鄒濤

(廣州市華南橡膠輪胎有限公司，廣東 廣州 511400)

子午線輪胎模具應(yīng)用技術(shù)的跨越

鄒濤

(廣州市華南橡膠輪胎有限公司，廣東 廣州 511400)

子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具應(yīng)用技術(shù)分屬于三個(gè)不同的范疇，既相互緊密聯(lián)系，又各具屬性特點(diǎn)。本文從模具應(yīng)用層面演繹，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料方面存在問(wèn)題的研究與突破，開(kāi)創(chuàng)出一整套適合企業(yè)自身特點(diǎn)的有關(guān)模具設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)、裝配、清洗、維修以及信息化管理的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)應(yīng)用體系，對(duì)破解輪胎質(zhì)量缺陷及換模效率較低的難題發(fā)揮了重要的作用。

輪胎模具；應(yīng)用技術(shù)；信息化；跨越

隨著市場(chǎng)對(duì)子午線輪胎質(zhì)量、功能性方面細(xì)分要求的日益提高，為應(yīng)對(duì)國(guó)際貿(mào)易技術(shù)壁壘的阻礙，中國(guó)輪胎工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，并獲得迅猛發(fā)展。各輪胎企業(yè)為追求花紋設(shè)計(jì)的獨(dú)特性、完美性，以致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益?zhèn)€性化，一些花紋節(jié)距無(wú)規(guī)律、胎側(cè)浮雕式的設(shè)計(jì)，綠色、環(huán)保、安全等功能性技術(shù)，引領(lǐng)著產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的潮流。從而使得輪胎模具的設(shè)計(jì)、加工技術(shù)日新月異，正朝著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速的方向發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)逐步信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化。一些先進(jìn)的輪胎模具企業(yè)已開(kāi)始全面探索技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化。此外，各種高速切削加工技術(shù)、快速制模技術(shù)、低污染的綠色制造技術(shù)、CAD/CAM/CAE技術(shù)、先進(jìn)檢測(cè)裝備和技術(shù)等將在輪胎模具行業(yè)逐步普及，并對(duì)質(zhì)量、交貨期、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及模具應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

消化、吸收輪胎新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及模具制造在新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料方面的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)原有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及質(zhì)量方面的主要缺陷、在用模具使用和管理技術(shù)方面存在的突出問(wèn)題，集成創(chuàng)新，制定一體化的模具應(yīng)用技術(shù)體系，按標(biāo)準(zhǔn)整合，以信息化引領(lǐng)輪胎模具精益管理并向國(guó)際先進(jìn)行列跨越，是本文重點(diǎn)研究的方向。

1 輪胎模具標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題的突破

國(guó)內(nèi)輪胎企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從模仿起步，其模具設(shè)計(jì)、加工幾乎都是依靠模具廠完成。前期因缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各模具廠僅憑輪胎企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖（未完全兼顧模具使用方面要求）而設(shè)計(jì)，并按自定的標(biāo)準(zhǔn)加工（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒布之前尤甚），又都不提供自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相關(guān)模具規(guī)格設(shè)計(jì)圖紙，導(dǎo)致輪胎企業(yè)模殼與型腔適配特殊性多、互換性差、利用率低，一些設(shè)計(jì)、制造缺陷及功能性障礙得不到及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理而流入生產(chǎn)過(guò)程且持續(xù)存在，對(duì)輪胎質(zhì)量及換模效率造成嚴(yán)重影響，資源的閑置浪費(fèi)也是空前的。

2008年11月28日，華南橡膠輪胎有限公司（后續(xù)簡(jiǎn)稱(chēng)華輪）在國(guó)家化工行業(yè)有關(guān)活絡(luò)模具標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品定位與發(fā)展，自主編制《汽車(chē)子午線輪胎活絡(luò)模具設(shè)計(jì)加工精度要求與質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告》之企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并向國(guó)內(nèi)實(shí)力雄厚的模具廠發(fā)布。從此，拉開(kāi)了輪胎模具標(biāo)準(zhǔn)化管理的序幕。新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，模具設(shè)計(jì)加工按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；原用模具按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合，整合不了的限期淘汰并報(bào)廢。同時(shí)對(duì)貫標(biāo)能力評(píng)審較差的模具企業(yè)逐步進(jìn)行淘汰，通過(guò)模具戰(zhàn)略合作框架協(xié)議的簽訂，模具供應(yīng)的質(zhì)量與效率基本上處于一種受控的穩(wěn)定狀態(tài)。

