鄭 濤, 潘存孝, 路丹丹, 侯文敏, 徐 巖, 劉 偉

（山東豐源輪胎制造股份有限公司, 山東 棗莊 277300）

側(cè)壁白字輪胎胎側(cè)口型關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)

鄭 濤, 潘存孝, 路丹丹, 侯文敏, 徐 巖, 劉 偉

（山東豐源輪胎制造股份有限公司, 山東 棗莊 277300）

側(cè)壁白字輪胎胎側(cè)從口型板研修到實(shí)現(xiàn)兩條對(duì)稱的胎側(cè)（一條白、一條黑）同時(shí)完美擠出，須在口型上控制3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即a點(diǎn)厚度決定胎側(cè)屈撓性能，影響輪胎路面使用性能；b點(diǎn)厚度決定覆蓋膠厚度，影響成品輪胎最后一道工序的打磨；c點(diǎn)厚度決定白膠與胎側(cè)膠搭接的坡面，影響部件生產(chǎn)時(shí)覆蓋膠的貼合質(zhì)量及胎胚成型后的外觀質(zhì)量。

口型板；胎側(cè)屈撓；側(cè)壁白字

0 前 言

隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車已成為現(xiàn)代生活的必需品，更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)步伐日益加快。人們對(duì)汽車輪胎也有了新的要求，不僅僅要求汽車輪胎能提供其特有的性能要求，對(duì)外觀也越來越重視了，尤其對(duì)轎車輪胎的外觀要求越來越高[1]。除字體美觀外，胎側(cè)顏色的設(shè)計(jì)也變得更加重要。輪胎側(cè)壁白字技術(shù)在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。該開發(fā)項(xiàng)目主要研究的內(nèi)容包括:1）輪胎側(cè)壁白字技術(shù)，主要是將輪胎側(cè)壁商標(biāo)與花紋標(biāo)示部分制造成白色的，在整條黑色輪胎中凸顯出來，使輪胎外形看起來更加美觀；2）輪胎側(cè)壁白邊技術(shù)，主要是將輪胎側(cè)壁環(huán)形部分制造成白色，增加輪胎的美觀度。

輪胎側(cè)壁白字技術(shù)的關(guān)鍵：

1）白膠、覆皮膠等膠料的配方技術(shù)，應(yīng)能滿足產(chǎn)品的性能要求；

2）胎側(cè)部件設(shè)計(jì)應(yīng)有專門滿足白膠與黑膠的四復(fù)合技術(shù)，設(shè)計(jì)的擠出流道、預(yù)口型、口型板專門用于側(cè)壁白字輪胎的半部件制造；

3）側(cè)壁白字輪胎產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本文主要針對(duì)“胎側(cè)部件設(shè)計(jì)”方面對(duì)白胎側(cè)口型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

白胎側(cè)生產(chǎn)所用三復(fù)合壓出線為120C/250C/150C復(fù)合擠出機(jī)組。

Φ120×14D型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)：

螺桿直徑：Φ120 mm

螺桿長(zhǎng)徑比：L/D=14

螺桿轉(zhuǎn)速：5～55 r/min

銷釘數(shù)量：6個(gè)，10排

擠出最大產(chǎn)量：850 kg/h

Φ250×16D型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)：

螺桿直徑：φ250 mm

螺桿長(zhǎng)徑比：L／D＝16

驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：500 kW，AC380 V

銷釘數(shù)量：10個(gè)，12排，帶60個(gè)盲銷釘

螺桿轉(zhuǎn)速：2.6～26 r/min

螺桿與機(jī)筒間隙：＜0.7 mm

最大排膠量（敞開機(jī)頭）：3500 kg/h

Φ150×16D型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)：

螺桿直徑：Φ150 mm

螺桿長(zhǎng)徑比：L/D＝16

螺桿轉(zhuǎn)速：4.5～45 r/min

銷釘數(shù)量：8個(gè)，10排

擠出最大產(chǎn)量：1300 kg/h

其中白膠擠出所用擠出機(jī)為Φ120×14D型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)。

開發(fā)設(shè)計(jì)的白胎側(cè)示意圖見圖1。

圖1 白胎側(cè)示意圖

1 生產(chǎn)存在的問題

傳統(tǒng)式三復(fù)合壓出線生產(chǎn)胎側(cè)所需的口型板為上下板結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于簡(jiǎn)單的胎側(cè)與子口膠的復(fù)合，此形式可完美實(shí)現(xiàn)胎側(cè)擠出。

