CN1014592B - 制造橡胶轮胎的方法及刚性模具 - Google Patents

Abstract

用于橡胶轮胎造型的刚性模具，由确定轮胎内部形状的型芯3、侧模2以及扇形环模1构成。为了封闭这种模具，所有的零件都在封闭运动的最后阶段处于一个零件在另一个零件上滑动的状态。

Description

本发明涉及制造橡胶轮胎的方法及刚性模具。

在新轮胎制造中，推广使用一种模具，它包括两块侧模，每块侧模都用于轮胎侧面造型，还包括用于轮胎园环部分造型的环模，该环模分成许多具有垂直于模具中心线的侧平面和径向横平面的模段（参见专利US3779677）。为了封闭这种模具，必须把模段径向地向中心线移动，使模段轴向地靠近侧模。在封闭位置，这些不同另件（侧模和模段）都是连接的，并且做为轮胎的外表面的界限。轮胎的未加工坯料是紧贴着并保持在模具上，以便获得所希望的几何尺寸，以及在坯料情况下，还可以压印轮胎园环部分纹路。为此，人们通常使用挠性膜，该挠性膜通过所需要的压力充气而正好紧紧地贴附在坯料的外表面上，这种挠性模可以引起或趋向于引起坯料的膨胀。为了保持良好质量的造型，则需要使橡胶承受大约10巴的造型压力。可借助于这种膜施加这种压力。为了可能限制造型的飞边，仅仅当模具处于封闭位置时才升高模的压力。为了避免出现飞边，CA专利NO765745提出制造包括一些平行的横向平面的模段。这样，环模就交替地包括具有平行的横向平面的模段，以及它的横向平面平行于相邻模段的横向平面的模段，这样，模具封闭之后，具有平行横向平面的模段就能在其它模段之间象活塞那样滑动，这就可以避免夹住相邻模段之间的橡胶。

采用传统方法对橡胶轮胎进行造型和硫化，即带有模段的模具用于确定轮胎的外表面，以及橡胶挠性膜确定轮胎的内表面，但是，上述方法不能很好地控制轮胎内部的形状和大小。

在已有技术中采用的造型和硫化工艺还能引起其它缺陷，该缺陷往往同硫化期间与轮胎相接触的各种另件的不同热性能有关，也就是说，一些另件是侧模和带有金属模段的环模，另一些是橡胶膜。这就使硫化过程的操作复杂化。

另外，利用可拆卸的刚性型芯来确定轮胎坯料的内表面这一点也是已知的。该已有技术的描述，例如可查阅专利US1877751。有时，刚性型芯同外模具一起确定不变形的造型空间。实际上，人们只能采用上述方法，把液状或糊状材料注入或喷射到上述空间来制造轮胎，这是聚氨基甲酸酯轮胎的制造方法，例如该方法在专利US4279856中述及。

相反，如果刚性型芯支撑着轮胎，工业中使用的传统材料制成的未硫化的轮胎坯料（即未硫化的橡胶、纺织材料和/或加强金属材料），并把专利USN°3779677中述及的型芯同带有普通类型的模段结合起来，那么，模段就开始插入未加工坯料，以便在模具完全封闭之前压印轮胎环形部分的纹路。当模具没有完全封闭时，模段之间存在间隙，这样未加工胚料就可以在模段之间流动。根据纹路的凹口比例以及合成的未加工橡胶的流动，这些挤压可以引起大量飞边，由于在间隙中存有大量橡胶，因此，甚至不能保证模具正确的封闭，并阻碍模段外围相对靠近，因此有必要使橡胶一直径向流动到模具完全封闭。

为了减少这些缺陷，本发明的解决方法在于使用刚性模具确定轮胎的形状和大小，从未硫化的坯料开始，利用未硫化橡胶和构成刚性模具材料之间的膨胀差别来制造轮胎，由于硫化时的高温而达到完全成形的压力。

按着本发明的带有模段的模具，可用于橡胶轮胎的造型和硫化，这种类型的模具包括：

a）确定轮胎内表面的刚性型芯;

b）两个侧模，每个侧模用于轮胎的外侧造型;

c）在圆周上分成许多模段的环模，可保证对轮胎环形部分的外部造型。

这种模具其特征在于，全套构件（刚性型芯、侧模、带有模段的环模）可确定轮胎的造型空间，还有，模具的全部零件至少在上述模具的最后封闭运动阶段处于一个在另一个上相对滑动的状态。

