輪胎定型硫化機制造工藝及創新

【摘 要】輪胎定型硫化機在輪胎制造業中得到了廣泛的應用，其工作穩定性和產出輪胎的質量有賴于其制造工藝。文章針對輪胎定型硫化機的零件結構特點，結合實踐，分析其制造工藝，并對一些難點工藝進行創新設計。

【關鍵詞】輪胎定型硫化機；制造工藝；創新

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

輪胎定型硫化機是在一臺機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，使輪胎硫化過程實現機械化和自動化，具有生產效率高、生產的輪胎質量好、勞動強度低等特點，在現代輪胎工業中獲得了廣泛的應用。輪胎定型硫化機是一種機電一體化的輪胎制造業裝備，其功能和結構決定了制造工藝的獨特性。本文以機械式硫化機為例，分析輪胎定型硫化機的制造工藝，并對一些難點工藝進行創新，有利于保證加工質量和提高加工效率。

1 零部件結構特點

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

1.1 對稱性

輪胎定型硫化機中的底座、橫梁等大型零件是硫化機的主要基礎零件，其最大的特點是以中心線為對稱中心，呈左、右對稱結構。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。

1.2 成組性

輪胎定型硫化機中的墻板、連桿、曲柄齒輪、中間齒輪、小齒輪等零件，單個零件并非是對稱結構，但這些零件都是成組使用。在一臺硫化機中的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。零部件結構成組性的特點，要求必須保證其各零件之間的同軸度。

1.3 可焊性

硫化機中的主要零件都是焊接件，通過一定的數控切割后將得到的板材組對焊接而成。每一臺硫化機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，同時考慮消除焊接應力，以保證最終的尺寸的正確性和穩定性。

輪胎定型硫化機的大部分結構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，同時其內部也不得存在氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和內部裂紋等內部缺陷。

在輪胎定型硫化機中，除了其中的碳鋼類零件外，還應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。這些零件結構的特點將對制造工藝產生重大的影響。

1.4 密封性

硫化機在使用過程中的不同階段需要注入不同的介質，如氮氣、蒸汽和動力水等，這些介質通過的零件應具備密封功能。除了密封圈外，焊縫也是關鍵的一環，特別是硫化室、蒸汽管路和動力水管路上的焊縫，應符合密封性能的要求。

1.5 熱膨脹性

輪胎定型硫化機在正常使用過程中存在熱介質。當熱量傳導到部分零件上時，這些零件將會產生熱膨脹，所產生的熱膨脹將會對硫化機的動配合及靜配合產生不良的影響。因此，在輪胎定型硫化機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的零部件結構特點進行的分析，這些結構特點決定了硫化機的制造工藝。

2 制造工藝

2.1 鉚工焊接

在輪胎定型硫化機的制造中，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，對于一些焊透結構的坡口尺寸也要嚴格按照圖紙的尺寸制作，否則在焊接后無法達成焊透結構并無法保證焊接結構的強度，從而影響產品的性能。

鉚工完成之后的工序則是焊接工序。在輪胎定型硫化機的焊接方面，不同的部位有不同的要求，對于需要強度部分的焊縫，如底座、橫梁和連桿等零件，其焊縫應盡量避免裂紋、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，在焊接完成后應進行無損檢測工作。

2.2 機械加工

輪胎定型硫化機中的機加工包括車、鏜、銑、磨、刨等加工種類。

輪胎定型硫化機的規格越大，所需的設備的規格也就越大。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。在這個加工種類當中，注意考慮其中的加工變形對平面度造成的影響。在工藝設計工作中，應從定位、裝夾、切削參數、裝卸、測量等方面進行統籌考慮。每種零件的加工精度要求不一致，工藝設計也不一樣。以曲柄齒加工為例，除了上述的定位、裝夾、切削參數、裝卸、測量等，由于其在質量上是處于偏心而非均布的工作，還需考慮到配重技術，以達到加工時的平衡。適當的配重可以消除在其上面加工的孔、面的不良影響。

