【摘 要】輪胎定型硫化機(jī)在輪胎制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，其工作穩(wěn)定性和產(chǎn)出輪胎的質(zhì)量有賴于其制造工藝。文章針對輪胎定型硫化機(jī)的零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)踐，分析其制造工藝，并對一些難點(diǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】輪胎定型硫化機(jī)；制造工藝；創(chuàng)新

【中圖分類號】TQ330.47 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）08-0042-03

輪胎定型硫化機(jī)是在一臺機(jī)器上完成輪胎毛坯的裝胎、定型、硫化、卸胎及外胎在模外充氣冷卻等工藝過程，使輪胎硫化過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的輪胎質(zhì)量好、勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，在現(xiàn)代輪胎工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。輪胎定型硫化機(jī)是一種機(jī)電一體化的輪胎制造業(yè)裝備，其功能和結(jié)構(gòu)決定了制造工藝的獨(dú)特性。本文以機(jī)械式硫化機(jī)為例，分析輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝，并對一些難點(diǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新，有利于保證加工質(zhì)量和提高加工效率。

1 零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

輪胎定型硫化機(jī)主要是由底座、曲柄齒輪、連桿、墻板和橫梁等零件組成主傳動(dòng)部分，以及上、下熱板（或上、下蒸汽室），調(diào)模機(jī)構(gòu)，推胎機(jī)構(gòu)，裝胎機(jī)構(gòu)，卸胎機(jī)構(gòu)，電機(jī)和減速機(jī)等具備不同功能的其他部件組成。

1.1 對稱性

輪胎定型硫化機(jī)中的底座、橫梁等大型零件是硫化機(jī)的主要基礎(chǔ)零件，其最大的特點(diǎn)是以中心線為對稱中心，呈左、右對稱結(jié)構(gòu)。其中，安裝孔、銷子孔、螺孔等都是對稱分布。對稱分布的孔系都要求具有同軸度。一般情況下，左、右兩側(cè)的孔系的同軸度允差≤0.10 mm。孔系的同軸度是這些零件的最大特點(diǎn)。

1.2 成組性

輪胎定型硫化機(jī)中的墻板、連桿、曲柄齒輪、中間齒輪、小齒輪等零件，單個(gè)零件并非是對稱結(jié)構(gòu)，但這些零件都是成組使用。在一臺硫化機(jī)中的2件墻板、連桿、曲柄齒輪、中間齒輪、小齒輪等零件都是成組安裝使用。零部件結(jié)構(gòu)成組性的特點(diǎn)，要求必須保證其各零件之間的同軸度。

1.3 可焊性

硫化機(jī)中的主要零件都是焊接件，通過一定的數(shù)控切割后將得到的板材組對焊接而成。每一臺硫化機(jī)的焊接工作量占組裝前工作量的比重較大。在下料、校正、組對和焊接等鉚焊工序中，應(yīng)保證下料尺寸、組對的精度，并考慮焊接變形等不良的影響，同時(shí)考慮消除焊接應(yīng)力，以保證最終的尺寸的正確性和穩(wěn)定性。

輪胎定型硫化機(jī)的大部分結(jié)構(gòu)件焊縫都有特殊的要求，如底座、橫梁、墻板、連桿等焊縫，必須滿足一定的強(qiáng)度要求，其焊縫表面不能存在咬邊、焊瘤、未焊透、未焊滿、表面氣孔或夾渣、表面裂紋及電弧擦傷等表面缺陷，同時(shí)其內(nèi)部也不得存在氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和內(nèi)部裂紋等內(nèi)部缺陷。

在輪胎定型硫化機(jī)中，除了其中的碳鋼類零件外，還應(yīng)用到多種不同的材料，如硅黃銅、錫青銅等，存在異種不銹鋼之間的焊接、銅和碳鋼之間的焊接等工藝。這些零件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)將對制造工藝產(chǎn)生重大的影響。

1.4 密封性

硫化機(jī)在使用過程中的不同階段需要注入不同的介質(zhì)，如氮?dú)?、蒸汽和?dòng)力水等，這些介質(zhì)通過的零件應(yīng)具備密封功能。除了密封圈外，焊縫也是關(guān)鍵的一環(huán)，特別是硫化室、蒸汽管路和動(dòng)力水管路上的焊縫，應(yīng)符合密封性能的要求。

1.5 熱膨脹性

輪胎定型硫化機(jī)在正常使用過程中存在熱介質(zhì)。當(dāng)熱量傳導(dǎo)到部分零件上時(shí)，這些零件將會(huì)產(chǎn)生熱膨脹，所產(chǎn)生的熱膨脹將會(huì)對硫化機(jī)的動(dòng)配合及靜配合產(chǎn)生不良的影響。因此，在輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝中必須考慮熱膨脹性的影響，對一些零件做出放量的要求。

以上是對輪胎定型硫化機(jī)的零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行的分析，這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了硫化機(jī)的制造工藝。

