬邊和明疤。右側(cè)胎踵處膠料流動性較大，可以通過環(huán)形凹槽排除氣體，避免出現(xiàn)缺膠或氣泡。

從圖4還可以看出，下鋼圈高度遠(yuǎn)大于上鋼圈，使得下鋼圈與輪胎的摩擦力遠(yuǎn)大于上鋼圈與輪胎的摩擦力，可以保證輪胎在出模時固定于下模，發(fā)揮硫化機液壓自動出模機構(gòu)的作用。因上鋼圈與輪胎幾乎沒有摩擦力，右側(cè)胎踵處沒有受到作用力，從而解決了LOC輪胎硫化出模時右側(cè)胎踵受力裂口的發(fā)生。

4 使用效果

針對叉車用LOC輪胎胎圈裂口問題優(yōu)化設(shè)計的模具鋼圈結(jié)構(gòu)取得了以下效果。

（1）消除了LOC輪胎硫化出模時胎圈部位右側(cè)胎踵受力，解決了胎圈裂口問題。

（2）保證右側(cè)胎踵膠料迅速流動并充滿模腔，避免了缺膠、大邊、氣泡問題的發(fā)生。

（3）保證了輪胎硫化出模時固定于下模，避免輪胎粘上模。

（4）便于工人操作和觀察，上模開啟后有利于及時清除模具鋼圈余膠。

5 結(jié)語

通過多次設(shè)計方案試驗得到的最終優(yōu)化方案有效解決了LOC輪胎胎圈裂口問題，并據(jù)此先后對公司M2系列18個規(guī)格40副模具、ORCA系列16個規(guī)格38副模具和WP系列18個規(guī)格50副模具進行了改造，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。此項結(jié)構(gòu)設(shè)計得到公司高度認(rèn)可，并在國外工廠使用，解決了實心輪胎生產(chǎn)中的該類質(zhì)量問題。