模具標(biāo)準(zhǔn)化管理是輪胎企業(yè)發(fā)展到一定階段的必然要求。經(jīng)過(guò)6年來(lái)的持續(xù)改進(jìn)，華輪模具的標(biāo)準(zhǔn)化水平發(fā)生蛻變。主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三個(gè)維度：

1.1 輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

（1）根據(jù)公司產(chǎn)品定位、市場(chǎng)變化及發(fā)展趨勢(shì)，考慮模具制造與應(yīng)用技術(shù)的現(xiàn)狀與前景，前瞻性地對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃與調(diào)整。

（2）梳理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，規(guī)范模具加工技術(shù)組織，建立模具驗(yàn)收與產(chǎn)品驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)化體系，確保產(chǎn)品技術(shù)變更與模具改制的一致性，以規(guī)避產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

（3）應(yīng)用PLM優(yōu)勢(shì)，集成EMS、模具信息化管理等多個(gè)系統(tǒng)功能，促進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平向國(guó)際化方向邁進(jìn)。

1.2 模具設(shè)計(jì)加工方面

（1）根據(jù)模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面要求，從模具應(yīng)用角度，將40多種規(guī)格類(lèi)型的模套優(yōu)化成常用的18種，且均建立電子版圖庫(kù)。

（2）建立型腔模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模塊，鋼圈自主設(shè)計(jì)，側(cè)板、花紋塊委托模具廠按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，模具廠設(shè)計(jì)完成，相關(guān)圖紙發(fā)回華輪審核確認(rèn)，方可安排加工。

（3）模具改制項(xiàng)目委托模具廠設(shè)計(jì)的，相關(guān)圖紙一律發(fā)回華輪審核確認(rèn)并分類(lèi)歸檔，按體系要求確保產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及相對(duì)應(yīng)的模具技術(shù)資料的完整性。

（4）隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效化，多個(gè)系統(tǒng)集成的優(yōu)勢(shì)必將整合模具設(shè)計(jì)路徑，將向著國(guó)際自主化的門(mén)檻跨越。

1.3 模具應(yīng)用方面

（1）開(kāi)發(fā)模具信息管理系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)流程來(lái)規(guī)范模具管理，促使模具與產(chǎn)品研發(fā)、銷(xiāo)售計(jì)劃、生產(chǎn)換模、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品追溯、采購(gòu)?fù)庑薜榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)緊密聯(lián)系，信息快捷共享，并以此來(lái)引領(lǐng)輪胎模具的精益生產(chǎn)。

（2）引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)套、模擬硫化機(jī)、三坐標(biāo)等高精度檢測(cè)設(shè)備，建立了一體化的模具驗(yàn)收體系。

（3）模具裝配工藝通過(guò)應(yīng)用技術(shù)的突破而持續(xù)優(yōu)化，同時(shí)又推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)的持續(xù)改進(jìn)。

（4）引進(jìn)加工中心、刻字機(jī)等數(shù)控設(shè)備，促進(jìn)模具維修、改制水平日益升級(jí)并實(shí)現(xiàn)快捷化，以應(yīng)對(duì)產(chǎn)品市場(chǎng)變化與規(guī)格計(jì)劃性排產(chǎn)調(diào)整的需要。

（5）硫化機(jī)合模力的標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整技術(shù)，對(duì)預(yù)防機(jī)臺(tái)模具變形、磨損等缺陷，解決產(chǎn)品錯(cuò)位、膠邊等質(zhì)量問(wèn)題效果顯著。