参阅下面附图和说明书，本发明将是容易理解的，尤其是述及的不仅限于本发明模具的先进操作。

-图1是径向局部剖面图，该剖面表示出本发明处于封闭位置的模具。

-图2是根据图1中示出的中心线Ⅱ-Ⅱ的剖面图。

-图3是根据模具的第一个实施例中处于局部开启位置的带有模段的环模的平面图。

-图4是本发明中另一个实施例中的径向剖面图。

-图5是该模具实施例的另外一种形式，是处于封闭位置的带有模段的环模的平面图。

-图6是处于局部开启位置的同一环模的平面图。

-图7是一个实施例中另一种形式的带有模段的环模的平面图。

本发明的模具，由带有模段的环模1（用于轮胎环形部分的造型）、两个侧模2（每个侧模可保证轮胎侧面的造型）以及可拆卸的刚性型芯3（用于确定轮胎内表面）构成。这样，模具就能保证对轮胎的内 外表面进行造型，从而完全确定造型空间。

本发明的模具对轮胎进行模制和硫化而具有的几何准确度高于采用挠性膜造型的传统方法而达到的几何准确度，这是因为确定轮胎的最终几何形状的模具的全部构件都是刚性的，而在传统的方法中，则必须考虑充气膜的可能变形及性能。关于“刚性”一词的含义，应理解为同充气的硫化膜相比“基本上不变形”，而这种充气的硫化膜从定形和结构，同传统模具的另件相比则有极大的变形，传统的模具另件在造型压力的外力作用下只产生极弱的弹性变形。由此可以得知，可以制造形状变化较大的轮胎，轮胎的设计人员完全可以利用这点进行设计。正如在已有技术中指出的那样，硫化在恒定容积和恒压条件下造型。使用本发明的模具并利用轮胎不同区域之间的不同造型压力这一事实表明，还可以构成一种辅助手段。

通过基本上是刚性性能的型芯而保证的轮胎内表面的造型，该型芯可在具有这种性能的大量相同类型的材料中加以挑选。尤其是如同模具的其它另件那样，型芯可以是金属的。经过轮胎内表面的热流量流向未加工橡胶，这种未加工橡胶不会碰到由橡胶制成的传统充气膜所构成的热屏板。

另外，在这种金属型芯和未加工橡胶之间具有比使用挠性膜要好得多的导热性。这也是本发明相当重要的优越性。实际上，它可以大大减少加热时间而不增加硫化温度，从而提高硫化装置的生产率，而对材料的等级没有任何不利的影响。

不采用橡胶挠性膜也构成了本发明固有的优越性。使用这样的膜实际上费用昂贵，因为这种膜使用寿命很短，还因为使用这种膜时必须采用和贴附防粘产品。

另外，由于轮胎内表面由刚性型芯确定，可以保证模具封闭，也可以保证造型只在模具构件的界面上产生很小的与模具产品的高质量相一致的飞边，因此，一旦开始制造轮胎，就可以使用上述刚性型芯做为轮胎坯料的支撑。根据本发明的模具，人们可以不考虑未经硫化处理的橡胶混合物的机械阻力，因为这些混合物不存在机械应力，反之，当轮胎坯料处于未加工状态时，有时，上述这些性能就显得比较重要。这样，本发明的模具，开辟了一条迄今在轮胎制造工业中使用各种不同混合物的道路，即可以使用均匀的或不均匀的，尤其是费用低廉的和/或使轮胎具有优良性能的混合物。

同样，在轮胎的制造过程中，不采用最小结构就可以使上述轮胎的制造比较准确，因为混合物进入轮胎结构中，这样，一旦将它们置于刚性型芯上，就不再具有相对运动，直至这种结构由硫化而固定。例如：由于这种结构在径向构架中置放而构成轮箍的加强金属丝的角度就不再变化。

在图1中可以看到，每个模段在封闭位置上通过接触面101与侧模2相配合，每块侧模也包括许多横向平面（图1中未示出），该横向平面在封闭位置同相邻模段的横向平面相拼接。型芯3的径向内表面302在封闭位置同平面202接触，该平面202配置在区域200外每块侧模2的延伸段20中，可以保证轮胎内缘径向平面造型。

这些平面202和302是圆柱形的和同轴的，这些平面可以象活塞在孔中那样一个在另一个上滑动。

特别是参照图2和图3可以发现，第一个实施例中带有模段的模具，它包括刚性型芯3，以及沿圆周交替配置的两种类型的模段（称 作a类型的标有1a的第一种类型的模段，称作b类型的标有1b的第二种类型的模段）。刚性型芯本身也分成交替配置的两种类型的另件（3a和3b）。b类型的另件3b包括横向平面，该横向平面的延伸段在外部径向相切，a类型的另件3a是互补形状，用于确定轮胎内表面，如同专利US4279856中述及的那样。这样，轮胎规定从唯一的入口，即轮胎胎缘之间和每个轮胎胎缘成径向的内部，放入和取出型芯构件是可以做到的。用b类型的另件3b安装和拆卸型芯，它们不包括用于向轮胎的中心线径向运动的反向锥度值。

