CN109383056B - 异步胀缩轮胎直压硫化内模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异步胀缩轮胎直压硫化内模具,属于轮胎模具领域。包括伸缩机构和传动机构，伸缩机构包括窄瓦、窄瓦支架、宽瓦和宽瓦支架。传动机构包括活塞杆、端盖、夹环、窄瓦楔形座、宽瓦楔形座、窄瓦筋板、宽瓦筋板和底板限位盘。本发明中由于窄瓦楔形座和宽瓦楔形座的拆分设计，使得窄瓦伸缩机构和宽瓦伸缩机构得以分别进行径向胀缩，提高了内模具伸缩的灵活性，解决了在胀缩过程中各构件容易发生干涉的问题，提高了轮胎内模具的伸缩比，适用于尺寸较小、断面比较高的轮胎内模具的设计，扩大了轮胎内模具适用的轮胎规格范围。

Description

异步胀缩轮胎直压硫化内模具

技术领域

本发明涉及轮胎模具领域，详细地讲是一种异步胀缩轮胎直压硫化内模具。

背景技术

众所周知，轮胎硫化现行工艺方法是采用胶囊与外模具配合共同对胎坯施加高强度的硫化压力，同时凭借胶囊与模具内部的高温蒸汽向胎坯传递热量。现有的胶囊硫化工艺存在一些不可避免的缺陷，除去胶囊在制造过程中的问题外，胶囊属于柔性体，无法通过硫化作用迫使胶料在熔融状态下实现质量的再次均匀分布。专利ZL201310575159提到一种轮胎硫化内模具，该内模具通过刚性机械机构实现模具的径向胀缩，替代柔性胶囊对轮胎进行硫化，机械精度高，可大幅提高硫化压力，可改善胶料在熔融状态下的流动分布，解决了胶囊频繁更换的问题。但该内模具只能适用于轮胎尺寸大，断面比低的轮胎型号，无法实现尺寸较小、断面比较高的轮胎内模具的设计。专利201720386032提出一种能够最大限度适应市场上所有规格轮胎的刚性模具，该模具通过第一内模瓦块和第二内模瓦块的两次收缩，第一内模瓦块收缩后提升为第二内模瓦块的收缩提供空间，从而增大了内模具的伸缩比。但是该内模具胀缩运动步骤复杂，第一内模瓦块径向收缩后还要在轴向上提升，这就必须要增加轴向的限位机构和定位机构，导致内模具机械结构复杂，这必然会影响内模具的耐久性和重复精度，制造维护成本高。

伸缩比是评价内模具伸缩性能的重要指标，为了使内模具能够适应更多尺寸规格的轮胎的硫化并且便于装卸胎，内模具应该具有尽可能大的伸缩比。内模具在追求尽可能大的伸缩比的同时，也要保证具有足够的耐久性、重复精度和机械强度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种异步胀缩轮胎直压硫化内模具，通过异步胀缩的方式，保证瓦块在收缩过程和极限收缩位置均不发生干涉。适用于尺寸较小、断面比较高的轮胎内模具的设计，提高了轮胎内模具的伸缩比，扩大了轮胎内模具的适用范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于：包括伸缩机构和传动机构，伸缩机构包括窄瓦、窄瓦支架、宽瓦和宽瓦支架，传动机构包括活塞杆、端盖、夹环、窄瓦楔形座、宽瓦楔形座、窄瓦筋板、宽瓦筋板和底板限位盘，活塞杆上端与窄瓦楔形座固定连接，活塞杆穿过宽瓦楔形座，窄瓦楔形座的楔形面与宽瓦楔形座的楔形面交替设置，窄瓦楔形座的楔形面与窄瓦支架上侧的T型滑块配合，宽瓦楔形座的楔形面与宽瓦支架上侧的T型滑块配合，活塞杆中部设置有圆形凸台，活塞杆凸台以下套装有底板限位盘，窄瓦支架底部的T型滑块与底板限位盘上侧面的窄瓦导轨配合，宽瓦支架底部的T型滑块与底板限位盘上侧面的宽瓦导轨配合；所述宽瓦和窄瓦的数量一致，窄瓦和宽瓦沿周向交替排列组成，内模具在最大膨胀状态时，所有宽瓦及窄瓦共同形成与成品轮胎内腔轮廓一致的外形；在最小收缩状态时，宽瓦及窄瓦相互叠合在有限空间内，均处于成品胎胎圈子口直径内。

