CN113927932B - 一种轮胎胎面分层缠绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎胎面分层缠绕方法，属于轮胎加工技术领域，根据胎面断面形状最高点的厚度以及每层胶条的预设厚度，确定分层缠绕的层数；沿着胎面的底层，在胎肩与胎面的中垂线之间取点作为分层缠绕的起始位；确定胎面断面轮廓线上厚度变化的关键点及每个分层的分层线；胶条自起始位并依据分层线进行各分层缠绕。本发明能够保证胶条在两侧胎肩缠绕层数相同，提高两侧胎肩厚度均一性，同时，胶条堆叠后无波浪起伏、无过渡不良现象，胶条实际缠绕效果与设计标准吻合度高，从而提高了轮胎后续硫化效果。

Description

一种轮胎胎面分层缠绕方法

技术领域

本发明属于轮胎加工技术领域，具体地说涉及一种轮胎胎面分层缠绕方法。

背景技术

轮胎由胎面、胎基、带束层、胎体、垫胶、胎侧、内衬层、胎圈等部分组成，为保证胎基、胎面、内衬层、垫胶、胎侧部件的尺寸均一性及粘合性，轮胎采用缠绕方式进行生产。轮胎缠绕成型分为两个阶段，一是成型工艺阶段，该阶段是将未硫化的胶条通过缠绕方式缠绕到胎基上，二是硫化工艺阶段，该阶段是将经成型工艺加工后的半成品放入模具中进行硫化，通过模具的挤压产生轮胎花纹。

胶条的厚度、宽度和飞边对缠绕质量和形状影响非常大：当胶条太厚时，缠绕误差大，排气效果不好；当胶条宽度越大时，缠绕效率高，但不易控制缠绕质量和形状。在实际进行轮胎缠绕过程中，很多时候需要缠绕出来的胎面的厚度是100甚至是200毫米级别，因此，需对胎面采用分层缠绕方式。目前，一般采用平层法分层和均分法分层，但是，两种分层方式均存在胎肩厚度不一致的问题。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种轮胎胎面分层缠绕方法，以解决胎肩厚度不一致的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轮胎胎面分层缠绕方法，包括以下步骤：

步骤S100、根据胎面断面形状最高点的厚度以及每层胶条的预设厚度，确定分层缠绕的层数；

步骤S200、沿着胎面的底层，在胎肩与胎面的中垂线之间取点作为分层缠绕的起始位；

步骤S300、确定胎面断面轮廓线上厚度变化的关键点及每个分层的分层线；

步骤S400、胶条自起始位并依据分层线进行各分层缠绕。

进一步，步骤S100中，以胎面的中垂线为Y轴，以胎面的底层为X轴，建立坐标系，将纵坐标最高点作为胎面断面形状最高点，确定最高点的纵坐标为y₀。

进一步，步骤S100中，预设每层胶条的总厚度为d₁，分层缠绕的层数为n，则

，取整，其中，d₁为10-20mm。

进一步，沿着胎面的底层由下自上依次为第一分层、第二分层直至第n分层，所述第一分层覆盖胎面底层的部分区域，所述第二分层位于第一分层上方，且第二分层覆盖胎面底层的剩余部分区域。

进一步，d₁在10-20mm中取不同厚度值时，跟踪缠绕过程中胶条与缠绕面的角度以及胶条堆叠落差，鉴于胶条与缠绕面的标准角度为40±5°，胶条堆叠落差标准≤1.5mm的技术要求，优选出，d₁=15mm。

进一步，步骤S200中，起始位与坐标系原点的间距小于起始位与胎肩的间距。

进一步，所述起始位与坐标系原点的间距为90-100mm，将起始位与坐标系原点的中心点作为过渡位。

进一步，所述起始位的胶条总厚度为2-3mm，所述过渡位的胶条总厚度为9-10mm，所述第一分层在坐标系原点的胶条总厚度为12-13mm，沿着胎面宽度方向，依次连接各个位置胶条总厚度对应的纵坐标，得到第一分层的分层线。

优选的，所述起始位的胶条总厚度为2mm，所述过渡位的胶条总厚度为10mm，所述第一分层在坐标系原点的胶条总厚度为12mm。

进一步，步骤S300中，将胎面沿其宽度方向（即沿着X轴）分为四个分区，分别为第一分区、第二分区、第三分区和第四分区，其中，所述第一分区和第四分区以胎面的中垂线（即Y轴）为对称线，所述第二分区和第三分区以胎面的中垂线（即Y轴）为对称线。

