轿车外胎成型设计.docx

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轿车外胎成型设计

轿车外胎成型设计

【目录】

第一节轿车外胎制品图、规格、质量标准

一、轿车外胎制图

二、外胎规格

三、质量标准

第二节原料配方

一、轮眙胶料配方设计原则

二、轮胎各部件胶料配方设计

1、胎面胶、胎侧胶配方设计

2．胎体胶料配方设计

3．胎圈胶料配方设计

第三节成型设备

一、成型机的简单介绍

第四节成型工艺条件

一、工艺流程

二、工艺参数

第五节产品操作及注意事项

一、操作要点

二、加工注意事项

第六节参考文献

第七节成型工艺卡

第八节生产线平面布置图

第一节轿车轮胎制品图、规格、质量标准

1、轿车外胎制品图

2、轿车外胎的规格

轮胎通常是按照结构划分为斜交线轮胎、子午线轮胎。

子午线胎与斜交线胎的根本区别在于胎体。

斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘布层；而子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质，其顶层是数层由钢丝编成的钢带帘布，可减少轮胎被异物刺破的几率。

外胎由胎面、胎侧、缓冲层（或带束层）、帘布层及胎圈组成。

用于承受各种作用力。

胎侧

胎侧是轮胎侧部帘布层外层的胶层，用于保护胎体。

帘布层

帘布层是胎体中由并列挂胶帘子线组成的布层，是轮胎的受力骨架层，用以保证轮胎具有必要的强度及尺寸稳定性。

缓冲层（或带束层）为斜交轮胎胎面与胎体之间的胶布层或胶层，用于缓冲外部冲击力，保护胎体，增进胎面与帘布层之间的粘合。

胎圈

胎圈是轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈芯和胎圈包布组成，起固定轮胎作用。

轮胎的规格以外胎外径D、胎圈内径或轮辋直径d、断面宽B及扁平比（轮胎断面高H／轮胎断面宽B）等尺寸加以表示，单位一般为英寸（in）（1in＝2.54cm）。

轮胎规格

轮胎规格：

规格是轮胎几何参数与物理性能的标志数据。

轮胎规格常用一组数字表示，前一个数字表示轮胎断面宽度，后一个数字表示轮辋直径，均以英寸为单位。

中间的字母或符号有特殊含义：

“x”表示高压胎；“R”、“Z”表示子午胎；“一”表示低压胎。

3、质量标准

（1）外胎各部件的成型位置，要达到施工的规定范围。

（2）成型时做到五正：

帘布筒上正、钢丝圈扣正、缓冲层上正、胎面胶上正、子口包布上正。

．（3）做到五无：

无气泡、无褶子、无掉胶、无断线、无杂物。

（4）成型后的胎坯要符合生胎外观质量标准的规定。

第二节原料配方

（一）轮眙胶料配方设计原则轮胎是一个多部件组成的复合材料体，在复杂的形变作用下，各部件所处位置不同，其胶料性能各异。

配方设计时不但要考虑各部件胶料本身的性能要求，还要考虑各部件胶料的相互影响和相互作用。

轮胎整体配方设计时，应考虑定伸应力或硬度性能指标和硫化速度的匹配。

（1）各部件胶料定伸应力的匹配轮胎形变特征主要由结构设计和骨架材料性质决定，在正常情况下，胶料所起的作用不大。

但是，轮胎使用过程中产生复杂变形，各部位之间相应产生了剪切应力、压缩应力和拉伸应力，如果各部件胶料应力—应变性能分布不当时，会因局部应力过大而导致轮胎早期损坏。

定伸应力是轮胎胶料的重要性能，它代表胶料应力与应变的特性，即模量特性。

在相同外力作用下，胶料定伸应力越高，其变形越小；反之，胶料定伸应力越低，则变形越大。

轮胎胶料定伸应力合理配置，使得应力—应变均匀过渡，从而轮胎整体变形率趋近一致，各部位界面之间的剪切应力相应随之减少。

定伸应力匹配方式，可根据配方中生胶种类不同分为“阶梯形”和“山峰形”两种。

（2）各部件胶料硫化速度的匹配；轮胎为多层复合的厚壁制品，各部位厚度不同，而且胶料与帘线材料均为热的不良导体，轮胎硫化内外加热条件及热介质也不同，因而各部位胶料在硫化过程中，受热状态差异较大，这就要求各部位胶料硫化速度应协调同步

