CN110861260A - 一种轮胎成型工艺及装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轮胎成型工艺及装备，工艺流程为装胎坯、注射模塑硫化和卸胎。装备包括注射模塑系统、合模系统、加热冷却系统和控制系统等。其中合模系统的内模包括夹环、宽瓦楔块、宽瓦、宽瓦支架、底板限位盘、活塞外杆、活塞内杆、导轨槽、宽瓦斜导轨滑块、窄瓦支架、窄瓦斜导轨滑块、窄瓦、窄瓦楔块、端盖和底板滑块。加热冷却系统分布于活络模和内模中，实现轮胎硫化。本发明采用轮胎注射模塑成型技术，显著提高轮胎胎面的精度和均匀性，易于控制成型轮胎的动平衡；胎面与胎坯连接强度高、界面相容性好，轮胎工作过程中不易脱落。采用阶梯式内模可提高成型轮胎规格范围；金属内模在硫化过程中折损低，无需频繁更换，为轮胎硫化工艺节约成本。

Description

一种轮胎成型工艺及装备

技术领域

本发明涉及高分子材料先进加工成型领域，具体涉及轮胎加工成型及再制造领域，即提供一种高精度高适用性轮胎注射模塑工艺及装备。

背景技术

轮胎生产过程中包含多道复杂的工序，而硫化定型作为轮胎生产的最终工序，决定了轮胎的性能优劣及外观质量。现有轮胎硫化技术中通过外模具和内模、胶囊和水胎共同对胎坯施加硫化所需的压力，并且利用过热水、高温蒸汽、氮气向胎坯传递热量，但目前大量使用的柔性内模、胶囊或水胎硫化工艺存在两大缺陷，一方面是胶囊结构导热性差，无法向胎坯传递均匀的温度导致轮胎各个部位硫化程度存在差异，另一方面胶囊在硫化过程中会出现膨胀不彻底或不均匀等问题，导致成品轮胎各部位质量分布不均匀并且胶囊刚度较低，在硫化过程中所能提供给轮胎的压力有限，无法通过硫化作用迫使胶囊胶料在熔融状态下实现再均匀分布。轮胎的质量不均匀将会很大程度地影响轮胎的动平衡性，从而降低轮胎行驶性能。为此，北京化工大学联合三角轮胎研发了金属高刚性内模直压硫化技术(专利号CN 103286885 B)，采用电磁加热代替蒸汽加热，成型轮胎能耗低、硫化效率高，但该技术只适用于低断面轮胎成型。为进一步提升硫化效率，缩短硫化周期，提高轮胎精密性，扩大成型轮胎规格范围，以及满足轮胎再制造的特殊需求，创新提出一种轮胎成型工艺及装备。

同时，随着汽车工业的发展，轮胎保有量的增加，导致大量废旧轮胎产生，多数废旧轮胎被直接回收重新加工成新产品，这是一种节约材料的手段，但同时也浪费了大量的能量和材料，很多轮胎在胎面磨损后还可以通过再制造继续使用，且再制造的能源节约量、材料节约量等都远比直接回收要大。由于受限于现有轮胎成型工艺，轮胎在再制造过程中需要先模压硫化制造胎面带，以及制造相应的胎面胶，用于粘接胎面和胎坯；然后再对胎坯进行打磨，确保胎坯与胎面接触的曲面平整，同时需要对胎面上的孔洞等缺陷进行修补。待所有前处理工序完成后，再进行贴胎面处理，将胎面通过胎面胶贴在胎坯表面，裁去边缘多余的胎面得到再制造新胎。该工艺复杂，工序较多，能量和材料损耗较大。而且主要为人工操作，操作过程中极易造成动平衡不佳。胎面胶通常使用的材料与轮胎的材料不一致，材料间容易出现互相分离的界面，在轮胎高速运转过程中易导致胎面与胎坯间的分离，造成交通事故。传统的轮胎成型装备及工艺已无法满足高精度、高可靠性、高可再制造性的要求，因此本发明提出一种高精度高适用性轮胎注射模塑工艺及装备。

发明内容

针对现有轮胎成型和再制造工艺及装备存在的不足，本发明提出一种轮胎成型工艺及装备。相比于传统轮胎成型工艺，本发明可实现轮胎胎面的精度、成型可靠性及再制造性的提升；整体工艺简单，节约能源，节省材料。相比于传统成型装备，本发明轮胎成型装备的适用范围宽、成型质量更高。

本发明利用搭载阶梯式内模的注射模塑硫化一步成型工艺代替新胎制造过程中制造生胶胎圈、模压硫化成型胎面等工艺或再制造过程中模压硫化胎面、胶黏剂制造、平整接触面、胎坯径向缺口修补、胎面贴合等多步成型工艺，简化了成型步骤；原位注射模塑成型的胎坯与胎面接合面截面形式可以多样化，接触面不要求为周向环形规整面，即胎坯表面可以添加纤维网、嵌件等材料，再制造胎坯表面可以含有需要填补的孔洞等，不同位置处截面可以不一致；注射模塑成型可在成型再制造胎面时利用原位成型优势成型出胎肩以包覆胎坯，从而为胎坯提供一定的保护；成型过程中为同种材料贴合，降低了材料间的界面效应，使轮胎工作过程中胎面不易位移和脱落；环向阵列多点注射模塑有益于提高动平衡性，制造精度更高；相对于传统轮胎再制造工艺，本发明提出的注射模塑成型再制造工艺可根据轮胎使用环境的不同提供混有不同增强相的混炼胶。本发明创新设计的阶梯式内模有效地拓宽了轮胎金属硫化内模所能适用的轮胎规格范围。