进一步，所述第一分区包含第一分区与第二分区的相交点，所述第四分区包含第三分区与第四分区的相交点。

进一步，所述第一分区和第四分区的胎肩厚度不大于40mm。

进一步，所述起始位位于第二分区或第三分区。

进一步，所述第一分区和第四分区的分层层数为n-1，所述第二分区或第三分区的分层层数为n。

进一步，步骤S300中，将胎面断面轮廓线的拐点（即厚度变化点）作为分界点，取间距为h的分界点作为关键点，且

，取整，d₂表示胶条的宽度。

进一步，当相邻分界点的间距大于2h时，以h为间距增设关键点。

进一步，根据每个分区内缠绕分层的层数，将分区内每个关键点的纵坐标分成与缠绕层数相同的等份，得到关键点纵坐标线上的分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到分区内各分层的分层线。

进一步，对于第一分区中每个分层分层线的确定方法为：

将每个关键点的纵坐标按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接第一分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第一分区内各分层的分层线。

进一步，所述第四分区中每个分层分层线的确定方法与第一分区相同。

进一步，当起始位位于第二分区时，对于第二分区中每个分层分层线的确定方法为：

对于未对应第一分层的关键点，将其纵坐标按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点；

对于对应第一分层的关键点，先将其纵坐标减去修正值，再按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点；

沿着胎面宽度方向，依次连接第二分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第二分区内各分层的分层线。

进一步，当起始位位于第二分区时，所述第三分区包含第二分区与第三分区的相交点，对于第三分区中每个分层分层线的确定方法为：

将每个关键点的纵坐标按照所分的层数分为n等份，在其纵坐标线上得到n-1个分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接第三分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第三分区内各分层的分层线。

进一步，当起始位位于第三分区时，所述第二分区包含第二分区与第三分区的相交点，对于第二分区中每个分层分层线的确定方法为：

将每个关键点的纵坐标按照所分的层数分为n等份，在其纵坐标线上得到n-1个分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接第二分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第二分区内各分层的分层线。

进一步，当起始位位于第三分区时，对于第三分区中每个分层分层线的确定方法为：

对于未对应第一分层的关键点，将其纵坐标按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点；

对于对应第一分层的关键点，先将其纵坐标减去修正值，再按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点；

沿着胎面宽度方向，依次连接第三分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第三分区内各分层的分层线。