（二）轮胎各部件胶料配方设计

1．胎面胶、胎侧胶配方设计

胎面胶、胎侧胶性能要求①胎面胶性能要求。

由于胎面是轮胎与路面直接接触的部位，承受着轮胎最苛刻的外应力作用，经常出现的损坏形式为胎面磨光、刺扎损坏、花纹崩花及裂口，胎面损坏易导致胎体爆破，影响轮胎的使用寿命。

因此，胎面胶应具有优越的耐磨性，较高的拉伸强度和撕裂强度，良好的耐老化、耐屈挠、耐热、抗刺扎和抗花纹沟裂口等性能。

②胎侧胶性能要求。

胎侧是侧向变形最大的部位，胎侧胶较薄，用以保护胎体免受机械损伤及日光、风雨的侵蚀，其损坏形式为屈挠龟裂、机械损伤。

因此，胎侧胶应具有良好的强伸性能及耐屈挠龟裂、耐大气老化等性能。

胎面胶、胎侧胶可用一种胶料制备，但一种胶料难以同时满足各种不同性能的要求。

目前大中型载重轮胎已普遍采用分层出型的复合胎面胶，既利于提高产品质量，又可降低成本。

分层压出形式常用的有以下三种形式：

a．胎冠上、下层用两种胶料，胎侧用另一种胶料；b．胎冠上层用一种胶料

2．胎体胶料配方设计

（1）胎体胶料性能要求胎体胶料包括缓冲层、外帘布层及内帘布层胶料和油皮胶等。

①缓冲层胶料性能要求。

缓冲层是胎面胶与帘布层之间的过渡层，在轮胎行驶过程中，不但是承受剪切应力最大的部位，而且还要缓和及分散外部冲击应力，避免因局部应力过大造成帘布层早期损坏。

因此要求胶料具有较高定伸应力、弹性和抗剪切性能，同时要求生热低、耐热性好。

②帘布层胶料性能要求。

帘布层因帘线密度不同分为外帘布层和内帘布层。

外帘布层位于缓冲层与内帘布层之间，形成过渡层结合。

因此要求胶料与帘线具有良好的黏合性能，使胎体成为牢固的整体，并要求胶料生热低，耐热及耐屈挠疲劳性好。

③油皮胶料性能要求。

油皮胶位于外胎的内表面，在内帘布层的里层，起保护内胎及避免空气和水分侵蚀帘布层的作用。

因此要求胶料有一定的强伸性能和较好的耐老化性能，而且要求胶料硫化起点较快，可塑性不宜过大，防止在硫化过程中向帘布层迁移影响帘布层的性能。

（2）胎体胶料配方目前胎体大多数采用尼龙帘布，胶料配方应考虑与帘线的良好黏合及与外胎各部件之间的整体配合。

①生胶。

通常可用纯天然橡胶或以天然橡胶为主，掺用部分顺丁橡胶或丁苯橡胶。

掺用比例一般根据轮胎品种和规格而定，合成橡胶掺用量以不超过30％为宜，通常大型轮胎合成橡胶掺用量应少些，外层帘布胶掺用量比内层帘布胶略少。

胎体胶料含胶率从缓冲层、外帘布层至内帘布层依次逐渐增大，相互配合，缓冲层胶一般不低于62％，外层帘布胶不低于63％，内帘布层胶不低于64％。

②补强剂。

应根据不同部位胶料要求决定品种和用量，如缓冲层胶应具有较高的定伸应力，可采用以耐磨炉黑为主与半补强炉黑并用的配合；因内帘布层帘线密度大，为提高布层间黏合性能和胎体的弹性，可采用以半补强炉黑或通用炉黑为主与耐磨炉黑并用的配合。