針對(duì)圖1所示的白胎側(cè)擠出，常規(guī)的上下板式口型板無法滿足白胎側(cè)擠出生產(chǎn)所需。

1.1 口型板形式的改變

針對(duì)上述問題，通過綜合對(duì)比行業(yè)內(nèi)口型板的形式，將常規(guī)口型板改造為帶內(nèi)口型的口型板。效果圖詳見圖2。

圖2 口型對(duì)比圖

1.2 側(cè)壁白字輪胎口型關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)

1.2.1 口型制作原理

以式（1）的計(jì)算為依據(jù)，算出新制作的口型外形（profile）的理論設(shè)計(jì)尺寸。

式中：D為新開口型須研修部位的理論尺寸，mm；A為類似口型板須研修部位的理論尺寸，mm；B為新開口型須研修部位第一次修整后的實(shí)測(cè)尺寸，mm；C為類似口型板須研修部位修整后的實(shí)際尺寸，mm。

根據(jù)式（1），以下比例關(guān)系成立：類似口型開口/類似口型實(shí)際測(cè)定值=新口型開口/新口型測(cè)定值。

其中A：類似口型開口為之前3個(gè)批次或規(guī)格的參照值。也就是在相同擠出機(jī)進(jìn)行擠出后，口型各位置類似的寬度、厚度變化。

1.2.2 原因分析

通過多次擠出試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白胎側(cè)口型存在3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)應(yīng)胎側(cè)位置詳見圖3。

圖3 白胎側(cè)口型關(guān)鍵點(diǎn)

針對(duì)白胎側(cè)的3個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)點(diǎn)，展開如下工藝研究：

1） a點(diǎn)厚度決定胎側(cè)屈撓性能，影響輪胎路面使用性能。

2） b點(diǎn)厚度決定覆蓋膠厚度，影響成品輪胎最后一道工序的打磨、成品美觀性、生產(chǎn)成本。

3） c點(diǎn)厚度決定白膠與胎側(cè)膠搭接的坡面，影響部件生產(chǎn)時(shí)覆蓋膠的貼合質(zhì)量及胎胚成型后的外觀質(zhì)量。

2 解決措施及結(jié)果

2.1 a點(diǎn)厚度

通過白胎側(cè)口型調(diào)整，使關(guān)鍵點(diǎn)a呈不同厚度，通過試驗(yàn)測(cè)試屈撓性能。

試驗(yàn)設(shè)備：屈撓試驗(yàn)機(jī),型號(hào)為高鐵 GT-7011-DG。具體測(cè)試數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 屈撓測(cè)試數(shù)據(jù)（第一輪）

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,關(guān)鍵點(diǎn)a的厚度范圍1.0～1.5 mm，屈撓測(cè)試數(shù)值顯示效果最好。

在第一輪測(cè)試數(shù)據(jù)的提示下，為進(jìn)一步優(yōu)化、細(xì)化測(cè)試數(shù)據(jù)，并選定最優(yōu)點(diǎn)，再進(jìn)行第二輪測(cè)試。第二輪測(cè)試a點(diǎn)厚度分別通過口型研修控制在1.0～1.5 mm 6個(gè)不同的厚度，并對(duì)屈撓次數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。測(cè)試時(shí)取相同a點(diǎn)厚度的胎側(cè)，平板硫化后制作三個(gè)相同的試樣，測(cè)量屈撓次數(shù)后取平均值。具體測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。

表2 屈撓測(cè)試數(shù)據(jù)（第二輪）

經(jīng)過2次試驗(yàn)后，白胎側(cè)關(guān)鍵點(diǎn)a厚度口型控制標(biāo)準(zhǔn)定為（1.4±0.1）mm。

2.2 b點(diǎn)厚度

通過白胎側(cè)口型調(diào)整，使關(guān)鍵點(diǎn)b呈不同厚度，查看白胎側(cè)生產(chǎn)效果。

表3 b點(diǎn)厚度對(duì)應(yīng)生產(chǎn)效果（第一輪測(cè)試）

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)結(jié)果顯示，關(guān)鍵點(diǎn)b的厚度在0.7～1.0 mm之間生產(chǎn)的白胎側(cè)半部件，胎側(cè)與覆蓋膠之間不會(huì)存在胎側(cè)反包后破洞的現(xiàn)象，且使用的覆蓋膠數(shù)量最少，可降低生產(chǎn)成本。