现在再回到模段的环模1并根据相类似的原理，两种类型的模段中的一种（b类型）具有彼此平行的横向平面1b1和1b2，如同CA专利N°765745中述及的那样，在模段封闭时，可以使上述另件具有活塞的作用，在封闭时模段是b型的。

根据图1、2、3对封闭运动进行说明，就可以详细解释这种模具的操作方法。

型芯3由两种互补类型的另件3a和3b构成，该型芯被放入轮胎未加工坯料，如同上面述及的那样，或者把轮胎坯料置放在安装好的型芯上。然后，侧模2接近轮胎未加工坯料的型芯，直至延伸段20在型芯3的平面302上滑动，但是不到达封闭位置。

在这个阶段，橡胶还没有被压缩。然后，根据运动学原理，使模段进入封闭位置，即模段1a在模段1b之前进入封闭位置。由刚性型芯3支撑的坯料在封闭模具之前得到最终几何尺寸。当模段1a径向靠近时，在上述模段没有处于封闭位置之前就可开始对轮胎的圆环部分的纹路进行造型。这一方面可使未加工橡胶流动，另一方面使上述模段1a径向靠近。在上述模段的封闭位置中（参见图3），所有 模段的横向平面都是两个对两个地拼接，而模段1b还至少部分地缩回。由于所有的横向平面（1b1和1a1，1b2和1a2）都是连接的，因此，最终模段1b径向的靠近而使得未加工橡胶在造型压力下通过模段1a进行流动，以保证轮胎的圆环部分完全造型。

这样，1b类型的模段以活塞方式在1a类型的模段之间滑动，这样就可以避免夹住模段的横向平面之间的未加工橡胶。

最后，侧模2可以一直接近到封闭位置，这还可以推回橡胶，并使该橡胶在带有模段的环模的一部分和另一部分之间流动。实际上，侧模2和带有模段的环模之间的接触面总是平行于模具封闭的最后运动方向。在述及的实施例中，每个接触面101和201都是圆柱面，它的中心线与模具的中心线重合。为了避免任何飞边在所有模段封闭之后，侧模2至少部分地进行轴向靠近。在其它实施例中，每个接触面101′和201′总是垂直于模具的中心线，如图4所示。在这种情况下，使侧模轴向靠近到它们的最终位置应该在封闭模段之前进行。

为了获得述及的模具不同另件的运动，技术人员可以使用任何适合的装置，尤其可以使用机械、液压或气动千斤顶。

从而可以看到，完全封闭模具可以通过一些另件在另一些另件上滑动来实现，除非这种另件边缘不向其它另件边缘靠近。由于这一点，人们能设想一种完全刚性的模具，必要时可对一个或许多个另件施加封闭压力，使模具封闭。

图5、6示出本发明模具的另一个实施例。这种实施例对模段的横向平面进行不同的配置。这样，当带有包括两种类型模段的模具沿圆周交替安装的模段1a′和1b′时，它还可以防止夹住模段横向平面之间的未加工橡胶，两种类型的模段中的一种（b类型）具有横 向平面1b′1和1b′2，它的径向延伸可以与模具径向向外成交点;而模段的另一个类型（a类型），在模具处于封闭位置时，则具有横向平面1a′1和1a′2与前面的平面1b′1和1b′2拼接。两种类型的模段的径向靠近运动应该协调。本发明模具的这种实施例的操作方法，其特征在于，至少在模具封闭的最后阶段，模段的所有横向平面都是两个对两个地连接，a类型的模段的靠近是确定了的，而b类型的模段的靠近，则根据运动学原理使b类型的模段的横向平面在a类型的模段的横向平面上滑动。

图7示出本发明模具的模段的另一个实施例。根据本发明，还可以获得至少在模具部分封闭运动期间相邻模段的横向平面的滑动，当上述模段在它们之间沿圆周相连接，并以链的方式夹紧产品时，这种模具就包括任意几个数目的模段。根据本发明实施例，带有模段的模具其特征在于，每个模段（1c、1d、1e）的横向平面是这样的，即同任何垂直于模具中心线的平面的相交处都是成圆弧。封闭的模具在图7中以实线示出。用虚线示出开启位置上的模段1d。

