轮胎模具加工中胎侧板与钢圈的配合问题和解决方案

李 爽

（ 沈阳子午线轮胎模具有限公司， 辽宁 沈阳 110036）

伴随着汽车工业的高速发展，轮胎产品的需求量不断增大。轮胎行业竞争也与日俱增，因此轮胎材质的质量以及轮胎结构和花纹等方面的质量要求也越来越高。因此对与轮胎生产配套的轮胎活络模具的质量要求也越来越高。每个模具制造商在生产和制造模具的过程中就要不断地改进旧的加工方法，开发新的加工工艺，以适应行业竞争所带来的竞争压力。

1 活络模具的结构、分类及工作过程

轮胎活络模具的组成结构［1-3］是由向心机构和内腔组成。向心机构按大的部件可分为外模套（中套）、弓形座、上盖板、底座。小部件有导向机构、限位机构等。内腔是由上、下胎侧板；上、下钢圈以及花纹块组成。轮胎活络模具就是在轮胎生产过程中，轮胎胎坯在高温硫化和内腔胶囊压力的作用下，贴合在由上、下胎侧板；上、下钢圈和花纹块组成的型腔内，并使之成型的工具。模具根据导向结构的不同可分为圆锥面导向活络模具和斜面式导向活络模具。活络模具的工作过程是：外模套及导向机构在外力作用下做向上或者向下运动，弓形座沿着导向机构（导条压板）的角度做径向张开或者径向收缩，使内腔加大或者还原的动作。在径向张开时可放入胎坯或者轮胎脱模，径向闭合时即轮胎在硫化工作。

2 胎侧板与钢圈配合处的问题及剖析

轮胎设计的胎趾处曲线是圆滑的，而模具实体曲线的形成却是由胎侧板和钢圈配合形成的。活络模组装时，胎侧板与钢圈配合直接影响到轮胎设计要求的实现，因此胎侧板与钢圈的配合要求就显得尤为重要。由于胎侧板和钢圈在加工中的公差［4-6］要求不同，所以常常在胎侧板与钢圈配合过程中出现问题，根据出现问题产生的不同情况，总结出以下的几种情况(图1)：

(1)胎侧板和钢圈在配合时，B面没有间隙，而且A锥面配合也很好，即A锥面也没有间隙;但是，胎侧板与钢圈曲线相接处出现台阶。一种情况是钢圈部分曲线高于胎侧板，这种情况是由于钢圈与胎侧板配合的高度尺寸以及钢圈直径加工尺寸超上差产生的结果；另一方面是胎侧板部分曲线高于钢圈。这种情况是由于钢圈与胎侧板配合的高度尺寸以及钢圈直径加工尺寸超下差所致。

(2)胎侧板与钢圈在配合时，钢圈与胎侧板B平面产生间隙，且A锥面配合过盈，导致胎侧板和钢圈曲线连接处出现了台阶，钢圈高于胎侧板。这是由于钢圈直径加工尺寸超上差所致；

(3)胎侧板和钢圈在配合时，B平面配合很好，没有间隙，但是A锥面配合有间隙，胎侧板和钢圈接口出现间隙而且钢圈高于胎侧板时，在轮胎硫化时产生胶边（逃皮）， 这种情况说明钢圈直径配合处高度尺寸大于设计尺寸所致；

(4)胎侧板和钢圈在配合时，胎侧板与钢圈配合的B面没有间隙、A锥面检测无间隙（实际是胎侧板与钢圈的配合处线接触），但是在轮胎硫化时产生胶边（逃皮）。这种情况说明钢圈的锥角度尺寸大于设计尺寸所致；相反角度加工小时则是在胎侧板与钢圈接触的位置出现缝隙，但是只是表面一点，这样也会产生胶边。

图1 胎侧板与钢圈的配合Fig.1 The side of the tire plate and steel ring to cooperate

3 胎侧板与钢圈配合问题的解决方法

对于以上产生的几种情况，最好的解决办法是提高加工精度、改进加工工艺，以及完善量具的检测。但是如果已经产生了以上的几种情况，而且工件不至于报废处理时，笔者根据工作的经验提出几种解决方法供参考：

(1)对于第1种情况，钢圈超上差的处理方法是车A锥面、B面。

车A锥面的计算方法是：设需车A锥面的量为Δ，钢圈高出胎侧板为 b，胎侧板与钢圈配合处 A锥面的角度为∝，则需车A锥面的量为：Δ=b×sin∝。车钢圈B面就是按尺寸要求的高度车掉超差量。

对于第1种情况，钢圈超下差的处理方法是报废或者将A锥面和B平面进行电镀（超差量较小时）弥补不足。电镀尺寸的计算同上。

(2)对于第2种情况的处理方法也是车A锥面。车A锥面的计算方法同第1种。

(3)对于第3种情况的处理，先将配合的高度尺寸加工达到设计要求，如果仍未达到要求，再根据以上的产生的两种情况的处理方法进行修正。

(4)对于第4种情况的产生，通常是数控设备的影响。处理方法很简单，通常是对设备进行检修无误后，在进行相应的处理。

以上的方法仅仅用于工件的补救与修理，而且考虑的初衷是为了节省成本和利于修理。

4 胎侧板与钢圈配合研究与设想

胎侧板与钢圈的配合，按理论的要求是A锥面和B平面要完好的配合，不允许过盈和有间隙。但是按照工艺学的理论，这种要求是不合理的，属于超定位，即定位要求超出工艺上6点定位的要求，而且在金属加工过程中存在着公差的要求，所以要求A锥面和B平面要完好的配合也是不现实的。根据多年的加工经验和处理同类问题的方法，以及对轮胎硫化和硫化机的了解，并且借鉴国外的经验，我提出以下的设想：

(1)将钢圈与胎侧板的配合改为过盈配合。由于硫化机在工作过程中，通过胶囊的充气产生压力挤压胎坯，使之贴合在模具上。因此钢圈与胎侧板过盈配合会随着胶囊压力的增大将钢圈压入侧板内使之完好接触没有间隙，从而解决了胎趾处接合不好或者产生胶边的问题。而且这样的设计要求还会使加工企业便于控制产品质量，也有利于钢圈的标准化和批量互换。

(2)在钢圈和胎侧板接合处，设计时增加水线沟，同时在加工时，将胎侧板和钢圈固定一起车水线沟，这样也有利于钢圈和胎侧板的配合。

［1］ 李爽.浅谈轮胎模具镭射线的加工[J].中国橡胶，2012（12）：47-48.

［2］ 石伟，齐晓红，胡海余.浅谈轮胎胎冠钢片窝的实现[J].中国橡胶,2007（01）：37-38.

［3］ 石伟.浅谈轮胎胎侧滚花线的实现[J]. 本溪冶金高等专科学校学报，2001（01）：28-29.

［4］朱淑萍．机械加工工艺及装备[M].北京：机械工业出版社,2007-04-01.

［5］ 王先逵. 机械工艺手册[M]. 北京：机械工业出版社,2007-02-01.

［6］ 孙开元,冯晓梅.公差与配合全套技术[M]. 北京：化学工业出版社,2010-10.