（6）模具清洗、模具潤(rùn)滑維護(hù)的效果將直接影響模具使用壽命與輪胎外觀質(zhì)量。

a. 通過(guò)對(duì)降低模具型腔表面摩擦系數(shù)的研究與試驗(yàn)，基本鎖定納米滲層技術(shù)方向。傳統(tǒng)的模具清洗工藝將逐步改進(jìn)或者淘汰，激光技術(shù)、超聲波技術(shù)正在引領(lǐng)模具清洗的潮流一定會(huì)獲得快速發(fā)展。

b. 模具高溫潤(rùn)滑技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)穩(wěn)定模具使用精度發(fā)揮重要作用，并能有效解決輪胎相關(guān)部位發(fā)生膠邊的問(wèn)題。

c. 模具型腔常溫潤(rùn)滑與機(jī)臺(tái)模具預(yù)熱前的潤(rùn)滑技術(shù)，對(duì)保護(hù)模具表面與穩(wěn)定產(chǎn)品外觀質(zhì)量作用顯著。隨著模具潤(rùn)滑技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，從資源節(jié)約方面考慮，新型的無(wú)油潤(rùn)滑技術(shù)將獲得廣泛應(yīng)用。

d. 模具存放技術(shù)持續(xù)改進(jìn)，正向立體儲(chǔ)存方向突破。通過(guò)信息化管理導(dǎo)入、除濕系統(tǒng)的控制、型腔表面納米滲層技術(shù)與無(wú)油潤(rùn)滑技術(shù)的普遍應(yīng)用，模具保養(yǎng)水平將邁入國(guó)際先進(jìn)行列。

2 模具信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

模具信息管理系統(tǒng)是一套多部門(mén)協(xié)同參與的多功能操作平臺(tái)（如圖1），它建立了集產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)、模具臺(tái)賬、模具庫(kù)位臺(tái)賬、硫化機(jī)臺(tái)賬、模具備件臺(tái)賬等數(shù)據(jù)臺(tái)賬，并具有機(jī)臺(tái)狀態(tài)監(jiān)控、模具出入庫(kù)管理、計(jì)劃換模管理、調(diào)撥管理、清洗維修管理、采購(gòu)驗(yàn)收管理、換模首檢、產(chǎn)品質(zhì)量反饋、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢(xún)等功能，通過(guò)和EAS 系統(tǒng)、胎號(hào)系統(tǒng)、OA系統(tǒng)進(jìn)行接口，對(duì)所有模具業(yè)務(wù)實(shí)行全方位的管理，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)即時(shí)采集、發(fā)布、共享，業(yè)務(wù)集中辦理和監(jiān)控，資源優(yōu)化配置，通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)規(guī)范各部門(mén)的業(yè)務(wù)流程和管理方式。

3 花紋塊斷面符合率分析

模具斷面的符合率對(duì)輪胎的動(dòng)平衡與均勻性指標(biāo)有一定的影響。為此可利用三坐標(biāo)激光掃描，對(duì)花紋塊斷面符合率情況開(kāi)展分析，結(jié)合產(chǎn)品動(dòng)平衡與均勻性檢測(cè)情況對(duì)模具精度等級(jí)進(jìn)行判定。用以指導(dǎo)模具戰(zhàn)略采購(gòu)方向。

3.1 花紋塊三坐標(biāo)檢測(cè)

由圖2檢測(cè)結(jié)果分析：花塊上分型面直徑超差0.049 mm，下分型面直徑合格，胎頂直徑合格，胎頂圓跳動(dòng)合格。

3.2 花紋塊三坐標(biāo)掃描

圖1 模具信息系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 三坐標(biāo)檢測(cè)

花紋塊三坐標(biāo)掃描如圖3、圖4所示。

3.3 數(shù)模對(duì)比

具體參數(shù)詳見(jiàn)表1、表2、圖5、圖6。

圖3 三坐標(biāo)激光掃描

圖4 花紋塊掃描點(diǎn)云

表1 對(duì)比原數(shù)據(jù)

3.4 掃描結(jié)果

掃描結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 百分比偏差

圖5 斷面符合率色塊示意

圖6 正態(tài)分布

表3 數(shù)模符合率

3.5 輪胎的動(dòng)平衡檢測(cè)

動(dòng)平衡檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖7。

3.6 輪胎的均勻性檢測(cè)

輪胎均勻性檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖8。

3.7 對(duì)比結(jié)論

該套模具三坐標(biāo)檢測(cè)胎頂圓跳動(dòng)合格，斷面符合率77.16%，動(dòng)平衡與均勻性檢驗(yàn)均為優(yōu)級(jí)，模具質(zhì)量較好。但花塊上與側(cè)板分型配合面直徑超差0.049 mm，須退回模具廠進(jìn)行處理。