外层帘布胶介于二者之间，可采用耐磨炉黑与半补强炉黑并用或以快压出炉黑为主的配合。

炭黑的用量应视帘线种类与合成橡胶掺用比例而定。

如人造丝帘线缓冲胶炭黑用量约为40份，尼龙帘线缓冲胶因尼龙帘线初始模量低，延伸率大，为提高胎体的挺性，炭黑用量可增加为45份，钢丝帘线缓冲层由于钢丝初始模量大，延伸率小，应提高缓冲层胶的定伸应力，增强钢丝与胶料的黏合，炭黑用量可增加至50份。

尼龙胎体外帘布层胶炭黑用量比缓冲层胶略低，约为40份，内帘布层胶炭黑量约为35份。

③软化剂。

软化剂品种及用量以不影响胶料黏合性及滞后性能为选定原则。

天然橡胶胶料可单用松焦油和古马隆树脂，用量为3—4份，掺用合成橡胶胶料常用芳香烃含量较高的石油软化剂如三线油、六线油，用量为3—5份。

④硫化促进体系。

可根据胎体骨架材料和生胶品种而定，一般人造丝或尼龙帘线胎体，天然橡胶与丁苯橡胶并用胶料硫黄用量为2．o一2．2份，天然橡胶与顺丁橡胶并用胶料硫黄用量为1．5—2．o份。

钢丝帘线的胎体，为提高胶料与钢丝的黏合性能，硫黄用量较高，为4份左右。

促进剂品种应选用硫化过程中诱导期较长的后效性促进剂，使胶料有良好的黏流状态，利于胶与帘线的结合。

帘布层胶料可选用速效性促进剂作为第二促进剂，如次磺酰胺类和秋兰姆类并用或者噻唑类与秋兰姆类并用，一般NOBS／TMTD、DM／M／TMTD、DM／CZ／TMTD并用，总用量为0．8一1．3份。

如采用NOBS／TMTD并用，TMTD用量为0．03—0．05份。

NOBS用量缓冲层胶为1．2一1．4份，外帘布层胶为1．1一1．2份，内帘布层胶为0．8一1．0份相互配合。

3．胎圈胶料配方设计

胎圈胶料性能要求及配方特点胎圈由多部件组成，有钢丝圈、填充胶条、钢圈包布、胎圈包布和帘布层，要求部件之间胶料有良好的黏合性能，使胎圈形成一个牢固整体。

①钢丝圈胶料。

要求与钢丝有较强的黏合性能，胶料硬度较高，不低于70（邵氏A），胶料强伸性能要求不高，拉伸强度≥4．9MPa，扯断伸长率≥200％，含胶率较低，约为30％。

因此胶料中宜选用纯天然橡胶与高硫黄量的配合，硫黄用量为7—10份，甚至高达20份，氧化锌用量可略增加。

钢丝圈胶料为半硬质胶，采用大量的半补强炉黑和无机填充剂，如碳酸钙、陶土等，还可以掺用少量再生胶，利于改善胶料的工艺性能，又可降低成本。

软化剂可选用提高胶料黏着性能的松焦油、沥青和松香等品种。

②填充胶条胶料。

要求具有较高的硬度，不低于70（邵氏A），起填充空隙作用，使胎圈部轮廓均匀过渡，避免应力集中而损坏。

胶料强伸性能要求不高，拉伸强度≥2．9MPa，扯断伸长率≥250％，含胶率很低，为15％左右。

因此胶料中除天然橡胶外可掺用再生胶和大量填料，如炭黑、碳酸钙等，也可掺用部分合成橡胶以改善胎圈脱空的毛病。

钢圈包布胶料和胎圈包布胶料可用同一种配方，便于生产管理。

钢圈包布用以包裹钢丝圈和填充胶条组成钢圈；胎圈包布是包在胎圈外层，用以保护胎圈的帘布层免受轮辋磨损。

包布均为挂胶尼龙帆布，因此要求胶料具有良好的黏着性能及耐老化性能，胶料应有一定的强伸性能，拉伸强度≥17．65MPa，扯断伸长率≥500％，含胶率一般在50％左右。