本发明还可通过如下措施来实现：

所述的窄瓦和宽瓦内侧布置有电磁感应加热元器件。

所述窄瓦楔形座与宽瓦楔形座在轴向上配合并且可以沿轴向相对运动，窄瓦楔形座的楔形面的数量与窄瓦数量一致，宽瓦楔形座的楔形面的数量与宽瓦数量一致。

所述的窄瓦楔形座上侧面与端盖固定，并通过夹环和连接螺栓与活塞杆固定连接。

所述的窄瓦支架与窄瓦之间设置有窄瓦筋板，通过螺栓固定连接。

所述的宽瓦支架与宽瓦之间设置有宽瓦筋板，通过螺栓固定连接。

所述的底板限位盘套装于活塞杆上，底板限位盘设置在窄瓦及宽瓦的底部，其底部与下钢圈相配合，底板限位盘上侧面沿周向依次设置有窄瓦导轨及宽瓦导轨，窄瓦导轨及宽瓦导轨的数量分别与窄瓦及宽瓦的数量一致，宽瓦导轨长度与宽瓦的胀缩行程一致，窄瓦导轨长度大于窄瓦胀缩行程。

所述的窄瓦的切瓦角设置要保证极限收缩位置各窄瓦不发生干涉，窄瓦收缩的径向距离为宽瓦的两倍，窄瓦的楔形面角度与宽瓦的楔形面角度一致。

所述的宽瓦楔形座采用密度较大的材料，使得宽瓦楔形座自身重力足以提供宽瓦能保持最大胀开状态的径向力。

本发明的有益效果是，由于窄瓦楔形座和宽瓦楔形座的拆分设计，使得窄瓦伸缩机构和宽瓦伸缩机构得以分别进行径向胀缩，提高了内模具伸缩的灵活性。采用异步胀缩的伸缩方式实现内模具的径向伸缩，解决了在胀缩过程中各构件容易发生干涉的问题，提高了轮胎内模具的伸缩比，适用于尺寸较小、断面比较高的轮胎内模具的设计，扩大了轮胎内模具适用的轮胎规格范围。机械结构简单，可保证内模具的重复精度和耐久性，可长期进行轮胎硫化制造，解决了胶囊硫化工艺胶囊寿命短需要频繁更换的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明异步胀缩轮胎直压硫化内模具胀开状态下的剖视图。

图2为本发明异步胀缩轮胎直压硫化内模具收缩状态下的剖视图。

图3为本发明异步胀缩轮胎直压硫化内模具胀开状态下的外观图。

图4为本发明异步胀缩轮胎直压硫化内模具收缩状态下的外观图。

图5为采用本发明异步胀缩轮胎直压硫化内模具硫化轮胎时的合模示意图。

图中：1.窄瓦，2.窄瓦支架，3.窄瓦楔形座，4.夹环，5.端盖，6.宽瓦楔形座，7.宽瓦支架，8.宽瓦，9.宽瓦筋板，10.底板限位盘，11.活塞杆，12.凸台，13.窄瓦筋板，14.上钢圈，15.下钢圈。

具体实施方式

在图1、图2、图3、图4中，本发明的异步胀缩轮胎直压硫化内模具，包括伸缩机构和传动机构，其中，伸缩机构主要由窄瓦伸缩机构和宽瓦伸缩机构组成。窄瓦伸缩机构包括：窄瓦1、窄瓦支架2；宽瓦伸缩机构包括：宽瓦8、宽瓦支架7。传动机构包括：活塞杆11、端盖5、夹环4、窄瓦楔形座3、宽瓦楔形座6、底板限位盘10、窄瓦筋板13和宽瓦筋板9。

