一種H型試樣成型模具的優(yōu)化設(shè)計

任金龍,王忠光,趙桂英，徐曉玲，孔媛

(徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221140)

0 引言

輪胎制品中除了使用單根鋼絲、鋼絲簾線等金屬作為骨架材料之外，輪胎的胎體簾布層、緩沖層中還使用了纖維簾線作為骨架材料；常用的纖維材料有聚酯纖維、尼龍、人造絲等；橡膠與纖維簾線能否緊密的黏接成一體，共同承擔(dān)外力的作用，取決于其黏接性能的優(yōu)劣；因此，在輪胎的設(shè)計、生產(chǎn)和檢驗(yàn)中，測試橡膠與纖維簾線的黏接性能是評定其性能優(yōu)劣的重要方面，也是纖維簾線原材料入廠必檢的項(xiàng)目之一。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2942—2009規(guī)定，硫化橡膠與纖維簾線黏合強(qiáng)度的測定采用H抽出法進(jìn)行試驗(yàn)，該方法測量的黏合力是作用于簾線-橡膠界面上的剪切力值。該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：簾線與橡膠黏合性能測試就是將簾線兩端分別埋入一定規(guī)格的橡膠塊中，采用拉力機(jī)將簾線從橡膠塊中抽出，取至少8個試樣黏合強(qiáng)度的平均值來表示簾線與橡膠黏接性能的大小[1]。

1 現(xiàn)有H型試樣成型模具存在的問題

橡膠與纖維簾線黏結(jié)性能測試采用H型試樣，由于試樣兩端的橡膠塊與中間連接的簾線組合起來形似字母“H”，因此將試樣簡稱為H型試樣；按膠塊的尺寸大小，H型試樣可分為三種：

（1） 簾線埋在寬度為6.4 mm、厚度為3.2 mm的膠條中。

（2） 簾線埋在寬度為10.0 mm、厚度為10.0 mm的膠條中。

（3） 簾線埋在寬度為5 mm、厚度為3.2 mm的膠條中。

現(xiàn)有H型試樣的制備方法較為復(fù)雜，具體分為兩步：一是采用一定的硫化模具，硫化一整塊簾線附膠試樣；二是用剪刀將該簾線附膠試樣裁剪成若干個H型試樣。這樣的制備方法存在以下問題：

（1） 不能一次性成型H型試樣，而是用剪刀裁剪而成，再加上膠料易向簾線槽方向擠壓，造成試樣的尺寸不規(guī)范。

（2） 埋入的簾線數(shù)量多，安裝定位時間長，懸掛重錘多，導(dǎo)致模具溫度不易控制。

（3） 一次裁剪成H型試樣36個，數(shù)量遠(yuǎn)多于國家標(biāo)準(zhǔn)8個的要求，造成膠料和簾線的浪費(fèi)。

（4） 模具尺寸較大，操作不方便，增加了勞動強(qiáng)度，工作效率低，安全性差。

2 H型試樣成型模具的優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，經(jīng)過調(diào)研分析，將H型試樣成型過程中膠條的安裝、簾線的定位、試樣的取出等作為設(shè)計的重點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)，主要設(shè)計了膠槽、簾線槽、溢膠槽、手柄及鎖扣等，提供了一種H型試樣的成型模具；采用該模具可一次性成型所需數(shù)量的H型試樣，減少了裁剪的工藝，且試樣尺寸規(guī)范性好，提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；模具尺寸小，可節(jié)省原料，簾線安裝方便，模具溫度穩(wěn)定性好；該成型裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，實(shí)現(xiàn)了多功能化。

結(jié)合下圖1所示，對該成型模具具體總結(jié)闡述如下：

（1）上下模板的設(shè)計

上下模板是試樣成型模具的主要部件，其形狀均為矩形，長和寬大小相等，上模板厚度小于下壓板；下壓板上表面左右對稱設(shè)有一個定位槽；上壓板為一平板，其內(nèi)表面上設(shè)置有與下壓板定位槽相配合的定位柱；下壓板和上壓板通過定位柱和定位槽的凹凸結(jié)構(gòu)嵌合在一起；下壓板上還設(shè)有啟模口，啟?？跒榫匦伟伎谖挥谙聣喊宓闹芙翘?，便于操作人員將起模工具伸入矩形凹口內(nèi)將下壓板和上壓板分離開。

（2）膠槽的設(shè)計

膠槽位于下模板內(nèi)部，其作用是便于準(zhǔn)確安裝上下膠條和簾線，確保試樣尺寸準(zhǔn)確，符合規(guī)范；膠槽呈長條形，且均勻分布在下壓板中部；膠槽窄口的長度為10 mm，槽深為10 mm，膠槽寬口的長度為25 mm；每一行設(shè)有五個膠槽，每一列設(shè)有四個膠槽，每一列相鄰膠槽之間的間距為10 mm，同一列的兩個膠槽相配合，可成型1個H型試樣，整體模具相配合，可一次性制備10個H型試樣，即滿足了國家標(biāo)準(zhǔn)對測試用H型試樣數(shù)量的要求，同時還節(jié)省了膠料和簾線的用量。

（3）簾線槽的設(shè)計

下壓板上每一列膠槽寬口側(cè)中部位置處均設(shè)有貫穿下壓板的簾線槽，簾線槽其中一側(cè)開口端的下壓板側(cè)面設(shè)有與簾線槽相匹配的鎖扣，鎖扣可以是帶有圓弧冒頭的圓柱，供打了結(jié)的簾線套扣固定；簾線槽的槽深為5 mm，簾線槽的窄口端寬度為0.8 mm或簾線槽的窄口端寬度為1.2 mm，用于不同試樣要求。

