輪胎擠出口型參數(shù)化設(shè)計(jì)與加工

高春芝，張世全

（1.威海福旺環(huán)保設(shè)備有限公司，山東 威海 264200；2.三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200）

隨著我國(guó)輪胎行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代逐步加快，輪胎企業(yè)為快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，不斷推出滿足客戶需求的高質(zhì)量產(chǎn)品。針對(duì)輪胎產(chǎn)品多樣化、系列化的發(fā)展趨勢(shì)，擠出口型作為輪胎生產(chǎn)的重要工藝裝備，其設(shè)計(jì)及加工的準(zhǔn)確性及高效性直接影響輪胎的制造質(zhì)量及交付周期，尤其是需設(shè)計(jì)及加工數(shù)量較多擠出口型時(shí)，快速、準(zhǔn)確地加工及交付至關(guān)重要[1-4]。

為保證擠出口型設(shè)計(jì)及加工的準(zhǔn)確性及高效性，我公司根據(jù)客戶提供的擠出部件尺寸及膠料膨脹系數(shù)，采用EXCEL和CATIA軟件準(zhǔn)確、快速地實(shí)現(xiàn)擠出口型參數(shù)化設(shè)計(jì)，并將口型設(shè)計(jì)文件導(dǎo)入數(shù)控軟件，進(jìn)行機(jī)床加工，達(dá)到準(zhǔn)確、快速交付客戶的目的。

本工作以11R22.5輪胎擠出胎面為例，介紹利用CATIA軟件進(jìn)行擠出口型參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法。

1 擠出口型三維圖繪制

通常擠出口型包括終口型及預(yù)口型兩部分，需分開進(jìn)行設(shè)計(jì)和制圖。利用CATIA軟件分別繪制11R22.5輪胎胎面擠出終口型（見圖1）及預(yù)口型（見圖2）三維圖。

圖1 胎面擠出終口型三維圖

圖2 胎面擠出預(yù)口型三維圖

2 擠出口型型腔參數(shù)化設(shè)計(jì)

因不同規(guī)格終口型及預(yù)口型外形尺寸相同，只需對(duì)終口型及預(yù)口型型腔進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，胎面擠出部件尺寸如圖3所示。

圖3 胎面擠出部件尺寸

通常擠出胎面外形尺寸由擠出終口型型腔尺寸控制，胎面基部膠尺寸由預(yù)口型型腔尺寸控制，因此分別對(duì)終口型及預(yù)口型型腔進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

2.1 擠出終口型

（1）用CATIA軟件打開胎面擠出終口型三維圖（見圖1），點(diǎn)擊“f（x）”圖標(biāo)，進(jìn)入建立參數(shù)對(duì)話框（見圖4），新建與胎面各尺寸（見圖3）對(duì)應(yīng)的參數(shù)，并對(duì)應(yīng)賦值于每個(gè)參數(shù)。

圖4 建立參數(shù)對(duì)話框

（2）進(jìn)入終口型草圖設(shè)計(jì)界面（見圖5），右鍵單擊各尺寸，出現(xiàn)級(jí)聯(lián)菜單，單擊“編輯公式”，彈出公式編輯器對(duì)話框（見圖6），將終口型各尺寸賦值于已建立的參數(shù)，賦值完成后，草圖中各尺寸后會(huì)出現(xiàn)“f（x）”字樣，表明已完成終口型型腔各尺寸與對(duì)應(yīng)參數(shù)的關(guān)聯(lián)。