实现上述目的的技术方案是，本发明提出一种轮胎成型工艺，基本工艺流程为：装胎坯、注射模塑硫化和卸胎。作为不同的是本工艺在再制造轮胎中的具体体现为装胎坯之前需要增加胎坯清洗、胎坯再制造评估两个基本步骤。作为不同的是本工艺在传统工艺中的具体体现是注射模塑硫化工艺改变成模压硫化工艺。

本发明一种轮胎成型工艺的具体工艺流程为：

第一步，装胎坯：将阶梯式金属内模收缩至极限位置，抱紧活塞内杆与外杆，将在轮胎成型机上成型至带束层的新胎坯装至硫化机台上处于收缩状态的阶梯式金属内模外。然后通过驱动内模移模油缸的活塞内杆与活塞外杆使内模胀开至极限状态，固定胎坯；

第二步，注射模塑硫化：动模板移模油缸带动动模板沿拉杆向下运动，待轮胎与活络模在同一高度时，通过活络模移模油缸的活塞杆拉动活络模向下运动并抱住胎坯进入模座中。此时锁模油缸仍处于无压状态，待动模板移模油缸将动模板拉到与模座接触位置时，即达到完全合模位置时，给锁模油缸供给压力油，锁模，等待注射模塑。在进行胎坯前处理的同时，橡胶注射模塑系统的塑化装置将生胶塑化，并通过螺杆将添加相例如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、炭黑等促进硫化和结构增强材料等与基体相生胶进行均化混炼，得到可注射模塑的混炼胶，并通过混炼胶分配流道注入注射模塑系统的注射装置中。锁模后，通过注射模塑系统的注射装置将混炼胶注入模内，由于注射模塑的高压和生胶的高粘度使生胶与胎坯紧密贴合，注射模塑完成后保压，窄瓦和宽瓦内都布置有电磁加热线圈，能够实现轮胎的内膜加热，同时通过活络模的加热冷却系统加热活络模促进硫化过程获得胎面，胎面和胎坯紧密连接形成注射模塑硫化轮胎；

第三步，卸胎：待硫化完全后，撤掉锁模油缸的油压，通过动模板移模油缸与活络模移模油缸协同作用推动活络模沿模座的滑槽向上移动，活络模被打开；同时通过内模移模油缸推动移模机构向下运动来缩回鼓瓦，完成脱模。取出轮胎后进行动平衡等测试，各项测试合格后得到产品轮胎。

本发明一种轮胎成型工艺还可应用于轮胎再制造，其工艺流程区别于新轮胎注射模塑硫化成型工艺流程的是在装胎坯前需要进行胎坯清洗和再制造性检测：

第一步，胎坯清洗：包括去除旧轮胎的废胎面，清理胎坯上的杂质包括嵌入的石子、碎片等，清理胎坯上被破坏的孔洞等，清理完成后需要对胎坯上与即将与胎面接触的地方进行打磨，保证接触面无杂质，接触面粗糙。本发明所述胎坯清洗工艺不需要对与胎面接触的那一个曲面修平，只需要清理上面的杂质，不需要修补孔洞；

第二步，再制造性评估：利用专业评估手段评估胎坯上的裂纹、胎坯老化程度等，做出胎坯是否有继续再制造的必要。如果利用再制造方法能带来的价值较低，则舍弃再制造；如果再制造价值较高，则继续本工艺路径；

第三步，装胎坯：将阶梯式金属内模收缩至极限位置，抱紧活塞内杆与外杆，将经过打磨及通过再制造评估的再制造胎坯装至硫化机台上(所述装胎坯过程可以根据需要在胎坯外包裹一层涂胶帘布，用以增强连接，防止恶劣环境中胎面断裂)。通过驱动内模移模油缸的活塞内杆与活塞外杆使内模胀开至极限状态，固定胎坯；

第四步，注射模塑硫化：动模板移模油缸带动动模板沿拉杆向下运动，待轮胎与活络模在同一高度时，通过活络模移模油缸的活塞杆拉动活络模向下运动并抱住胎坯进入模座中。此时锁模油缸仍处于无压状态，待动模板移模油缸将动模板拉到与模座接触位置时，即达到完全合模位置时，给锁模油缸供给压力油，锁模，等待注射模塑。在进行胎坯前处理的同时，橡胶注射模塑系统的塑化装置将生胶塑化，并通过螺杆将添加相例如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、炭黑等促进硫化和结构增强材料等与基体相生胶进行均化混炼，得到可注射模塑的混炼胶，并通过分配流道注入注射模塑系统的注射装置中。锁模后，通过注射模塑系统的注射装置将混炼胶注入模内，由于注射模塑的高压和生胶的高粘度使生胶与胎坯紧密贴合，注射模塑完成后保压，同时通过加热冷却系统加热活络模促进硫化过程。即利用橡胶注射模塑系统将已经安装到模具内的胎坯表面注射模塑一层生胶，然后通过外模具加热硫化获得再制造胎面，其和再制造胎坯紧密连接形成注射模塑硫化轮胎。注射模塑工艺过程中，原有的胎坯充当嵌件，胎坯上缺失的胎面、由于工作过程中造成的孔洞等都是注射模塑过程需要填补混炼胶的地方。注射模塑工艺可一步成型胎坯上不平整的部位包括径向孔洞等，不需要进行孔洞修补等前处理工艺，而且胎坯上不平整表面的位置可以增加胶料与胎坯的接触面积，增强连接强度。所述注射模塑工艺使用的注射模塑基体材料与胎坯基体材料一致，高黏度注射模塑混炼胶会直接与胎坯形成胶黏，产生锚靶效应，并且加热硫化过程中胶料容易与胎坯形成部分交联，增强连接。所述注射模塑硫化工艺还可根据实际需要在胎坯表面注射模塑成型一定宽度的胎肩，胎肩的成型有利于保护与地面极为接近的胎坯部位，同时还能起到定位作用，防止轮胎工作过程中脱落；