（4）溢膠槽的設(shè)計

膠槽窄口的兩側(cè)設(shè)有溢膠槽，溢膠槽的槽深要小于膠槽的槽深，一般來講，每個溢膠5的槽深度為0.5 mm，溢膠槽順著膠槽寬口方向的長度為2.5 mm；在制作H型試樣時，膠槽多余膠料易向兩側(cè)的溢膠槽流去，達(dá)到了減少膠料向簾線槽的擠壓的作用；同時，當(dāng)需要取樣時，較淺的溢膠槽更便于H型試樣的取出。

（5）手柄的設(shè)計

手柄手柄通過鉚釘鉚接在下壓板的側(cè)面，一個作用是操作移動模具方便，另一個作用是手柄上設(shè)置有端部簾線槽，端部簾線槽的槽深、窄口端寬度于簾線槽尺寸一致，均為0.8 mm或1.2 mm，每個端部簾線槽均處于相應(yīng)簾線槽的延長線上；簾線經(jīng)過端部簾線槽后栓上一定重量的砝碼，使簾線在受到張力的情況下與橡膠硫化成一體；手柄還設(shè)有支桿，支桿的設(shè)置方向與簾線槽的延長線相垂直，支桿起到支撐簾線的作用，使簾線能順利過渡到端部簾線槽內(nèi)；因?yàn)楹熅€經(jīng)過手柄上的端部簾線槽后要栓一定質(zhì)量的瑪法，砝碼垂下來一定的長度，所以需要手柄長一點(diǎn)，硫化時砝碼在平板硫化機(jī)熱板外，不影響硫化。

3 H型試樣成型模具的使用方法

成型模具的預(yù)熱：首先按硫化工藝參數(shù)要求，在平板硫化機(jī)上設(shè)置硫化溫度、時間和壓力，清理成型模具上、下壓板的內(nèi)外表面，并在內(nèi)表面上均勻噴涂一薄層脫模劑，將上壓板合于下壓板上；握緊手柄的兩端，將模具置于平板硫化機(jī)的熱板上，并位于熱板的中間部位；按“啟動”按鈕，下熱板緩慢上升，待上壓板與平板硫化機(jī)的上熱板接觸時，立即按“停止”按鈕，對成型模具進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到設(shè)定的硫化溫度后，繼續(xù)預(yù)熱30 min以上，使模具的內(nèi)外溫度均勻一致，符合要求[2]。

膠條的裁剪：按照平行膠槽的總長度、寬度及個數(shù)，用剪刀在混煉膠膠片上裁剪出一定數(shù)量的膠條，確保每個膠槽中安放上下兩個膠條；必要時可采用電子秤稱量每組上下膠條的重量，如果不符合規(guī)定的重量，可適當(dāng)增加或減少，以避免缺膠，保證試樣的完整性；重復(fù)以上操作，直至全部膠條裁剪完畢。

膠條及簾線的安裝：預(yù)熱時間到，取出模具，移開上壓板，戴手套將準(zhǔn)備好的下膠片依次放置于下壓板的平行膠槽內(nèi)，待全部下膠條放完后，取一根簾線，將簾線一端栓于一個鎖扣處，依次經(jīng)過簾線槽、支桿和端部簾線槽，最后在簾線端部掛上一定質(zhì)量的重錘；簾線安裝需從下壓板的一端開始，至所有平行簾線槽中的簾線安裝完畢后，再將上膠條置于平行膠槽上部，蓋上上壓板。

硫化：將上述安裝好的模具置于平板硫化機(jī)下熱板的中間，啟動平板硫化機(jī)按鈕，熱板上升合模、快速排氣3~5次后，開始硫化，設(shè)備自動計時；期間需定期觀察平板硫化機(jī)的運(yùn)行情況，防止掉壓，壓力不足會影響試樣的性能。

試樣的取出：硫化時間到了，設(shè)備會自動報警，下熱板自動向下運(yùn)動開模，取出模具，用工具從起模口將上壓板和下壓板分開，扯住溢膠槽處的膠片，將試樣從膠槽中帶出；撕掉H型試樣周邊的毛邊，經(jīng)適當(dāng)停放后，放置于拉力機(jī)的專用夾具上，即可測定簾線與橡膠的黏合強(qiáng)度。

成型模具的后處理：實(shí)驗(yàn)完畢，清理模具內(nèi)外表面，合模，放置于模具柜中，以備下次使用。

4 效果

經(jīng)過對成型模具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到了以下效果[3]。

（1）可一次直接硫化成型10個H型試樣，不需要裁剪，溢膠槽可減少膠料向簾線槽擠壓，試樣尺寸規(guī)范性好，確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）試樣數(shù)量少，節(jié)約原料，簾線安裝方便，模具溫度穩(wěn)定性好。

（3）模具尺寸小，操作方便，工作效率高，減少了安全隱患。

5 結(jié)語

通過對H型試樣成型模具的優(yōu)化設(shè)計，包括對膠槽、簾線槽、溢膠槽、鎖扣和手柄等的設(shè)計，可用于膠條的安裝、簾線的定位及試樣的硫化成型；將膠條安裝于一組平行的膠槽中，節(jié)省了時間和人力，提高了效率；鎖扣、簾線槽及端部簾線槽的一體化設(shè)計，使簾線安裝便捷，張緊有度，且在一條直線上，尺寸準(zhǔn)確；溢膠槽可減少膠料向簾線槽擠壓，便于試樣的取出，且不需要剪裁工序，試樣規(guī)范性好，提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；該模具尺寸小，操作方便，模具溫度穩(wěn)定性好，可一次制成10個H型試樣，工作效率高，安全性好，實(shí)現(xiàn)了多功能化。