B型液壓硫化機技術介紹

丁振堂，郭良剛，張元勝，季付高，尹相迎

(青島軟控機電工程有限公司，山東 青島 266200)

1 研發(fā)背景

輪胎硫化是輪胎生產過程中的最后一道工序，也是決定成品輪胎質量的工序之一。各個橡膠機械制造廠家爭相開發(fā)生產性能好、可靠性好的輪胎定型硫化機，尤其側重機內定型、熱工管道系統、潤滑系統、自動控制系統、膠囊設計制造、過熱水出氧、專用電機及安全防護等功能。從國外引進63.5"機械式輪胎定型硫化機并進行了消化吸收后，國內輪胎定型硫化機的開發(fā)和生產，開始走上快速發(fā)展的道路。國內硫化機廠家百家爭鳴、百花齊放，機械式定型硫化機發(fā)展迅猛，形成了系列化、專業(yè)化。國產液壓輪胎定型硫化機的發(fā)展，經歷了一個認識和轉變的過程，后來，隨著國產液壓輪胎定型機技術水平的提高和質量的保證，成為輪胎企業(yè)硫化高等級子午胎的首選設備。在市場大力發(fā)展高等級子午胎的前景下，對液壓輪胎定型硫化機需求日增。青島軟控機電工程有限公司也加入了液壓輪胎定型硫化機的研發(fā)制作隊伍，并根據不同用戶群，研發(fā)出不同結構種類的液壓硫化機，本文重點介紹B型液壓輪胎定型硫化機。該機型是框架式結構，是最早研發(fā)的液壓硫化機機型之一，因其硫化全鋼子午線輪胎性能穩(wěn)定可靠，操作方便快捷，尤其受老牌國內輪胎廠家的青睞，成為液壓硫化機的主力機型。

2 B型液壓硫化機的總體結構、特點、動作原理、參數等介紹

B型液壓硫化機是軟控集多年研發(fā)設計、制作、安裝、調試、使用、維護精心打造的機型。因其結構穩(wěn)定、操作方便、價格公道、性價比高、性能優(yōu)良等受市場用戶好評，成為國內外用戶的主力機型。其主要結構如圖1所示。

圖1 B型液壓硫化機結構圖

2.1 B型液壓硫化機設備特點

B型液壓硫化機采用熱板加熱、B型中心結構的雙模硫化機。主要適應于半鋼子午線輪胎胎胚的定型硫化。具有自動化程度高、生產效率高、成型質量好等顯著優(yōu)點，產品性能及技術含量均達到較高的先進技術水平，是機械、液壓、電氣、氣動相互結合的高自動化水平的液壓雙模硫化機。

