CN101890625B - 一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法，包括以下步骤：对花纹圈进行CAD设计，建立花纹圈的3D模型，然后根据需要将3D模型分成相应的单个花纹块，同时定做花纹圈毛坯，完成花纹圈的粗加工、热处理、基准面加工等前期工作；配置多台机床，做好生产前的准备工作；编制各台机床所需的零件加工刀路，根据配置的机床情况，生成各花纹块的半精加工、精加工、清角程序，并编制程序单；按程序单顺序执行加工程序；将加工完成的多件花纹块进行组装、调试。本发明工艺简单，生产过程中工件不易产生热变形，生产周期短，而且生产效率高、精度高，保证了轮胎模具的装配精度。

Description

一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法

技术领域

本发明涉及模具技术领域，尤其涉及一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法。

背景技术

目前，子午线活络模具由上、下胎侧板、花纹圈、向心机构四大部件构成。花纹圈、上侧板、下侧板组合成模具型腔，保证轮胎形状及轮胎设计参数；向心机构保证模具型腔组合达到设计精度并与轮胎硫化机接口，随硫化机的运动协调运作，完成轮胎的硫化定型。其中花纹圈作为轮胎模具的核心零件，而轮胎规格和花纹形式的复杂多变，是影响轮胎模具质量和生产周期的关键因素。

目前的子午线轮胎活络模具花纹圈的加工，主要采用以下方式：EDM加工、嵌镶式花纹加工、精密铸造铝合金工艺。

(1)EDM加工：此技术采用黑色金属为模具材料，采用CAD软件完成轮胎花纹部分的3D模型，采用数控机床精确的加工出铜(或石墨)材质的花纹片断，使用电火花成型机床上完成轮胎花纹的放电加工。从而获得花纹形状。该技术由于放电介质的损耗，使模具型腔表面局部的不规则，造成轮胎表面圆度误差，从而影响轮胎的动平衡性能，并且生产周期长、效率低。

(2)嵌镶式花纹加工：将轮胎模具的花纹单独制作成型，然后人工铆接、或焊接等方式固定到模具型腔中去。该技术生产的型腔花纹部分误差较大，并且模具型腔的整体性得到破坏，造成模具使用寿命短质量差。

(3)精密铸造铝合金模具型腔。采用石膏制造铸造模具，采用重力铸造或低压铸造方式将铝合金溶液成型，直接获得铸造的模具型腔花纹面。由于铸造金属的应力变形和铸造缺陷，精密铸造铝胎模具精度差、使用寿命短、生产周期长。更不适合小批量模具的生产。所以上述几种加工形式均不能满足轮胎规格和花纹形式复杂多变的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足提供一种工艺简单，生产过程中工件不易产生热变形，而且生产效率高、精度高的子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法，它包括以下步骤：

(1)对花纹圈进行CAD设计，建立花纹圈的3D模型，然后根据需要将3D模型分成相应的单个花纹块，定做花纹圈毛坯，完成花纹圈的粗加工、热处理、基准面加工等前期工作；

(2)配置多台机床，做好生产前的准备工作：调节机床环境温度、湿度及设备所要求的冷却水温、空气压力等；预置刀库，将加工花纹块所需的刀具全部预设正确；装卡工件到正确位置，装卡牢固；

(3)分别编制各台机床所需的零件加工刀路，根据配置的机床情况，生成各花纹块的半精加工、精加工、清角程序，并编制程序单；

(4)按程序单顺序执行加工程序，程序的步骤：

1)首先采用球头铣刀大步距迅速切削毛坯；

2)过程加工：分别采用不同直径的球头铣刀采用合适的切削参数加工出符合要求的粗糙度；

3)精加工：采用球刀铣削花纹块型腔面至最终尺寸；

4)清角加工：采用平刀按程序将花纹角部细小到位；

(5)将加工完成的多件花纹块进行组装、调试。

采用了上述技术方案后，本发明取得的有益效果是：由于将基准面加工后的工件转入五轴联动加工中心进行精加工，所以工件实现了一次装夹加工到位，而且工件周转次数少，各部位的相对位置关系得到保证，提高了工件的互换性。通过这种方式工件的几何精度由原先IT13提高到IT6，圆度可以由其他加工方法的0.1～0.3mm降低到0.02～0.05mm，花纹块接缝间隙由现在的0.1mm减小到0.03mm；在切削过程中采用极高的刀具转速和油雾冷却方式，将加工过程产生的95％的热量由切屑带走，使工件基本保持常温状态，以避免工件产生热变形，并确保模具型腔的表面粗糙度。表面粗糙度低于Ra0.8μm，取消了花纹块必须经过人工修磨、抛光的工作，加工后的花纹块组装到模具型腔可直接用于轮胎硫化生产，降低了个人因素对模具质量的影响。另外还避免了零件变形和积累误差该技术工艺路线简洁，彻底摆脱了EDM加工所产生的热变形问题和其他工艺方法造成的积累误差问题，保证了轮胎模具的装配精度。模具中较薄的片状花纹实现了在工件上的整体加工，彻底放弃了以前镶嵌工艺，克服了因镶嵌造成的片状花纹强度不高、在轮胎硫化时易脱落而造成轮胎次品的现象。本实用新型采用高速铣技术加工，与其他花纹圈加工技术相比，生产周期大为缩短。