进一步，所述修正值为第一分层的分层线对应的纵坐标值。

进一步，步骤S400中，胶条缠绕包括以下步骤：

步骤S401、沿着胎面的底层，胶条自起始位依次经过渡位、坐标系原点缠绕至一侧胎肩，并作为第一分层的结束位；

步骤S402、胶条自第一分层的结束位沿着胎面断面轮廓线向上，再依次沿着第一分层、胎面的底层反向缠绕至另一侧胎肩，并作为第二分层的结束位；

步骤S403、胶条自第二分层的结束位沿着胎面断面轮廓线向上，再沿着第二分层反向缠绕至一侧胎肩，并作为第三分层的结束位；

步骤S404、重复步骤S403，胶条自前一分层的结束位反向缠绕至另一侧胎肩，直至完成第n分层缠绕。

进一步，胶条在各分层的缠绕过程以各分层的分层线作为缠绕目标。

本发明的有益效果是：

1、将起始位设置胎肩与胎面的中垂线之间，同时，优选各分层的缠绕轨迹，保证胶条在两侧胎肩缠绕层数相同，提高两侧胎肩厚度均一性。

2、通过优选每层胶条的总厚度，确定分层缠绕的层数，同时，通过合理分区并确定各分层的分层线，保证胶条堆叠后无波浪起伏、无过渡不良现象。

3、各分区根据其位置不同设置不同的分层线确定方法，以确定各分层的厚度，减少缠绕过程中产生气泡，避免出现胶条窝气问题。

4、相较于现有技术，胶条实际缠绕效果与设计标准吻合度高，缠绕后胎面的表面平滑度好，从而提高了轮胎后续硫化效果。

5、适用于任何胎面缠绕工艺设定的胎面形状，能够满足各种类型轮胎的胎面缠绕工艺的精度要求。

附图说明

图1是平层法分层的示意图；

图2是平层法分层的缠绕轨迹示意图；

图3是均分法分层的示意图；

图4是均分法分层的缠绕轨迹示意图；

图5是均分法分层的胶条堆叠示意图；

图6是本发明的流程框图；

图7是本发明分层的示意图；

图8是本发明分层的缠绕轨迹示意图；

图9是采用本发明的胶条实际缠绕形状与施工设计标准形状对比示意图；

图10是采用平层法分层的胶条实际缠绕形状与施工设计标准形状对比示意图；

图11是采用均分法分层的胶条实际缠绕形状与施工设计标准形状对比示意图；

图12为d₁分别取10mm、15mm、20mm时的胶条堆叠示意图；

图13为关键点与最高点的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

目前，胎面分层缠绕方式一般分为平层法分层和均分法分层。

如图1所示，缠绕方式为平层法分层，由下自上依次为第一分层、第二分层和第三分层。如图2所示，根据缠绕轨迹可看出，第一分层的右侧胎肩作为起始位并向左侧胎肩进行缠绕，左侧胎肩缠绕第一层结束后，第二分层自第一分层缠绕的结束位沿着整体轮廓线外侧向上移动缠绕，导致第一分层结束位（即左侧胎肩）相对于起始位（即右侧胎肩）的缠绕厚度过厚，导致两侧胎肩厚度不一致。

如图3所示，缠绕方式为均分法分层，由下自上依次为第一分层、第二分层和第三分层，将整个胎面所有位置点的厚度均平均分成3等份，其缠绕轨迹如图4所示，根据缠绕轨迹可看出，第一分层的右侧胎肩作为起始位并向左侧胎肩进行缠绕。由于胎肩部位缠绕厚度约为10mm，折算成每层厚度约为3.3mm，而单层胶条的厚度一般是5毫米，缠绕时会出现波浪起伏、厚度超出标准等厚度问题，如图5所示。

针对目前分层缠绕方式存在的问题，发明人提出了一种轮胎胎面分层缠绕方法，以解决胎肩厚度不一致的问题。

实施例一：

如图6所示，具体的，一种轮胎胎面分层缠绕方法，包括以下步骤：

步骤S100、根据胎面断面形状最高点的厚度以及每层胶条的预设厚度，确定分层缠绕的层数。

以胎面的中垂线为Y轴，以胎面的底层为X轴，建立坐标系，将纵坐标最高点作为胎面断面形状最高点，确定最高点的纵坐标为y₀。预设每层胶条的总厚度为d₁，分层缠绕的层数为n，则

，取整，其中，d₁为10-20mm。

其中，各分层的布局结构如图7所示，沿着胎面的底层由下自上依次为第一分层、第二分层直至第n分层，所述第一分层覆盖胎面底层的部分区域，所述第二分层位于第一分层上方，且第二分层覆盖胎面底层的剩余部分区域。与现有技术不同的是：第一分层并非沿着胎面的底层由一侧胎肩延伸至另一侧胎肩，第一分层仅覆盖胎面底层的部分区域，而胎面底层的另一部分区域由第二分层覆盖，以避免两侧胎肩缠绕层数不同。

在实际实践中，d₁分别取10mm、12mm、15mm、17mm、20mm，跟踪缠绕过程中胶条与缠绕面的角度以及胶条堆叠落差，图12示出了d₁分别取10mm、15mm、20mm时的胶条堆叠示意图，鉴于胶条与缠绕面的标准角度为40±5°，胶条堆叠落差标准≤1.5mm的技术要求，优选出，d₁=15mm。

步骤S200、沿着胎面的底层，在胎肩与胎面的中垂线之间取点作为分层缠绕的起始位。

起始位与坐标系原点的间距小于起始位与胎肩的间距，也就是说，起始位靠近坐标系原点取点。鉴于缠绕工艺对胎肩及胎肩下部位的尺寸要求较为苛刻，优选的，所述起始位与坐标系原点的间距为90-100mm，避免造成胎肩及胎肩下部位的断面尺寸波动。将起始位与坐标系原点的中心点作为过渡位，如图7所示，E表示起始位，F表示过渡位。所述起始位的胶条总厚度为2-3mm，所述过渡位的胶条总厚度为9-10mm，所述第一分层在坐标系原点的胶条总厚度为12-13mm，沿着胎面宽度方向，采用直线依次连接各个位置胶条总厚度对应的纵坐标，得到第一分层的分层线。

