CN102165127B - 模具的扭转锁定装置 - Google Patents

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Abstract

一种模具的扭转锁定装置，包括：固定销，该固定销在其纵向轴线上具有远端和近端，所述近端具有穿过其中的孔；同轴弹簧，该同轴弹簧定位在所述固定销的近端周围；十字头销，该十字头销穿过所述固定销的近端当中的孔而进行布置，该十字头销具有增大端；以及第二弹簧，该第二弹簧布置在所述固定销的延伸部和所述十字头销的增大端之间。

Description

模具的扭转锁定装置
技术领域
本发明总体上涉及模具，更加具体而言涉及对模具零件的定位和锁定。
背景技术
在充气轮胎的制造过程中，多个未硫化的轮胎组成部分在轮胎成型鼓周围按顺序组装在一起，并且在该成型鼓周围成型为轮胎所需的环形复曲面形状。接着，该成型的未硫化的轮胎被硫化以获得强度和耐久度。在硫化过程中使用轮胎模具来给予轮胎最终的形状和外观，并对轮胎的组成部分进行硫化。
活节式的轮胎模具包括多个扇形部分，这些扇形部分如图1那样径向移动。移动模具的受热外部零件，使之与未硫化的轮胎的胎面和胎侧部分进行接触，并从外侧开始硫化轮胎。对受热隔膜进行充气，或者使芯体接触轮胎的内表面，从而从内部开始成型并硫化轮胎。
如图1所示的那样，模具靠背是楔形的零件，其用于支撑模具扇形部分，该扇形部分形成轮胎的胎面部分。扇形部分的工具(tooling)提供了模具靠背和模具扇形部分之间的连接。扇形部分的工具的目的是将多个模具扇形部分围绕模具而圆周向定位。为了安全和质量的原因，确保模具零件固定在模具当中是十分重要的。
发明内容
本发明的实施例提供了一种改进的快速连接锁定装置，以将模具扇形部分(mold sectors)联接至模具靠背(mold back)。实施例创建了一种快速的连接，这种快速的连接其将模具扇形部分锁定到位，并允许在最小的停机时间内改变轮胎尺寸和胎面花纹。
一种模具的扭转锁定装置，包括：固定销，该固定销在其纵向轴线上具有远端和近端，所述近端具有穿过其中的孔；同轴弹簧，该同轴弹簧定位在所述固定销的近端周围；十字头销，该十字头销穿过所述固定销的近端当中的孔而进行布置，该十字头销具有增大端；以及第二弹簧，该第二弹簧布置在所述固定销的延伸部和所述十字头销的增大端之间。
一种模具组件，包括：第一模具零件，该第一模具零件具有多个突出部，所述突出部具有穿过其中的孔；第二模具零件，所述第二模具零件具有多个突出部，该突出部具有穿过其中的孔；互锁脊部，通过将所述第一模具零件的多个突出部和第二模具零件的多个突出部相组合而形成该互锁脊部；固定销，该固定销在其纵向轴线上具有远端和近端，所述近端具有穿过其中的孔；同轴弹簧，该同轴弹簧定位在所述固定销的近端周围；十字头销，该十字头销穿过所述固定销的近端当中的孔而进行布置，该十字头销具有增大端；第二弹簧，该第二弹簧布置在所述固定销的延伸部和所述十字头销的增大端之间；以及凹槽，该凹槽用来容纳所述十字头销的增大端。
从以下本发明的具体实施例的更加具体描述中，本发明的前述和其它目标、特性和优点将会变得显而易见，所述具体实施例在附图中进行示例，其中相同的附图标记表示本发明相同的部分。
附图说明
图1是根据现有技术的两个活节式模具的局部截面图；
图2是按照本发明的模具的扭转锁定装置的前方立视图；
图3是按照本发明的在开启状态下的模具的局部横截面图；
图4是按照本发明的在闭合状态下的模具的局部横截面图；
图5是凹槽的前方立视分解图。
具体实施方式
本发明的具体实施例包括用来联接和锁定模具零件的装置。本发明还可以用于任何类型的模制，例如注射模制、压缩模制、或其他这类模制，在模制的过程中需要将模具零件联接并锁定在一起。
本发明的具体实施例可以用于轮胎模具当中。活节式轮胎模具包含模具扇形部分，该模具扇形部分制造轮胎的胎面部分。模具扇形部分联接至模具靠背，以在硫化期间对模具扇形部分定位并固定。模具扇形部分是典型地质量大的金属物体，其需要稳固地联接。使用易于使用和易于操控的联接机构是有利的。联接机构还应当提供稳固的锁定装置。本发明的实施例提供了用来使模具零件稳固的联接机构和锁定装置。
