轮胎定型硫化机制造工艺及创新

【摘 要】轮胎定型硫化机在轮胎制造业中得到了广泛的应用，其工作稳定性和产出轮胎的质量有赖于其制造工艺。文章针对轮胎定型硫化机的零件结构特点，结合实践，分析其制造工艺，并对一些难点工艺进行创新设计。

【关键词】轮胎定型硫化机；制造工艺；创新

【中图分类号】TQ330.47 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）08-0042-03

轮胎定型硫化机是在一台机器上完成轮胎毛坯的装胎、定型、硫化、卸胎及外胎在模外充气冷却等工艺过程，使轮胎硫化过程实现机械化和自动化，具有生产效率高、生产的轮胎质量好、劳动强度低等特点，在现代轮胎工业中获得了广泛的应用。轮胎定型硫化机是一种机电一体化的轮胎制造业装备，其功能和结构决定了制造工艺的独特性。本文以机械式硫化机为例，分析轮胎定型硫化机的制造工艺，并对一些难点工艺进行创新，有利于保证加工质量和提高加工效率。

1 零部件结构特点

轮胎定型硫化机主要是由底座、曲柄齿轮、连杆、墙板和横梁等零件组成主传动部分，以及上、下热板（或上、下蒸汽室），调模机构，推胎机构，装胎机构，卸胎机构，电机和减速机等具备不同功能的其他部件组成。

1.1 对称性

轮胎定型硫化机中的底座、横梁等大型零件是硫化机的主要基础零件，其最大的特点是以中心线为对称中心，呈左、右对称结构。其中，安装孔、销子孔、螺孔等都是对称分布。对称分布的孔系都要求具有同轴度。一般情况下，左、右两侧的孔系的同轴度允差≤0.10 mm。孔系的同轴度是这些零件的最大特点。

1.2 成组性

轮胎定型硫化机中的墙板、连杆、曲柄齿轮、中间齿轮、小齿轮等零件，单个零件并非是对称结构，但这些零件都是成组使用。在一台硫化机中的2件墙板、连杆、曲柄齿轮、中间齿轮、小齿轮等零件都是成组安装使用。零部件结构成组性的特点，要求必须保证其各零件之间的同轴度。

1.3 可焊性

硫化机中的主要零件都是焊接件，通过一定的数控切割后将得到的板材组对焊接而成。每一台硫化机的焊接工作量占组装前工作量的比重较大。在下料、校正、组对和焊接等铆焊工序中，应保证下料尺寸、组对的精度，并考虑焊接变形等不良的影响，同时考虑消除焊接应力，以保证最终的尺寸的正确性和稳定性。

轮胎定型硫化机的大部分结构件焊缝都有特殊的要求，如底座、横梁、墙板、连杆等焊缝，必须满足一定的强度要求，其焊缝表面不能存在咬边、焊瘤、未焊透、未焊满、表面气孔或夹渣、表面裂纹及电弧擦伤等表面缺陷，同时其内部也不得存在气孔、夹渣、未熔合、未焊透和内部裂纹等内部缺陷。

在轮胎定型硫化机中，除了其中的碳钢类零件外，还应用到多种不同的材料，如硅黄铜、锡青铜等，存在异种不锈钢之间的焊接、铜和碳钢之间的焊接等工艺。这些零件结构的特点将对制造工艺产生重大的影响。

1.4 密封性

硫化机在使用过程中的不同阶段需要注入不同的介质，如氮气、蒸汽和动力水等，这些介质通过的零件应具备密封功能。除了密封圈外，焊缝也是关键的一环，特别是硫化室、蒸汽管路和动力水管路上的焊缝，应符合密封性能的要求。

1.5 热膨胀性

轮胎定型硫化机在正常使用过程中存在热介质。当热量传导到部分零件上时，这些零件将会产生热膨胀，所产生的热膨胀将会对硫化机的动配合及静配合产生不良的影响。因此，在轮胎定型硫化机的制造工艺中必须考虑热膨胀性的影响，对一些零件做出放量的要求。