3.8 意見(jiàn)反饋

（1）模具廠應(yīng)嚴(yán)格控制花紋塊胎頂與胎肩圓跳動(dòng)精度。

圖7 半鋼子午線輪胎動(dòng)平衡檢測(cè)報(bào)告

圖8 半鋼子午線輪胎均勻性檢測(cè)報(bào)告

（2）加強(qiáng)加工過(guò)程檢查與調(diào)整，強(qiáng)化模具終檢驗(yàn)收，對(duì)模具花紋塊等的關(guān)鍵尺寸，優(yōu)先采用三坐標(biāo)儀檢測(cè)。

（3）增加設(shè)備精度檢測(cè)頻次，加大設(shè)備大修及維護(hù)保養(yǎng)工作，確保模具各加工尺寸能夠滿足精度要求。

4 模具裝配質(zhì)量的精確檢驗(yàn)

4.1 活絡(luò)模組裝過(guò)程主要配合尺寸的檢測(cè)

（1）側(cè)板與花紋塊配合分型線的錯(cuò)位量檢測(cè)。

a. 先前沿用模具廠推薦的橡膠泥拓印比較的方法（如圖9）。因膠泥回彈、模具空載并受視差及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷的影響，其結(jié)果不太準(zhǔn)確，裝上機(jī)臺(tái)后需拆模重新調(diào)整的幾率較大。

圖9 橡膠泥拓印

b. 后來(lái)設(shè)計(jì)制作檢測(cè)樣板（如圖10），并用塞尺輔助檢測(cè)，其結(jié)果較橡膠泥拓印的準(zhǔn)確性高，但不同的型腔規(guī)格所對(duì)應(yīng)的樣板不同，使用與保管繁瑣，所以操作沒(méi)有橡膠泥拓印簡(jiǎn)便。

圖10 樣板檢測(cè)

（2）花紋塊立面間隙的檢測(cè)。

a.根據(jù)總間隙大小，計(jì)算均分值再用薄紙片墊放在花紋塊的接縫面調(diào)整，但操作比較繁瑣。

b.根據(jù)總間隙大小，計(jì)算均分值用塞尺檢測(cè)花塊立面間隙并反復(fù)墩模調(diào)整。

（3）預(yù)加載的檢測(cè)。

模具組裝完后，空載條件下計(jì)算預(yù)加載值，上機(jī)臺(tái)后采用壓鉛的辦法，檢測(cè)預(yù)加載量，再確定調(diào)整墊片的厚度，操作復(fù)雜，一次合格的幾率因人而已，不是太高。

4.2 活絡(luò)模組裝質(zhì)量的模擬檢驗(yàn)

（1）模具組裝后用簡(jiǎn)易加壓平臺(tái)檢驗(yàn),如圖11。

a. 測(cè)量人員從專(zhuān)用平臺(tái)下面進(jìn)入模具內(nèi)，用塞尺測(cè)量花紋塊與花紋塊之間的間隙值，花紋塊與側(cè)板之間的間隙，用樣板與塞尺檢驗(yàn)側(cè)板與花紋塊配合分型線的錯(cuò)位量。

圖11 簡(jiǎn)易加壓平臺(tái)

b. 在平臺(tái)模具上邊用深度尺測(cè)量預(yù)加載量。但因其壓緊裝置難以保證作用于中套上各點(diǎn)的合模力一致，所以其檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況還是存在一定誤差。且操作繁瑣，也就沒(méi)有獲得持續(xù)的應(yīng)用。

（2）用四柱專(zhuān)用壓力機(jī)（如圖12），模擬硫化機(jī)合模狀況， 對(duì)活絡(luò)模組裝質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。

圖12 專(zhuān)用壓力機(jī)

a.測(cè)量人員從壓力機(jī)地下面孔洞進(jìn)入模具內(nèi)，用塞尺測(cè)量花紋塊與花紋塊之間的間隙值，花紋塊與側(cè)板之間的間隙，用樣板與塞尺檢驗(yàn)側(cè)板與花紋塊配合分型線的錯(cuò)位量。

b.上蓋板中心油缸加壓，消除弓形座與耐磨板之間的間隙。中套模擬硫化機(jī)加壓，各對(duì)稱(chēng)點(diǎn)受力均勻，可一次性計(jì)算出預(yù)加載值。

c.不同材質(zhì)、規(guī)格的型腔，模擬壓力不同，預(yù)加載值根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)定也不同。

d.模擬硫化狀況壓力機(jī)應(yīng)用于模具組裝質(zhì)量的驗(yàn)收，能夠有效控制組裝不合格模具流入生產(chǎn)過(guò)程，綜合效益顯著，必將獲得行業(yè)青睞而普遍應(yīng)用。