第五步，卸胎：待硫化(固化)完全后，撤掉锁模油缸的油压，通过动模板移模油缸与活络模移模油缸协同作用推动活络模沿模座的滑槽向上移动，活络模被打开；同时通过内模移模油缸推动移模机构向下运动来缩回鼓瓦，完成脱模。取出再制造轮胎后进行动平衡等测试。

本发明一种轮胎成型工艺，针对成型的注射模塑硫化胎坯可以是新胚胎和再制造胎坯两种形式。上述新胎坯指成型至带束层的胎坯，新胎坯可以是未硫化的，也可以是硫化后的；上述再制造胎坯指经过清洗过后具有再制造性的胎坯，此时的胎坯是经过硫化的。上述新胎面指注射模塑在新胎坯表面的生胶硫化后形成的胎面；上述再制造胎面指注射模塑在再制造胎坯表面的生胶硫化后形成的胎面。

本发明一种轮胎成型工艺还可应用于传统轮胎成型工艺中，作为不同点，本发明轮胎成型工艺应用于传统轮胎成型工艺时，将本发明的注射模塑工艺还原成传统的模压工艺，其工艺流程为：

第一步，装胎：移模机构抱紧活塞内杆与活塞外杆，保证鼓瓦收缩至极限位置，将带有半熟胎面的轮胎装至硫化机上。通过移模机构带动活塞内杆与活塞外杆轴向下移使宽鼓瓦与窄鼓瓦胀开，待宽窄鼓瓦完全胀开至极限位置时，锁死移模机构，将胎坯固定。

第二步，硫化定型：通过动模板移模油缸带动动模板沿拉杆向下合模并锁模。通过电磁感应加热为硫化提供温度，通过内外模具共同作用为胎坯提供硫化压力成型轮胎，相较于本发明的注射模塑成型，该方法成型精度较低。第三步，卸胎：动模板移模油缸带动动模板沿拉杆向上运动打开外模具，通过移模机构带动活塞内杆与活塞外杆轴向下移使内模具收缩，待鼓瓦收缩至轮圈直径以内，取下成品轮胎。

本发明提出一种轮胎成型装备，主要包括注射模塑系统、合模系统、加热冷却系统和控制系统等。所述注射模塑系统包括塑化装置和注射模塑装置，用于注射模塑物料的塑化及注射；所述合模系统包括内模、活络模、模座、移模油缸、锁模油缸和移模机构等，其中内模主要包括夹环、宽瓦楔块、宽瓦、宽瓦支架、底板限位盘、活塞外杆、活塞内杆、导轨槽、宽瓦斜导轨滑块、窄瓦支架、窄瓦斜导轨滑块、窄瓦、窄瓦楔块、端盖、底板滑块。加热冷却系统分布于活络模和内模中，实现轮胎的硫化，内模的宽瓦和窄瓦中布置有电磁线圈。控制系统包括加热冷却控制及注射模塑装置、合模系统的控制。

上述轮胎成型装备的连接方式为：塑化装置安装于机架上，控制系统设置在塑化装置下部的机架内。塑化装置通过分配流道与各个注射装置相连。注射装置工作过程中与合模系统的模座保持相对静止。模座与活络模滑动连接，模座内的注射模塑流道在合模后与活络模上的注射模塑流道相通。活络模底部与活络模移模油缸活塞杆固接。斜楔快与固定在动模板上的内模移模油缸的活塞杆固接。动模板与固定在机架上的锁模油缸、动模板移模油缸活塞杆固接，与合模系统的拉杆滑动连接。内模安装在动模板上，内模移模油缸与动模板固接。底板限位盘与动模板通过螺钉、中间隔板等固接。阶梯式内模可设计成二阶及以上的多阶内模，二阶阶梯式内模的安装方式为：窄瓦与窄瓦支架通过螺钉固连，窄瓦支架通过导轨滑块机构分别与窄瓦楔块和底板限位盘配合传动，窄瓦楔块通过连接螺栓、夹环和活塞外杆连接在一起；宽瓦与宽瓦支架通过螺钉固连，窄瓦支架通过窄瓦斜导轨滑块与窄瓦楔块配合传动，通过底板滑块与底板限位盘配合传动，窄瓦楔块通过连接螺栓、夹环和活塞外杆连接在一起；宽瓦与宽瓦支架通过螺钉固连，宽瓦支架通过宽瓦斜导轨滑块与窄瓦楔块配合传动，通过底板滑块与底板限位盘配合传动，宽瓦楔块通过连接螺栓与活塞内杆连接在一起。宽瓦机构与窄瓦机构沿周向上交替排列。活塞内杆至于内模移模油缸内部，底板限位盘、活塞外杆、夹环套于活塞内杆上，连接螺栓将夹环固定于活塞外杆上端，活塞外杆上开设导向槽，机构顶端通过端盖进行固定。

当内模收缩时，活塞外杆驱动窄瓦楔块轴向下移，窄瓦支架与窄瓦楔块之间通过窄瓦斜导轨滑块产生滑动使窄瓦径向收缩，当窄瓦完成径向收缩活塞外杆继续下移带动窄瓦机构轴向下移让出空间，然后活塞内杆驱动宽瓦楔块轴向下移，宽瓦支架与宽瓦楔块之间通过宽瓦斜导轨滑块产生滑动使宽瓦径向收缩，窄瓦和宽瓦内都布置有电磁加热线圈，能够实现轮胎的内膜加热。当内模胀开时，活塞内杆驱动宽瓦楔块轴向上移，宽瓦机构完成径向胀开，然后活塞外杆带动窄瓦机构轴向上移，当上移到窄瓦与宽瓦平行位置时窄瓦支架与窄瓦楔块之间通过窄瓦斜导轨滑块再次产生活动使窄瓦径向胀开，在其外轮廓上形成一个完整的圆面，其外轮廓线与轮胎内轮廓线重合。