其主要亮點是：

（1）主體采用框架式結構，開合模垂直升降，油壓控制升降、加壓，達到機、電、液、氣一體化控制。

（2）采用二工位四點式、自動翻轉型后充氣裝置，用機械手卸胎，結構簡易，自動化水平高。

（3）左右各一套裝胎機械手分別置于主機兩側，油壓驅動垂直升降，氣缸驅動機械手轉入轉出及張開閉合；旋轉編碼器實現升降位置任意可控。

（4）螺旋槽式熱板結構，受熱均勻，升溫快，蒸汽利用率高；抱輪式開合模導向結構，強度、導向精度高；框板式焊接機架，整體強度、穩(wěn)定性高。

（5）開合模行程可設定快慢速，高度實現數字設定。

（6）中心結構上環(huán)油缸采用位移傳感器控制，定型高度準確。

（7）模具受力均勻，并且可以補償加壓過程中的受熱變形，保證輪胎的均勻性。

（8）機械手采用強制對中裝置，提高了機械手的重復定位精度，保證了輪胎的硫化質量。

（9）雙模可同時硫化，也可實現分別單模硫化。

（10）熱工管路置于底座下，整體美觀。

2.2 B型液壓硫化機設備主要參數

B型液壓硫化機設備參數見表1。

表1 B型液壓硫化機主要參數（55"）

2.3 B型液壓硫化機設備的產品精度

B型液壓硫化機設備精度見表2。

表2 B型液壓硫化機的產品精度表

2.4 B型液壓硫化機的技術參數

B型液壓硫化機技術參數見表3。

表3 B型液壓硫化機的技術參數表

2.5 B型液壓硫化機需與客戶參數確認表

B型液壓硫化機需與客戶對接參數表見表4。

表4 需與客戶交流確認參數

2.6 B型液壓硫化機主要部件結構及介紹。

軟控機電是最早設計液壓硫化機的廠家之一，擁有一流的專家團隊，設計結構獨特新穎，并且不斷吸收和接納新結構、新工藝、新材料，使液壓硫化機不斷推陳出新，始終站立在世界的研發(fā)制造前沿，現將B型硫化機（附圖2）的主要新結構介紹如下：

圖2 B型硫化機設備三維圖

2.7 主機結構及介紹

（1）主機架分左右兩件組合方式的框架結構，強度高，剛性好。一次裝夾完成機加工，精度高，使用過程中精度變化小(圖3、圖4)。

圖3 主機結構

圖4 B型液壓硫化機三維立體圖

（2）前后面板使用整板切割，機架的剛性好。

（3）開合模導軌采用直線導軌，確保設備的重復精度。

（4）開合模位置檢測機構采用位移傳感器，位置精度準確，精度可達到0.01mm。

（5）活絡模驅動油缸采用內置式位移傳感器。

2.7.1 熱板結構及介紹

（1）使用底板、蓋板焊接而成。

（2）迷宮式流道是銑出來的，分布均勻，保證熱板溫度分布均衡。

（3）焊接質量容易保證，避免了冷熱交替熱板焊縫出現開裂。流道清潔、無焊縫、焊渣、焊豆(附圖6)。

（4）焊接接頭進行表面磁粉無損檢測。

（5）剛性好，使用過程中變形量小。

（6）蒸汽進口高，排口低于流道，無積水現象。

（7）焊后進行水壓、蒸汽試驗，常溫水3 MPa，保壓30 min無滲漏；蒸汽 1 MPa，保壓30 min無滲漏。

2.7.2 裝卸胎機械手結構及介紹

（1）裝胎機械手位于主機前端兩側。共2個工位。

（2）卸胎機械手位于主機后側，共3個工位，抓胎位、中間位、放胎位。

（3）升降使用垂直里面2根直線導軌導向，承受扭矩大，重復精度高，使用壽命長，潤滑方便。

（4）張開/閉合氣缸為雙行程氣缸，保證抓胎爪與膠囊上卡盤不干涉。

（5）裝卸胎機械手升降均有油缸驅動，行程有位移傳感器控制，位置精準。

（6）相較于傳統的機械手爪盤，新型爪盤組合結構簡單，調節(jié)方便，形式新穎，其特色和優(yōu)異性顯著。

傳統機械手爪盤結構介紹及弊端請見圖5。

圖5 傳統的機械手爪盤

現有的半鋼硫化機裝卸胎機械手爪盤組合采用的是氣缸連接規(guī)格桿推動主動滑板移動，主動滑板推動卡爪移動，同時主動滑板帶動連桿移動，連桿連同動環(huán)帶動其余從動滑板移動，進而帶動剩余卡爪移動，實現所有卡爪的同進同退，但這種結構，加工件非常多，裝配難度大，制造成本高；由于該結構相接觸的摩擦件比較多，使用過程中容易發(fā)生磨損，久而久之，會影響整個爪盤組合的抓取精度。

為了滿足使用需求的最大化，單套機械手爪盤組合需要實現不同寸級的輪胎的抓取，傳統的調節(jié)方式是調節(jié)規(guī)格桿與插銷座的固定位置，進而實現不同寸級輪胎的抓取工作。通過調節(jié)規(guī)格桿與插銷座的固定位置來調整爪盤的寸級這種方式，有一定的局限性，插銷座上的每個孔對應一個爪盤寸級，不能微調。

