輪胎模具鋁花紋塊加工的新工藝

李 爽

（ 沈陽(yáng)子午線輪胎模具有限公司， 遼寧 沈陽(yáng) 110036）

輪胎模具按結(jié)構(gòu)基本上分為兩半模具和活絡(luò)模具兩種，而活絡(luò)模具可細(xì)分為圓錐面導(dǎo)向活絡(luò)模具和斜面式導(dǎo)向活絡(luò)模具。我公司作為最早引進(jìn)輪胎活絡(luò)模具的企業(yè)，已經(jīng)在輪胎活絡(luò)模具的設(shè)計(jì)和制造上加入了特有的技術(shù)，生產(chǎn)的活絡(luò)模具銷往國(guó)內(nèi)、外等眾多的著名輪胎廠家，如美國(guó)的Goodyear公司、德國(guó)的Continental公司、中國(guó)的華南公司、佳通公司、杭州中策集團(tuán)、招遠(yuǎn)玲瓏公司等。但隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，科技的進(jìn)步以及加工設(shè)備的更新，原有的一些技術(shù)已經(jīng)不再適應(yīng)高速的行業(yè)的發(fā)展，因此，我公司通過(guò)與國(guó)外模具生產(chǎn)企業(yè)的合作與交流和自身的技術(shù)提高，發(fā)明了一種填補(bǔ)國(guó)內(nèi)行業(yè)空白的花紋塊生產(chǎn)加工工藝（已獲國(guó)家發(fā)明專利），來(lái)提高花紋塊的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

1 活絡(luò)模具簡(jiǎn)介

輪胎活絡(luò)模具是子午線輪胎生產(chǎn)中，最后硫化成型用的模具。活絡(luò)模具的主要結(jié)構(gòu)［1,2］包括殼體和型腔兩大部分。殼體又稱為向心機(jī)構(gòu)，是輪胎模具的外部結(jié)構(gòu)，起到連接硫化機(jī)與內(nèi)部型腔的作用；型腔是模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是與輪胎胎坯接觸，并在高溫硫化和內(nèi)壓下使輪胎胎坯成型的模腔。殼體部件有外模套、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、弓形座、上蓋及底座；型腔包括花紋塊、上、下側(cè)模和上、下鋼圈等。型腔中的花紋塊是輪胎硫化后直接形成胎頂花紋的重要部分；上、下側(cè)模和上、下鋼圈則是輪胎胎側(cè)和字體硫化成型的重要部件。輪胎質(zhì)量的優(yōu)劣主要取決于型腔的加工質(zhì)量，但是殼體的好壞也會(huì)影響到輪胎的質(zhì)量和硫化機(jī)的使用。

2 花紋塊的加工

對(duì)輪胎質(zhì)量的優(yōu)劣程度有影響的主要部分是型腔中的胎側(cè)板和花紋塊，胎側(cè)板和花紋塊的加工質(zhì)量將直接影響到輪胎的美觀度、輪胎圓度、動(dòng)平衡等參數(shù)。因此提高模具質(zhì)量的關(guān)鍵就是提高胎側(cè)板的加工和花紋塊的加工，尤其是花紋塊的加工質(zhì)量決定了輪胎的圓度和動(dòng)平衡，也就決定了汽車駕駛的舒適度和平穩(wěn)性。

2.1 花紋塊分類

花紋塊根據(jù)材質(zhì)可分為鋁花紋塊和鋼花紋塊；根據(jù)加工方法的不同又可分為鑄造加工和電火花加工，而今隨著數(shù)控加工中心能力的提高又增添了直接單塊機(jī)械加工的方法。本篇文章所闡述的只涉及鑄造鋁制花紋塊的加工，所以以下文章中提到的花紋塊均指鑄鋁花紋塊。

2.2 花紋塊現(xiàn)有加工工藝

現(xiàn)今絕大多數(shù)的模具制造廠家，鋁花紋塊是通過(guò)鑄造形成鋁花紋圈（不包括壓鑄技術(shù)的使用），然后通過(guò)機(jī)加工和鉗工修整達(dá)到用戶要求。具體工藝簡(jiǎn)介如下（圖1）。

圖1 花紋塊Fig.1 Segment block

（1）鑄造［3］：將液態(tài)鋁澆筑至砂型中，待冷卻后除去型芯，形成鑄鋁花紋圈；

（2）車［4,5］：通過(guò)找正在車床上粗、精車出整體花紋圈的ΦB、ΦC及A、B平面；

（3）分瓣：通過(guò)線切割機(jī)床將花紋圈分割為花紋塊；

2013年12月20日，中國(guó)水務(wù)公司與新疆烏魯木齊市政府簽訂了《城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目投資建設(shè)合作框架協(xié)議書(shū)》。此舉標(biāo)志著中國(guó)水務(wù)公司在開(kāi)拓水務(wù)一體化市場(chǎng)方面又邁出了有力一步。我們看到，中國(guó)水務(wù)公司正沿著既定的目標(biāo)和方向穩(wěn)步前行。