图1显示了两个活节式轮胎模具10的局部截面图。轮胎模具10包括上基板12和下基板14。上基板包括顶部模具靠背20、顶部侧板24和多个胎面模具扇形部分16，所述顶部模具靠背20形成环状来支撑其它模具零件，所述顶部侧板24对轮胎的侧壁进行模制，所述多个胎面模具扇形部分16可移动地安装至顶部模具靠背20。类似地，下基板14包括模具靠背22、底部侧板26和多个模具扇形部分18。模具扇形部分18通过一组模具工具安装至模具靠背22，这组模具工具例如图3所示的扇形部分工具40。基板12、14将扇形部分16、18和模具靠背20、22以及侧板24、26一起保持在模具中。
图3和图4示意性地显示了轮胎模具10的下半部的截面。尽管这些图中显示了模具的下半部，本文中所描述的本发明同等地适用于模具的上半部。在该具体实施例当中，模具靠背是第一模具零件，模具扇形部分是第二模具零件。模具扇形部分18利用扇形部分工具40联接至模具靠背22。扇形部分工具40的功能是在硫化操作期间将模具扇形部分18保持到模具靠背22上。可以使用凹槽、夹具、螺栓、螺钉或其它任何本领域已知的装置将扇形部分工具联接到模具靠背上。
图3显示了模具扇形部分18和模具靠背22之间利用扇形部分工具40的连接，该扇形部分工具40联接至模具靠背22。扇形部分工具包括多个工具台阶42或沿着扇形部分工具的长度竖向布置的突出部。每个工具台阶42具有穿过其中的孔，这些孔形成了从扇形部分工具的顶部贯穿到扇形部分工具底部的开口脊部。模具扇形部分18也包括多个扇形部分台阶44或类似于扇形部分台阶布置的突出部。多个扇形部分台阶44可以机加工到模具扇形部分当中或者通过其他已知的方式联接，例如夹具、螺栓等。在本文中所示的例子当中，扇形部分台阶和工具台阶都具有8mm直径的孔，固定销32的直径比这些孔的直径小大约0.05mm-0.10mm。
在模具的组装过程中，扇形部分18和模具靠背22被径向对准，从而工具台阶42和扇形部分台阶44形成如图4所示的互锁脊部。互锁台阶是带有穿过其中的孔的多个工具台阶42和同样带有穿过其中的孔的多个扇形部分台阶44。之后，例如固定销32的销状零件插入穿过脊部孔，从而将扇形部分18和模具靠背22固定在一起。这些孔和固定销32的尺寸对于模具扇形部分18的对准而言并不重要。模具扇形部分在扇形部分的横向边缘上对准。
图2显示了模具的扭转锁定装置30的实施例。该模具的扭转锁定装置包括固定销、同轴弹簧、十字头销和第二弹簧。固定销32的形状可以为圆柱形，具有近端33和远端34。根据将被联接的模具零件的尺寸，固定销32可以具有可变的长度和横截面尺寸和形状。
固定销32在其近端33上使用了同轴弹簧35。同轴弹簧35是压缩弹簧，当模具零件被锁定的时候该压缩弹簧提供张力。本发明的具体实施例利用了卷簧来作为同轴弹簧。固定销32的近端包括增大部分或肩部31，以对弹簧进行保持。弹簧的另一端在支承在模具靠背22上的第一个工具台阶42的上表面上。
固定销32的近端33还包括延伸部，该延伸部具有穿过其中的孔。十字头销36插入到固定销32内的该延伸部当中的孔内。在图2所示的实施例当中，十字头销垂直于固定销32的轴线而定位。十字头销还可以相对于固定销而呈一定角度定位。十字头销36具有增大端56，以提供与模具工具的接合。十字头销36的增大端的具体实施例的外形是锥形。十字头销的增大端56可以是各种形状，包括三角形、圆形或正方形。
十字头销36可以使用第二弹簧37。该第二弹簧在十字头销上定位在固定销的近端上的延伸部和十字头销的增大端56之间。在所示例的实例当中，十字头销36具有大约4mm的行程长度。如图4所示，模具扇形部分18包括用来容纳十字头销36的增大端56的凹槽38。第二弹簧在被压缩时保持了十字头销36的增大端56在模具的凹槽38当中的接合。可选择地，考虑到设计的便利性，凹槽38可以定位在模具靠背22上或者扇形部分工具40上。
模具组件包括第一模具零件、第二模具零件、互锁脊部、固定销、同轴弹簧、十字头销、第二弹簧和凹槽。在该具体实施例当中，模具靠背22是第一模具零件，模具扇形部分18是第二模具零件。
