矩形斷面胎圈鋼絲自動(dòng)卡箍工藝改進(jìn)

張宗晨

（天津賽象科技股份有限公司，天津 300384）

目前胎圈鋼絲以圓斷面為主，圓斷面鋼絲覆膠后制成鋼絲圈，胎圈在受力時(shí)最內(nèi)層的鋼絲（靠近輪輞）首先變形，作用力通過壓縮隔離膠由內(nèi)向外逐層傳遞。鋼絲圈層間存在壓力降，覆膠厚度和硬度對(duì)該壓力降有很大影響。此壓力降的存在導(dǎo)致鋼絲圈層間受力不均勻，越外層受力越小。在作用力較小時(shí)這種差別較大，隨著作用力的增大，隔離膠逐步被壓縮，鋼絲圈層間受力差逐漸減小，鋼絲圈的內(nèi)徑逐漸增大，胎圈對(duì)輪輞的箍緊力逐漸減小。這不僅影響功率的正常傳遞，而且容易造成胎圈鋼絲由內(nèi)向外逐根斷裂，導(dǎo)致輪胎損壞。若硫化時(shí)鋼絲圈的排列已被破壞，則上述情況更為嚴(yán)重。

國外一些特殊輪胎已采用扁平帶鋼以及梯形、扇形等異型斷面胎圈鋼絲。與采用圓斷面胎圈鋼絲制做的鋼絲圈相比，采用異型鋼絲制作的鋼絲圈耐疲勞性能好，壽命長。目前國內(nèi)一些廠家正在對(duì)異型斷面的胎圈鋼絲生產(chǎn)工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究。矩形鋼絲鋼絲圈是用表面不覆膠的矩形鋼絲多層、多股緊密纏繞，再用薄鋼帶捆扎制成的。成品輪胎中，由于鋼絲圈的鋼絲之間沒有可被擠壓變形的膠料，且各層鋼絲之間是平面接觸，因此胎圈受力時(shí)，每根鋼絲同時(shí)進(jìn)入受力狀態(tài)，整體性能好，胎圈對(duì)輪輞的箍緊力較為穩(wěn)定，不僅可以穩(wěn)定傳遞汽車功率，最大限度地減小胎圈部位的疲勞應(yīng)力，而且保證了胎圈和輪輞間良好的氣密性，同時(shí)可以延長輪胎的使用壽命。

隨著輪胎技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)胎圈鋼絲的要求也越來越高。目前，國內(nèi)外胎圈鋼絲生產(chǎn)工藝基本類似，但在工藝控制穩(wěn)定性上，我國與國外相比仍有一定的差距。異型胎圈鋼絲的開發(fā)應(yīng)用使胎圈鋼絲向品種多樣化和規(guī)格多樣化發(fā)展。

本工作通過改進(jìn)胎圈鋼絲卡箍工藝，使用點(diǎn)焊式卡箍裝置，提高卡箍工作效率。

1 卡箍工藝現(xiàn)狀

目前卡箍所使用的原材料為薄鋼帶，捆扎工藝仍運(yùn)用專用工具進(jìn)行手動(dòng)折彎或通過機(jī)械組件對(duì)卡箍進(jìn)行自動(dòng)折彎。以上兩種方法效率較低，并且捆扎需要多層折疊凸起（如圖1所示）才可以實(shí)現(xiàn)折彎固定。

圖1 改進(jìn)前的兩種卡箍彎折工藝和截面

2 改進(jìn)方案

通過一系列機(jī)械手對(duì)卡箍薄鋼帶自動(dòng)折彎，最后由自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)將薄鋼帶固定。此方案可以縮短卡箍的時(shí)間，提升鋼絲圈成型的效率。由于只要求單層折疊即可滿足點(diǎn)焊固定，因此可以減小凸起尺寸。

