CN113103635B - 一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊及成型机和成型方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及轮胎制造领域，尤其涉及一种轮胎成型工序中胎侧成型的新型反包胶囊及成型机和成型方法。一种轮胎成型工序中胎侧成型的新型反包胶囊，该反包胶囊包括胶囊体和设置胶囊体的两侧的子口；其特征在于，所述的胶囊体包括第一胶囊厚度区和第二胶囊厚度区，第一胶囊厚度区用于贴附胎侧胶料，起点位于胎侧胶料B点位置，终点至少位于胎侧胶料Α点位置，第二胶囊厚度区由右侧子口延伸至胎侧胶料B点位置；第二胶囊厚度区的厚度为h₂，第一胶囊厚度区最薄位置位于胎侧胶料Α点位置，厚度为h₁，h₁=0.5‑0.7 h₂，第一胶囊厚度区由Α点位置至B点位置厚度逐渐或梯度增加至h₂。本申请避免了因胶囊充气形状不良而造成的轮胎内部褶皱及气泡等缺陷。

Description

一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊及成型机和成型 方法

技术领域

本申请涉及轮胎制造领域，尤其涉及一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊及成型机和成型方法。

背景技术

在轮胎生产过程中，成型工序的职责是把橡胶加工成的半制品利用轮胎成型机，按照严格的设计及工艺要求组装在一起，形成轮胎的大体形状。在成型完毕时，轮胎的内部构造及材料分布已经基本确定，最后通过硫化工序使胎胚最终形成具有使用功能的轮胎。

本专利涉及到的是成型环节中的轮胎胎侧部件按工艺需求贴合到轮胎上的过程。

成型时胎侧部件以平铺的状态出现在成型鼓表面的，成型过程将平面状的胎侧在一个特定的工作位置圆筒状）贴合成圆环如图1中的状态①），再传送到另一工作位置主鼓）上。通过胶囊膨胀成气球状，将胎侧靠近外部的位置撑起如图1中的状态②），以渐进的方式依次靠近定型后胎胚胎体的侧壁，进而形成定型辊压后的胎侧如图1中的状态③）。在这一过程在轮胎生产过程中被称为轮胎的胎侧反包。而对于胶囊鼓成型机来说，起决定性作用的装置就是成型机的反包胶囊。

反包胶囊在成型的胎侧反包过程中的作用是撑起胎侧，而此过程中胎侧的形状变化如图1所示。

状态1、初始状态：胎侧平铺在成型鼓上，圆周对接形成筒状；

状态2、撑起状态：胎侧一侧固定直径不变）另一侧直径增大，由胶囊撑起，慢慢向圆周扩散。此时胎侧整体呈喇叭形状，

状态3、完成反包贴合：最终撑起至最高状态即胎侧整体由筒状变为圆环形状），均匀粘合到轮胎的两侧，达到胎侧的实际定位位置。

胎侧在完成以上动作的过程中，主要依靠的是胶囊动作辅助。此过程中的特定要求为：胎侧的形状要求ΑB段长度在可控范围。这是轮胎成型生产时的特定要求，也是影响轮胎生产质量的一个重要因素。

目前在轮胎生产中，因胎侧反包不良造成的不合格品很多，实现反包动作的要点是胎侧部件各点动作的均匀协调，目前能达到反包动作的最优方案的辅助工具即为成型机的反包胶囊。而由于每个生产厂家对胶囊的设计方式不同，也造成了不同厂家在成型时胎侧的反包过程存在差异。以下列举目前在用的成型局胶囊存在的技术弊端，具体表现为：

1、在胶囊充气撑起胎侧部件，使胎侧形状达到图1）状态②时，因α角度增加，张力F在胎侧轴线上的分力F₁随之增大，当F₁大于胶囊与胎侧表面摩擦力时，胎侧与胶囊的接触面发生相对滑动，最终造成胎侧反包后图1）状态③的ΑB段宽度达不到设计要求，即轮胎的胎侧位置的设计尺寸不能按要求贴在设计既定位置，从而影响轮胎的性能。