輪胎定型硫化機的底座、橫梁等零件屬于對稱性的結構，因此加工時需要保證其中的左、右兩側孔系的同軸度。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備具備一定的精度，同時為了避免出錯，還需要對其進行測量驗證，以保證最終的精度滿足設計的要求。輪胎定型硫化機關鍵零件的外形尺寸都較大，對三維坐標測量儀的規格要求相當高。若沒有三維測量儀，在機床的精度無法保證的情況下，保證左、右兩側的孔系的同軸度存在一定的困難。

每臺輪胎定型硫化機使用2個曲柄齒輪，此2個曲柄齒輪的中心孔、齒面和偏心軸頭的中心應保證同軸，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的工藝設計的重點和難點之一。傳統的制造工藝是將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。

針對一些需要在組裝時檢測精度的零件，在機械加工時還需要對其提前考慮，加工出基準平面、孔等，并嚴格控制尺寸，以方便后期檢測其精度。這一點在設計制造工藝時應引起重視，將對提高組裝的效率起到非常大的促進作用。

2.3 組裝試車

單個零件加工完成后，后續的工序是組裝工序。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。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。這一精度是整臺機器的基礎精度，后續組裝的精度都是在此精度上而建立。在找正其水平度時，可以使用常規的框式水平儀檢測。每一部件的組裝完成后，即可開展單個部件的組裝精度的檢測，對于所發現的未能符合要求的精度必須進行調整工作。根據調整的需要，增加定位點或墊板等，精度找正后，利用定位銷將精度固定。對于一些需要在機臺上試壓檢測密封性的部件，此時需保壓足夠的時間并仔細查看。一般而言，密封性的試壓的時間為30 min以上。

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

3 制造工藝創新

下面以底座、曲柄齒輪的制造工藝和專用設備的研發為例，說明輪胎定型硫化機制造工藝的創新。

3.1 左、右孔系的同軸度

由于輪胎定型硫化機呈對稱結構，因此一些零件當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工作臺上，通過旋轉工作臺旋轉180°，加工另一側的孔保證兩側的同軸度。但是，若是旋轉工作臺存在旋轉誤差，或工件的旋轉中心和工作臺的旋轉中心存在誤差，那么將會造成底座兩側的孔系存在誤差。在生產實踐中，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，通過測量來調整工作臺的角度，即可保證左、右兩側的孔系的同軸度。經過重新調整工藝，在底座的同一側進行增加測量基準工藝塊，在加工左、右的孔系之前將測量基準工藝塊加工出來。加工完成其中的一側的孔后，另一側的孔則以測量基準工藝塊為基準，調整工作臺的角度及鏜桿的中心（鏜桿高度不變），完成另一側孔的加工。按此加工方法可以保左、右兩側的各孔的同軸度。

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格的曲柄齒輪都是可以互換的，無須選擇同組的2件進行組裝。原工藝加工順序為車（車平面、內孔）→車（車偏心軸頭）→組對→銑（銑齒）。新工藝加工順序為車（車平面、內孔）→銑（銑齒）→車（車偏心軸頭），其中減少了“組對”的工序。

3.3 加工設備

輪胎定型硫化機的一些零件具有獨特的特點，在使用普通的加工設備時往往質量和效率無法得到保證。例如，熱板的獨有的迷宮結構，原工藝使用鉆床加工其中的孔道，由于孔數多和孔道深，在生產中容易導致鉆頭斷裂，取出斷裂鉆頭也較為困難。若是無法取出該零件，只能報廢處理。對此工藝的創新需要結合零件的特點，從專用的加工設備進行創新，避免上述工藝缺陷。引進深孔鉆專用設備，用于加工熱板的迷宮結構，實現自動化的生產，提高了效率并可保證加工質量。

加工設備的創新是解決輪胎定型硫化機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相應的焊接機器人，完成底座、橫梁、蒸鍋、熱板等大焊接量的焊接件的焊接工作，同時避免了人為因素的影響，提高工件的焊接質量。

4 結語

輪胎定型硫化機是我國輪胎裝備制造業的組成部分，同時又具有其自身的特點。我們需要總結和梳理輪胎定型硫化機的制造工藝，進一步汲取裝備制造業的一些先進制造工藝，提高輪胎定型硫化機的制造工藝水平，促進我國輪胎裝備制造業的發展。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]