圖5 終口型草圖設(shè)計(jì)界面

圖6 公式編輯器對(duì)話框

（3）返回終口型三維圖界面，點(diǎn)擊創(chuàng)建設(shè)計(jì)表圖標(biāo)，進(jìn)入?yún)?shù)輸入界面（見圖7），點(diǎn)擊參數(shù)輸入界面左下角“編輯表”，彈出EXCEL表（見圖8），設(shè)計(jì)的胎面終口型各尺寸已經(jīng)顯示在EXCEL表中第2列，根據(jù)客戶提供的膠料膨脹系數(shù)，計(jì)算出需要設(shè)計(jì)的胎面口型型腔尺寸（胎面口型尺寸與胎面擠出尺寸比值通常為80%～90%），并在此基礎(chǔ)上減小0.5～1.0 mm（為口型微調(diào)預(yù)留余量），以此作為加工尺寸輸入EXCEL表中，替換第2列尺寸，即為胎面終口型型腔加工尺寸（見圖9）。

圖7 參數(shù)輸入界面（空白）

圖8 終口型設(shè)計(jì)EXCEL表界面

圖9 胎面終口型型腔加工尺寸

（4）如需增加其他規(guī)格胎面口型設(shè)計(jì)，可依次將各規(guī)格口型加工尺寸輸入EXCEL表中第3列和第4列等，并保存。當(dāng)需要設(shè)計(jì)加工某規(guī)格口型時(shí)，重新進(jìn)入?yún)?shù)輸入界面（見圖10）點(diǎn)擊相應(yīng)規(guī)格參數(shù)所在行（藍(lán)色所示），并點(diǎn)擊“確定”后，終口型三維圖即自動(dòng)更新為將要設(shè)計(jì)加工的口型。

圖10 參數(shù)輸入界面（輸入數(shù)據(jù)后）

2.2 擠出預(yù)口型

擠出預(yù)口型參數(shù)化設(shè)計(jì)與終口型設(shè)計(jì)步驟相同，在預(yù)口型三維圖界面，對(duì)應(yīng)終口型規(guī)格將計(jì)算完成的胎面基部膠預(yù)口型型腔加工尺寸依次輸入EXCEL表（見圖11）中。

圖11 預(yù)口型設(shè)計(jì)EXCEL表界面

3 擠出終口型及預(yù)口型加工圖紙輸出

通過(guò)CATIA軟件的工程制圖模塊，可快速建立終口型及預(yù)口型三視圖（或多視圖）加工圖紙（見圖12和13），并可自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行尺寸標(biāo)注，完成后即可打印輸出。當(dāng)更改規(guī)格時(shí)，對(duì)應(yīng)的尺寸在圖紙中也可自動(dòng)更改。

圖12 終口型加工圖紙

4 擠出終口型及預(yù)口型加工

將擠出終口型及預(yù)口型三維圖另存為igs等格式文件，可導(dǎo)入數(shù)控加工軟件，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工。

5 口型調(diào)試

圖13 預(yù)口型加工圖紙

將按上述方法設(shè)計(jì)加工的胎面口型進(jìn)行試驗(yàn)擠出，并取樣進(jìn)行擠出胎面外形尺寸檢測(cè)。試驗(yàn)擠出胎面外形寬度基本符合標(biāo)準(zhǔn)，厚度趨近于標(biāo)準(zhǔn)下限，較標(biāo)準(zhǔn)值小0.5 mm左右。對(duì)比檢測(cè)情況，對(duì)終口型型腔進(jìn)行打磨，再次進(jìn)行試驗(yàn)擠出，并進(jìn)行外形尺寸檢測(cè)，結(jié)果表明，擠出胎面外形尺寸完全符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

通過(guò)設(shè)計(jì)、加工和試驗(yàn)擠出過(guò)程可以看出，上述擠出口型參數(shù)化設(shè)計(jì)方法可以達(dá)到準(zhǔn)確、快速地完成口型設(shè)計(jì)、加工和調(diào)試的目的。

6 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了擠出口型參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)擠出部件尺寸及膠料膨脹系數(shù)，計(jì)算出口型型腔加工尺寸，采用EXCEL和CATIA軟件實(shí)現(xiàn)口型參數(shù)化設(shè)計(jì)，從而保證口型設(shè)計(jì)加工的準(zhǔn)確和快速。