2、目前行业内在用的成型胶囊在制造的过程中，为了性能稳定及使用周期长，均采用的通体均等厚的制造工艺。这一做法的弊端是：当胶囊空载充气时，充气的形状能维持理想的球形。当在成型机上工作时，由于胎侧覆盖在胶囊的一端，胎侧本身为生胶部件，胶料内部的长链高分子相互之间的缠结等作用使其内部产生抗变形应力，当胶囊充气时，覆盖有胎侧部件的胶囊区域对膨胀力的要求较高，胶囊未覆盖胎侧的一端会因气体的充入优先膨胀，而覆盖有胎侧的另一端必须要等到充入气压更大时，才开始膨胀并进入正式的工作状态，即膨胀滞后。该现象造成的弊端：

1）、成型胶囊需过度充气才能撑起胎侧；

2）、胎侧在胶囊产生不规则的变形过程中易与胶囊表面滑移，影响胎侧部件的定位尺寸。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊。本申请避免了因胶囊充气形状不良而造成的轮胎内部褶皱及气泡等缺陷；进一步，本申请还解决了轮胎生产过程中胶囊成型机的反包动作弊病；使轮胎设计尺寸在成型后得以完美的实现，在提升了轮胎的合格率的同时使轮胎产品的设计性能得以完美实现。

为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：

一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊，该反包胶囊包括胶囊体和设置胶囊体的两侧的子口；其特征在于，所述的胶囊体包括第一胶囊厚度区和第二胶囊厚度区，第一胶囊厚度区用于贴附胎侧胶料，起点位于胎侧胶料B点位置，终点至少位于胎侧胶料Α点位置，第二胶囊厚度区由右侧子口延伸至胎侧胶料B点位置；第二胶囊厚度区的厚度为h₂，第一胶囊厚度区最薄位置位于胎侧胶料Α点位置，厚度为h₁，h₁=0.5-0.7 h₂，第一胶囊厚度区由Α点位置至B点位置厚度逐渐或梯度增加至h₂。

作为进一步改进，所述的第一胶囊厚度区终点超过胎侧胶料Α点位置止于轮胎子口耐磨胶外侧，胶囊体在轮胎子口耐磨胶部厚度反向由h₁逐渐或梯度增加至h₂。

作为进一步改进，所述的第一胶囊厚度区由Α点位置至B点位置，一侧表面均匀设置有齿形阶梯状条纹，另一侧表面均匀设置圆孔。

作为进一步改进，h₂为8-15mm，h₁为5-10mm。再优选，h₂为8-10mm，h₁为5-7mm。

进一步，本申请还公开了一种轮胎成型机，包括成型鼓、仿形轮廓锁块、反包胶囊和助推胶囊，反包胶囊的两侧子口分别固定设置在成型鼓上，仿形轮廓锁块设置在轮胎子口位置下方，助推胶囊设置在反包胶囊的一侧，其特征在于，反包胶囊采用所述的反包胶囊。

作为进一步改进，仿形轮廓锁块设置在成型鼓的外侧，仿形轮廓锁块的外圈设置有沟槽，沟槽径向截面包括第一斜边、倾斜底边和第二斜边，第一斜边位于轮胎子口内侧，第二斜边的位于轮胎子口外侧，第一斜边和第二斜边与倾斜底边相连接；倾斜底边与水平轴成α夹角，α夹角与所生产的轮胎产品子口位置夹角α”的关系为：α″-α=4°~15°；倾斜底边的长度为L，与轮胎趾口下平面L″的关系为：L：L″=1.05~1.2 。

作为进一步改进，α为14-18°，第一斜边水平夹角为45-60°，第二斜边水平夹角为55-65°；优选，α为15-17°，第一斜边水平夹角为50-55°，第二斜边水平夹角为58-62°。