本发明一种轮胎成型装备，增设打磨集尘一体化系统，该系统包括打磨器和集尘器，打磨器可为常规打磨装置，根据轮胎使用磨损程度对轮胎实现打磨；集尘器可设置成小型集成器安装于打磨器上，在打磨过程中通过气流及时回收胶粉；集尘器也可设计为集尘槽，在打磨过程中将旧轮胎放置于集尘槽内，打磨脱落的胶粉直接被集尘槽吸入收集。

上述注射模塑系统可选用两种配置方案：

优选双阶式注射模塑系统，即注射模塑系统的塑化装置和注射装置独立存在，通过双阶式注射模塑系统内的塑化装置将生胶混炼并输送至注射装置内，通过注射装置将物料注射进模具。所述注射模塑系统的塑化装置优选螺杆式塑化装置，也可选用其他形式塑化装置例如磨盘式塑化装置。所述注射装置优选活塞式注射装置，工作压力高、阻力小；在设计制造过程中也可选用其他形式的注射装置。所述注射装置及塑化装置的驱动优选液压驱动，液压驱动力较大；也可选用其他驱动方式例如电动、电液复合驱动等。所述塑化装置为注射装置供料的方式可采用一台塑化装置为多台注射装置供料，设备成本低，但是容易造成远离塑化装置的注射装置缺料；也可采用一台塑化装置只为一台注射装置或临近的两台注射装置供料，设计成本提升，但是成型精度提高，尤其对长流程的流道有有益效果。所述注射模塑系统的塑化装置的安装位置可根据实际空间和成型需求设置成卧式、立式和斜角式。所述注射装置的排列方式优选环形阵列布置，便于均匀快速注射模塑混炼胶，防止混炼胶流程过长导致充填不满或造成明显熔接痕；且环形阵列多点注射模塑可多点控制材料填充量，从而精确控制再制造轮胎的动平衡。所述分配流道可选用环形分配流道或爪形分配流道，环形流道适应能力强，而爪形流道能够使各个注射装置到塑化装置的流程更一致。

备选塑化注射模塑一体式注射模塑系统，即注射模塑系统为注射模塑机，其集塑化和注射模塑一体，直接混炼好物料之后注射进模腔。所述注射模塑机的排列方式优选环形阵列排布，驱动方式优选液压驱动，安装方式优选卧式，也可选用立式或斜角式。

上述合模系统的移模机构优选斜楔式移模机构，斜楔式移模机构精度高、强度大，不易变形，能承受足够的锁模力。对于低压注射模塑或小轮胎再制造也可选用连杆式移模机构，或连杆斜楔复合式移模机构等。

合模系统内模优选本发明创新设计的阶梯式金属内模。阶梯式内模通过阶梯结构增加内模轴向运动动作弥补径向运动空间不足的问题，增大内模机构胀缩比。本发明采用阶梯式胀缩内模与传统单阶式金属内模相比将适用轮胎规格范围从30％胀缩比以下提高到55％胀缩比以下，能够适用大部分乘用车轮胎。

上述阶梯式金属内模运动方式优选径向、轴向、径向三步胀缩，在活塞外杆的驱动下窄瓦先进行径向收缩，收缩完成后活塞外杆继续上移带动窄瓦机构轴向上移，当窄瓦移动到机构顶端后，在活塞内杆的驱动下带动宽瓦径向收缩，但也可以采用径向轴向同时胀缩，首先由活塞外杆带动窄瓦收缩到一定程度时，活塞内杆驱动宽瓦进行收缩，同时窄瓦机构在完成径向收缩后进行轴向上移。

上述阶梯式金属内模鼓瓦组数优选8组，通过8个宽瓦和8个窄瓦2在周向上交替排列形成完整的圆，圆的外轮廓线与成品轮胎的内轮廓线完全一致。但鼓瓦组数优选值在6～20之间，提高鼓瓦组数同时可以增大该机构胀缩比拓宽适用生产的轮胎规格范围，但超过20组，鼓瓦数目过多，机构制造成本上升，稳定性下降，且适用范围无明显提升。

所述注射模塑流道包括两种选择方式：

第一种，全程式绝热流道套贯穿整个注射模塑流道，即注射模塑流道为整体式注射模塑流道。所述全程式绝热流道套与模座及活络模滑动连接；所述全程式绝热流道套与注射装置出口端通过螺纹或其他方式固接。当采用整体式注射模塑流道时：待合模完成后，移动注射装置间接推动全程式绝热流道套沿模具径向向中心运动，使绝热流道出口与模腔直接接触，然后物料经过绝热流道之后直接进入模腔，待浇口固化后，拉动注射装置与全程式绝热流道套沿模座径向向外运动，使全程式绝热流道套全部离开活络模。该流道形式较适用于工作过程中注射装置可在受控条件下沿径向自由移动的装备。

第二种，半程式绝热流道套仅固接于外模上，活络模上开设有普通注射模塑流道(热流道)，即注射模塑流道为分段式注射模塑流道。所述半程式绝热流道套与注射装置不固接。当采用分段式注射模塑流道时：物料通过绝热流道后再进入普通流道(热流道)，然后才进入模腔，待模腔内物料全部交联完成后，开模取出制品，并通过切割去除料把。该流道形式较适用于本发明中所述的单塑化装置为多注射装置供料的装备。所述普通流道的出口可以采用点浇口，也可采用扇形浇口；所述普通流道出口与入口见存在2-5o的拔模斜度，且出口大于入口。当采用分段式注射模塑流道时，普通注射模塑流道的入口处截面略大于绝热流道的出口截面，主要防止成型装备在长时间使用后流道磨损，出现流道错位导致的物料注射模塑受阻，延长设备使用寿命。

