子午线轮胎成型机压合技术浅析

赵宇++郭凤娇

摘 要：子午线轮胎成型机是轮胎生产的重要设备，随着人们对车辆的需求与日俱增，对子午线轮胎的需求量也越来越大，对成型设备的自动化水平要求也越来越高。本文对整个成型工序中的胎面贴压合过程进行设计与研究，设计出一套全新的胎面贴压合装置，并对其贴压合过程的轨迹及压合角进行研究，目的在于提高成型设备的自动化水平。

关键词：子午线;轮胎成型机;压合技术

轮胎成型机市场规模取决于轮胎生产企业对未来轮胎市场需求增长的预期，现有轮胎成型机的更新也将产生大量的市场需求。我国近二十年来，通过引进以及消化、吸收国外的先进技术成果，已经对子午线轮胎成型机进行了各方面的改进，目前在子午线轮胎成型过中，影响成型效率的主要因素之一是操作自动化程度，约束自动化水平的最重要环节之一是胎面的贴压合。分析表明胶料的材质、胶料的表面、胶料贴合面的温度、压合力是影响质量的重要影响因素。胎面贴压合关键工艺条件如压力、温度的作用，表明贴合时压合力及压合角、贴合面的温度都影响着贴合质量。

一、成型机的工艺流程工艺流程

子午线轮胎成型机为三鼓一次法机械反包式成型机。胎体贴合鼓、带束层贴合鼓和成型鼓分别负责胎体帘布筒、带束层及胎面部件的组装及成型压合，对各鼓动作进行分析，可以找出轮胎成型生产的瓶颈所在，从而提高成型机的生产性能和品质。内衬层、胎肩及胎侧部件经过伺服电机精确定长，由圆盘刀切断后，传送到胎体贴合鼓上，进行部件贴合。先进行内衬层和胎侧的贴合，然后进行包布贴合。钢丝帘布层贴合完成后，需经过特殊的缝合设备，实现紧密对接。然后对贴合部件进行滚压排气，扣完钢丝圈后，通过胎体传递环整体移送到成型鼓上。带柬层经过定长裁断后，由于带束层中钢丝角度关系，容易在输送过程中发生变形，因此必须使用实时纠偏装置，一般采用CCD Camera实时位置识别并按照精度要求进行位置调整，以保证带束层贴合精度。胎面完成卷取和贴合后，为更好地排气，对部件进行滚压，然后通过带束层传递环移送到成型鼓上进行组装。成型鼓的工作流程胎体筒移送到成型鼓上后，胎圈锁上升，成型鼓内部充气定型，使胎体筒钢丝不发生变形，然后贴合胎肩，胎肩供料架后退到位后，胎面经传递环滚压，再经过胎体反包和胎侧压合后卸胎移送至检查位置。

二、子午线轮胎成型机压合技术

从成型工艺流程可以看出，成型鼓主要负责轮胎的成型及压合，为保证轮胎质量，压合装置必须对关键部位，如胎面、胎圈及胎侧部位进行压合。对3个鼓进行实测，各鼓工作周期分别为：胎体贴合鼓152.3s，带束层贴合鼓140.9s，成型鼓244.4s，可以发现成型鼓工作周期最长。因此为提高轮胎生产效率和质量，必须从成型鼓工艺动作人手。实践表明，胎面及钢丝圈压合是整个成型过程中占用时间最多的关键环节，占用时间比例达40.3%。其它动作时间，如胎体筒移送到位时间、胎肩垫胶贴合时间等很难大幅缩减，否则有可能影响到设备安全性能和使用寿命，甚至会影响轮胎质量。因此，重点对压合环节进行优化改进，以达到既能提高生产效率，又能减少不良品，提高轮胎质量的目标。

目前在用的压合装置为3组压辊结构，即头辊、后压辊、下压辊。头辊先对胎面中间部位进行排气，然后后压辊进行胎面压合，到设定位置后，下压辊进行压合。当完成胎面压合后，压辊分开，继续到胎圈部位，进行钢丝圈压合，完成后退到等待位置。经过指形片反包后，再进行胎侧压合。在整个过程中，后压辊使用3次，动作完成有先后顺序，整体压合耗时较长。在压合过程中，由于后压辊对胎面、胎侧及钢丝圈分别压合，为保证轮胎质量，又不能省掉压合工序，只能在压合过程中，采用同时动作的方法，以减少不必要的等待时间才能缩短成型周期。对目前的压合装置增加1组压辊后，对压辊功能重新定义，在胎面压合的过程中，同时进行钢丝圈压合。由于胎圈和胎侧的压合部位及角度相同，压辊做到功能专一化。依据轮胎各部位的压合特点，将原有压辊压合胎圈和胎侧的功能剥离，只压合胎面。新增加1组压辊，负责钢丝圈和胎侧的压合。考虑到原压合装置特点，新增压辊的驱动电机仍使用普通三相交流电机，但使用变频器对其速度进行控制，以实现不同位置使用不同速度压合，同时使用编码器结合磁性传感器对位置进行控制，通过编程实现全程的自动控制，通过在人机交互系统中增加参数，实现对压合装置的柔性控制。在改进后的压合工序中，胎面压合过程同时也是对钢丝圈的压合过程，节省了压合钢丝圈所需时间，提高了设备利用率，从而提高了轮胎产量。使用改进后的压合装置，针对同规格轮胎，压合时间平均缩短到64.1s，缩短了35%，成型鼓工作周期平均缩短33.5S。原压合装置中胎面和钢丝圈及胎侧的压合共用一组压辊，压辊压合角度及位置均是固定的，不能依据轮胎外形进行针对性压合，对提高轮胎质量是不利的。改进后的压合装置，对压辊进行重新设计和布置，对位置、速度、时间及压力分别进行实时控制，控制系统可依据实际需求进行设置，满足了压合精度及压合位置需要，轮胎的均匀性有了很大的提高。

三、结束语

子午线轮胎成型机行业成长空间大，轮胎工厂自动化值得期待。综合考虑设备新增需求和更新需求，估计2016年我国子午线轮胎成型机市场需求大概为300-450套左右，2020年以后，我国子午线轮胎成型机的年市场需求超过1500套。压合装置改进后，拓展了压合范围，提高了成型机的适应能力，生产能力可提高10 以上，轮胎质量有较大提升，大幅减小了气泡类不良品的发生率，降低了轮胎生产成本，轮胎退赔率明显降低。该压合装置改进技术也适合于同类压合装置的升级改造，是未来子午线轮胎成型机发展的趋势，目前此压合装置改进技术已成功在我公司全钢载重子午线轮胎成型机上推广使用。

参考文献：

[1]陈维芳.我国全钢载重子午线轮胎产能预测及分析[J].橡塑技术与装备，2014.

[2]谈玉坤.2008年我国轮胎产销形势分析[J].橡胶科技市场，2015（20）.