作为进一步改进，沟槽径向截面包括第三斜边，第三斜边连接第二斜边，与第二斜边通过圆弧过渡，第三斜边水平夹角为15-20°，优选，第三斜边水平夹角为16-18°。

本发明锁块截面凹槽形状更接近轮胎成品的胎圈形状，即胎胚胎圈部位的截面形状与硫化模具的形状近似，锁块通体为刚性金属结构，不会因锁块撑起的力量大而变形。而锁块加锁块胶囊的结构，因锁块胶囊位于锁块凹槽处的厚度决定了该部件在锁块推起后，胶囊部位（自身成分为橡胶）会发生挤压变形，因此传统形态的锁块或锁块机构做成的轮胎胎圈形状，会因为胎圈内存在钢丝圈骨架而自然形成一个椭圆形的截面形状。仿形轮廓锁块的工作原理是依靠自身的刚性材质，强制使成型过程中的胎圈形状达到与成品胎一致。在硫化过程，胎胚的胎圈部位已经具有了成品胎圈的形状，因此避免了硫化过程中胶料受热受压再发生较大范围的流动，更好的保证了轮胎设计时各部位的理论参数，提升轮胎的质量稳定性。

进一步，本申请还公开了一种轮胎成型工序中胎侧成型方法，该方法设计胎侧成型胶囊体包括第一胶囊厚度区和第二胶囊厚度区，第一胶囊厚度区用于贴附胎侧胶料，在胎侧成型时控制第一胶囊厚度区张力+胎侧胶部件张力=第二胶囊厚度区张力，从而使胶囊体在充气撑起胎侧时，胶囊体自身的动态膨胀过程始终保持球形状态。

本申请由于采用了上述的技术方案，包括胶囊轮廓设计中的不等厚轮廓，使传统的胶囊成型机在胶囊充气时避免了因胶囊充气形状不良而造成的轮胎内部褶皱及气泡等缺陷；在胶囊表面设计时加入了逆向阶梯表面及圆柱形凸起表面相结合的方式，完美解决了轮胎生产过程中胶囊成型机的反包动作弊病，使轮胎设计尺寸在成型后得以完美的实现，在提升了轮胎的合格率的同时使轮胎产品的设计性能得以完美实现。

附图说明

图1为本申请中胎侧反包动作过程示意图。

图2为本申请的工作方式示意图。

图3、图4为本申请的反包胶囊表面展开结构示意图。

图5为仿形轮廓锁块的结构示意图。

图6为仿形轮廓锁块与轮胎成型时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式做一个详细的说明。

如图2所示，一种轮胎成型机，包括成型鼓3、仿形轮廓锁块8、反包胶囊1和助推胶囊2，反包胶囊1的两侧子口分别固定设置在成型鼓3上，仿形轮廓锁块8设置在轮胎子口位置下方，助推胶囊2设置在反包胶囊1的一侧；反包胶囊包括胶囊体1和设置胶囊体1的两侧的子口；所述的胶囊体1包括第一胶囊厚度区11和第二胶囊厚度区12，第一胶囊厚度区11用于贴附胎侧胶料4，起点位于胎侧胶料4B点位置，终点至少位于胎侧胶料4Α点位置，第二胶囊厚度区12由右侧子口延伸至胎侧胶料4B点位置，当然；第二胶囊厚度区12的厚度为h₂，第一胶囊厚度区11最薄位置位于胎侧胶料4Α点位置，厚度为h₁，h₁=0.5-0.7 h₂，第一胶囊厚度区11由Α点位置至B点位置厚度逐渐或梯度增加至h₂。当然本申请中第一胶囊厚度区11终点超过胎侧胶料4Α点位置止于轮胎子口耐磨胶外侧，胶囊体1在轮胎子口耐磨胶部厚度反向由h₁逐渐或梯度增加至h₂。作为一个具体的例子，本申请的h₂为8mm， h₁为5mm。如图3、图4所示，第一胶囊厚度区11由Α点位置至B点位置，一侧表面均匀设置有齿形阶梯状条纹（6），另一侧表面均匀设置圆孔7。