2 制造工藝

2.1 鉚工焊接

在輪胎定型硫化機(jī)的制造中，鉚工的工作包括放樣、號料、下料、校正、組對等工序，其中組對是比較重要的工序，將不同的板料按圖紙的要求組對一起，除了要保證其正確性之外，還要考慮焊接之后的收縮量。若是收縮量放量不正確，焊接完成后其尺寸將有可能不符合圖紙的要求。此外，對于一些焊透結(jié)構(gòu)的坡口尺寸也要嚴(yán)格按照圖紙的尺寸制作，否則在焊接后無法達(dá)成焊透結(jié)構(gòu)并無法保證焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而影響產(chǎn)品的性能。

鉚工完成之后的工序則是焊接工序。在輪胎定型硫化機(jī)的焊接方面，不同的部位有不同的要求，對于需要強(qiáng)度部分的焊縫，如底座、橫梁和連桿等零件，其焊縫應(yīng)盡量避免裂紋、氣孔、弧坑、咬邊和夾渣等缺陷。對于需要具有密封性能的焊縫，在焊接完成后應(yīng)進(jìn)行無損檢測工作。

2.2 機(jī)械加工

輪胎定型硫化機(jī)中的機(jī)加工包括車、鏜、銑、磨、刨等加工種類。

輪胎定型硫化機(jī)的規(guī)格越大，所需的設(shè)備的規(guī)格也就越大。其中，齒輪類、硫化室類等零件都是需要以車為主要的加工種類。在這個(gè)加工種類當(dāng)中，注意考慮其中的加工變形對平面度造成的影響。在工藝設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)從定位、裝夾、切削參數(shù)、裝卸、測量等方面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。每種零件的加工精度要求不一致，工藝設(shè)計(jì)也不一樣。以曲柄齒加工為例，除了上述的定位、裝夾、切削參數(shù)、裝卸、測量等，由于其在質(zhì)量上是處于偏心而非均布的工作，還需考慮到配重技術(shù)，以達(dá)到加工時(shí)的平衡。適當(dāng)?shù)呐渲乜梢韵谄渖厦婕庸さ目?、面的不良影響?/p>

輪胎定型硫化機(jī)的底座、橫梁等零件屬于對稱性的結(jié)構(gòu)，因此加工時(shí)需要保證其中的左、右兩側(cè)孔系的同軸度。同軸度是一種綜合性的位置公差，在制造過程中要求使用的加工設(shè)備具備一定的精度，同時(shí)為了避免出錯(cuò)，還需要對其進(jìn)行測量驗(yàn)證，以保證最終的精度滿足設(shè)計(jì)的要求。輪胎定型硫化機(jī)關(guān)鍵零件的外形尺寸都較大，對三維坐標(biāo)測量儀的規(guī)格要求相當(dāng)高。若沒有三維測量儀，在機(jī)床的精度無法保證的情況下，保證左、右兩側(cè)的孔系的同軸度存在一定的困難。

每臺輪胎定型硫化機(jī)使用2個(gè)曲柄齒輪，此2個(gè)曲柄齒輪的中心孔、齒面和偏心軸頭的中心應(yīng)保證同軸，允差≤0.10 mm。此要求中的孔、軸、面等零件要素，不是一種加工種類可完成，因此應(yīng)在不同的加工種類之間做好銜接工作。這也是輪胎定型硫化機(jī)的工藝設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的制造工藝是將2件曲柄齒輪孔、面等要素加工完成之后，通過芯軸將2件曲柄齒輪組合在一起進(jìn)行銑齒加工，以保證此孔、軸、面等零件要素同步性。該制造工藝具有一定的缺點(diǎn)。

針對一些需要在組裝時(shí)檢測精度的零件，在機(jī)械加工時(shí)還需要對其提前考慮，加工出基準(zhǔn)平面、孔等，并嚴(yán)格控制尺寸，以方便后期檢測其精度。這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)制造工藝時(shí)應(yīng)引起重視，將對提高組裝的效率起到非常大的促進(jìn)作用。

2.3 組裝試車

單個(gè)零件加工完成后，后續(xù)的工序是組裝工序。組裝工序是將每一件加工至圖紙要求的零件組裝成一臺整體的輪胎定型硫化機(jī)。該工序需要從底座的就位開始注意其中的臺面板的水平度。這一精度是整臺機(jī)器的基礎(chǔ)精度，后續(xù)組裝的精度都是在此精度上而建立。在找正其水平度時(shí)，可以使用常規(guī)的框式水平儀檢測。每一部件的組裝完成后，即可開展單個(gè)部件的組裝精度的檢測，對于所發(fā)現(xiàn)的未能符合要求的精度必須進(jìn)行調(diào)整工作。根據(jù)調(diào)整的需要，增加定位點(diǎn)或墊板等，精度找正后，利用定位銷將精度固定。對于一些需要在機(jī)臺上試壓檢測密封性的部件，此時(shí)需保壓足夠的時(shí)間并仔細(xì)查看。一般而言，密封性的試壓的時(shí)間為30 min以上。