本发明一种轮胎成型工艺及装备针对轮胎制造具有简化工艺、适用范围宽、节约成本、节省材料、环境污染小的优势。相比于传统模压工艺，采用轮胎注射模塑成型技术，显著提高轮胎胎面的精度和均匀性；相比于传统轮胎再制造工艺，具有再制造操作工艺简单，轮胎再制造前处理简便；胎面与胎坯连接强度高、界面相容性好，轮胎工作过程中不易脱落；易于控制成型轮胎的动平衡等优势。相比于现有内模，采用阶梯式内模提高了成型轮胎的范围；金属内模具有更稳定的结构，在硫化过程中折损很低，无需频繁更换，为轮胎硫化工艺节约成本。

附图说明

图1为本发明一种轮胎成型装备的整机示意图，注射模塑系统为多台套。

图2为本发明一种轮胎成型装备的整机示意图，注射模塑系统为一台套。

图3为本发明一种轮胎成型装备的合模装置结构示意图。

图4为一种轮胎成型工艺及装备的注射模塑流道局部示意图，a为全程绝热式注射模塑流道示意图，b为半程绝热式注射模塑流道示意图。

图5为本发明一种轮胎成型装备的内模收缩状态下剖视图。

图6为本发明一种轮胎成型装备的内模收缩状态下的三维视图。

图7为本发明一种轮胎成型装备的内模胀开状态下的三维视图。

图8为本发明一种轮胎成型装备的瓦块支架和楔块布局示意图。

图9为一种轮胎成型工艺及装备的新胎坯成型轮胎断面示意图，a为开口式新胎坯，b为常规新胎坯。

图10为本发明一种轮胎成型装备的再制造胎坯成型轮胎断面示意图。

图中：1-锁模油缸；2-内模移模油缸；3-阶梯式金属内模具；4-动模板移模油缸；5-塑化装置(塑化装置)；6-控制系统；7-活络模移模油缸；8-注射装置；9-分配流道；10-模座；11-活络模；12-拉杆；13-机架；14-窄瓦；15-底板滑块；16-活塞外杆；17-活塞内杆；18-底板限位盘；19-窄瓦支架；20-外模端盖；21-窄瓦楔块；22-端盖；23-夹环；24-宽瓦楔块；25-宽瓦支架；26-宽瓦；27-注射模塑硫化胎坯；27-1-新胎坯；27-2-再制造胎坯；28-导轨槽；29-宽瓦斜导轨滑块；30-窄瓦斜导轨滑块；31-1-全程式绝热流道套；31-2-半程式绝热流道套；32-1-新胎面；32-2-再制造胎面。

具体实施方式

本发明提出的一种轮胎成型工艺的基本工艺流程为：装胎坯、注射模塑硫化和卸胎。再制造轮胎中的具体体现为装胎坯之前需要增加胎坯清洗、胎坯再制造评估两个基本步骤。如果在轮胎成型机上成型的是传统的胎坯，即包含有胎面胶，装胎坯后，采用模压硫化工艺。

本发明一种轮胎成型工艺的具体工艺流程为：

第一步，装胎坯：如图1和图5所示，将阶梯式金属内模3收缩至极限位置，抱紧活塞内杆17与活塞外杆16，将成型至带束层的新胎坯27-1装至硫化机台上。然后通过驱动内模移模油缸2的活塞内杆17与活塞外杆16使内模胀开至极限状态，固定胎坯；

第二步，注射模塑硫化：如图1，动模板移模油缸4带动动模板沿拉杆12向下运动，待轮胎与活络模11在同一高度时，通过活络模移模油缸7的活塞杆拉动活络模11向下运动并抱住胎坯进入模座10中。此时锁模油缸1仍处于无压状态，待动模板移模油缸4将动模板拉到与模座10接触位置时，即达到完全合模位置时，给锁模油缸1供给压力油，锁模，等待注射模塑。在进行胎坯前处理的同时，橡胶注射模塑系统的塑化装置5将生胶塑化，并通过螺杆将添加相例如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、炭黑等促进硫化和结构增强材料等与基体相生胶进行均化混炼，得到可注射模塑的混炼胶，并通过分配流道9注入注射模塑系统的注射装置8中。锁模后，通过注射模塑系统的注射装置8将混炼胶注入模内，注射模塑完成后保压，同时通过加热冷却系统加热活络模11促进硫化过程获得新胎面32-1，其和新胎坯27-1紧密连接形成注射模塑硫化轮胎；

第三步，卸胎：硫化结束后，撤掉锁模油缸1的油压，通过动模板移模油缸4与活络模移模油缸7协同作用推动活络模11沿模座10的滑槽向上移动，活络模11被打开；同时通过内模移模油缸2推动移模机构向下运动来缩回鼓瓦，完成脱模。取出轮胎后进行动平衡等测试。

本发明一种轮胎成型工艺还可应用于轮胎再制造，其工艺流程区别于新轮胎注射模塑硫化成型工艺流程的是在装胎坯前需要进行胎坯清洗和再制造性检测：

第一步，胎坯清洗：包括去除旧轮胎的废胎面，清理胎坯上的杂质包括嵌入的石子、碎片等，清理胎坯上被破坏的孔洞等，清理完成后需要对胎坯上与即将与胎面接触的地方进行打磨，保证接触面无杂质，接触面粗糙。本发明所述胎坯清洗工艺不需要对与胎面接触的那一个曲面修平，只需要清理上面的杂质，不需要修补孔洞；