新式機械手爪盤結構介紹及優(yōu)點如圖6。

圖6 新式機械手爪盤結構介紹

新型爪盤組合機構由卡爪、卡爪連接塊、靜盤、動盤、雙列角接觸球軸承、中心座、連桿、調節(jié)桿、支撐塊1、擺臂固定板、擺臂、支撐塊2、氣缸關節(jié)軸承等主要零部件組成。

爪盤張開閉合動作原理：氣缸連接氣缸關節(jié)軸承推動擺臂轉動，擺臂帶動動盤旋轉，動盤上連接可旋轉的連桿，連桿的一端在動盤的帶動下轉動，連桿的另一端帶動卡爪連接塊在靜盤的滑槽內滑動，進而帶動卡爪移動，保證了所有卡爪的同進同退，實現了爪盤的張開和閉合的動作。擺臂與動盤通過八邊形間隙配合固定連接，這種連接方式既方便了后續(xù)檢修拆裝工作，又精準的保證了擺臂的初始位置的調整。靜盤與中心座可靠連接后與動盤之間通過雙列角接觸球軸承連接，保證了動盤連同轉臂的靈活轉動，避免了爪盤張開閉合時的卡頓現象，保證了整個設備運行的靈活性。主要解決了傳統爪盤機構結構復雜，加工件多，加工精度要求高，裝配關系復雜，組裝難度大，寸級調節(jié)局限性大等問題，該新型結構加工件少，裝配關系簡單，安裝方便，加工成本低，爪盤磨損少，爪盤開合穩(wěn)定性好。

調節(jié)吋級的動作原理：調節(jié)桿采用一端光桿，一端絲杠的樣式，絲桿端連接支撐塊1，光桿端連接支撐塊2，支撐塊1一端插入擺臂固定板的預留孔內，僅留一個轉動自由度，同樣，支撐塊2的一端插入擺臂的預留孔內，也僅留一個轉動自由度。確定好硫化輪胎的寸級后，用支撐塊1兩端的螺母將調節(jié)桿固定，調節(jié)桿在相對于支撐塊1固定不動，僅可以連同支撐塊1在擺臂固定板的預留孔內同時轉動。氣缸連接氣缸關節(jié)軸承推動擺臂轉動時，擺臂同時帶動支撐塊2在調節(jié)桿上滑動。當需要硫化其余寸級的輪胎時，只需要調整支撐塊1與調節(jié)桿的相對位置，調節(jié)完成后，用兩端的螺母固定牢固。這時擺臂的初始位置會變化，動盤，連桿，卡爪以及卡爪連接塊均會在擺臂的轉動下移動，實現了爪盤寸級的無極調節(jié)。這種調節(jié)方式簡單易行，很好的解決了傳統爪盤組合不能微調的局限性。

2.7.4 中心機構結構及介紹

中心機構又稱膠囊操縱機構，它位于蒸汽室中心的機構，是定型硫化機的重要組成部分。它的主要作用是硫化前把膠囊裝入胎胚、對胎胚定型；硫化后將輪胎從膠囊拔出，使輪胎脫離膠囊。中心機構的作用：控制膠囊伸直和收縮；控制膠囊定型高度等。

B型中心機構（如圖7）的膠囊為上、下開口大小相同的腰鼓型囊筒。膠囊上夾環(huán)固定在中心機構的中心桿頂端，而膠囊下夾環(huán)固定在中心機構的環(huán)座上。當上環(huán)升降油缸作上下運動時，帶動中心桿上的膠囊夾環(huán)上下運動使膠囊作伸直、收縮形態(tài)；對于不同規(guī)格的輪胎其膠囊伸直高度、輪胎定型高度，用戶可按工藝需求自行設定觸摸屏其數值，以滿足各規(guī)格輪胎的需求。當下環(huán)升降油缸作運動時，膠囊下夾環(huán)同下模的鋼圈作升降運動；在輪胎硫化完成后膠囊下夾環(huán)升到上限，使輪胎脫離下模。