試車是輪胎定型硫化機(jī)出廠前最后的工序，試車前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，如檢查緊固件是否緊固到位、電氣系統(tǒng)是否符合圖紙要求、各潤滑部位的潤滑油是否到位、行程開關(guān)是否動(dòng)作可靠等。準(zhǔn)備工作完成后，接著完成手動(dòng)試車，觀察各個(gè)動(dòng)作的運(yùn)行的平衡性、靈活性，不得有較大的振動(dòng)和雜音，檢查主電機(jī)的最大電流是否超標(biāo)等。自動(dòng)試車前，讓機(jī)臺處于原始狀態(tài)，橫梁處于開模的極限位置，然后按一個(gè)硫化周期完成所有動(dòng)作自動(dòng)連貫的動(dòng)作試車。

3 制造工藝創(chuàng)新

下面以底座、曲柄齒輪的制造工藝和專用設(shè)備的研發(fā)為例，說明輪胎定型硫化機(jī)制造工藝的創(chuàng)新。

3.1 左、右孔系的同軸度

由于輪胎定型硫化機(jī)呈對稱結(jié)構(gòu)，因此一些零件當(dāng)中的零件要素需要保證對稱分布，這些對稱分布的零件要素通過機(jī)械加工得到保證。例如，底座左、右孔系的加工，通常是將底座置于旋轉(zhuǎn)工作臺上，通過旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)180°，加工另一側(cè)的孔保證兩側(cè)的同軸度。但是，若是旋轉(zhuǎn)工作臺存在旋轉(zhuǎn)誤差，或工件的旋轉(zhuǎn)中心和工作臺的旋轉(zhuǎn)中心存在誤差，那么將會(huì)造成底座兩側(cè)的孔系存在誤差。在生產(chǎn)實(shí)踐中，需要解決其同軸度的可測量的問題。若是同軸度可以做到可測量，通過測量來調(diào)整工作臺的角度，即可保證左、右兩側(cè)的孔系的同軸度。經(jīng)過重新調(diào)整工藝，在底座的同一側(cè)進(jìn)行增加測量基準(zhǔn)工藝塊，在加工左、右的孔系之前將測量基準(zhǔn)工藝塊加工出來。加工完成其中的一側(cè)的孔后，另一側(cè)的孔則以測量基準(zhǔn)工藝塊為基準(zhǔn)，調(diào)整工作臺的角度及鏜桿的中心（鏜桿高度不變），完成另一側(cè)孔的加工。按此加工方法可以保左、右兩側(cè)的各孔的同軸度。

3.2 左、右曲柄齒輪的同步性

曲柄齒輪的同步性，就是要保證左、右2件曲柄齒輪的孔、軸、齒面等要素的同軸度。利用芯軸組對和固定都存在一定的困難，特別是大規(guī)格的曲柄齒輪。成對加工2件曲柄與其他的曲柄齒輪無法做到互換。此種工藝要求滾齒機(jī)具備一定的滾齒高度。新工藝則是將2件成組加工改為單件加工，面臨的困難是如何保證軸、齒面的同軸度。新工藝通過采用定位胎具的定位作用解決此困難，先加工平面和內(nèi)孔等處，接著銑齒，以銑出的齒面用胎具定位，再車出偏心軸頭。新工藝加工出來的同一規(guī)格的曲柄齒輪都是可以互換的，無須選擇同組的2件進(jìn)行組裝。原工藝加工順序?yàn)檐嚕ㄜ嚻矫妗?nèi)孔）→車（車偏心軸頭）→組對→銑（銑齒）。新工藝加工順序?yàn)檐嚕ㄜ嚻矫?、?nèi)孔）→銑（銑齒）→車（車偏心軸頭），其中減少了“組對”的工序。

3.3 加工設(shè)備

輪胎定型硫化機(jī)的一些零件具有獨(dú)特的特點(diǎn)，在使用普通的加工設(shè)備時(shí)往往質(zhì)量和效率無法得到保證。例如，熱板的獨(dú)有的迷宮結(jié)構(gòu)，原工藝使用鉆床加工其中的孔道，由于孔數(shù)多和孔道深，在生產(chǎn)中容易導(dǎo)致鉆頭斷裂，取出斷裂鉆頭也較為困難。若是無法取出該零件，只能報(bào)廢處理。對此工藝的創(chuàng)新需要結(jié)合零件的特點(diǎn)，從專用的加工設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新，避免上述工藝缺陷。引進(jìn)深孔鉆專用設(shè)備，用于加工熱板的迷宮結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)，提高了效率并可保證加工質(zhì)量。

加工設(shè)備的創(chuàng)新是解決輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝存在的缺陷較有效的方法之一，在焊接方面可以研發(fā)相應(yīng)的焊接機(jī)器人，完成底座、橫梁、蒸鍋、熱板等大焊接量的焊接件的焊接工作，同時(shí)避免了人為因素的影響，提高工件的焊接質(zhì)量。

4 結(jié)語

輪胎定型硫化機(jī)是我國輪胎裝備制造業(yè)的組成部分，同時(shí)又具有其自身的特點(diǎn)。我們需要總結(jié)和梳理輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝，進(jìn)一步汲取裝備制造業(yè)的一些先進(jìn)制造工藝，提高輪胎定型硫化機(jī)的制造工藝水平，促進(jìn)我國輪胎裝備制造業(yè)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]