第二步，再制造性评估：利用专业评估手段评估胎坯上的裂纹、胎坯老化程度等，做出胎坯是否有继续再制造的必要。如果利用再制造方法能带来的价值较低，则舍弃再制造；如果再制造价值较高，则继续本工艺路径；

第三步，装胎坯：将阶梯式金属内模3收缩至极限位置，抱紧活塞内杆17与活塞外杆16，将经过打磨及通过再制造评估的再制造胎坯装至硫化机台上(所述装胎坯过程可以根据需要在胎坯外包裹一层涂胶帘布)。通过驱动内模移模油缸2的活塞内杆17与活塞外杆16使内模胀开至极限状态，固定胎坯；

第四步，注射模塑硫化：如图1，动模板移模油缸4带动动模板沿拉杆12向下运动，待轮胎与活络模11在同一高度时，通过活络模移模油缸7的活塞杆拉动活络模11向下运动并抱住胎坯进入模座10中。此时锁模油缸1仍处于无压状态，待动模板移模油缸4将动模板拉到与模座10接触位置时，即达到完全合模位置时，给锁模油缸1供给压力油，锁模，等待注射模塑。在进行胎坯前处理的同时，橡胶注射模塑系统的塑化装置5将生胶塑化，并通过螺杆将添加相例如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、炭黑等促进硫化和结构增强材料等与基体相生胶进行均化混炼，得到可注射模塑的混炼胶，并通过分配流道9注入注射模塑系统的注射装置8中。锁模后，通过注射模塑系统的注射装置8将混炼胶注入模内，注射模塑完成后保压，同时通过加热冷却系统加热活络模11促进硫化过程。即利用橡胶注射模塑系统将已经安装到模具内的胎坯表面注射模塑一层生胶，然后通过外模具加热硫化获得再制造胎面32-2，其和再制造胎坯27-2紧密连接形成注射模塑硫化轮胎。注射模塑工艺过程中，原有的胎坯充当嵌件，胎坯上缺失的胎面、由于工作过程中造成的孔洞等都是注射模塑过程需要填补混炼胶的地方；

第五步，卸胎：胎面硫化(固化)完全后，撤掉锁模油缸1的油压，通过动模板移模油缸4与活络模移模油缸7协同作用推动活络模11沿模座10的滑槽向上移动，活络模11被打开；同时通过内模移模油缸2推动移模机构向下运动来缩回鼓瓦，完成脱模。取出再制造轮胎后进行动平衡等测试。

如图9，本发明一种轮胎注射模塑成型工艺及装备可针对成型的注射模塑硫化胎坯27可以是新胎坯27-1和再制造胎坯27-2两种形式。上述新胎坯27-1指成型至带束层的胎坯，新胎坯27-1可采用开口式结构，如图9a，通过张开轮胎内侧圈子口防止胎坯在装胎与卸胎过程中被金属内模划伤内表面，同时也可选用常规轮胎结构进行注射模塑硫化，如图9b；如图10，上述再制造胎坯27-2指经过清洗过后具有再制造性的胎坯。

上述新胎面32-1指注射模塑在新胎坯27-1表面的生胶硫化后形成的胎面，如图9所示；图10所示，上述再制造胎面32-2指注射模塑在再制造胎坯27-2表面的生胶硫化后形成的胎面。

本发明一种轮胎成型装备还可应用于传统轮胎成型工艺中，作为不同点，本发明轮胎成型装备应用于传统轮胎成型工艺时，将本发明的注射模塑工艺还原成传统的模压工艺，其工艺流程为：

第一步，装胎：移模机构抱紧活塞内杆17与活塞外杆16，保证鼓瓦收缩至极限位置，将带有半熟胎面的轮胎装至硫化机上。通过移模机构带动活塞内杆17与活塞外杆16轴向上移使宽瓦24与窄瓦胀14开，待宽窄鼓瓦完全胀开至极限位置时，锁死移模机构，将胎坯固定。

第二步，硫化定型：通过动模板移模油缸4带动动模板沿拉杆12向下合模并锁模。通过电磁感应加热为硫化提供温度，通过内外模具共同作用为胎坯提供硫化压力成型轮胎，相较于本发明的注射模塑成型，该方法成型精度较低。

第三步，卸胎：动模板移模油缸4带动动模板沿拉杆12向上运动打开外模具，通过移模机构带动活塞内杆与活塞外杆轴向上移使内模具收缩，待鼓瓦收缩至轮圈直径以内，取下成品轮胎。

本发明一种轮胎成型工艺及装备的创新阶梯式内模的具体动作方式为：如图5和图6，当内模收缩时，活塞外杆16驱动窄瓦楔块21轴向下移，窄瓦支架19与窄瓦楔块21之间通过窄瓦斜导轨滑块30产生滑动使窄瓦14径向收缩，当窄瓦14完成径向收缩活塞外杆16继续下移带动窄瓦机构轴向下移让出空间，然后活塞内杆17驱动宽瓦楔块24轴向下移，宽瓦支架25与宽瓦楔块24之间通过宽瓦斜导轨滑块29产生滑动使宽瓦26径向收缩。

如图3和图7，当内模胀开时，活塞内杆17驱动宽瓦楔块24轴向上移，宽瓦机构完成径向胀开，然后活塞外杆16带动窄瓦机构轴向上移，当上移到窄瓦14与宽瓦26平行位置时窄瓦支架19与窄瓦楔块21之间通过窄瓦斜导轨滑块30再次产生运动使窄瓦14径向胀开，在其外轮廓上形成一个完整的圆面，其外轮廓线与轮胎内轮廓线重合。