3 技術(shù)方案

本方案包括工作臺(tái)以及安裝在工作臺(tái)上的薄鋼帶卷、傳遞輥組、夾緊輸送裝置、用于將薄鋼帶折彎成矩形卡箍并箍緊在鋼絲圈上的折彎裝置和用于將矩形卡箍焊接固定的點(diǎn)焊機(jī)（外接）。新型點(diǎn)焊式卡箍裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 新型點(diǎn)焊式卡箍裝置結(jié)構(gòu)示意

3.1 鋼絲圈卷成裝置

鋼絲圈卷成裝置主要由卷成盤、排線裝置和鋼絲導(dǎo)開裝置3部分組成。鋼絲導(dǎo)開裝置主要由一排設(shè)置的多個(gè)工字輪放線機(jī)組成，工字輪放線機(jī)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)產(chǎn)品，新型點(diǎn)焊式卡箍裝置安裝在鋼絲圈導(dǎo)開裝置上的結(jié)構(gòu)如圖3所示；排線裝置的作用是保證每根鋼絲有序排列；卷成盤用于將矩形鋼絲纏繞數(shù)圈，并使矩形鋼絲鋼絲圈成型。矩形鋼絲鋼絲圈成型后再通過點(diǎn)焊式卡箍裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行固定。

圖3 新型點(diǎn)焊式卡箍裝置安裝在鋼絲圈導(dǎo)開裝置上的結(jié)構(gòu)示意

3.2 點(diǎn)焊式卡箍裝置

3.2.1 薄鋼帶卷

薄鋼帶卷平放在工作臺(tái)上，中部有圓孔可套裝在工作臺(tái)上豎直設(shè)置的轉(zhuǎn)軸上，并且可以在工作臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)，以便薄鋼帶輸出。

3.2.2 傳遞輥組

傳遞輥組包括安裝在工作臺(tái)上且能夠自轉(zhuǎn)的多個(gè)輥筒，在多個(gè)輥筒的固定導(dǎo)向作用下薄鋼帶卷上的薄鋼帶經(jīng)夾緊輸送裝置被移動(dòng)至折彎裝置工作位。

3.2.3 夾緊輸送裝置

夾緊輸送裝置包括輸送氣缸和夾緊氣缸，輸送氣缸固定在工作臺(tái)上，且該輸送氣缸的輸出端設(shè)有固定塊和夾緊塊，薄鋼帶從固定塊和夾緊塊之間的空隙中穿過，夾緊塊在夾緊氣缸的帶動(dòng)下能夠壓緊在固定塊上以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄鋼帶的夾緊，進(jìn)而便于后序?qū)Ρ′搸У牟脭唷?/p>

3.2.4 折彎裝置

折彎裝置的結(jié)構(gòu)如圖4所示。折彎裝置包括能夠依次對(duì)薄鋼帶進(jìn)行90°折彎的推塊、第3折彎塊和第4折彎塊。推塊的立體結(jié)構(gòu)和剖切結(jié)構(gòu)如圖5和6所示。推塊包括第1氣缸、套筒以及用于連接第1氣缸和套筒的連接件。套筒內(nèi)部中空且一端由連接件封堵，另一端插裝有用于頂緊薄鋼帶的頂塊，頂塊和連接件之間設(shè)有壓縮彈簧，套筒的兩側(cè)還分別設(shè)有用于對(duì)薄鋼帶進(jìn)行折彎并裁斷的第1折彎塊和用于對(duì)薄鋼帶進(jìn)行折彎的第2折彎塊；第3折彎塊和第4折彎塊分別通過第2氣缸驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄鋼帶進(jìn)行折彎。薄鋼帶被折彎后形成矩形卡箍（如圖7所示），再通過點(diǎn)焊機(jī)對(duì)矩形卡箍的連接處進(jìn)行焊接固定。

