缺氣保用輪胎一次法及二次法成型工藝技術特征

路紹軍，李紅衛，袁金琪，楊洪濤

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266061]

隨著輪胎成型機的不斷升級改造，輪胎成型設備在推動輪胎產業化迅猛發展的過程中起到了越來越重要的作用[1-2]。成型機的更新換代也帶動了輪胎結構及特殊用途輪胎的不斷發展，輪胎研發更趨于滿足人們的日常需求[3-7]。

缺氣保用輪胎是一種胎側加固型輪胎，其最早產品誕生于1987年，由于胎側加厚并強化以達到輪胎在缺氣時仍可以安全行駛一段距離的要求，因此在車輛行駛時駕乘感覺會比一般輪胎硬。自2005年以來，隨著胎側加固橡膠的改良，輪胎駕駛舒適感改善，造就了第2代缺氣保用輪胎，不過第2代產品雖然胎側硬度有所降低，但仍難免在舒適性和極限狀態下的抓著力方面有所缺失。第3代缺氣保用輪胎采用更新的技術，減小了徑向剛度，擁有不低于一般輪胎的駕乘舒適感。新技術還可用于開發各種高寬比的輪胎，而不僅僅局限在低扁平率運動輪胎。

本文針對目前缺氣保用輪胎核心部件貼合采用的一次法及二次法成型工藝技術，主要介紹支撐膠及增強層的成型工藝。

1 缺氣保用輪胎材料分布

缺氣保用輪胎材料分布如圖1所示。

圖1 缺氣保用輪胎材料分布

為了更好地增強胎側部位的支撐效果及過渡胎圈部位與胎側部位的剛性，缺氣保用輪胎比普通轎車輪胎增加了支撐膠和纖維增強層。

2 一次法成型設備和工藝特征

2.1 設備工藝參數

VMI-RFT-EXXIUM型一次法成型機[飛邁（煙臺）機械有限公司產品]主要設備工藝參數介紹如下。

（1）工裝參數：胎圈距離 300～524 mm，貼合周長 450～870 mm，胎坯周長 470～890 mm。

（2）供料裝置：預復合寬度 280～1 090 mm，胎體簾布寬度 280～880 mm，胎側寬度125～325 mm，支撐膠寬度 60～130 mm，增強層寬度 25～90 mm，帶束層寬度 120～320 mm，冠帶條寬度 5～25 mm，最大胎面寬度 400 mm。

2.2 成型工藝

2.2.1 工藝步序設計

在現有設備程序和機械配置的基礎上，結合缺氣保用輪胎結構材料的特征及貼合位置的要求，對成型機的主要動作程序進行設計，如圖2所示。

圖2 一次法成型工藝步序

2.2.2 成型鼓特征

成型鼓面部分區域與支撐膠斷面成型狀態如圖3所示。

圖3 成型鼓面部分區域與支撐膠斷面成型狀態示意

成型時根據不同規格支撐膠寬度，選擇不同組合方式的鼓頭塊進行組合，鼓頭塊在抽真空狀態下下落，下落高度可通過參數設置完成，不同尺寸支撐膠通過更換不同寬度類型鼓頭塊可實現膠料與工裝間無凹凸貼合，確保成型過程中無氣泡產生，各部件間無打褶現象。該鼓頭裝置位于鋼絲圈鎖塊與鼓中心蓋板之間，因此該類型鼓最小定型寬度比傳統成型鼓設置寬度大。

2.2.3 支撐膠供料裝置

支撐膠供料架將2條支撐膠貼合在胎體鼓上。支撐膠供料架安裝在靠近胎體供料架的位置，如圖4所示。

圖4 支撐膠供料裝置示意

傳送軌道連接支撐膠準備裝置和胎體鼓。膠條導開裝置提供材料。膠條準備裝置測量支撐膠并將其裁斷至工藝要求的長度。傳遞輪可將支撐膠傳遞至胎體鼓，并將其貼合在胎體鼓上。

傳遞輪組合件如圖5所示。2個傳遞輪將支撐膠傳送至胎體鼓。傳遞輪可做出3種運動：橫向運動為沿刀具或胎體鼓方向左右移動；徑向運動為垂直于刀具或胎體鼓方向前后移動；旋轉運動為繞軸旋轉。

圖5 傳遞輪組合件示意

每個傳遞輪都安裝在往復座上。往復座帶有一個用于橫向移動的電動機。傳遞輪帶有一個長度測量裝置和一個用于旋轉的電動機。用于徑向運動的電動機可使傳遞輪垂直于傳送軌道方向移動。

傳送軌道如圖6所示。傳遞輪在傳送軌道上的橫移由齒條和齒輪完成。傳送軌道帶有齒條，而且每個傳遞輪組合件都帶有一個電動齒輪。如果組合壓輥位于靜止位并且增強層的傳遞輪移動到比其貼合位置更遠的位置，則支撐膠的傳遞輪只能移動到其貼合位置，在傳送軌道上，傳遞輪從裝載位置移動到貼合位置。

