一種H型試樣成型模具的優化設計

任金龍,王忠光,趙桂英，徐曉玲，孔媛

(徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州 221140)

0 引言

輪胎制品中除了使用單根鋼絲、鋼絲簾線等金屬作為骨架材料之外，輪胎的胎體簾布層、緩沖層中還使用了纖維簾線作為骨架材料；常用的纖維材料有聚酯纖維、尼龍、人造絲等；橡膠與纖維簾線能否緊密的黏接成一體，共同承擔外力的作用，取決于其黏接性能的優劣；因此，在輪胎的設計、生產和檢驗中，測試橡膠與纖維簾線的黏接性能是評定其性能優劣的重要方面，也是纖維簾線原材料入廠必檢的項目之一。

國家標準GB/T 2942—2009規定，硫化橡膠與纖維簾線黏合強度的測定采用H抽出法進行試驗，該方法測量的黏合力是作用于簾線-橡膠界面上的剪切力值。該標準中規定：簾線與橡膠黏合性能測試就是將簾線兩端分別埋入一定規格的橡膠塊中，采用拉力機將簾線從橡膠塊中抽出，取至少8個試樣黏合強度的平均值來表示簾線與橡膠黏接性能的大小[1]。

1 現有H型試樣成型模具存在的問題

橡膠與纖維簾線黏結性能測試采用H型試樣，由于試樣兩端的橡膠塊與中間連接的簾線組合起來形似字母“H”，因此將試樣簡稱為H型試樣；按膠塊的尺寸大小，H型試樣可分為三種：

（1） 簾線埋在寬度為6.4 mm、厚度為3.2 mm的膠條中。

（2） 簾線埋在寬度為10.0 mm、厚度為10.0 mm的膠條中。

（3） 簾線埋在寬度為5 mm、厚度為3.2 mm的膠條中。

現有H型試樣的制備方法較為復雜，具體分為兩步：一是采用一定的硫化模具，硫化一整塊簾線附膠試樣；二是用剪刀將該簾線附膠試樣裁剪成若干個H型試樣。這樣的制備方法存在以下問題：

（1） 不能一次性成型H型試樣，而是用剪刀裁剪而成，再加上膠料易向簾線槽方向擠壓，造成試樣的尺寸不規范。

（2） 埋入的簾線數量多，安裝定位時間長，懸掛重錘多，導致模具溫度不易控制。

（3） 一次裁剪成H型試樣36個，數量遠多于國家標準8個的要求，造成膠料和簾線的浪費。

（4） 模具尺寸較大，操作不方便，增加了勞動強度，工作效率低，安全性差。

2 H型試樣成型模具的優化設計

根據現有技術存在的不足，經過調研分析，將H型試樣成型過程中膠條的安裝、簾線的定位、試樣的取出等作為設計的重點和出發點，主要設計了膠槽、簾線槽、溢膠槽、手柄及鎖扣等，提供了一種H型試樣的成型模具；采用該模具可一次性成型所需數量的H型試樣，減少了裁剪的工藝，且試樣尺寸規范性好，提高了測試結果的準確性；模具尺寸小，可節省原料，簾線安裝方便，模具溫度穩定性好；該成型裝置結構簡單，操作方便，實現了多功能化。

結合下圖1所示，對該成型模具具體總結闡述如下：

（1）上下模板的設計

上下模板是試樣成型模具的主要部件，其形狀均為矩形，長和寬大小相等，上模板厚度小于下壓板；下壓板上表面左右對稱設有一個定位槽；上壓板為一平板，其內表面上設置有與下壓板定位槽相配合的定位柱；下壓板和上壓板通過定位柱和定位槽的凹凸結構嵌合在一起；下壓板上還設有啟模口，啟模口為矩形凹口位于下壓板的周角處，便于操作人員將起模工具伸入矩形凹口內將下壓板和上壓板分離開。

（2）膠槽的設計

膠槽位于下模板內部，其作用是便于準確安裝上下膠條和簾線，確保試樣尺寸準確，符合規范；膠槽呈長條形，且均勻分布在下壓板中部；膠槽窄口的長度為10 mm，槽深為10 mm，膠槽寬口的長度為25 mm；每一行設有五個膠槽，每一列設有四個膠槽，每一列相鄰膠槽之間的間距為10 mm，同一列的兩個膠槽相配合，可成型1個H型試樣，整體模具相配合，可一次性制備10個H型試樣，即滿足了國家標準對測試用H型試樣數量的要求，同時還節省了膠料和簾線的用量。

（3）簾線槽的設計

下壓板上每一列膠槽寬口側中部位置處均設有貫穿下壓板的簾線槽，簾線槽其中一側開口端的下壓板側面設有與簾線槽相匹配的鎖扣，鎖扣可以是帶有圓弧冒頭的圓柱，供打了結的簾線套扣固定；簾線槽的槽深為5 mm，簾線槽的窄口端寬度為0.8 mm或簾線槽的窄口端寬度為1.2 mm，用于不同試樣要求。