如图5、图6所示，仿形轮廓锁块8为环形，仿形轮廓锁块8设置在成型鼓3的外侧，仿形轮廓锁块8的外圈设置有沟槽，沟槽径向截面包括第一斜边82、倾斜底边81和第二斜边83，第一斜边82位于轮胎子口内侧，第二斜边83的位于轮胎子口外侧，第一斜边82和第二斜边83与倾斜底边81相连接；倾斜底边81与水平轴成α夹角，α夹角与所生产的轮胎产品子口位置夹角α”的关系为：α″-α=4°~15°；倾斜底边81的长度为L，与轮胎趾口下平面L″的关系为：L：L″=1.05~1.2 。作为一个具体的例子，α为16°，第一斜边82水平夹角为52°，第二斜边83水平夹角为60°。当然，本申请中沟槽径向截面包括第三斜边84，第三斜边84连接第二斜边83，与第二斜边83通过圆弧过渡，第三斜边84水平夹角为17°。

本申请的一种轮胎成型工序中胎侧成型方法，该方法设计胎侧成型胶囊体1包括第一胶囊厚度区11和第二胶囊厚度区12，第一胶囊厚度区11用于贴附胎侧胶料4，在胎侧成型时控制第一胶囊厚度区11张力+胎侧胶部件张力=第二胶囊厚度区12张力，从而使胶囊体1在充气撑起胎侧时，胶囊体1自身的动态膨胀过程始终保持球形状态。

本申请由于采用了上述的技术方案，具有以下的特点：

1、不等厚度轮廓设计：

因橡胶部件胎侧本身具有粘弹性，所以在胶囊充气膨胀前应将橡胶部件与胶囊视为整体，当充气变形开始时，如图2所示胶囊的第一胶囊厚度区11因尺寸减薄而优先膨胀，撑起胎侧时因胎侧为橡胶部件，以其自身具备弹性加上胶囊的弹性，产生束缚力的叠加，而放缓膨胀过程。待到第二胶囊厚度区12开始膨胀后，第二胶囊厚度区12的张力变大，从而使区域I再和第二胶囊厚度区12同步开始膨胀，使整个胶囊的膨胀截面形成了完美的球形轮廓。

在胶囊的设计中，在保证材料强度的同时，减薄第一胶囊厚度区11的材料，按正常胶囊的制备过程完成胶囊的制作，达到本文中预期的不等厚轮廓设计。

2、表面设计：

在胶囊的工作表面主要指成型作业时胶囊与轮胎胎侧部件接触的部分分成两个区域，如图2所示：第一胶囊厚度区11为胶囊撑起时接触胎侧的初始端，表面设计为逆向阶梯与圆形凸起状表面的组合形式(如图3、图4)，胶囊在成型机上膨胀时，能更好的约束胎侧部件。使胎侧部件在如图1的动作过程中保持外形，从而保证了轮胎中重要部件的设计尺寸。

3、仿形轮廓锁块本身具有金属的刚性，如图5、图6所示，在推力的作用下会和钢丝圈一起约束胶料部件并挤压，使胎胚形成一个与锁块凹槽形状相同的钢圈形状。避免了硫化过程中胶料受热受压再发生较大范围的流动，更好的保证了轮胎设计时各部位的理论参数，提升轮胎的质量稳定性。