步骤S300、确定胎面断面轮廓线上厚度变化的关键点及每个分层的分层线。

将胎面沿其宽度方向（即沿着X轴）分为四个分区，如图7所示，A表示第一分区，B表示第二分区，C表示第三分区，D表示第四分区，其中，所述第一分区和第四分区以胎面的中垂线（即Y轴）为对称线，所述第二分区和第三分区以胎面的中垂线（即Y轴）为对称线。具体的，所述第一分区包含第一分区与第二分区的相交点，所述第四分区包含第三分区与第四分区的相交点。所述第一分区和第四分区的胎肩厚度不大于40mm，而所述起始位位于第二分区或第三分区。所述第一分区和第四分区的分层层数为n-1，所述第二分区或第三分区的分层层数为n。

将胎面断面轮廓线的拐点作为分界点，即将厚度变化点作为分界点，取间距为h的分界点作为关键点，且

，取整，d₂表示胶条的宽度。当相邻分界点的间距大于2h时，即胎面断面轮廓线比较平稳时，以h为间距增设关键点。确定关键点后，将所有关键点按顺序用直线连接形成实际缠绕轮廓线，要求实际缠绕轮廓线上每个位置与胎面断面轮廓线上相应位置的厚度偏差≤2mm。其中，关键点选取如图13所示，图13中的关键点共有10个，最高点的纵坐标为54mm。

根据每个分区内缠绕分层的层数，将分区内每个关键点的纵坐标分成与缠绕层数相同的等份，得到关键点纵坐标线上的分层坐标点，沿着胎面宽度方向，采用直线依次连接分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到分区内各分层的分层线，依次连接各分层的分层线得到整个胎面的分层线。

对于第一分区中每个分层分层线的确定方法为：将每个关键点的纵坐标按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接第一分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第一分区内各分层的分层线。同时，所述第四分区中每个分层分层线的确定方法与第一分区相同，不再赘述。

当起始位位于第二分区时：

对于第二分区中每个分层分层线的确定方法为：对于未对应第一分层的关键点，将其纵坐标按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点。对于对应第一分层的关键点，先将其纵坐标减去修正值，再按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点。沿着胎面宽度方向，依次连接第二分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第二分区内各分层的分层线，所述修正值为第一分层的分层线对应的纵坐标值。

所述第三分区包含第二分区与第三分区的相交点，对于第三分区中每个分层分层线的确定方法为：将每个关键点的纵坐标按照所分的层数分为n等份，在其纵坐标线上得到n-1个分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接第三分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第三分区内各分层的分层线。

在其他一些实施例中，当起始位位于第三分区时：

所述第二分区包含第二分区与第三分区的相交点，对于第二分区中每个分层分层线的确定方法为：将每个关键点的纵坐标按照所分的层数分为n等份，在其纵坐标线上得到n-1个分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接第二分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第二分区内各分层的分层线。

对于第三分区中每个分层分层线的确定方法为：对于未对应第一分层的关键点，将其纵坐标按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点。对于对应第一分层的关键点，先将其纵坐标减去修正值，再按照所分的层数分为n-1等份，在其纵坐标线上得到n-2个分层坐标点。沿着胎面宽度方向，依次连接第三分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到第三分区内各分层的分层线，此处修正值的计算方法不再赘述。

步骤S400、胶条在各分层的缠绕过程以各分层的分层线作为缠绕目标，如图8所示，胶条缠绕包括以下步骤：

步骤S401、沿着胎面的底层，胶条自起始位依次经过渡位、坐标系原点缠绕至一侧胎肩，并作为第一分层的结束位；

步骤S402、胶条自第一分层的结束位沿着胎面断面轮廓线向上，再依次沿着第一分层、胎面的底层反向缠绕至另一侧胎肩，并作为第二分层的结束位；

步骤S403、胶条自第二分层的结束位沿着胎面断面轮廓线向上，再沿着第二分层反向缠绕至一侧胎肩，并作为第三分层的结束位；

步骤S404、重复步骤S403，胶条自前一分层的结束位反向缠绕至另一侧胎肩，直至完成第n分层缠绕。

综上所述，发明人将起始位设置胎肩与胎面的中垂线之间，同时，优选各分层的缠绕轨迹，保证胶条在两侧胎肩缠绕层数相同，提高两侧胎肩厚度均一性。同时，各分区根据其位置不同设置不同的分层线确定方法，以确定各分层的厚度，减少缠绕过程中产生气泡，避免出现胶条窝气问题。