在第一輪測(cè)試數(shù)據(jù)的提示下，為進(jìn)一步優(yōu)化、細(xì)化測(cè)試數(shù)據(jù)，并選定最佳覆蓋膠厚度，現(xiàn)做第二輪測(cè)試。第二輪測(cè)試b點(diǎn)厚度分別通過調(diào)整兩輥壓延機(jī)輥距，將覆蓋膠厚度控制在0.6～0.9 mm之間，取5個(gè)不同的厚度，并對(duì)貼合效果進(jìn)行驗(yàn)證，具體生產(chǎn)結(jié)果見表4。

表4 b點(diǎn)厚度對(duì)應(yīng)生產(chǎn)效果（第二輪測(cè)試）

經(jīng)過2次試驗(yàn)后，白胎側(cè)關(guān)鍵點(diǎn)b厚度(即覆蓋膠厚度)控制標(biāo)準(zhǔn)定為(0.70±0.05)mm。

2.3 c點(diǎn)厚度

在確認(rèn)了白胎側(cè)關(guān)鍵點(diǎn)a、b點(diǎn)的厚度后，白胎側(cè)的貼合過程仍存在氣泡問題。為解決白胎側(cè)貼合覆蓋膠的氣泡問題，通過對(duì)白胎側(cè)口型板及胎側(cè)施工進(jìn)行分析，決定通過試驗(yàn)調(diào)整關(guān)鍵點(diǎn)c的厚度來解決貼合氣泡問題。初始施工設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)c的厚度為2 mm,具體調(diào)整試驗(yàn)數(shù)值見表5。

表5 c點(diǎn)厚度對(duì)應(yīng)生產(chǎn)效果

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，關(guān)鍵點(diǎn)c的厚度范圍0.4～0.5 mm生產(chǎn)的白胎側(cè)半部件，胎側(cè)與覆蓋膠之間貼合時(shí)基本不會(huì)存在氣泡問題。

白胎側(cè)關(guān)鍵點(diǎn)c厚度（即白膠與胎側(cè)膠的高點(diǎn)落差厚度）繼續(xù)降低至0.3 mm時(shí)，白字凸顯效果受到影響。

最終白胎側(cè)關(guān)鍵點(diǎn)c厚度控制標(biāo)準(zhǔn)定為（0.40±0.05）mm。

上述調(diào)整保證了白胎側(cè)輪胎部件生產(chǎn)的穩(wěn)定性，口型板白膠出膠口位置與白胎側(cè)預(yù)口型對(duì)應(yīng)。按白膠寬度設(shè)計(jì)出白膠所在的位置，與預(yù)口型白膠出膠口平行一致，可實(shí)現(xiàn)兩條對(duì)稱的胎側(cè)（一條白、一條黑）同時(shí)完美擠出。效果圖詳見圖4。

圖4 白胎側(cè)的生產(chǎn)

最終生產(chǎn)出了品質(zhì)優(yōu)良且外形美觀的輪胎。成品效果圖詳見圖5。

圖5 側(cè)壁白字輪胎成品

3 結(jié) 語(yǔ)

通過對(duì)三復(fù)合壓出線側(cè)壁白字輪胎胎側(cè)口型板進(jìn)行改造優(yōu)化，找準(zhǔn)影響側(cè)壁白字輪胎胎側(cè)生產(chǎn)的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。即，在保證胎側(cè)屈撓性能的同時(shí)，通過調(diào)整白膠與胎側(cè)膠搭接的坡面高度，解決覆蓋膠與白胎側(cè)貼合的各項(xiàng)質(zhì)量問題；通過優(yōu)化調(diào)整覆蓋膠厚度，既保證了成品輪胎經(jīng)過最后一道工序打磨后的外形美觀，又降低了生產(chǎn)成本。

[1] 鄧世濤，王傳鑄，單國(guó)玲. 白胎側(cè)輪胎設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝[J].輪胎工業(yè), 2003,23(6):33-35.

[責(zé)任編輯：朱 胤]

TQ 336.1

B

1671-8232(2016)10-0040-04

2016-02-05

鄭濤（1982—），男，山東棗莊人，工程師，主要從事輪胎現(xiàn)場(chǎng)工藝研究和管理工作。