5 模具認(rèn)證標(biāo)識(shí)等活字塊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)識(shí)前期直接刻在側(cè)板上，因其數(shù)量較多且受歐盟技術(shù)壁壘的影響而升級(jí)并頻繁變化，后來(lái)一般做成背面固定的活字塊形式，也有從正面做成薄片開(kāi)槽過(guò)盈固定或螺釘固定的形式。特別是年周號(hào)標(biāo)識(shí)每周都要在機(jī)臺(tái)更換，從正面做成薄片開(kāi)槽過(guò)盈固定的方式，操作過(guò)程很難規(guī)范，導(dǎo)致產(chǎn)品標(biāo)識(shí)問(wèn)題太多；另外受市場(chǎng)影響，一部分規(guī)格出口歐洲不能有M+S標(biāo)識(shí)，而出口美國(guó)不能有E標(biāo)，這兩個(gè)標(biāo)識(shí)大都做成背面固定的活字塊形式，不能在機(jī)臺(tái)切換，必須下模更換，影響硫化效率。

5.1 模具側(cè)板年周號(hào)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

（1）原兩頭半圓平形槽口結(jié)構(gòu)（如圖13），用薄鋁片倒角過(guò)盈固定，隨著更換次數(shù)的增多就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品標(biāo)識(shí)部位出現(xiàn)亂象（如圖14），嚴(yán)重影響產(chǎn)品銷(xiāo)售。

（2）側(cè)板上槽口斷面改成“燕尾”形，采用弧拱形薄鋁片結(jié)構(gòu)，其表面刻字后，再裝入側(cè)板槽口敲平展開(kāi)，其邊界斷面變成燕尾型而撐住側(cè)板槽口（如圖15），熱態(tài)之后因兩種材質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，會(huì)結(jié)合的更加緊密。以達(dá)到表面無(wú)刮痕字體美觀且周邊無(wú)毛刺的效果。

5.2 模具側(cè)板M+S 標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

為解決歐盟與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)不能兼容，M+S活塊與空白活塊在機(jī)臺(tái)切換的問(wèn)題，將M+S活塊改制成年周號(hào)弧拱形薄鋁片結(jié)構(gòu)安裝形式（如圖16），在機(jī)臺(tái)可以正面拆裝，能夠顯著節(jié)省切換時(shí)間，減少停機(jī)率。

圖13 兩頭半圓平形槽口結(jié)構(gòu)

圖14 產(chǎn)品標(biāo)識(shí)部位出現(xiàn)亂象

圖15 燕尾型

圖16 弧拱形薄鋁片結(jié)構(gòu)

5.3 產(chǎn)品標(biāo)識(shí)改進(jìn)效果及方向

輪胎年周號(hào)、M+S標(biāo)識(shí)效果見(jiàn)圖17、圖18。模具側(cè)板年周號(hào)槽口、M+S活塊結(jié)構(gòu)改進(jìn)并配裝弧拱形結(jié)構(gòu)薄鋁片的方式，標(biāo)志著華輪產(chǎn)品標(biāo)識(shí)水平邁入國(guó)際先進(jìn)行列。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于模具認(rèn)證標(biāo)識(shí)并全面推廣，對(duì)出口型企業(yè)提高產(chǎn)品外觀品質(zhì)，具有非常重要的意義。同時(shí)能夠減少模具側(cè)板活字塊的加工投入，機(jī)臺(tái)拆裝切換簡(jiǎn)單方便規(guī)范，綜合效益顯著。

6 降低模具型腔表面摩擦系數(shù)的途徑

降低模具型腔表面摩擦系數(shù)的主要目的，就是要改善金屬表面磨損性能，降低脫模阻力，以提高其抗橡膠及雜質(zhì)黏附的性能。

圖17 年周號(hào)標(biāo)識(shí)效果圖

圖18 M+S標(biāo)識(shí)效果圖

6.1 橡膠模具表面快速改性技術(shù)