以上为对本申请实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊，该反包胶囊包括胶囊体（1）和设置胶囊体（1）的两侧的子口；其特征在于，所述的胶囊体（1）包括第一胶囊厚度区（11）和第二胶囊厚度区（12），第一胶囊厚度区（11）用于贴附胎侧胶料（4），起点位于胎侧胶料（4）B点位置，终点至少位于胎侧胶料（4）Α点位置，第二胶囊厚度区（12）由右侧子口延伸至胎侧胶料（4）B点位置；第二胶囊厚度区（12）的厚度为h₂，第一胶囊厚度区（11）最薄位置位于胎侧胶料（4）Α点位置，厚度为h₁，h₁=（0.5-0.7）h₂，h₂为8-15mm，h₁为5-10mm；第一胶囊厚度区（11）由Α点位置至B点位置厚度逐渐或梯度增加至h₂；第一胶囊厚度区（11）终点超过胎侧胶料（4）Α点位置止于轮胎子口耐磨胶外侧，胶囊体（1）在轮胎子口耐磨胶部厚度反向由h₁逐渐或梯度增加至h₂。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊，其特征在于，第一胶囊厚度区（11）由Α点位置至B点位置，一侧表面均匀设置有齿形阶梯状条纹（6），另一侧表面均匀设置圆孔（7）。

3.根据权利要求1所述的一种轮胎成型工序中胎侧成型的反包胶囊，其特征在于，h₂为8-10mm，h₁为5-7mm。

4.一种轮胎成型机，包括成型鼓（3）、仿形轮廓锁块（8）、反包胶囊（1）和助推胶囊（2），反包胶囊（1）的两侧子口分别固定设置在成型鼓（3）上，仿形轮廓锁块（8）设置在轮胎子口位置下方，助推胶囊（2）设置在反包胶囊（1）的一侧，其特征在于，反包胶囊（1）采用权利要求1-3任意一项权利要求所述的反包胶囊。

5.根据权利要求4所述的一种轮胎成型机，其特征在于，仿形轮廓锁块（8）设置在成型鼓（3）的外侧，仿形轮廓锁块（8）的外圈设置有沟槽，沟槽径向截面包括第一斜边（82）、倾斜底边（81）和第二斜边（83），第一斜边（82）位于轮胎子口内侧，第二斜边（83）的位于轮胎子口外侧，第一斜边（82）和第二斜边（83）与倾斜底边（81）相连接；倾斜底边（81）与水平轴成α夹角，α夹角与所生产的轮胎产品子口位置夹角α”的关系为：α″-α=4°~15°；倾斜底边（81）的长度为L，与轮胎趾口下平面L″的关系为：L：L″=1.05~1.2 。

6.根据权利要求5所述的一种轮胎成型机，其特征在于，α为14-18°，第一斜边（82）水平夹角为45-60°，第二斜边（83）水平夹角为55-65°。

7.根据权利要求5所述的一种轮胎成型机，其特征在于，α为15-17°，第一斜边（82）水平夹角为50-55°，第二斜边（83）水平夹角为58-62°。

8.根据权利要求5所述的一种轮胎成型机，其特征在于，沟槽径向截面包括第三斜边（84），第三斜边（84）连接第二斜边（83），与第二斜边（83）通过圆弧过渡，第三斜边（84）水平夹角为15-20°。

9.根据权利要求8所述的一种轮胎成型机，其特征在于，第三斜边（84）水平夹角为16-18°。

10.一种轮胎成型工序中胎侧成型方法，其特征在于，该方法设计胎侧成型胶囊体（1）包括第一胶囊厚度区（11）和第二胶囊厚度区（12），第一胶囊厚度区（11）用于贴附胎侧胶料（4），起点位于胎侧胶料（4）B点位置，终点至少位于胎侧胶料（4）Α点位置，第二胶囊厚度区（12）由右侧子口延伸至胎侧胶料（4）B点位置；第二胶囊厚度区（12）的厚度为h₂，第一胶囊厚度区（11）最薄位置位于胎侧胶料（4）Α点位置，厚度为h₁，h₁=（0.5-0.7 h₂），第一胶囊厚度区（11）由Α点位置至B点位置厚度逐渐或梯度增加至h₂；在胎侧成型时控制第一胶囊厚度区（11）张力+胎侧胶部件张力=第二胶囊厚度区（12）张力，从而使胶囊体（1）在充气撑起胎侧时，胶囊体（1）自身的动态膨胀过程始终保持球形状态。

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