圖7 B型液壓硫化機中心機構

中心機構連接動作示意：

（1）上夾盤與膠囊上口鎖合，固定在上環(huán)油缸頂端。

（2）下夾盤與膠囊下口鎖合，固定在環(huán)座缸上。

（3）上環(huán)油缸驅動上夾盤上下運動，由內置位移傳感器控制油缸伸縮長度。

（4）下環(huán)油缸驅動整個上環(huán)油缸、下夾盤上下運動，由接近開關控制行程。

（5）缸套組件為上環(huán)油缸缸體上下運動導向——由下環(huán)油缸驅動。

（6）缸座與下熱板連接，通過下硫化室的套筒為下熱板的上下運動導向——由加力缸驅動。

2.7.5 后充氣裝置結構及介紹

后充氣裝置（圖8、圖9）有立柱、活動梁、翻轉梁、翻轉裝置、后機械手、直線導軌、氣缸等組成。

圖8 B型液壓硫化機后充氣裝置

圖9 后充氣裝置關鍵零部件三維圖

后充氣裝置通過立柱、活動梁、翻轉梁、翻轉裝置、后機械手、直線導軌將各件連接成為一體。采用兩工位翻轉式結構，可同時對四個輪胎進行充氣冷卻定型。當輪胎硫化完成后，主機卸胎機械手將輪胎抓放到待后充氣下輪輞位置，活動梁在升降氣缸、接近開關的作用下下降，把待充氣的輪胎通過上輪輞嚴禁后鎖緊（活動梁在鎖緊氣缸的作用下）進行充氣冷卻定型。在達到一定數值風壓后壓力傳感器給出信號切斷風壓，活動梁在升降氣缸的作用下上升到工作位置。這時通過翻轉梁、翻轉裝置的電動減速機轉動，把正在充氣冷卻定型的輪胎送到下工位，充氣冷卻定型好的輪胎卸內壓，活動梁在鎖緊氣缸的作用下下降到充氣冷卻定型上工位，充氣冷卻定型號的輪胎卸內壓，活動梁在鎖緊氣缸的作用下打開插銷式機械鎖帶上輪輞一起上升到工作位置。后機械手在擺進、出氣缸、升降氣缸、卡爪氣缸、光電開關的作用下，將充氣冷卻定型好的輪胎送到卸胎輥道上。

當充氣不同規(guī)格的輪胎時，通過電動減速機調整翻轉梁中心裝置的蝸桿、蝸輪，獲取不同規(guī)格輪胎的端面寬度，滿足各種規(guī)格輪胎的充氣冷卻定型。

動作原理：

（1）壓蓋、鎖軸被螺栓固定為一體件，可以隨活動梁氣缸驅動的轉軸轉動，鎖緊裝置的其他零件不可以轉動。當活動梁落下時，彈簧托起的壓盤被壓下降，壓盤、定位軸分別進入活動梁上卡盤的內腔與定位孔。壓板下降后，則壓盤及鎖軸可以隨活動梁的轉軸轉動，此時鎖緊裝置與活動梁、中心裝置完成開閉鎖轉換。

（2）當壓板升起后，壓板內六角口與壓盤外六方配合，壓盤及鎖軸不可轉動。

（3）鎖緊裝置在活動梁上時，定位軸起安全防脫作用；鎖緊裝置在中心裝置上時，防轉條起安全防脫作用。

2.7.6 活絡模調節(jié)裝置

活絡模調節(jié)裝置（如圖10）有連接盤、導向套、驅動油缸、鎖緊油缸、鎖頭、隔熱墊、限位板等組成。

圖10 活絡模調節(jié)裝置

當硫化子午線輪胎時，活絡模調節(jié)裝置在活絡模驅動油缸的作用下使活絡模滑塊沿模體導向機構作張開、閉合運動，完成子午線輪胎的硫化、脫模過程。

生產不同規(guī)格的輪胎需要更換活絡模模具，簡單、方便、可靠。根據模具的高度，重新調整活絡模驅動油缸上的接近開關位置。