國(guó)產(chǎn)材料總體質(zhì)量比較差，為提高模具的使用壽命和機(jī)械性能，可以通過(guò)以下途徑獲得良好的金屬表面性能：

（1）金屬表面形變強(qiáng)化；

（2）表面熱處理；

（3）表面化學(xué)熱處理；

（4）離子表面處理；

（5）激光表面處理等。

以上途徑一定程度上能夠改善金屬表面磨損性能，然而硫化過(guò)程中橡膠及雜質(zhì)的分子還是比較容易黏附在型腔表面，從而影響產(chǎn)品外觀色相與質(zhì)感的持續(xù)性。

6.2 橡膠模具易脫模的表面技術(shù)

（1）鍍鉻（亞光）——主要用于全鋼模具。據(jù)統(tǒng)計(jì)日本有35%左右的企業(yè)使用這種技術(shù)，國(guó)內(nèi)使用的企業(yè)不多。主要考慮到電鍍質(zhì)量與成本、側(cè)板頻繁改制鍍層易損壞、節(jié)省干冰清洗頻次不明顯等情況，沒(méi)有獲得大規(guī)模的應(yīng)用。

（2）噴特氟龍（亞光）——主要用于全鋼模具。據(jù)統(tǒng)計(jì)日本有19%左右的企業(yè)使用這種技術(shù)，國(guó)內(nèi)也有部分企業(yè)使用。主要因?yàn)樘胤埦哂忻撃Ｗ枇π?、不黏膠、不需干冰清洗、不需潤(rùn)滑并能夠顯著提升輪胎外觀品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，而獲得比較大的應(yīng)用。但其涂層損壞之后，不能在機(jī)臺(tái)處理，再一個(gè)一次噴涂的壽命有限，需重新再?lài)?，所以也制約了它的發(fā)展。

（3）表面納米滲層（亞光）——可用于全鋼、半鋼模具。該項(xiàng)技術(shù)是將零維納米金屬材料在特定工藝條件下滲入到模具的表層縫隙中，把這些縫隙填充滿并形成0.03~0.05 mm厚的致密層（如圖19）。這樣就切斷了胎坯中混煉膠較大直徑分子在模具表層著床的通道。模具表面耐磨損和耐腐蝕性能顯著提升，摩擦系數(shù)下降，硫化時(shí)膠料流動(dòng)阻力小，不易黏附在模具表面，脫模阻力相應(yīng)下降，能夠基本解決產(chǎn)品外觀色相與質(zhì)感隨硫化時(shí)間而持續(xù)劣化的難題。模具硫化在線反復(fù)清洗的周期相應(yīng)延長(zhǎng)，致使機(jī)臺(tái)規(guī)格模具的出力率顯著提高。該技術(shù)被青島元通模具廠率先突破，已用于新模具制造及舊模具翻新兩個(gè)方面。因其表面突出的保護(hù)性能，模具的使用壽命大幅度延長(zhǎng)，對(duì)企業(yè)提質(zhì)降耗產(chǎn)生重要作用，綜合效益不可估量。隨著市場(chǎng)對(duì)輪胎外觀品質(zhì)要求的日益提高，納米滲層技術(shù)必將被輪胎行業(yè)用于模具型腔表面保護(hù)而逐步普及。

圖19 顯微鏡下剖面組織結(jié)構(gòu)示意圖

7 模具清洗方式的選用

7.1 模具傳統(tǒng)清洗方式

輪胎硫化過(guò)程中的膠垢，黏附在模具表面，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，越來(lái)越厚，甚至將排氣孔堵塞，以致影響產(chǎn)品外觀品質(zhì)，所以一定周期之后，必須下模進(jìn)行清洗。傳統(tǒng)的清洗方式有如下幾種：

（1）不銹鋼丸噴洗——適宜于線下鋼質(zhì)模具型腔表面自動(dòng)清洗。

（2）玻璃珠+聚酯噴洗——適宜于線下鋁質(zhì)模具型腔表面自動(dòng)清洗。

（3）干冰清洗——適宜于模具在線型腔表面清洗。

7.2 模具新清洗方式

（1）激光清洗——適宜于模具在線型腔表面清洗，也可用于線下模具組裝前的清洗。該方式盡管有很多優(yōu)勢(shì)，然而因進(jìn)口價(jià)格高企，并未能獲得廣泛應(yīng)用。