本发明的异步胀缩轮胎直压硫化内模具，窄瓦楔形座3与宽瓦楔形座6在轴向上配合并且可以沿轴向相对运动。窄瓦楔形座3的楔形面与宽瓦楔形座6的楔形面交替设置，楔形面的数量与宽瓦8及窄瓦1数量一致。楔形面的角度决定着宽瓦8、窄瓦1收缩的速度，优选地，窄瓦楔形面与宽瓦楔形面角度相同。窄瓦楔形座3的楔形面与窄瓦支架2上侧的T型滑块配合，窄瓦支架2底部的T型滑块与底板限位盘10上侧面的导轨配合。宽瓦楔形座6的楔形面与宽瓦支架7一端的T型滑块配合，宽瓦支架7底部的T型滑块与底板限位盘10上侧面的导轨配合。窄瓦楔形座3与窄瓦支架2配合，宽瓦楔形座6与宽瓦支架7配合，窄瓦支架2、宽瓦支架7和底板限位盘10配合构成一个稳定系统，瓦块支架和楔形座自由度均为1，底板限位盘10固定不动，使得胀缩得以顺利进行。端盖5与窄瓦楔形座3上侧面固定，并通过夹环4和连接螺栓与活塞杆11固定连接。活塞杆11穿过宽瓦楔形座6，在活塞杆11中部设计有圆形凸台12。窄瓦支架2与窄瓦1之间设置有窄瓦筋板13，通过螺栓固定连接，宽瓦支架7与宽瓦8之间设置有宽瓦筋板9，通过螺栓固定连接。

本发明的异步胀缩轮胎直压硫化内模具，瓦块由宽瓦8与窄瓦1沿周向交替排列组成，内模具在最大膨胀状态时，所有瓦块共同形成与成品轮胎内腔轮廓一致的外形；在最小收缩状态时，瓦块相互叠合在有限空间内，均处于成品胎胎圈子口直径内，以便顺利卸胎。窄瓦1和宽瓦8内侧布置有电磁感应加热元器件，硫化时，在元器件内通过高频交流电，使得窄瓦1和宽瓦8内部产生电涡流效应，从而实现内模具瓦块的加热。宽瓦8和窄瓦1的数量一致，瓦块的总数越大，所能实现的伸缩比越大，但是结构也更复杂，优选地，瓦块总数为14块。

本发明的异步胀缩轮胎直压硫化内模具，活塞杆11由中心机构驱动升降，活塞杆11的轴向位置可以通过中心机构液压系统精确控制，活塞杆11中部设置有圆形凸台12。在收缩过程中，活塞杆11带动窄瓦伸缩机构收缩一段行程后，活塞杆11上的凸台12上侧面与宽瓦楔形座6底面贴合，从而带动宽瓦楔形座6一起上升，驱动宽瓦伸缩机构径向收缩。在胀开过程中，当窄瓦1胀开到指定位置时，活塞杆凸台12下侧面与底板限位盘10上侧面贴合，使窄瓦伸缩机构停止胀开。

本发明的异步胀缩轮胎直压硫化内模具，底板限位盘10套装于活塞杆11上，设置在瓦块的底部，其底部与下钢圈15相配合（如图5所示），底板限位盘10上侧面沿周向设置有导轨，导轨的数量与瓦块的数量一致，与瓦块支架一端的T型滑块相配合，防止瓦块在伸缩过程中出现轴向位移，宽瓦的导轨长度与宽瓦8的胀缩行程一致，窄瓦的导轨长度大于窄瓦1胀缩行程即可。在胀开过程中，当宽瓦8胀开到最大位置时，宽瓦支架7底部的滑块滑动到导轨的尽头，导轨起到限位作用，使得宽瓦伸缩机构停止运动。底板限位盘10的直径小于瓦块在胀开状态时的直径，合模时，随着中心机构下移，内模具下移，由于底板限位盘10直径较小，使得瓦块和胎坯可以置于下钢圈15上。