圖6 傳送軌道示意

支撐膠貼合至胎體鼓如圖7所示。支撐膠從工字輪卷曲裝置導開后，2個傳遞輪將其傳送至胎體鼓。支撐膠經過裁斷后被貼合在傳遞輪上；當傳遞輪旋轉時，長度測量裝置測量支撐膠的長度；當長度達到要求時，傳遞輪停止，裁斷后傳遞輪會再輕微轉動一點，以將材料的另一端拉到傳遞輪上；然后，傳遞輪橫向移動至胎體鼓附近的貼合位置；當傳遞輪位于胎體鼓的后部時，氣缸將傳遞輪推至貼合位置；當支撐膠與胎體鼓接觸時，傳遞輪將其釋放；胎體鼓和傳遞輪同時旋轉，將支撐膠貼合到胎體組件上。

圖7 支撐膠貼合至胎體鼓示意

2.2.4 增強層供料裝置

增強層經過裁斷后被貼合在傳遞輪上；當傳遞輪旋轉時，長度測量裝置測量增強層的長度；當長度達到要求時，傳遞輪停止，裁斷后傳遞輪會再輕微轉動一點，以將材料的另一端拉到傳遞輪上；然后，傳遞輪橫向移動至胎體鼓附近的貼合位置。該過程與支撐膠供料類似，唯一區別在于傳遞輪裝載方式不同，簡要介紹如下。

增強層傳遞輪外表面由9個弧段扇形塊構成：1個校準扇形塊、2個端扇形塊、6個標準扇形塊，如圖8所示。

圖8 增強層傳遞輪扇形塊

所有扇形塊都帶有磁鐵片和吸盤杯用于吸住材料。與標準扇形塊相比，校準扇形塊和端扇形塊有更多的吸盤杯。扇形塊的位置與增強層的長度有關。增強層的前端必須在吸盤杯較多的扇形塊上，可以防止材料移動，其中扇形塊的位置可以更改。

支撐膠和增強層采用自動供料裝置，實現了自動定長裁斷和貼合，貼合精度和效率高。

3 二次法成型設備和工藝特征

3.1 設備工藝參數

MT16-20型二次法成型機（北京恒馳智能科技有限公司產品）主要設備工藝參數介紹如下。

（1）工裝參數：成型鼓寬度 300～524 mm，貼合周長 510～880 mm，胎坯周長 520～920 mm。

（2）供料裝置：氣密層最大寬度 750 mm，胎體簾布寬度 280～880 mm，胎側寬度 125～325 mm，帶束層寬度 120～320 mm，冠帶條寬度10～15 mm，最大胎面寬度 375 mm。

3.2 成型工藝

3.2.1 工藝步序設計

在現有設備程序和機械配置的基礎上，結合缺氣保用輪胎材料的特征及貼合位置的要求，對成型機的主要動作程序進行設計，二段成型工藝滿足要求，主要針對一段成型工藝步序進行設計，如圖9所示。

圖9 一段成型工藝步序

與現有設備程序相比，需增加支撐膠和增強層貼合步序，包括成型鼓定位預定角度，燈標定位指示寬度，上下海綿輥、邊壓輥動作，貼合鼓旋轉角度及速度設定的人機對話編輯窗口等。

3.2.2 一段成型鼓特征

成型鼓驅動方式 漲縮式；鼓肩曲線 組合式，通過大小徑段差實現；大小徑段差 依據現有施工設計中支撐膠9～13 mm的厚度，選定大徑與小徑差值為20 mm；成型鼓鼓板塊數 12。

現有的成型鼓鼓板曲線趨近于直線，支撐膠和增強層貼合后，由于支撐膠厚度一般在9～13 mm，且定位在鼓板兩側，中間部位落差大，在貼合胎體時，造成胎體貼合層間脫空、打褶問題。為保證胎體貼合前成型鼓上材料達到平整的效果，基于支撐膠的形狀，設計選用能夠滿足不同規格鼓肩寬度，同時滿足與不同支撐膠形狀尺寸相配合的鼓面曲線類型的成型鼓，如圖10所示。

圖10 一段成型鼓示意

圖中A為小徑鼓板總寬度，小徑鼓肩寬度即成型鼓的寬度，可通過調節塊調整；B為大徑鼓板平直寬度，即定位支撐膠內側端點距離，最小距離為160 mm，可通過加大調節塊寬度使定位間距增大；C為大徑鼓板與小徑鼓板的高度差，為10 mm。

3.2.3 支撐膠裁斷貼合裝置

支撐膠裁斷暫采用機外裁斷的方式，是單獨的一套定長裁斷裝置（見圖11）。支撐膠貼合采用手動貼合方式。

圖11 單獨的定長裁斷裝置

3.2.4 增強層裁斷貼合裝置

增強層暫采用立式裁斷機進行裁斷，貼合采用手動貼合方式。

支撐膠和增強層機外裁斷、手動貼合方式的貼合精度和效率較低。

4 結語

介紹了缺氣保用輪胎支撐膠和增強層的成型工藝以及一次法及二次法成型機針對相同部件采用不同成型工藝對生產效率和產品質量的影響。隨著輪胎裝備的不斷創新以及配合工業4.0工廠的發展，越來越多更先進的設備將運用于生產過程中，新設備的投入可大大提高生產技術水平，擴大產能。當今科技發展水平日新月異，市場需求變化快，只有依靠提升現代化水平，提高生產效率，才能生產出質優價廉、適銷對路的產品，從而滿足市場和用戶的需求。