生胶品种可选用低级天然橡胶，也可掺用部分丁苯橡胶、炭黑和无机填充剂并用，软化剂选用增加黏性的品种，如松焦油、沥青、松香等，便于擦胶工艺操作，用量一般较大

第三节成型设备——成型机　

轮胎成型机

的结构种类很多，现以目前国内推广应用，效能较好的压辊包边成型机为例介绍如下。

一、用途：

本机为轮胎橡胶业专用设备之一，适用于人造丝、尼龙丝、棉帘线轮胎胎坯的成型用。

二、结构及特征筒述：

本机主要由主机、；下压滚、正包、外扣圈、成型棒、管路系统及电气控制系统等部分组成。

主体部分：

由主轴、主动电机、风筒、右钢圈模组成。

主电机通过三角皮带驱动主轴旋转。

主轴上安装着可迭叠的鼓式成型机头，胎坯的成型就在此上进行。

主轴上设有刹车风筒，用手动或风动控制。

以供操作时停车戎成型完毕后拆叠机头之用。

下压滚部分：

装置在主轴的下部。

主要组成部分是两个安装在同一螺旋轴上的盘状压滚。

此螺旋杆两端分别与两不同旋向的螺母相吻合。

使用时，操纵与螺杆相联的风筒动作，使整个下压滚装置升起而与旋转着的胎坯相触，借其间的摩擦力，压滚即被带动回转，由中心向西侧分离，从而压合胎坯各层帘布。

压合完毕，自动落下，凭螺杆内弹簧力的作用压滚复位并合。

后压滚部分：

用于滚压胎坯的两胎侧部分，使胎圈与帘布层间有良好的附作力。

共滚压动作实现了自动化程序操作，极大地减轻了劳动强度，方便了操作，提高了成型质量和效率。

两后压滚的杆臂分别与偏心的两臂架座相联，此臂架座分别安装在两蜗轮减速机出轴上，此减速机座落于可沿机座滑动的溜板箱上。

工作时整个后压滚装置在电动机驱动下做驱近胎坯的大幅度快速定距离移动，同时，两蜗轮减速机装置在不同旋向螺纹丝杆带动下，做与胎坯轴向平行的移动。

操纵与压滚臂杆相接的风筒使两后压滚与坯胎相触，驱动蜗轮减速机至使臂杆做偏心转动，即两后压滚在胎侧部位滚压。

动作完毕，各部位自动复位。

正包装置：

初步成型时，为便于将筒状的层帘布按成型鼓的外型成型，本机设有正包装置。

主要组成有大、小滚轮、压滚、弹簧和风筒等部分。

成型棒部分：

自动成型棒可将帘布筒很迅速地导入成型机头，极大地减轻了劳动强度，保证了安全操作。

成型棒的往复移动由其尾部的风筒控制，手轮制动的蜗轮蜗杆传动可改变共与胎胚的空间高度，电动机驱动的蜗轮减速机可调节共与胎胚的空间距离。

两胎圈皆由风筒控制，使左右外扣圈自动套于胎侧

压辊包边成型机是一种配用半芯轮式成型鼓的成型机，成型前，把胎圈放在内、外扣圈盘上。

放置在帘布筒挂架上的帘布筒，由人工从左端局部套在成型鼓和成型棒上。

然后开动机器，成型棒把帘布筒导入成型鼓上，随后，将成型棒抽出，准备包边。

机箱内装有主轴的传动装置，主轴由电动机经V带传动，带动成型鼓运转。

主轴装有轴套，其一端与成型鼓连接，另一端装有制动盘，用于主轴的制动及成型鼓的折叠。

轮胎成型结束后，折叠成型鼓，利用外机盘上的卸胎拉钩，把胎坯从成型鼓上拉出卸下

第四节成型工艺条件

1、工艺流程

相对于汽车整体来说，轮胎不太起眼，可是轮胎对于车辆，犹如鞋子对于人，其重要性是绝对不可小视的。

了解我们的轮胎制作过程，有助于更加增强您对固特异品牌的信赖。

工序一：

密炼工序

密炼工序就是把碳黑、天然/合成橡胶、油、添加剂、促进剂等原材料混合到一起，在密炼机里进行加工，生产出“胶料”的过程所有的原材料在进入密炼机以前，必须进行测试，被放行以后方可使用。