本发明的异步胀缩轮胎直压硫化内模具，采用异步胀缩的方式实现内模具的胀缩。内模具胀开时，在宽瓦楔形座6和窄瓦楔形座3的重力作用下沿活塞杆11一起向下运动，从而使得窄瓦伸缩机构和宽瓦伸缩机构同时胀开，当宽瓦伸缩机构胀开到最大位置时，宽瓦支架7底部的滑块滑动到底板限位盘10导轨的尽头，导轨起到限位作用，使得宽瓦伸缩机构停止胀开。由于窄瓦楔形座3与宽瓦楔形座6可以沿轴向相对运动，在宽瓦楔形座6与宽瓦伸缩机构到达指定位置之后，活塞杆11带动窄瓦楔形座3继续向下运动，使得窄瓦伸缩机构继续胀开，直至活塞杆凸台12下侧面与底板限位盘10上侧面贴合，窄瓦伸缩机构胀开到最大位置，完成胀开过程。内模具收缩时，活塞杆11带动窄瓦楔形座3向上运动，使得窄瓦伸缩机构先收缩，宽瓦伸缩机构静止不动。窄瓦伸缩机构收缩至一半行程时，活塞杆凸台12上侧面与宽瓦楔形座6底面贴合，从而带动宽瓦楔形座6一起上升，使得宽瓦伸缩机构径向收缩。即在收缩的后半程窄瓦伸缩机构和宽瓦伸缩机构一起收缩，直至窄瓦1和宽瓦8同时达到极限收缩位置。

优选地，与轮胎成型鼓类似，在设计窄瓦1和宽瓦8的周向宽度比例时，要符合伸缩比的要求。伸缩比为胀开最大位置和极限收缩位置下宽瓦外侧圆弧的外接圆半径的比值。切瓦角用于表征瓦块的切瓦状况，宽瓦8两条切瓦线之间的夹角即为切瓦角。在设计切瓦角大小时，优先保证极限收缩位置各窄瓦1不发生干涉，在此基础上，设定窄瓦1收缩的径向距离为宽瓦8的两倍，确保极限收缩位置宽瓦和窄瓦不发生干涉，同时设定窄瓦楔形面角度与宽瓦楔形面角度一致，从而使得窄瓦1与宽瓦8胀缩速度一致，结合异步胀缩的伸缩方式，保证了在胀缩过程中窄瓦1与宽瓦8不发生干涉。

优选地，使用异步胀缩伸缩方式窄瓦收缩的前半程，由于宽瓦楔形座和窄瓦楔形座的配合关系，它们之间的摩擦力使得窄瓦楔形座在上升的过程中轻微拖动宽瓦楔形座上升，为保证异步胀缩的严格执行，最大限度的降低宽瓦楔形座受窄瓦楔形座上升运动的影响，避免收缩过程宽瓦和窄瓦发生干涉，宽瓦楔形座6采用密度较大的材料，使得宽瓦楔形座6自身重力足以提供宽瓦伸缩机构保持最大胀开状态的径向力；此外，可以在宽瓦楔形座和窄瓦楔形座配合处涂抹润滑脂，降低楔形座之间的摩擦力。

将轮胎定型硫化机中心机构上的硫化胶囊替换为本发明的轮胎硫化内模具，在中心机构杆的驱动下，内模具可以实现异步胀缩。当硫化机处于合模状态时，内模具呈现胀开形态，宽瓦7、窄瓦8、上钢圈14、下钢圈15配合，对胎坯形成密闭空间，从而可以施加硫化所需高压配合电磁感应加热系统对胎坯进行硫化。

采用本发明硫化轮胎的具体步骤：

1）装胎：底板限位盘10直径距离下钢圈15一定高度，以保证模具胀缩时宽瓦7、窄瓦8底端不与下钢圈15发生干涉，同时本发明模具处于收缩状态，将待硫化胎坯置于硫化机台上。

2）定型：底板限位盘10与下钢圈15保持不动，中心机构活塞杆11下降，窄瓦楔形座3和宽瓦楔形座6随着活塞杆11一起下降，并通过导轨与滑块的配合驱动窄瓦伸缩机构和宽瓦伸缩机构径向胀开，当宽瓦伸缩机构胀开到最大位置时，底板限位盘10上的限位块卡住宽瓦支架7，使得宽瓦伸缩机构停止胀开。活塞杆11带动窄瓦伸缩机构继续胀开直至窄瓦伸缩机构达到最大位置。此时胎坯被宽瓦8、窄瓦1撑起固定，随后中心机构下移，使得内模连同胎坯置于下钢圈15上。

