栗曉華，栗琳

(1.四川輪胎橡膠（集團(tuán)）股份有限公司，四川 成都 641402；2.河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，河南 鄭州 450000)

輪胎模具是輪胎制造過(guò)程中必不可少的關(guān)鍵工裝之一，其加工精度和質(zhì)量，對(duì)輪胎外觀有著舉足輕重的作用。目前，輪胎模具有兩半模具和活絡(luò)模具兩種結(jié)構(gòu)形式，活絡(luò)模具具有加工精度高、使用壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于對(duì)輪胎質(zhì)量要求較高的全鋼工程胎（OTR）、全鋼載重胎（TBR）和乘用胎（PCR）等的生產(chǎn)。

1 活絡(luò)模具的類型

在輪胎制造企業(yè)里，活絡(luò)模具通常按照加熱方式和導(dǎo)向方式進(jìn)行分類。見(jiàn)圖1，活絡(luò)模具分類圖。目前，在行業(yè)技術(shù)人員的努力下，在原活絡(luò)模具基礎(chǔ)上又研究出了一些新型活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)形式，比如兩半活絡(luò)模具、弓形座帶導(dǎo)向定位裝置的活絡(luò)模具等。

圖1 活絡(luò)模具分類圖

1.1 按加熱方式分類

活絡(luò)模具按加熱方式分為熱板式活絡(luò)模具和蒸鍋式活絡(luò)模具。熱板式活絡(luò)模具的特點(diǎn)是中模套內(nèi)有汽室，安裝環(huán)與中模套之間無(wú)調(diào)整墊塊；蒸鍋式活絡(luò)模具的中模套內(nèi)無(wú)汽室，安裝環(huán)與中模套之間有調(diào)整墊塊。

1.2 按導(dǎo)向方式分類

活絡(luò)模具按導(dǎo)向方式分為斜平面活絡(luò)模具和圓錐面活絡(luò)模具。斜平面活絡(luò)模具的特點(diǎn)是中模套與弓形座以斜平面形式配合，它的弓形座與中模套耐磨板的自潔性好，在合模過(guò)程中能自動(dòng)清除配合面上的油污及其他異物，但是加工精度要求高，加工困難，需要專用工裝和設(shè)備。圓錐面活絡(luò)模具的特點(diǎn)是中模套與弓形座以圓錐面的形式配合，圓錐面活絡(luò)模具優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性能好，維護(hù)及調(diào)整較容易，自定位能力強(qiáng)，但中模套與弓形座配合面無(wú)自潔性能，易造成耐磨板磨損。

2 活絡(luò)模具的結(jié)構(gòu)

活絡(luò)模具是由模套機(jī)構(gòu)、型腔組件和膠囊?jiàn)A具等三部分組成。如圖2，熱板式斜平面活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)圖。

圖2 熱板式斜平面活絡(luò)模具結(jié)構(gòu)圖

2.1 模套機(jī)構(gòu)

模套是構(gòu)成模具外殼并實(shí)現(xiàn)花紋塊開合的零件組合，是由中模套1、安裝環(huán)2、提升塊3、上蓋4、底座12、耐磨板14（4處）、弓形座15、導(dǎo)向鍵16、定中環(huán)17、限位塊18等零件組成。

中模套傳遞來(lái)自硫化機(jī)動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)模具開合的模具零件。安裝環(huán)安裝在中模套的上端面，與硫化機(jī)熱板連接的環(huán)形模具零件，起連接硫化機(jī)與調(diào)整預(yù)加載高度的作用。提升塊用于連接上蓋和弓形座的零件，在模具開合過(guò)程中作徑向移動(dòng)。上蓋固定模具上胎側(cè)板和連接在硫化機(jī)動(dòng)力缸上，傳遞來(lái)自動(dòng)力缸的動(dòng)力并輔助模具開合的模具零件。底座固定模具下胎側(cè)板，使模具準(zhǔn)確定位并固定在硫化機(jī)工作臺(tái)上的模具零件。耐磨板包括中模套耐磨板、底座耐磨板、上蓋耐磨板。弓形座用于搭載花紋塊并在模具開合過(guò)程中傳遞來(lái)自中模套動(dòng)力的模具零件。導(dǎo)向鍵斜平面模具的導(dǎo)向鍵安裝在弓形座上、圓錐面模具導(dǎo)向鍵安裝在中模套上，起到連接弓形座與中模套并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向的作用。定中環(huán)模具與硫化機(jī)安裝時(shí)，起到定位模具的作用。限位塊18—在開模時(shí)，限制弓形座的行程，起掛接作用，防止弓形座脫落。