（4）通過(guò)胎具以ΦB徑為基準(zhǔn)精車出ΦA(chǔ)徑；

（5）以ΦA(chǔ)徑為精基準(zhǔn)，鉗工修整加工型腔曲面。

以上加工工藝是現(xiàn)在大多數(shù)輪胎模具廠家應(yīng)用的加工工藝。但是該工藝對(duì)于真正加工出高質(zhì)量的花紋塊是有所欠缺的。它首先不能解決鑄造過(guò)程中易出現(xiàn)的花紋塊位置的改變（如圖2、圖3）。

圖2 傾斜Fig.2 Incline

圖3 變形Fig.3 Deformation

另一方面是澆筑至冷卻過(guò)程中受熱及降溫過(guò)程中產(chǎn)生的傾斜即產(chǎn)生傾斜量（圖2），并在以上的機(jī)加工過(guò)程中無(wú)法對(duì)此處產(chǎn)生花紋塊的變形進(jìn)行彌補(bǔ)，只能在花紋塊的修整過(guò)程中需要人工去修整傾斜和位置變化產(chǎn)生的加工余量，造成加工量大，花紋塊表面變形大，而且皮下縮孔（即砂眼）的產(chǎn)生，從而影響了模具質(zhì)量及使用壽命。

2.3 花紋塊新加工工藝的研發(fā)

針對(duì)現(xiàn)有加工技術(shù)中存在的問(wèn)題，我研發(fā)了一種新的加工工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的加工問(wèn)題，并且減少了鉗工的修整量，從而提高了花紋塊的加工質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，并取得了國(guó)家的專利。首先，我通過(guò)工藝學(xué)的基礎(chǔ)將粗基準(zhǔn)選擇為最終要保證的型腔曲面。其次，將原來(lái)的先整圈精車、后分瓣的機(jī)加過(guò)程改為先分瓣后精車。具體工藝簡(jiǎn)介如下：

（1）鑄造：將液態(tài)鋁澆筑至砂型中，待冷卻后除去型芯，形成鑄鋁花紋圈；

（2）車：將鑄造表面進(jìn)行簡(jiǎn)單車削；

（3）分瓣：通過(guò)帶鋸床或者線切割機(jī)床將花紋圈分割為花紋塊；

（4）銑：將單塊花紋塊固定在特制裝夾具上，以型腔曲面為基準(zhǔn)找正，粗、精銑A、B面、及B面上的定位基準(zhǔn)槽；

（5）銑：以 B面和基準(zhǔn)槽為基準(zhǔn)，在特制裝夾具上找正裝夾后，精銑花紋塊的兩個(gè)側(cè)面；

（6）車：以 B面和基準(zhǔn)槽為基準(zhǔn)，將單塊的花紋塊拼裝在工作盤上，固定后整體吊裝到車床上粗、精車ΦB、ΦC；

（7）通過(guò)胎具以ΦB徑為基準(zhǔn)精車出ΦA(chǔ)徑；

（8）以ΦA(chǔ)徑為精基準(zhǔn)，鉗工修整加工型腔曲面。

由于本工藝是在花紋塊鑄造后，進(jìn)行簡(jiǎn)單的粗車加工后，進(jìn)行分瓣，使之成為單塊。然后根據(jù)每塊鑄造曲面和每塊預(yù)留的鑄造基準(zhǔn)，在第一種工裝和設(shè)備上精銑A、B面和定位槽。完成后通過(guò)第二組工裝和設(shè)備，精銑花紋塊的兩個(gè)配合的側(cè)面。最后通過(guò)第3種工裝，精車出花紋塊重要的配合尺寸。這樣就能根據(jù)鑄造時(shí)每一塊的精確基準(zhǔn)，加工出以后各工序的半精基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，通過(guò)數(shù)控設(shè)備的加工，保證花紋塊外形的幾何尺寸。最后，到達(dá)鉗工修整工序時(shí)，花紋塊的型腔面就沒(méi)有鑄造時(shí)產(chǎn)生的傾斜和變形量，而且花紋塊的圓度和每塊花紋塊的角度也會(huì)得以保證。

另外本工藝加工過(guò)程中還實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)的統(tǒng)一，即銑花紋塊側(cè)配合面和精車ΦB徑的基準(zhǔn)一致，這樣精基準(zhǔn)ΦB徑和ΦA(chǔ)徑的加工也得以保證；另外鉗工工序修整量的減少，避免了花紋曲面的變形和皮下縮孔的產(chǎn)生。

［1］李爽.淺談?shì)喬ツ＞哞D射線的加工[J].中國(guó)橡膠，2012（12）：47-48.

［2］石偉，齊曉紅，胡海余.淺談?shì)喬ヌス阡撈C的實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)橡膠,2007（01）：37-38.

［3］選普,李繼強(qiáng).鑄造工藝學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009-08-01.

［4］朱淑萍.機(jī)械加工工藝及裝備[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007-04-01.

［5］王先逵. 機(jī)械工藝手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2007-02-01.