3）合模：活络模闭合，此时活络模上盖压住夹环4上端面，对中心机构进行限位，防止硫化期间宽瓦8、窄瓦1表面压力过大，使得活塞杆11回升导致宽瓦8、窄瓦1收缩。上钢圈14卡住宽瓦8、窄瓦1上表面和胎坯，使得胎坯处在宽瓦8、窄瓦1、活络模、上钢圈14和下钢圈15形成的密闭空间中。

4）卸胎：活络模开启，内模具和硫化胎跟随中心机构整体上移，与下钢圈15脱离，待下胎侧完全脱离下钢圈15时停止上移，中心机构活塞杆11上升，窄瓦楔形块随着活塞杆11一起上升，通过导轨与滑块的配合带动窄瓦伸缩机构收缩，宽瓦伸缩机构静止不动。当收缩至一半行程时，活塞杆凸台12顶住宽瓦楔形座6底部带动宽瓦楔形座6上升，通过导轨与滑块的配合带动宽瓦伸缩机构收缩，即在收缩的后半程窄瓦伸缩机构和宽瓦伸缩机构一起收缩直至窄瓦1和宽瓦8同时达到极限收缩位置。此时宽瓦8、窄瓦1收缩至胎圈子口直径内，将轮胎顺利取下。

Claims (9)

1.一种异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于：包括伸缩机构和传动机构，伸缩机构包括窄瓦、窄瓦支架、宽瓦和宽瓦支架，传动机构包括活塞杆、端盖、夹环、窄瓦楔形座、宽瓦楔形座、窄瓦筋板、宽瓦筋板和底板限位盘，活塞杆上端与窄瓦楔形座固定连接，活塞杆穿过宽瓦楔形座，窄瓦楔形座的楔形面与宽瓦楔形座的楔形面交替设置，窄瓦楔形座的楔形面与窄瓦支架上侧的T型滑块配合，宽瓦楔形座的楔形面与宽瓦支架上侧的T型滑块配合，活塞杆中部设置有圆形凸台，活塞杆凸台以下套装有底板限位盘，窄瓦支架底部的T型滑块与底板限位盘上侧面的窄瓦导轨配合，宽瓦支架底部的T型滑块与底板限位盘上侧面的宽瓦导轨配合；所述宽瓦和窄瓦的数量一致，窄瓦和宽瓦沿周向交替排列组成，内模具在最大膨胀状态时，所有宽瓦及窄瓦共同形成与成品轮胎内腔轮廓一致的外形；在最小收缩状态时，宽瓦及窄瓦相互叠合在有限空间内，均处于成品胎胎圈子口直径内。

2.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述的窄瓦和宽瓦内侧布置有电磁感应加热元器件。

3.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述窄瓦楔形座与宽瓦楔形座在轴向上配合并且可以沿轴向相对运动，窄瓦楔形座的楔形面的数量与窄瓦数量一致，宽瓦楔形座的楔形面的数量与宽瓦数量一致。

4.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述的窄瓦楔形座上侧面与端盖固定，并通过夹环和连接螺栓与活塞杆固定连接。

5.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述的窄瓦支架与窄瓦之间设置有窄瓦筋板，通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述的宽瓦支架与宽瓦之间设置有宽瓦筋板，通过螺栓固定连接。

7.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述的底板限位盘套装于活塞杆上，底板限位盘设置在窄瓦及宽瓦的底部，其底部与下钢圈相配合，底板限位盘上侧面沿周向依次设置有窄瓦导轨及宽瓦导轨，窄瓦导轨及宽瓦导轨的数量分别与窄瓦及宽瓦的数量一致，宽瓦导轨长度与宽瓦的胀缩行程一致，窄瓦导轨长度大于窄瓦胀缩行程。

8.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述的窄瓦的切瓦角设置要保证极限收缩位置各窄瓦不发生干涉，窄瓦收缩的径向距离为宽瓦的两倍，窄瓦的楔形面角度与宽瓦的楔形面角度一致。

9.根据权利要求1所述异步胀缩轮胎直压硫化内模具，其特征在于所述的宽瓦楔形座采用密度较大的材料，使得宽瓦楔形座自身重力足以提供宽瓦能保持最大胀开状态的径向力。