密炼机每锅料的重量大约为250公斤。

轮胎里每一种胶部件所使用的胶料都是特定性能的。

胶料的成分取决于轮胎使用性能的要求。

同时，胶料成分的变化还取决于配套厂家以及市场的需求，这些需求主要来自于牵引力、驾驶性能、路面情况以及轮胎自身的要求。

所有的胶料在进入下一工序—胶部件准备工序之前，都要进行测试，被放行以后方可进入下一工序。

工序二：

胶部件准备工序

胶部件准备工序包括6个主要工段。

在这个工序里，将准备好组成轮胎的所有半成品胶部件，其中有的胶部件是经过初步组装的。

这6个工段分别为：

工段一：

挤出

胶料喂进挤出机头，从而挤出不同的半成品胶部件：

胎面、胎侧/子口和三角胶条。

工段二：

压延

原材料帘线穿过压延机并且帘线的两面都挂上一层较薄的胶料，最后的成品称为“帘布”。

原材料帘线主要为尼龙和聚酯两种。

工段三：

胎圈成型

胎圈是由许多根钢丝挂胶以后缠绕而成的。

用于胎圈的这种胶料是有特殊性能的，当硫化完以后，胶料和钢丝能够紧密的贴合到一起。

工段四：

帘布裁断

在这个工序里，帘布将被裁断成适用的宽度并接好接头。

帘布的宽度和角度的变化主要取决于轮胎的规格以及轮胎结构设计的要求。

工段五：

贴三角胶条

在这个工序里，挤出机挤出的三角胶条将被手工贴合到胎圈上。

三角胶条在轮胎的操作性能方面起着重要的作用。

工段六：

带束层成型

这个工序是生产带束层的。

在锭子间里，许多根钢丝通过穿线板出来，再和胶料同时穿过口型板使钢丝两面挂胶。

挂胶后带束层被裁断成规定的角度和宽度。

宽度和角度大小取决于轮胎规格以及结构设计的要求。

所有的胶部件都将被运送到“轮胎成型”工序，备轮胎成型使用。

工序三：

轮胎成型工序

轮胎成型工序是把所有的半成品在成型机上组装成生胎，这里的生胎是指没经过硫化。

生胎经过检查后，运送到硫化工序。

工序四：

硫化工序

硫化的基本概念硫化是轮胎生产工艺最后的一道工序。

在硫化过程中橡胶通过化学结构的变化，从塑性物（混炼胶）恢复成橡胶本身的弹性体，使轮胎的外表面具有一定的几何形状。

例如胎面弧形、胎侧装饰线和花纹清晰等。

从而获得所需要的物理及力学性能。

生胎被装到硫化机上，在模具里经过适当的时间以及适宜的条件，从而硫化成成品轮胎。

硫化完的轮胎即具备了成品轮胎的外观—图案/字体以及胎面花纹。

现在，轮胎将被送到最终检验区域了。

工序五：

最终检验工序

在这个区域里，轮胎首先要经过目视外观检查，然后是均匀性检测，均匀性检测是通过“均匀性实验机”来完成的。

均匀性实验机主要测量径向力，侧向力，锥力以及波动情况的。

均匀性检测完之后要做动平衡测试，动平衡测试是在“动平衡实验机”上完成的。

最后轮胎要经过X-光检测，然后运送到成品库以备发货

工序六：

轮胎测试

在设计新的轮胎规格过程中，大量的轮胎测试就是必须的，这样才能确保轮胎性能达到政府以及配套厂的要求。

当轮胎被正式投入生产之后，我们仍将继续做轮胎测试来监控轮胎的质量，这些测试与放行新胎时所做的测试是相同的。

用于测试轮胎的机器是“里程实验”，通常做的实验有高速实验和耐久实验。