图4示意性地显示了已组装的一半模具。互锁脊部是多个工具台阶42(该工具台阶42带有穿过其中的孔)和多个扇形部分台阶44(该扇形部分台阶44带有穿过其中的孔)。模具扇形部分18和模具靠背22互相对准，从而工具台阶42和扇形部分台阶44交替地堆叠在一起，形成了互锁台阶脊部，其中台阶当中的孔大致同轴。
互锁脊部46和固定销32形成了扇形部分工具40和模具扇形部分18之间的快速连接。仅仅通过将现有的模具扇形部分替换为新的胎面花纹模具扇形部分，该快速连接就提供了轮胎花纹的的轻松改变。其具体优势是扇形部分可以替换，而不用从硫化压力机中移除模具。
在图4所示的实施例当中，扇形部分18包括凹槽38，该凹槽38用来容纳十字头销36的增大端。十字头销36包括第二弹簧37来产生偏压力，从而将该十字头销的增大端56保持在模具扇形部分的凹槽38当中。为了将模具扇形部分18组装至扇形部分工具40，固定销32插入到互锁脊部的孔当中。固定销32向下滑动，直到同轴弹簧35接触第一工具台阶42。此时，十字头销36仍会在凹槽38的水平高度上方竖向对准。接着，将压力施加到固定销32的近端33，从而压缩同轴弹簧35，直到十字头销36与凹槽38对准。接着，可以将十字头销36插入到凹槽38当中并通过第二弹簧37的推力而保持就位。
在具体实施例当中，如图5所示，凹槽38是具有宽区域52和窄区域54的多边形。窄区域54朝着轮胎模具10的中心线定位，亦即，在扇形部分18的最上端。窄区域54的宽度被设置成使得当十字头销36最大程度上收回的时候，该十字头销无法从凹槽38中移除。为了将十字头销36从凹槽38中移除，必须完成两个步骤。固定销32上的同轴弹簧35通过产生抵抗扇形部分工具40的力而将十字头销36的增大端56偏压到凹槽38的窄区域54当中。首先，必须压缩同轴弹簧35，将十字头销的增大端56从凹槽的窄区域移动到凹槽的宽区域52中。然后，必须压缩第二弹簧37，从凹槽中移出十字头销的增大端。最后，必须将十字头销36旋转出凹槽38之外，同时固定销保持在压缩位置。两个弹簧都必须对于销非故意地从凹槽中移出产生失效。本发明的另一个特性是检测锁定失效的情况。模具的扭转锁定装置的固定失效是显而易见的，这是因为被弹出的固定销由于其站立高度高于模具扇形而可以被肉眼检测到。当并未对同轴弹簧压缩的时候，该同轴弹簧将固定销提高到模具扇形上方的水平高度。
凹槽的尺寸在限制十字头销的增大端的移动方面十分重要。窄区域的长度限制了十字头销的横向移动，防止了从凹槽中脱离联接。本发明的具体实施例中，凹槽的窄区域的长度从大约2.5mm到大约3.5mm，宽区域的长度从大约4.0mm到大约5.0mm，凹槽的整体高度为大约10.5mm到大约11.5mm，凹槽的深度介于大约4.5mm到5.5mm之间。图5中所示的示例性实例的凹槽具有的窄区域的长度为大约3.0mm，宽区域的长度大约为4.5mm，该凹槽的整体高度为大约11.0mm。凹槽的深度为大约5mm。该凹槽通过窄区域而定向，窄区域在模具的顶部或内部，靠近模具的分割线。本领域技术人员将会认识到，可以对以上的几何形状选择很多的尺寸组合。
图2中显示了十字头销36的具体实施例，其中增大端的形状是锥形，该锥形在其顶点处具有半径。该锥形具有大约70度的夹角，且顶点具有2mm的半径。该锥形可以优选地是其他形状，例如球形或平的端部。凹槽38的边缘与扇形部分18或工具的表面构成了近似直角的角度。当锥形端部56的成角度的侧面接触凹槽的边缘的时候，则自动产生了力来推动固定销32，从而十字头销36与凹槽38接合。这种效果对于销的便利插入是有利的。可以通过将小斜面加入到凹槽38的边缘来获得进一步的优点，从而增强推动效果。
在权利要求书中以及本说明书中所使用的术语“包括”、“包含”以及“具有”应理解为表示可以包括未指定的其它零件的开放的群组。在权利要求书中以及本说明书中所使用的术语“主要由……构成”应理解为表示可以包括未指定的其它零件的部分开放的群组，只要那些其它零件并未在本质上改变所要求保护的发明的基本的且新颖的特征。单数形式的词语应理解为包括复数形式的同一词语，使得这些单数形式表示所提供的一个或一个以上的物件。术语“至少一个”和“一个或一个以上”可互换使用。术语“一个”或“单个”将用来表示所指的物件为一个且仅有一个。相似地，例如“两”的其它具体的整数数值使用在所指的事物为具体数目时。术语“优选地”、“优选的”、“优选”、“可选地”、“可以”以及相似术语用来表示所指的项目、条件或步骤为本发明的可选(非唯一)特征。描述为“在a到b之间”的范围包括数值“a”和“b”。