（2）超聲波清洗——用于線下模具組裝前的清洗。因其良好的性?xún)r(jià)比，從保護(hù)模具精度，穩(wěn)定產(chǎn)品外觀品質(zhì)的角度考慮，該項(xiàng)技術(shù)將在輪胎行業(yè)模具清洗方面逐步推廣應(yīng)用。

7.3 各種清洗方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較

各種清洗方式的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表4。

8 模具潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展

輪胎模具銹蝕的主要原因應(yīng)該是潤(rùn)滑保養(yǎng)不當(dāng)造成。不同的材質(zhì)，模具所處的環(huán)境及使用狀況不同，采取的潤(rùn)滑方式及油品很不一樣。建立科學(xué)的模具潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)穩(wěn)定模具使用精度，提高產(chǎn)品外觀品質(zhì)，延長(zhǎng)模具使用壽命，具有非常重要的作用。

表4 各種清洗方式對(duì)比表

8.1 模套的高溫潤(rùn)滑技術(shù)

（1）減模板的高溫潤(rùn)滑。

a. 活絡(luò)模的使用精度全靠減模板來(lái)支撐，而減模板的自潤(rùn)滑作用在高溫狀況下不能有效維持模具使用精度，因磨損而逐步下降。

b. 選用杜邦氟素滑滑脂或加力索高溫潤(rùn)滑脂，能夠有效改善減模板與各滑動(dòng)部位潤(rùn)滑狀況，保持活絡(luò)模較長(zhǎng)時(shí)期的運(yùn)行精度。起到減少輪胎外觀缺陷的作用。

（2）模套與型腔或機(jī)臺(tái)連接螺栓的高溫潤(rùn)滑。

a.模套與型腔或機(jī)臺(tái)連接螺栓常常出現(xiàn)高溫咬死的現(xiàn)象。

b. 采用高溫絲扣潤(rùn)滑脂，可有效地防止高溫?zé)Y(jié)和各類(lèi)腐蝕性介質(zhì)滲入，確保拆卸方便。

8.2 型腔模的潤(rùn)滑技術(shù)

（1）型腔模各部件常溫下的潤(rùn)滑。

a.側(cè)板、鋼圈表面，下鋼圈與側(cè)板配合面，鋼花紋塊表面，在模具出廠或運(yùn)輸途中，要求噴涂綠色薄膜保護(hù)。

b.型腔模清洗后，一般都涂防銹油PR-120保養(yǎng)存儲(chǔ)。

（2）型腔模機(jī)臺(tái)合模預(yù)熱中的潤(rùn)滑。

a.組裝過(guò)程中，檢查側(cè)板、鋼花紋塊并用PA-1000清洗劑清洗干凈型腔表面原有PR-120或S-103W油品與雜質(zhì)，用氣管吹凈排氣孔內(nèi)防銹油。

b.將S-350W防銹劑均勻噴涂到型腔表面。

c.模具裝上機(jī)臺(tái)合模預(yù)熱4 h，噴涂在型腔表面的S-350W防銹劑揮發(fā)，起到既保護(hù)型腔表面不銹蝕，又不污染產(chǎn)品的作用。

（3）型腔機(jī)臺(tái)冷模（較長(zhǎng)時(shí)間停止硫化）后的潤(rùn)滑。

a.機(jī)臺(tái)冷模，開(kāi)模狀況下模具型腔各部件溫度低于60°，才可開(kāi)始噴涂。

b.將綠色薄膜均勻噴涂到模具型腔各部件表面。

c.嚴(yán)禁60°以上噴涂，避免防銹劑揮發(fā)而達(dá)不到長(zhǎng)時(shí)期防銹效果。

8.3 型腔模潤(rùn)滑新技術(shù)

隨著模具納米滲層技術(shù)及超聲波清洗技術(shù)的發(fā)展，模具型腔表面的潤(rùn)滑將越來(lái)越簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效。

（1）模具清洗完后，把模具放入裝有鈍化封閉劑的槽中，使其表面鈍化，封閉劑在其表面形成一層水溶性薄膜，使其在下一次上硫化機(jī)使用之前處于與空氣隔絕的狀態(tài)，南方的輪胎廠可增配除濕裝置，能夠有效避免模具存儲(chǔ)過(guò)程中的表面氧化。