（4）溢膠槽的設計

膠槽窄口的兩側設有溢膠槽，溢膠槽的槽深要小于膠槽的槽深，一般來講，每個溢膠5的槽深度為0.5 mm，溢膠槽順著膠槽寬口方向的長度為2.5 mm；在制作H型試樣時，膠槽多余膠料易向兩側的溢膠槽流去，達到了減少膠料向簾線槽的擠壓的作用；同時，當需要取樣時，較淺的溢膠槽更便于H型試樣的取出。

（5）手柄的設計

手柄手柄通過鉚釘鉚接在下壓板的側面，一個作用是操作移動模具方便，另一個作用是手柄上設置有端部簾線槽，端部簾線槽的槽深、窄口端寬度于簾線槽尺寸一致，均為0.8 mm或1.2 mm，每個端部簾線槽均處于相應簾線槽的延長線上；簾線經過端部簾線槽后栓上一定重量的砝碼，使簾線在受到張力的情況下與橡膠硫化成一體；手柄還設有支桿，支桿的設置方向與簾線槽的延長線相垂直，支桿起到支撐簾線的作用，使簾線能順利過渡到端部簾線槽內；因為簾線經過手柄上的端部簾線槽后要栓一定質量的瑪法，砝碼垂下來一定的長度，所以需要手柄長一點，硫化時砝碼在平板硫化機熱板外，不影響硫化。

3 H型試樣成型模具的使用方法

成型模具的預熱：首先按硫化工藝參數要求，在平板硫化機上設置硫化溫度、時間和壓力，清理成型模具上、下壓板的內外表面，并在內表面上均勻噴涂一薄層脫模劑，將上壓板合于下壓板上；握緊手柄的兩端，將模具置于平板硫化機的熱板上，并位于熱板的中間部位；按“啟動”按鈕，下熱板緩慢上升，待上壓板與平板硫化機的上熱板接觸時，立即按“停止”按鈕，對成型模具進行預熱，達到設定的硫化溫度后，繼續預熱30 min以上，使模具的內外溫度均勻一致，符合要求[2]。

膠條的裁剪：按照平行膠槽的總長度、寬度及個數，用剪刀在混煉膠膠片上裁剪出一定數量的膠條，確保每個膠槽中安放上下兩個膠條；必要時可采用電子秤稱量每組上下膠條的重量，如果不符合規定的重量，可適當增加或減少，以避免缺膠，保證試樣的完整性；重復以上操作，直至全部膠條裁剪完畢。

膠條及簾線的安裝：預熱時間到，取出模具，移開上壓板，戴手套將準備好的下膠片依次放置于下壓板的平行膠槽內，待全部下膠條放完后，取一根簾線，將簾線一端栓于一個鎖扣處，依次經過簾線槽、支桿和端部簾線槽，最后在簾線端部掛上一定質量的重錘；簾線安裝需從下壓板的一端開始，至所有平行簾線槽中的簾線安裝完畢后，再將上膠條置于平行膠槽上部，蓋上上壓板。

硫化：將上述安裝好的模具置于平板硫化機下熱板的中間，啟動平板硫化機按鈕，熱板上升合模、快速排氣3~5次后，開始硫化，設備自動計時；期間需定期觀察平板硫化機的運行情況，防止掉壓，壓力不足會影響試樣的性能。

試樣的取出：硫化時間到了，設備會自動報警，下熱板自動向下運動開模，取出模具，用工具從起模口將上壓板和下壓板分開，扯住溢膠槽處的膠片，將試樣從膠槽中帶出；撕掉H型試樣周邊的毛邊，經適當停放后，放置于拉力機的專用夾具上，即可測定簾線與橡膠的黏合強度。

成型模具的后處理：實驗完畢，清理模具內外表面，合模，放置于模具柜中，以備下次使用。

4 效果

經過對成型模具進行優化設計，達到了以下效果[3]。

（1）可一次直接硫化成型10個H型試樣，不需要裁剪，溢膠槽可減少膠料向簾線槽擠壓，試樣尺寸規范性好，確保測試結果的準確性。

（2）試樣數量少，節約原料，簾線安裝方便，模具溫度穩定性好。

（3）模具尺寸小，操作方便，工作效率高，減少了安全隱患。

5 結語

通過對H型試樣成型模具的優化設計，包括對膠槽、簾線槽、溢膠槽、鎖扣和手柄等的設計，可用于膠條的安裝、簾線的定位及試樣的硫化成型；將膠條安裝于一組平行的膠槽中，節省了時間和人力，提高了效率；鎖扣、簾線槽及端部簾線槽的一體化設計，使簾線安裝便捷，張緊有度，且在一條直線上，尺寸準確；溢膠槽可減少膠料向簾線槽擠壓，便于試樣的取出，且不需要剪裁工序，試樣規范性好，提高了測試結果的準確性；該模具尺寸小，操作方便，模具溫度穩定性好，可一次制成10個H型試樣，工作效率高，安全性好，實現了多功能化。