由上述描述应当理解，对于本发明的实施方式可以进行各种修改方式和变化，而并不脱离其真实精神。所提供的上述描述只是用于阐述的目的，并不应当解释为限制的意思。只有权利要求的语句才限制本发明的范围。

Claims (14)

1.一种模具组件，包括：
第一模具零件，该第一模具零件具有多个突出部，所述突出部具有穿过其中的孔；
第二模具零件，该第二模具零件具有多个突出部，所述突出部具有穿过其中的孔；
互锁脊部，通过将所述第一模具零件的多个突出部和第二模具零件的多个突出部相组合而形成该互锁脊部；
固定销，该固定销在其纵向轴线上具有远端和近端，所述近端具有穿过其中的孔；
同轴弹簧，该同轴弹簧定位在所述固定销的近端周围；
十字头销，该十字头销穿过所述固定销的近端当中的孔而进行布置，该十字头销具有增大端；
第二弹簧，该第二弹簧布置在所述固定销的延伸部和所述十字头销的增大端之间；以及
凹槽，该凹槽用来容纳所述十字头销的增大端。
2.如权利要求1所述的模具组件，其中所述十字头销的增大端与模具组件当中的凹槽相接合。
3.如权利要求1所述的模具组件，其中所述凹槽的形状为多边形，其中该多边形具有宽的底部区域、窄的顶部区域、介于该顶部和底部区域之间的高度、和深度。
4.如权利要求3所述的模具组件，其中所述多边形的宽的区域具有介于4mm到5mm之间的宽度，所述窄的区域具有介于2.5mm到3.5mm之间的宽度，所述高度介于10.5mm到11.5mm之间，所述深度介于4.5mm到5.5mm之间。
5.如权利要求1所述的模具组件，其中所述第一模具零件是模具扇形部分。
6.如权利要求5所述的模具组件，其中所述凹槽位于所述模具扇形部分上。
7.如权利要求1所述的模具组件，其中所述模具是轮胎模具。
8.如权利要求1所述的模具组件，其中所述十字头销基本垂直于所述固定销来布置。
9.如权利要求1所述的模具组件，其中所述十字头销的增大端的形状为锥形，该锥形在其顶点处具有半径。
10.如权利要求9所述的模具组件，其中所述锥形具有大约70度的夹角，所述顶点具有大约2mm的半径。
11.一种组装模具的方法，包括以下步骤：
准备第一模具零件和第二模具零件，该第一模具零件具有多个突出部，这些突出部具有穿过其中的孔，该第二模具零件具有多个突出部，这些突出部具有穿过其中的孔；
将所述第一模具零件相对于所述第二模具零件定位，使得所述第一模具零件的所述多个突出部与所述第二模具零件的多个突出部组合构成互锁脊部；
将固定销插入到所述互锁脊部的孔当中，该固定销在其纵向轴线上具有远端和近端，所述近端具有穿过其中的孔，同轴弹簧定位在所述固定销的近端周围，十字头销穿过所述固定销的近端当中的孔而进行布置，该十字头销具有增大端，第二弹簧布置在所述固定销的延伸部和所述十字头销的增大端之间；
压缩所述同轴弹簧，直到所述十字头销对准所述模具零件的其中一个当中的凹槽，该凹槽用来容纳所述十字头销的增大端；并且
将所述十字头销的增大端插入到所述凹槽当中。
12.如权利要求11所述的组装模具的方法，还包括以下步骤：
压缩所述第二弹簧，以将所述十字头销的增大端定位在靠近所述凹槽的宽的区域的位置；
将所述增大端转动到所述凹槽当中；
释放所述第二弹簧上的压缩力；以及
释放所述同轴弹簧，从而将所述增大端移动到所述凹槽的窄的区域当中。
13.如权利要求12所述的组装模具的方法，还包括以下步骤：
将所述固定销从所述模具当中撤出。
14.如权利要求13所述的组装模具的方法，其中所述撤出步骤进一步包括以下步骤：
在所述固定销上压缩所述同轴弹簧，使得所述十字头销的增大端从所述凹槽的窄的区域移动到所述凹槽的宽的区域当中；
在所述十字头销上压缩所述第二弹簧；
将所述十字头销的增大端转动出所述凹槽之外；以及
将所述固定销从所述互锁脊部中撤出。
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