附图说明

附图是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如附图所示，一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法，它包括以下步骤：

(1)对花纹圈进行CAD设计，建立花纹圈的3D模型。根据需要将3D模型分成相应的单个花纹块，可以设置为10块花纹块。同时定做花纹圈毛坯，完成花纹圈的粗加工、热处理、基准面加工等前期工作。

(2)配置10台五轴联动高速加工中心，做好生产前的准备工作：调节机床环境温度、湿度及设备所要求的冷却水温、空气压力等；预置刀库，将加工花纹块所需的刀具全部预设正确；装卡工件到正确位置，装卡牢固。通过这种方式工件实现了一次装夹加工到位，而且工件周转次数少，各部位的相对位置关系得到保证，提高了工件的互换性，工件的几何精度由原先IT13提高到IT6，圆度可以由其他加工方法的0.1～0.3mm降低到0.02～0.05mm，花纹块接缝间隙由现在的0.1mm减小到0.03mm。

(3)分别编制各台机床所需的零件加工刀路，根据配置的五轴五联动高速加工中心机床情况，生成各花纹块的半精加工、精加工、清角程序，并编制程序单，由于是已知技术，在此不再赘述。

(4)按程序单顺序执行加工程序。程序的步骤是：首先采用D8R4球头铣刀大步距迅速切削毛坯；然后过程加工：分别采用D6R3、D4R2球头铣刀采用合适的切削参数加工出符合要求的粗糙度；再进行精加工：采用D3R1.5球刀铣削花纹块型腔面至最终尺寸；最后进行清角加工：采用Φ1平刀按程序将花纹角部细小到位。当然不同的花纹选择不同直径和型号的刀具。

在切削过程中采用极高的刀具转速，可以采用大于10000转/min和油雾冷却方式，将加工过程产生的95％的热量由切屑带走，使工件基本保持常温状态，以避免工件产生热变形，并确保模具型腔的表面粗糙度。表面粗糙度低于Ra0.8μm，可达Ra0.4μm，取消了花纹块必须经过人工修磨、抛光的工作，加工后的花纹块组装到模具型腔可直接用于轮胎硫化生产，降低了个人因素对模具质量的影响。

(5)将加工完成的10件花纹块进行组装、调试。通过这种制造方法不仅避免了零件变形和积累误差该技术工艺路线简洁，彻底摆脱了EDM加工所产生的热变形问题和其他工艺方法造成的积累误差问题，而且保证了轮胎模具的装配精度。模具中较薄的片状花纹实现了在工件上的整体加工，彻底放弃了以前镶嵌工艺，克服了因镶嵌造成的片状花纹强度不高、在轮胎硫化时易脱落而造成轮胎次品的现象。

本发明采用高速铣技术加工，与其他花纹圈加工技术相比，生产周期大为缩短。而采用其他工艺加工子午线轮胎活络模具花纹圈的生产周期一般为45～60天，采用该项技术，模具型腔的生产周期仅为10～15天。

当然，本发明不局限于上述具体实施方式，以上所述实施例仅为帮助说明和理解本发明，而非用来限定本发明的保护范围，凡根据本发明申请所述内容做的等同或等效变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)对花纹圈进行CAD设计，建立花纹圈的3D模型，然后根据需要将3D模型分成相应的单个花纹块，定做花纹圈毛坯，完成花纹圈的粗加工、热处理、基准面加工前期工作；

(2)配置多台机床，做好生产前的准备工作：调节机床环境温度、湿度及设备所要求的冷却水温、空气压力；预置刀库，将加工花纹块所需的刀具全部预设正确；装卡工件到正确位置，装卡牢固；

(3)分别编制各台机床所需的零件加工刀路，根据配置的机床情况，生成各花纹块的半精加工、精加工、清角程序，并编制程序单；

(4)按程序单顺序执行加工程序，程序的步骤：

1)首先采用球头铣刀大步距迅速切削毛坯；

2)过程加工：分别采用不同直径的球头铣刀采用合适的切削参数加工出符合要求的粗糙度；

3)精加工：采用球刀铣削花纹块型腔面至最终尺寸；

4)清角加工：采用平刀按程序将花纹角部细小到位；

5)将加工完成的多件花纹块进行组装、调试。

2.根据权利要求1所述的一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法，其特征在于：切削过程中刀具转速大于10000转/min，并采用油雾冷却方式。

3.根据权利要求1所述的一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法，其特征在于：所述花纹块设计为十块。

4.根据权利要求1所述的一种子午线轮胎活络模具花纹圈的制造方法，其特征在于：所述的机床是五轴联动高速加工中心。

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