为满足基本工艺流程，本发明针对性设计了一种含阶梯式金属内模的轮胎成型装备。

本发明一种轮胎成型装备包括打磨集尘一体化系统、合模系统、注射模塑系统、加热冷却系统、控制系统等。所述打磨集尘一体化系统包括打磨器和集尘器；所述合模系统包括阶梯式金属内模3、活络模11、模座10、移模油缸、锁模油缸1、移模机构等；所述注射模塑系统包括塑化装置5、注射模塑装置8等。所述合模系统的内模主要包括夹环23、宽瓦楔块24、宽瓦26、宽瓦支架25、底板限位盘18、活塞外杆16、活塞内杆17、导轨槽28、宽瓦斜导轨滑块29、窄瓦支架19、窄瓦斜导轨滑块30、窄瓦14、窄瓦楔块21、端盖22、底板滑块15。

如图1和图2所示，上述轮胎成型装备的连接方式为：塑化装置5安装于机架13上，控制系统6设置在塑化装置5下部的机架13内。塑化装置5通过分配流道9与各个注射装置8相连。塑化装置5可以为一台套或多台套，注射装置8工作过程中与合模系统的模座10保持相对静止。模座10与活络模11滑动连接，模座10内的注射模塑流道在合模后与活络模11上的注射模塑流道相通。活络模11底部与活络模移模油缸7活塞杆固接。斜楔块与固定在动模板上的内模移模油缸2的活塞杆固接。动模板与固定在机架13上的锁模油缸1、动模板移模油缸4活塞杆固接，与合模系统的拉杆12滑动连接。阶梯式金属内模具3安装在动模板上，内模移模油缸2与动模板固接。底板限位盘18与动模板通过螺钉、中间隔板等固接。阶梯式金属内模3可设计成二阶及以上的多阶内模，如图5，二阶阶梯式内模的安装方式为：窄瓦14与窄瓦支架19通过螺钉固连，窄瓦支架19通过导轨滑块机构分别与窄瓦楔块21和底板限位盘18配合传动，窄瓦楔块21通过连接螺栓、夹环23和活塞外杆16连接在一起；宽瓦26与宽瓦支架25通过螺钉固连，窄瓦支架19通过窄瓦斜导轨滑块30与窄瓦楔块21配合传动，通过底板滑块15与底板限位盘配合传动，窄瓦楔块21通过连接螺栓、夹环23和活塞外杆16连接在一起；宽瓦26与宽瓦支架25通过螺钉固连，宽瓦支架25通过宽瓦斜导轨滑块29与窄瓦楔块24配合传动，通过底板滑块15与底板限位盘配合传动，宽瓦楔块24通过连接螺栓与活塞内杆17连接在一起。活塞内杆17至于内模移模油缸2内部，底板限位盘18、活塞外杆16、夹环23套于活塞内杆17上，连接螺栓将夹环固定于活塞外杆16上端，活塞外杆16上开设导向槽，机构顶端通过端盖22进行固定。如图8，宽瓦机构与窄瓦机构沿周向上交替排列。

如图4，所述注射模塑流道包括两种选择方式：

第一种，全程式绝热流道套31-1贯穿整个注射模塑流道，即注射模塑流道为整体式注射模塑流道。所述全程式绝热流道套31-1与模座10及活络模113滑动连接；所述全程式绝热流道套31-1与注射装置出口端通过螺纹或其他方式固接。当采用整体式注射模塑流道时：待合模完成后，移动注射装置8间接推动全程式绝热流道套31-1沿模具径向向中心运动，使绝热流道出口与模腔直接接触，然后物料经过绝热流道之后直接进入模腔，待浇口固化后，拉动注射装置8与全程式绝热流道套31-1沿模座10径向向外运动，使全程式绝热流道套31-1全部离开活络模11。该流道形式较适用于工作过程中注射装置可在受控条件下沿径向自由移动的装备。

第二种，半程式绝热流道套31-2仅固接于外模上，活络模11上开设有普通注射模塑流道(热流道)，即注射模塑流道为分段式注射模塑流道。所述半程式绝热流道套31-2与注射装置8不固接。当采用分段式注射模塑流道时：物料通过绝热流道后再进入普通流道(热流道)，然后才进入模腔，待模腔内物料全部交联完成后，开模取出制品，并通过切割去除料把。该流道形式较适用于本发明中所述的单塑化装置5为多注射装置8供料的装备。

Claims (10)

1.一种轮胎成型工艺，其特征在于：第一步，装胎坯：将阶梯式金属内模收缩至极限位置，抱紧活塞内杆与外杆，将在轮胎成型机上成型至带束层的新胎坯装至硫化机台上处于收缩状态的阶梯式金属内模外，然后通过驱动内模移模油缸的活塞内杆与活塞外杆使内模胀开至极限状态，固定胎坯；

第二步，注射模塑硫化：动模板移模油缸带动动模板沿拉杆向下运动，待轮胎与活络模在同一高度时，通过活络模移模油缸的活塞杆拉动活络模向下运动并抱住胎坯进入模座中，模板移模油缸将动模板拉到与模座接触位置，给锁模油缸供给压力油，锁模，通过注射模塑系统的注射装置将混炼胶注入模内，注射模塑完成后保压，窄瓦和宽瓦内都布置有电磁加热线圈，能够实现轮胎的内膜加热，同时通过活络模的加热冷却系统加热活络模促进硫化过程获得胎面，胎面和胎坯紧密连接形成注射模塑硫化轮胎；

第三步，卸胎：待硫化完全后，撤掉锁模油缸的油压，通过动模板移模油缸与活络模移模油缸协同作用推动活络模沿模座的滑槽向上移动，活络模被打开；同时通过内模移模油缸推动移模机构向下运动来缩回鼓瓦，完成脱模，取出轮胎后进行动平衡等测试，各项测试合格后得到产品轮胎。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于：将在轮胎成型机上成型至带束层的新胎坯更换为再制造胎坯，在装胎坯步骤前增设两步：