圖4 折彎裝置結(jié)構(gòu)示意

圖5 推塊的立體結(jié)構(gòu)示意

圖6 推塊剖切結(jié)構(gòu)示意

圖7 矩形卡箍的截面示意

套筒一側(cè)設(shè)有2個(gè)第1螺桿，第1折彎塊穿過2個(gè)第1螺桿貼合在套筒上，2個(gè)第1螺桿上還分別套裝有第1調(diào)整彈簧以將第1折彎塊壓緊在套筒上；套筒另一側(cè)設(shè)有2個(gè)第2螺桿，第2折彎塊穿過2個(gè)第2螺桿貼合在套筒上，2個(gè)第2螺桿上還分別套裝有第2調(diào)整彈簧以將第2折彎塊壓緊在套筒上。其中第1調(diào)整彈簧和第2調(diào)整彈簧可采用普通彈簧或碟簧。采用上述第1折彎塊、第2折彎塊與套筒的連接方式，可以使第1折彎塊、第2折彎塊對(duì)薄鋼帶折彎的同時(shí)保證緊貼狀態(tài)，同時(shí)由于錯(cuò)位碰撞，該結(jié)構(gòu)可滿足第1折彎塊、第2折彎塊相對(duì)于套筒有縱向位移，有利于更緊密地將薄鋼帶捆扎在鋼絲圈上。另外，第1折彎塊、第2折彎塊與薄鋼帶接觸的地方均形成倒圓角，滿足碰撞過渡。

第3折彎塊和第4折彎塊分別通過連接板與相應(yīng)的第2氣缸連接，其中第3折彎塊和第4折彎塊分別與相應(yīng)的連接板通過滑塊和滑槽結(jié)構(gòu)滑動(dòng)連接。第3折彎塊和第4折彎塊可在連接板上相對(duì)滑動(dòng)，以改變折彎塊的位置，便于調(diào)整或進(jìn)一步適應(yīng)不同規(guī)格矩形卡箍的形成。在第3折彎塊和第4折彎塊的位置調(diào)整完成后，可通過螺栓和折彎塊上長圓孔的配合，將第3折彎塊、第4折彎塊與相應(yīng)的連接板固緊在一起。

本裝置的工作原理為：在傳遞輥組的導(dǎo)向作用下，薄鋼帶經(jīng)夾緊輸送裝置被移動(dòng)至折彎裝置工作位，推塊開始向前推進(jìn)工作，首先頂塊將薄鋼帶壓緊并貼至成型鋼絲圈側(cè)面，頂塊需要持續(xù)壓緊動(dòng)作直到折彎塊完成矩形卡箍的動(dòng)作結(jié)束，推塊繼續(xù)向前推進(jìn)，第1折彎塊和第2折彎塊能夠?qū)⒈′搸Х謩e折彎90°，使得薄鋼帶壓緊并貼至成型鋼絲圈的內(nèi)外兩面上，在第1折彎塊折彎過程中，夾緊輸送裝置始終夾緊薄鋼帶，進(jìn)而第1折彎塊上的裁刀可將薄鋼帶裁斷，使貼合在成型鋼絲圈外的鋼絲帶長度恰好與成型鋼絲圈的厚度一致（貼合在成型鋼絲圈外面上的鋼絲帶的長度也可以略小于成型鋼絲圈的厚度）；當(dāng)?shù)?折彎塊和第2折彎塊完成折彎后，第3折彎塊和第4折彎塊依次對(duì)折彎后的薄鋼帶進(jìn)行再次90°折彎，使薄鋼帶形成一個(gè)緊密捆扎在成型鋼絲圈上的矩形卡箍，最后再通過點(diǎn)焊機(jī)對(duì)矩形卡箍的連接處進(jìn)行焊接固定。

4 結(jié)語

本方案對(duì)胎圈鋼絲圈卡箍工藝進(jìn)行改進(jìn)，卡箍薄鋼帶通過一系列機(jī)械手自動(dòng)折彎后，采用自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)將薄鋼帶固定，縮短了單周期捆扎及固定薄鋼帶的時(shí)間，提高了鋼絲圈成型的效率。該方案只要求單層折疊即可滿足點(diǎn)焊固定，最大程度地減少了薄鋼帶疊加的層數(shù)，從而減小了鋼絲圈外截面的凸起尺寸。