（2）組裝過(guò)程中，型腔表面水溶性薄膜不需清洗，在機(jī)臺(tái)合模預(yù)熱過(guò)程中變?yōu)樗魵舛鴵]發(fā)。

9 輪胎膠邊封槽問(wèn)題的解決方向

輪胎膠邊封槽是指胎面花紋縱向溝槽在與模具花紋塊主筋對(duì)接處位置產(chǎn)生的不同程度封住溝槽的膠邊（見(jiàn)圖20）。該缺陷的存在，對(duì)輪胎行駛的噪聲、濕滑性等有一定影響，各汽車(chē)主機(jī)廠配套都有嚴(yán)格要求。

圖20 輪胎溝槽膠邊

胎面膠邊封槽出現(xiàn)的位置、數(shù)量、厚薄、深淺均具有不確定性，與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、膠料配方，模具設(shè)計(jì)、加工精度、材質(zhì)及表面性能，模具裝配、使用、潤(rùn)滑、保養(yǎng)，硫化機(jī)精度等有一定的關(guān)系，比較復(fù)雜。要解決這個(gè)問(wèn)題，需要從系統(tǒng)層面建立一體化的標(biāo)準(zhǔn)并持續(xù)改善。

9.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面

（1）通過(guò)模擬仿真，盡可能將胎胚重量計(jì)算精準(zhǔn)。

（2） 花紋縱向溝槽連接位置做抑制膠邊成長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

（3）根據(jù)花紋阻力分布，優(yōu)化膠料配方。

9.2 模具設(shè)計(jì)加工方面

（1）活絡(luò)模側(cè)板與花紋塊分型直徑盡可能取下偏差。

（2）所有尺寸按標(biāo)準(zhǔn)加工驗(yàn)收。

（3）模具材質(zhì)及表面處理按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

9.3 模具使用方面

（1）模具組裝按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（2）模擬硫化機(jī)壓力檢測(cè)，組裝精度達(dá)不到要求，重新調(diào)整直到合格。同時(shí)精準(zhǔn)檢測(cè)計(jì)算預(yù)加載量。

（3）活絡(luò)模高溫潤(rùn)滑。

（4）硫化機(jī)相關(guān)精度檢測(cè)、調(diào)整。

（5）合模力按標(biāo)準(zhǔn)精確調(diào)整。

（6）硫化過(guò)程中型腔各分型配合面膠垢的清理。

（7）硫化過(guò)程中型腔表面的干冰清洗。

（8）下模清洗、維護(hù)保養(yǎng)、精度檢測(cè)按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，避免不合格模具流入組裝過(guò)程。

10 結(jié)束語(yǔ)

輪胎模具應(yīng)用技術(shù)的突破、集成創(chuàng)新之成果，為實(shí)現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)化管理提供強(qiáng)力支撐。模具一體化應(yīng)用技術(shù)體系的建立，對(duì)持續(xù)破解輪胎質(zhì)量缺陷及換模效率較低的難題發(fā)揮了重要的作用。這也得益于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展。而模具應(yīng)用技術(shù)的跨越又促進(jìn)輪胎企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的建立與完善，并推動(dòng)模具廠活絡(luò)模設(shè)計(jì)、加工技術(shù)的針對(duì)性創(chuàng)新。只有充分整合這三方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)輪胎名族品牌的品質(zhì)，才有可能躋身國(guó)際先進(jìn)行列。

Span of radial tire mold application technology

Span of radial tire mold application technology

Zou Tao

(Guangzhou Huanan Rubber & Tyre Co., Ltd., Guangzhou 511400, Guangdong, China)

Structure design, mold design, mold application of radial tire belong to three different categories, all closely interrelated, and each has property characteristics. This article gives interpretation on the mold application level. Based on the research and breakthroughs in traditional technology, process, equipment and material, the article create a set of enterprise standard and technical application system for their own characteristics on mold design, processing, testing, assembling, cleaning, maintenance and information management, which play an important role to solve the tire quality defects and low mold change eff ciency problem.

tire mold; application technology; information; span

TQ330.41

1009-797X(2015)21-0039-09

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.21.006

(R-03)

鄒濤（1963-），男，主任工程師，現(xiàn)主要從事輪胎模具工作，對(duì)輪胎模具應(yīng)有技術(shù)有比較深入的研究，已發(fā)表多篇論文。

2014-08-12