以上是对轮胎定型硫化机的零部件结构特点进行的分析，这些结构特点决定了硫化机的制造工艺。

2 制造工艺

2.1 铆工焊接

在轮胎定型硫化机的制造中，铆工的工作包括放样、号料、下料、校正、组对等工序，其中组对是比较重要的工序，将不同的板料按图纸的要求组对一起，除了要保证其正确性之外，还要考虑焊接之后的收缩量。若是收缩量放量不正确，焊接完成后其尺寸将有可能不符合图纸的要求。此外，对于一些焊透结构的坡口尺寸也要严格按照图纸的尺寸制作，否则在焊接后无法达成焊透结构并无法保证焊接结构的强度，从而影响产品的性能。

铆工完成之后的工序则是焊接工序。在轮胎定型硫化机的焊接方面，不同的部位有不同的要求，对于需要强度部分的焊缝，如底座、横梁和连杆等零件，其焊缝应尽量避免裂纹、气孔、弧坑、咬边和夹渣等缺陷。对于需要具有密封性能的焊缝，在焊接完成后应进行无损检测工作。

2.2 机械加工

轮胎定型硫化机中的机加工包括车、镗、铣、磨、刨等加工种类。

轮胎定型硫化机的规格越大，所需的設备的规格也就越大。其中，齿轮类、硫化室类等零件都是需要以车为主要的加工种类。在这个加工种类当中，注意考虑其中的加工变形对平面度造成的影响。在工艺设计工作中，应从定位、装夹、切削参数、装卸、测量等方面进行统筹考虑。每种零件的加工精度要求不一致，工艺设计也不一样。以曲柄齿加工为例，除了上述的定位、装夹、切削参数、装卸、测量等，由于其在质量上是处于偏心而非均布的工作，还需考虑到配重技术，以达到加工时的平衡。适当的配重可以消除在其上面加工的孔、面的不良影响。

轮胎定型硫化机的底座、横梁等零件属于对称性的结构，因此加工时需要保证其中的左、右两侧孔系的同轴度。同轴度是一种综合性的位置公差，在制造过程中要求使用的加工设备具备一定的精度，同时为了避免出错，还需要对其进行测量验证，以保证最终的精度满足设计的要求。轮胎定型硫化机关键零件的外形尺寸都较大，对三维坐标测量仪的规格要求相当高。若没有三维测量仪，在机床的精度无法保证的情况下，保证左、右两侧的孔系的同轴度存在一定的困难。

每台轮胎定型硫化机使用2个曲柄齿轮，此2个曲柄齿轮的中心孔、齿面和偏心轴头的中心应保证同轴，允差≤0.10 mm。此要求中的孔、轴、面等零件要素，不是一种加工种类可完成，因此应在不同的加工种类之间做好衔接工作。这也是轮胎定型硫化机的工艺设计的重点和难点之一。传统的制造工艺是将2件曲柄齿轮孔、面等要素加工完成之后，通过芯轴将2件曲柄齿轮组合在一起进行铣齿加工，以保证此孔、轴、面等零件要素同步性。该制造工艺具有一定的缺点。

针对一些需要在组装时检测精度的零件，在机械加工时还需要对其提前考虑，加工出基准平面、孔等，并严格控制尺寸，以方便后期检测其精度。这一点在设计制造工艺时应引起重视，将对提高组装的效率起到非常大的促进作用。

2.3 组装试车

单个零件加工完成后，后续的工序是组装工序。组装工序是将每一件加工至图纸要求的零件组装成一台整体的轮胎定型硫化机。该工序需要从底座的就位开始注意其中的台面板的水平度。这一精度是整台机器的基础精度，后续组装的精度都是在此精度上而建立。在找正其水平度时，可以使用常规的框式水平仪检测。每一部件的组装完成后，即可开展单个部件的组装精度的检测，对于所发现的未能符合要求的精度必须进行调整工作。根据调整的需要，增加定位点或垫板等，精度找正后，利用定位销将精度固定。对于一些需要在机台上试压检测密封性的部件，此时需保压足够的时间并仔细查看。一般而言，密封性的试压的时间为30 min以上。

