子午線輪胎成型機壓合技術淺析

趙宇++郭鳳嬌

摘 要：子午線輪胎成型機是輪胎生產的重要設備，隨著人們對車輛的需求與日俱增，對子午線輪胎的需求量也越來越大，對成型設備的自動化水平要求也越來越高。本文對整個成型工序中的胎面貼壓合過程進行設計與研究，設計出一套全新的胎面貼壓合裝置，并對其貼壓合過程的軌跡及壓合角進行研究，目的在于提高成型設備的自動化水平。

關鍵詞：子午線;輪胎成型機;壓合技術

輪胎成型機市場規(guī)模取決于輪胎生產企業(yè)對未來輪胎市場需求增長的預期，現(xiàn)有輪胎成型機的更新也將產生大量的市場需求。我國近二十年來，通過引進以及消化、吸收國外的先進技術成果，已經對子午線輪胎成型機進行了各方面的改進，目前在子午線輪胎成型過中，影響成型效率的主要因素之一是操作自動化程度，約束自動化水平的最重要環(huán)節(jié)之一是胎面的貼壓合。分析表明膠料的材質、膠料的表面、膠料貼合面的溫度、壓合力是影響質量的重要影響因素。胎面貼壓合關鍵工藝條件如壓力、溫度的作用，表明貼合時壓合力及壓合角、貼合面的溫度都影響著貼合質量。

一、成型機的工藝流程工藝流程

子午線輪胎成型機為三鼓一次法機械反包式成型機。胎體貼合鼓、帶束層貼合鼓和成型鼓分別負責胎體簾布筒、帶束層及胎面部件的組裝及成型壓合，對各鼓動作進行分析，可以找出輪胎成型生產的瓶頸所在，從而提高成型機的生產性能和品質。內襯層、胎肩及胎側部件經過伺服電機精確定長，由圓盤刀切斷后，傳送到胎體貼合鼓上，進行部件貼合。先進行內襯層和胎側的貼合，然后進行包布貼合。鋼絲簾布層貼合完成后，需經過特殊的縫合設備，實現(xiàn)緊密對接。然后對貼合部件進行滾壓排氣，扣完鋼絲圈后，通過胎體傳遞環(huán)整體移送到成型鼓上。帶柬層經過定長裁斷后，由于帶束層中鋼絲角度關系，容易在輸送過程中發(fā)生變形，因此必須使用實時糾偏裝置，一般采用CCD Camera實時位置識別并按照精度要求進行位置調整，以保證帶束層貼合精度。胎面完成卷取和貼合后，為更好地排氣，對部件進行滾壓，然后通過帶束層傳遞環(huán)移送到成型鼓上進行組裝。成型鼓的工作流程胎體筒移送到成型鼓上后，胎圈鎖上升，成型鼓內部充氣定型，使胎體筒鋼絲不發(fā)生變形，然后貼合胎肩，胎肩供料架后退到位后，胎面經傳遞環(huán)滾壓，再經過胎體反包和胎側壓合后卸胎移送至檢查位置。

二、子午線輪胎成型機壓合技術

從成型工藝流程可以看出，成型鼓主要負責輪胎的成型及壓合，為保證輪胎質量，壓合裝置必須對關鍵部位，如胎面、胎圈及胎側部位進行壓合。對3個鼓進行實測，各鼓工作周期分別為：胎體貼合鼓152.3s，帶束層貼合鼓140.9s，成型鼓244.4s，可以發(fā)現(xiàn)成型鼓工作周期最長。因此為提高輪胎生產效率和質量，必須從成型鼓工藝動作人手。實踐表明，胎面及鋼絲圈壓合是整個成型過程中占用時間最多的關鍵環(huán)節(jié)，占用時間比例達40.3%。其它動作時間，如胎體筒移送到位時間、胎肩墊膠貼合時間等很難大幅縮減，否則有可能影響到設備安全性能和使用壽命，甚至會影響輪胎質量。因此，重點對壓合環(huán)節(jié)進行優(yōu)化改進，以達到既能提高生產效率，又能減少不良品，提高輪胎質量的目標。

目前在用的壓合裝置為3組壓輥結構，即頭輥、后壓輥、下壓輥。頭輥先對胎面中間部位進行排氣，然后后壓輥進行胎面壓合，到設定位置后，下壓輥進行壓合。當完成胎面壓合后，壓輥分開，繼續(xù)到胎圈部位，進行鋼絲圈壓合，完成后退到等待位置。經過指形片反包后，再進行胎側壓合。在整個過程中，后壓輥使用3次，動作完成有先后順序，整體壓合耗時較長。在壓合過程中，由于后壓輥對胎面、胎側及鋼絲圈分別壓合，為保證輪胎質量，又不能省掉壓合工序，只能在壓合過程中，采用同時動作的方法，以減少不必要的等待時間才能縮短成型周期。對目前的壓合裝置增加1組壓輥后，對壓輥功能重新定義，在胎面壓合的過程中，同時進行鋼絲圈壓合。由于胎圈和胎側的壓合部位及角度相同，壓輥做到功能專一化。依據(jù)輪胎各部位的壓合特點，將原有壓輥壓合胎圈和胎側的功能剝離，只壓合胎面。新增加1組壓輥，負責鋼絲圈和胎側的壓合。考慮到原壓合裝置特點，新增壓輥的驅動電機仍使用普通三相交流電機，但使用變頻器對其速度進行控制，以實現(xiàn)不同位置使用不同速度壓合，同時使用編碼器結合磁性傳感器對位置進行控制，通過編程實現(xiàn)全程的自動控制，通過在人機交互系統(tǒng)中增加參數(shù)，實現(xiàn)對壓合裝置的柔性控制。在改進后的壓合工序中，胎面壓合過程同時也是對鋼絲圈的壓合過程，節(jié)省了壓合鋼絲圈所需時間，提高了設備利用率，從而提高了輪胎產量。使用改進后的壓合裝置，針對同規(guī)格輪胎，壓合時間平均縮短到64.1s，縮短了35%，成型鼓工作周期平均縮短33.5S。原壓合裝置中胎面和鋼絲圈及胎側的壓合共用一組壓輥，壓輥壓合角度及位置均是固定的，不能依據(jù)輪胎外形進行針對性壓合，對提高輪胎質量是不利的。改進后的壓合裝置，對壓輥進行重新設計和布置，對位置、速度、時間及壓力分別進行實時控制，控制系統(tǒng)可依據(jù)實際需求進行設置，滿足了壓合精度及壓合位置需要，輪胎的均勻性有了很大的提高。

三、結束語

子午線輪胎成型機行業(yè)成長空間大，輪胎工廠自動化值得期待。綜合考慮設備新增需求和更新需求，估計2016年我國子午線輪胎成型機市場需求大概為300-450套左右，2020年以后，我國子午線輪胎成型機的年市場需求超過1500套。壓合裝置改進后，拓展了壓合范圍，提高了成型機的適應能力，生產能力可提高10 以上，輪胎質量有較大提升，大幅減小了氣泡類不良品的發(fā)生率，降低了輪胎生產成本，輪胎退賠率明顯降低。該壓合裝置改進技術也適合于同類壓合裝置的升級改造，是未來子午線輪胎成型機發(fā)展的趨勢，目前此壓合裝置改進技術已成功在我公司全鋼載重子午線輪胎成型機上推廣使用。

參考文獻：

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