模段的链从模段1c开始，由模段1d延续，通过模段1e结束。每个模段，除了第一个模段（1c）之外，都围绕位于相邻模段中的中心线4旋转运动，每个模段都用臂5相连，每条中心线4都平行于模具的中心线。为了模段之间能相对运动，考虑从相邻的模段的横向平面1da和1dA，可由通过旋转轴并绕旋转轴摆动的平面曲线上的旋转移动加以确定。在另一个最简单的实施例中，这种曲线是直线，可确定部分圆柱形的横向平面，在平面图（图7）中用半径r的圆弧表示，r是分开横向平面每一点与旋转轴的距离。这样，所有的横向平面都是确定了的，除了第一个平面1c1（在第一个模段1c上出 现）和最后一个平面1e1（出现在最后一个模段1e），这两个平面1c1和1e1以相类似的方法，并根据半径R＝r+d加以确定，d是在通过旋转轴的平面上测得的模段的长度。这种不同结构的原因在对模具的封闭中得到很好说明。模段1c插入它的封闭位置。模段1d通过绕前面的模段的中心线4旋转，它逐渐地插入它的封闭位置，横向平面是拼接的。最后，模段1e通过绕前面的模段的中心线4旋转而在最后一个模段1d与模段1c之间滑动。这种模具可以稳定地保持模段的横向平面两个对两个地拼接。在封闭的每个阶段，封闭的模段象活塞那样在前面的模段封闭时推回流动的未加工橡胶。在其它实施例中，带有模段的环模由两个半链式构件组成，一个在圆周方向上封闭，另一个在相反的方向上封闭。

Claims (11)

1、一种制造橡胶轮胎的方法，其中刚性模具具有确定轮胎内表面的刚性型芯；两个侧模用于轮胎外部形状的造型；分成若干模段的确保外胎外部模制的环模，用来压出上述轮胎的最终形状和尺寸；其特征在于轮胎的坯料是在组装的刚性芯上成型的，此后，在保持成对模段的横向平面靠近和保持环模段与侧模段靠近的同时封闭模具。

2、根据权利要求1的制造橡胶轮胎的方法，其特征在于，

a）侧模靠近带有轮胎未加工坯料的型芯，直到侧模通过上述的接触面同型芯相接触，并在它们的封闭位置之前停止，

b）模段插入它们的封闭位置，

c）侧模插入它们的封闭位置。

3、根据权利要求2制造橡胶轮胎的方法，其特征在于，至少在模具封闭的最后阶段，模段的所有横向平面都是两个对两个地连接，a类型模段的靠近是确定了的，而b类型模段的靠近则根据运动学原理，通过b类型模段的横向平面在a类型模段的横向平面上滑动进行。

4、根据权利要求3的制造橡胶轮胎的方法，其特征在于，第一个模段插入它的封闭位置，然后其余模段通过绕前面模段的中心线的旋转运动逐渐插入它的封闭位置，横向平面是拼接的。

5、用于橡胶轮胎造型和硫化的模具，这种类型的模具包括：

a）确定轮胎内表面可拆卸的刚性型芯（3），

b）两个侧模（2），每个侧模用于轮胎一侧外部形状的造型，

c）分成许多模段（1a，1b）的环模（1），它可以保证轮胎环形部分的外部造型，

所有这些构件确定轮胎的造型空间，其特征在于，该模具的全部另件都具有至少在上述模具的最后封闭运动阶段处于一个另件在另一个另件上相对滑动的状态的结构。

6、根据权利要求5的模具，其特征在于，它包括两种类型的沿圆周长度上交替配置的模段，其中的一种（b类型）模段具有彼此平行的横向平面，而另一种类型的模段（a类型），在模具处于封闭位置时，具有与前面的横向平面拼接的横向平面。

7、根据权利要求5述及的模具，其特征在于，它包括两种沿圆周长度交替配置的模段，其中一种模段（b类型）具有横向平面，该横向平面的径向延伸可以与模具径向向外成交点，另一种类型的模段（a类型），在模具处于封闭位置时，则具有同前面的横向平面拼接的横向平面。

8、根据权利要求5述及的模具，其特征在于，每个模段的横向平面同任何垂直于模具中心线的平面的相交处为圆弧。

9、根据权利要求5至8中的任何一个权利要求述及的模具，其特征在于，每个侧模和带有模段的环模之间的连接线在侧模和模段之间的接触面上延伸，上述接触面位于与模具的中心线相垂直的平面。

10、根据权利要求5至8中的任何一个权利要求述及的模具，其特征在于，每个侧模和带有模段的环模之间的连接线在侧模和模段之间的接触面延伸，上述接触面位于其中心线与模具中心线相重合的圆柱面。

11、根据权利要求5至8中任何一个权利要求述及的模具，及特征在于，

a）型芯的内径向面是圆柱形的，

b）每个侧模包括一个区域外的延伸段，以便保证对胎边的内径向面的造型，上述延伸段包括圆柱面，配置在延伸段的平面可与型芯内表面相互滑动。

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