试车是轮胎定型硫化机出厂前最后的工序，试车前应做好准备工作，如检查紧固件是否紧固到位、电气系统是否符合图纸要求、各润滑部位的润滑油是否到位、行程开关是否动作可靠等。准备工作完成后，接着完成手动试车，观察各个动作的运行的平衡性、灵活性，不得有较大的振动和杂音，检查主电机的最大电流是否超标等。自动试车前，让机台处于原始状态，横梁处于开模的极限位置，然后按一个硫化周期完成所有动作自动连贯的动作试车。

3 制造工艺创新

下面以底座、曲柄齿轮的制造工艺和专用设备的研发为例，说明轮胎定型硫化机制造工艺的创新。

3.1 左、右孔系的同轴度

由于轮胎定型硫化机呈对称结构，因此一些零件当中的零件要素需要保证对称分布，这些对称分布的零件要素通过机械加工得到保证。例如，底座左、右孔系的加工，通常是将底座置于旋转工作台上，通过旋转工作台旋转180°，加工另一侧的孔保证两侧的同轴度。但是，若是旋转工作台存在旋转误差，或工件的旋转中心和工作台的旋转中心存在误差，那么将会造成底座两侧的孔系存在误差。在生产实践中，需要解决其同轴度的可测量的问题。若是同轴度可以做到可测量，通过测量来调整工作台的角度，即可保证左、右两侧的孔系的同轴度。经过重新调整工艺，在底座的同一侧进行增加测量基准工艺块，在加工左、右的孔系之前将测量基准工艺块加工出来。加工完成其中的一侧的孔后，另一侧的孔则以测量基准工艺块为基準，调整工作台的角度及镗杆的中心（镗杆高度不变），完成另一侧孔的加工。按此加工方法可以保左、右两侧的各孔的同轴度。

3.2 左、右曲柄齿轮的同步性

曲柄齿轮的同步性，就是要保证左、右2件曲柄齿轮的孔、轴、齿面等要素的同轴度。利用芯轴组对和固定都存在一定的困难，特别是大规格的曲柄齿轮。成对加工2件曲柄与其他的曲柄齿轮无法做到互换。此种工艺要求滚齿机具备一定的滚齿高度。新工艺则是将2件成组加工改为单件加工，面临的困难是如何保证轴、齿面的同轴度。新工艺通过采用定位胎具的定位作用解决此困难，先加工平面和内孔等处，接着铣齿，以铣出的齿面用胎具定位，再车出偏心轴头。新工艺加工出来的同一规格的曲柄齿轮都是可以互换的，无须选择同组的2件进行组装。原工艺加工顺序为车（车平面、内孔）→车（车偏心轴头）→组对→铣（铣齿）。新工艺加工顺序为车（车平面、内孔）→铣（铣齿）→车（车偏心轴头），其中减少了“组对”的工序。

3.3 加工设备

轮胎定型硫化机的一些零件具有独特的特点，在使用普通的加工设备时往往质量和效率无法得到保证。例如，热板的独有的迷宫结构，原工艺使用钻床加工其中的孔道，由于孔数多和孔道深，在生产中容易导致钻头断裂，取出断裂钻头也较为困难。若是无法取出该零件，只能报废处理。对此工艺的创新需要结合零件的特点，从专用的加工设备进行创新，避免上述工艺缺陷。引进深孔钻专用设备，用于加工热板的迷宫结构，实现自动化的生产，提高了效率并可保证加工质量。

加工设备的创新是解决轮胎定型硫化机的制造工艺存在的缺陷较有效的方法之一，在焊接方面可以研发相应的焊接机器人，完成底座、横梁、蒸锅、热板等大焊接量的焊接件的焊接工作，同时避免了人为因素的影响，提高工件的焊接质量。

4 结语

轮胎定型硫化机是我国轮胎装备制造业的组成部分，同时又具有其自身的特点。我们需要总结和梳理轮胎定型硫化机的制造工艺，进一步汲取装备制造业的一些先进制造工艺，提高轮胎定型硫化机的制造工艺水平，促进我国轮胎装备制造业的发展。

参 考 文 献

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[责任编辑：钟声贤]