第一步，胎坯清洗：包括去除旧轮胎的废胎面，清理胎坯上的杂质，包括清除嵌入的石子、碎片，清理胎坯上被破坏的孔洞，清理完成后需要对胎坯上与即将与胎面接触的地方进行打磨，保证接触面无杂质，接触面粗糙；

第二步，再制造性评估：利用专业评估手段评估胎坯上的裂纹、胎坯老化程度，做出胎坯是否有继续再制造的必要，有继续再制造的必要的胎坯进行后续的三步。

3.根据权利要求2所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于：在胎坯外包裹一层涂胶帘布。

4.根据权利要求2所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于：在胎坯表面注射模塑成型一定宽度的胎肩。

5.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工艺，其特征在于：胎坯是在轮胎成型机上成型到胎面胶，成型工艺中第二步为，硫化成型：动模板移模油缸带动动模板沿拉杆向下运动，待轮胎与活络模在同一高度时，通过活络模移模油缸的活塞杆拉动活络模向下运动并抱住胎坯进入模座中，模板移模油缸将动模板拉到与模座接触位置，给锁模油缸供给压力油，锁模，保压，窄瓦和宽瓦内都布置有电磁加热线圈，能够实现轮胎的内膜加热，同时通过活络模的加热冷却系统加热活络模促进硫化过程获得胎面，胎面和胎坯紧密连接形成硫化轮胎。

6.一种轮胎成型装备，其特征在于：主要包括注射模塑系统、合模系统、加热冷却系统和控制系统，所述注射模塑系统包括塑化装置和注射模塑装置；所述合模系统包括内模、活络模、模座、移模油缸、锁模油缸和移模机构等，其中内模主要包括夹环、宽瓦楔块、宽瓦、宽瓦支架、底板限位盘、活塞外杆、活塞内杆、导轨槽、宽瓦斜导轨滑块、窄瓦支架、窄瓦斜导轨滑块、窄瓦、窄瓦楔块、端盖和底板滑块，加热冷却系统分布于活络模和内模中，实现轮胎的硫化，内模的宽瓦和窄瓦中布置有电磁线圈；控制系统包括加热冷却控制及注射模塑装置、合模系统的控制；塑化装置安装于机架上，控制系统设置在塑化装置下部的机架内，塑化装置通过分配流道与各个注射装置相连，注射装置工作过程中与合模系统的模座保持相对静止，模座与活络模滑动连接，模座内的注射模塑流道在合模后与活络模上的注射模塑流道相通，活络模底部与活络模移模油缸活塞杆固接，斜楔快与固定在动模板上的内模移模油缸的活塞杆固接，动模板与固定在机架上的锁模油缸、动模板移模油缸活塞杆固接，与合模系统的拉杆滑动连接，内模安装在动模板上，内模移模油缸与动模板固接，底板限位盘与动模板通过螺钉、中间隔板等固接；内模的安装方式为：窄瓦与窄瓦支架通过螺钉固连，窄瓦支架通过导轨滑块机构分别与窄瓦楔块和底板限位盘配合传动，窄瓦楔块通过连接螺栓、夹环和活塞外杆连接在一起；宽瓦与宽瓦支架通过螺钉固连，窄瓦支架通过窄瓦斜导轨滑块与窄瓦楔块配合传动，通过底板滑块与底板限位盘配合传动，窄瓦楔块通过连接螺栓、夹环和活塞外杆连接在一起；宽瓦与宽瓦支架通过螺钉固连，宽瓦支架通过宽瓦斜导轨滑块与窄瓦楔块配合传动，通过底板滑块与底板限位盘配合传动，宽瓦楔块通过连接螺栓与活塞内杆连接在一起；宽瓦机构与窄瓦机构沿周向上交替排列；活塞内杆至于内模移模油缸内部，底板限位盘、活塞外杆、夹环套于活塞内杆上，连接螺栓将夹环固定于活塞外杆上端，活塞外杆上开设导向槽，机构顶端通过端盖进行固定。

7.根据权利要求6所述的一种轮胎成型装备，其特征在于：增设打磨集尘一体化系统，该系统包括打磨器和集尘器，打磨器为常规打磨装置，根据旧轮胎使用磨损程度对轮胎实现打磨；集尘器设置成小型集成器安装于打磨器上，在打磨过程中通过气流及时回收胶粉；集尘器也设计为集尘槽，在打磨过程中将旧轮胎放置于集尘槽内，打磨脱落的胶粉直接被集尘槽吸入收集。

8.根据权利要求6所述的一种轮胎成型装备，其特征在于：注射模塑系统的塑化装置和注射装置独立存在，通过双阶式注射模塑系统内的塑化装置将生胶混炼并输送至注射装置内，通过注射装置将物料注射进模具，塑化装置选螺杆式塑化装置，注射装置选活塞式注射装置；注射模塑流道包括两种选择方式：全程式绝热流道套贯穿整个注射模塑流道或半程式绝热流道套。

9.根据权利要求6所述的一种轮胎成型装备，其特征在于：所述塑化装置为注射装置供料的方式采用一台塑化装置为多台注射装置供料，或采用一台塑化装置只为一台注射装置或临近的两台注射装置供料；或塑化注射模塑一体式注射模塑系统，集塑化和注射模塑一体，直接混炼好物料之后注射进模腔。

10.根据权利要求9所述的一种轮胎成型装备，其特征在于：所述注射模塑机的排列方式为环形阵列排布，或注射装置的排列方式为环形阵列布置；或

分配流道选用环形分配流道或爪形分配流道。

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