2.2 型腔組件

型腔是構(gòu)成輪胎制品外輪廓的零件組合，由上胎側(cè)板5、上鋼圈6、下鋼圈10、下胎側(cè)板11、花紋塊13等組成。上胎側(cè)板和上蓋組裝在一起，下胎側(cè)板和底座組裝在一起，花紋塊跟弓形座組裝在一起。側(cè)板（上胎側(cè)板、下胎側(cè)板）是輪胎胎側(cè)的成型體，如果側(cè)板上有花紋時(shí),在側(cè)板上安裝有花紋塊的定位塊；鋼圈（上鋼圈、下鋼圈）是用于輪胎輪輞部位定型硫化的模具零件；花紋塊是輪胎胎冠花紋的成型體。

2.3 膠囊?jiàn)A具

膠囊?jiàn)A具是由上壓盤7、膠囊上夾盤8、膠囊下夾盤9等組成，在使用中起到連接膠囊的作用。

3 活絡(luò)模具的工作原理

在輪胎生產(chǎn)過(guò)程中，每硫化一條輪胎，活絡(luò)模具循環(huán)動(dòng)作一次。通過(guò)模套機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)弓形座帶動(dòng)花紋塊作徑向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)活絡(luò)模具的開合過(guò)程。大概分為下降時(shí)花紋塊擴(kuò)張、合模時(shí)花紋塊收縮、開模時(shí)花紋塊擴(kuò)張、上升時(shí)花紋塊收縮四個(gè)過(guò)程。以熱板式斜平面活絡(luò)模具為例，介紹幾個(gè)動(dòng)作過(guò)程。

3.1 下降時(shí)花紋塊擴(kuò)張

當(dāng)胎胚裝機(jī)過(guò)程完成后，活絡(luò)模具從安全停止位開始下降，在下降過(guò)程中，上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊等組件在模具伸縮缸推動(dòng)下，相對(duì)于安裝環(huán)和中模套向下伸出，同時(shí)在導(dǎo)向鍵和提升塊的共同作用下，弓形座和花紋塊向外徑向擴(kuò)張，當(dāng)弓形座滑移至中模套上的限制位置時(shí)，停止伸出動(dòng)作，完成花紋塊擴(kuò)張。此后，活絡(luò)模具繼續(xù)下降到胎胚定型位置。

3.2 合模時(shí)花紋塊收縮

當(dāng)胎胚完成定型動(dòng)作后，活絡(luò)模具繼續(xù)下降，當(dāng)弓形座抵達(dá)下胎側(cè)板上的耐磨板后，上蓋、上胎側(cè)板、弓形座、花紋塊停止下降動(dòng)作，此時(shí)，在活絡(luò)模具升降裝置作用下，安裝環(huán)和中模套繼續(xù)下降，迫使弓形座和花紋塊收縮，使花紋塊與上胎側(cè)板、下胎側(cè)板完全密合，此時(shí)完成合模動(dòng)作，進(jìn)入硫化狀態(tài)。

3.3 開模時(shí)花紋塊擴(kuò)張

當(dāng)輪胎硫化結(jié)束滿足開模條件后，在活絡(luò)模具升降裝置作用下，開始提升安裝環(huán)和中模套，此時(shí)上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊仍然保持原有位置，并迫使弓形座和花紋塊向外徑向擴(kuò)張。當(dāng)安裝環(huán)和中模套提升至弓形座限制位置時(shí)，完成開模動(dòng)作。隨后,上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊等跟隨安裝環(huán)和中模套的升降裝置繼續(xù)提升。

3.4 上升時(shí)花紋塊收縮

活絡(luò)模具升至一定高度時(shí)，為了使弓形座和花紋塊保持原有溫度、需將弓形座和花紋塊收縮至合模位。此時(shí)，伸縮動(dòng)力缸拉動(dòng)上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊等組件相對(duì)于安裝環(huán)和中模套進(jìn)行收縮，當(dāng)花紋塊與上胎側(cè)板完全密合后，完成收縮動(dòng)作。此后，升降裝置繼續(xù)提升活絡(luò)模具至安全停止位，等待執(zhí)行下一條輪胎硫化動(dòng)作。

4 活絡(luò)模具的受力分析

活絡(luò)模具在工作過(guò)程中，主要受到以下幾種作用力。一是受到硫化時(shí)的鎖模力作用、二是受到內(nèi)壓力作用、三是在開合模過(guò)程中，活絡(luò)模具在升降油缸和伸縮動(dòng)力缸的推力和拉力作用下，其組件受到拉力、壓力和摩擦力作用。本節(jié)主要對(duì)活絡(luò)模具在開合過(guò)程中所受作用力進(jìn)行分析。為了更直觀地進(jìn)行分析，在受力分析中忽略了重力的作用。活絡(luò)模具是組合式結(jié)構(gòu)，活絡(luò)模具所受升降油缸和動(dòng)力伸縮缸的作用力為整體作用力，在受力分析時(shí)，僅分析花紋塊單元所受的作用力。