实施例二：

本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

厚度最高点的纵坐标为54mm，每层胶条的总厚度为d₁=15mm，分层缠绕的层数为n=3，起始位与坐标系原点的间距为100mm，起始位的胶条总厚度为2mm，过渡位的胶条总厚度为10mm，第一分层在坐标系原点的胶条总厚度为12mm，且起始位位于第二分区，取间距h=50mm的分界点作为关键点，位于起始位至过渡位之间的关键点对应的修正值为4.5mm，位于过渡位至坐标系原点之间的关键点对应的修正值为12.5mm。

胶条实际缠绕形状与施工设计标准形状对比，如图9所示，其中，实线为设计标准形状，虚线为实际缠绕形状，实际缠绕形状与设计标准形状最大偏差为2mm，同时，胶条堆叠后无波浪起伏、无过渡不良现象。

采用平层法分层时，如图10所示，其中，实线为设计标准形状，虚线为实际缠绕形状，实际缠绕形状与设计标准形状最大偏差为6mm。

采用均分法分层时，如图11所示，其中，实线为设计标准形状，虚线为实际缠绕形状，实际缠绕形状与设计标准形状最大偏差为5.5mm。

因此，本发明相较于现有技术，胶条实际缠绕效果与设计标准吻合度高，缠绕后胎面的表面平滑度好，从而提高了轮胎后续硫化效果。此外，本发明适用于任何胎面缠绕工艺设定的胎面形状，能够满足各种类型轮胎的胎面缠绕工艺的精度要求。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100、根据胎面断面形状最高点的厚度以及每层胶条的预设厚度，确定分层缠绕的层数；

步骤S200、沿着胎面的底层，在胎肩与胎面的中垂线之间取点作为分层缠绕的起始位；

步骤S300、确定胎面断面轮廓线上厚度变化的关键点及每个分层的分层线，将胎面沿其宽度方向分为四个分区，分别为第一分区、第二分区、第三分区和第四分区，其中，所述第一分区和第四分区以胎面的中垂线为对称线，所述第二分区和第三分区以胎面的中垂线为对称线，所述第一分区和第四分区的分层层数为n-1，所述第二分区或第三分区的分层层数为n，所述起始位位于第二分区或第三分区，n表示分层缠绕的层数；

步骤S400、胶条自起始位并依据分层线进行各分层缠绕。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，步骤S100中，以胎面的中垂线为Y轴，以胎面的底层为X轴，建立坐标系，将纵坐标最高点作为胎面断面形状最高点，确定最高点的纵坐标为y₀，预设每层胶条的总厚度为d₁，分层缠绕的层数为n，则

，取整，其中，d₁为10-20mm。

3.根据权利要求2所述的一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，沿着胎面的底层由下自上依次为第一分层、第二分层直至第n分层，所述第一分层覆盖胎面底层的部分区域，所述第二分层位于第一分层上方，且第二分层覆盖胎面底层的剩余部分区域。

4.根据权利要求3所述的一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，步骤S200中，起始位与坐标系原点的间距小于起始位与胎肩的间距，将起始位与坐标系原点的中心点作为过渡位。

5.根据权利要求4所述的一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，所述第一分区和第四分区的胎肩厚度不大于40mm。

6.根据权利要求5所述的一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，步骤S300中，将胎面断面轮廓线的拐点作为分界点，取间距为h的分界点作为关键点，且

，取整，d₂表示胶条的宽度。

7.根据权利要求6所述的一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，根据每个分区内缠绕分层的层数，将分区内每个关键点的纵坐标分成与缠绕层数相同的等份，得到关键点纵坐标线上的分层坐标点，沿着胎面宽度方向，依次连接分区内所有关键点对应的分层坐标点，得到分区内各分层的分层线。

8.根据权利要求4-7任一所述的一种轮胎胎面分层缠绕方法，其特征在于，步骤S400中，胶条缠绕包括以下步骤：

步骤S401、沿着胎面的底层，胶条自起始位依次经过渡位、坐标系原点缠绕至一侧胎肩，并作为第一分层的结束位；

步骤S402、胶条自第一分层的结束位沿着胎面断面轮廓线向上，再依次沿着第一分层、胎面的底层反向缠绕至另一侧胎肩，并作为第二分层的结束位；

步骤S403、胶条自第二分层的结束位沿着胎面断面轮廓线向上，再沿着第二分层反向缠绕至一侧胎肩，并作为第三分层的结束位；

步骤S404、重复步骤S403，胶条自前一分层的结束位反向缠绕至另一侧胎肩，直至完成第n分层缠绕。

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