4.1 下降時(shí)模具擴(kuò)張受力分析

在活絡(luò)模具下降過(guò)程中，上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊在伸縮動(dòng)力缸推力F1作用下，弓形座和花紋快相對(duì)于中模套向下伸出、同時(shí)向外徑向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)弓形座擴(kuò)張動(dòng)作。在此過(guò)程中，弓形座受到推力F1作用導(dǎo)向鍵受到拉力N1和摩擦力f1的作用，與其接觸的中模套耐磨板受到壓力-N1、摩擦力-f1的作用；弓形座在伸縮動(dòng)力缸推力F1和摩擦力f1共同作用下，其上平面受到摩擦力f2的作用，與其接觸的上蓋的下耐磨板受到摩擦力-f2的作用。詳見(jiàn)圖3，下降時(shí)模具擴(kuò)張受力分析圖。

4.2 合模時(shí)模具收縮受力分析

當(dāng)擴(kuò)張后的活絡(luò)模具接觸到底座上的耐磨板后，弓形座停止動(dòng)作。在活絡(luò)模具升降油缸推力F2作用下，弓形座徑向收縮，當(dāng)花紋塊與上胎側(cè)板、下胎側(cè)板完全密合后，完成合模動(dòng)作。在此過(guò)程中，中模套受到推力F2作用；弓形座受到壓力N2和摩擦力f3的作用，與其接觸的中模套耐磨板受到壓力-N2、摩擦力-f3的作用；弓形座的上平面受到摩擦力f4的作用，與其接觸的上蓋的下耐磨板受到摩擦力-f4的作用；弓形座的下平面受到摩擦力f5的作用，與其接觸的底座上的耐磨板受到摩擦力-f5的作用。詳見(jiàn)圖4，合模時(shí)模具收縮受力分析圖。

4.3 開模時(shí)模具擴(kuò)張受力分析

當(dāng)輪胎硫化結(jié)束后，中模套在升降油缸拉力F3作用下提升，此時(shí)上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊保持原有位置，僅弓形座向外徑向移動(dòng)。當(dāng)中模套上的限位塊提升至弓形座的極限位置時(shí)，上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊跟隨中模套一同提升，完成開模動(dòng)作。在此過(guò)程中，中模套受到拉力F3作用；導(dǎo)向鍵受到拉力N3、摩擦力f6的作用，與其接觸的弓形座耐磨板受到壓力-N3、摩擦力-f6的作用；弓形座在升降油缸拉力F3和摩擦力f6的共同作用下，其上平面受到摩擦力f7的作用，與其接觸的上蓋的下耐磨板受到摩擦力-f7的作用；弓形座的下平面受到摩擦力f8的作用，與其接觸的底座上的耐磨板受到摩擦力-f8的作用。詳見(jiàn)圖五，開模時(shí)模具擴(kuò)張受力分析圖。

4.4 上升時(shí)模具收縮受力分析

當(dāng)活絡(luò)模具上升到一定高度時(shí)，上蓋、上胎側(cè)板、弓形座和花紋塊等組件在伸縮動(dòng)力缸的拉力F4作用下，弓形座開始收縮，當(dāng)花紋塊與上胎側(cè)板完全密合后，完成模具收縮動(dòng)作。在此過(guò)程中，弓形座受到拉力F4、壓力N4和摩擦力f9的作用，與其接觸的中模套耐磨板受到壓力-N4、摩擦力-f9的作用；上蓋的上耐磨板在伸縮動(dòng)力缸拉力F4和摩擦力f9共同作用下，受到摩擦力f10的作用，與其接觸的提升塊受到摩擦力-f10的作用。詳見(jiàn)圖六，上升時(shí)模具收縮受力分析圖。

5 活絡(luò)模具受力產(chǎn)生的影響

活絡(luò)模具除了受到合模力、內(nèi)壓力作用外，還存在模具在擴(kuò)張和收縮過(guò)程中，其內(nèi)部組件間受到的拉力、壓力和摩擦力。合模力過(guò)大造成模具部件或硫化機(jī)部件變形，影響輪胎外觀質(zhì)量。合模力過(guò)小，模具組件工作運(yùn)行配合不到位，也會(huì)影響輪胎外觀質(zhì)量。模具內(nèi)部組件所受摩擦力，必然對(duì)各耐磨板產(chǎn)生磨損，勢(shì)必降低模具的裝配精度，進(jìn)而影響輪胎的外觀質(zhì)量。詳見(jiàn)表一，模具受力對(duì)輪胎外觀的影響。除了上述輪胎外觀影響因素外，硫化機(jī)精度、模具裝配及安裝調(diào)試精度、生產(chǎn)工藝過(guò)程、膠料配方、動(dòng)力系統(tǒng)、操作過(guò)程等也會(huì)對(duì)輪胎外觀產(chǎn)生影響。

表1 模具受力對(duì)輪胎外觀的影響

續(xù)表

6 結(jié)束語(yǔ)

活絡(luò)模具可以保證子午線輪胎的質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)活絡(luò)模具的管理與維護(hù)。對(duì)出現(xiàn)的模具問(wèn)題進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的方法進(jìn)行解決，保證模具的使用精度，避免外觀缺陷的產(chǎn)生，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量的子午線輪胎。