轮胎的生产过程就象一条链子一样环环相扣，每一道工序都必须满足下一道工序的要求，才能保证我们的产品最终满足顾客的需要，这永远是我们的宗旨！

2、工艺参数（温度、压力、时间等）

成型条件：

成型条件

（1）室温18℃以上。

（2）成型机使用风压>o．396MPa。

（3）扣圈盘与主轴之间间隙不大于0．25ram（0-边测量不大于0．5mm）。

（4）扣圈盘周长长度公差为±1．5ram，椭圆度不大于lmm；（5）成型机头公差（宽度）：

±lmm，周长公差±；mm；（6）鼓肩与鼓面张嘴不大于5mm，鼓肩上、下、左、右错位不大于3ram。

（7）成型鼓椭圆度不大于2ram；鼓面鼓肩不松动；后压辊、下压辊合拢无空隙，机头中心与后压辊对称。

（8）成型指示灯准确整齐，光点宽度不大于3mm

第五节产品操作注意事项

（一）操作要点：

外胎成型操作要点

（1）成型机开车前，必须按工艺条件的规定，逐项检查是否符合要求。

（2）检查汽油胶浆是否无杂物，机头是否合乎工艺条件。

（3）成型中，各层帘布筒、缓冲层、胎面等都必须采用下压辊逐层压实，放净各层气泡。

（4）扣钢丝圈时，必须用侧压辊辊压实后方可回收扣圈盘，进行翻边，避免钢丝圈移位。

（5）各层帘布筒、缓冲层、钢丝圈和胎面、子口包布，都必须上正、扣正、压实。

（6）成型棒距鼓高度不大于30mm，成型棒与主轴摆动角度为15度以内，上缓冲层、帘布层摆动范围在10度以内，胎面胶在15度以内；上帘布筒除了掌握成型棒的高度和角度外，还可用其他工具支撑或推引帘布筒移动，以防帘布层打折；各层帘布筒、缓冲层、钢丝圈、子口包布等，都要均匀地涂刷汽油，少粘勤刷，先轻后重，严禁在胎面与缓冲层间浇汽油，以防成品产生气泡；抽自动成型棒时，要把成型棒稍降低一点，抽成型棒后帘布鼓起的地方，随机台转动倒匀，由中间向两边辊压，防止布层打褶或变形。

（7）在成型过程中，必须保证各部件清洗，做到胎面、帘布筒、缓冲层、胶边、垫布不落地，钢丝圈要挂在架上；上缓冲层和胎面胶，操作时需使用划线板和标尺，使位置上正。

扣上钢丝圈前，要在鼓肩下部，布层上和钢圈包布上刷好汽油。

（8）有褶子要放开，展开压实，子口包布要定长使用

（二）操作过程的１３个不准：

（1）胎面边缠在机头和主轴轴头上，必须停车处理，否则不准开机。

（2）胎圈粘在布筒上或掉到主轴上，必须停车处理，否则不准开机。

（3）上布筒时必须点车，不准高速以防止爬车，否则不准操作。

（4）挑皮子和胎面时，挑皮子棍必须间隔成型棒15cm，成型棒角度不得超过15。

，否则不准开机。

、（5）成型机转动时，不准乱动其他部位。

+（6）成型工上布筒时外手打皮子，手伸入布筒不得超过l0cm。

（7）不准外手一手上缓冲层。

（8）1号正包压层布时，手不准靠近正包器。

（9）压辊加压时，手不准乱动压辊和割刀。

（10）操作中布筒、胎面等出现问题时必须停机处理，否则不准开机。

（11）上胎圈、放胎圈时必须停车。

（12）布筒压褶必须扒开，否则不准上车（主手也不准开车）。

（13）刷汽油时，应防止汽油滴入脚踏开关，若滴入脚踏开关不准开车。

六、参考文献

、【作者】戴汝泉主编【出版商】北京市：

机械工业出版社,2005.07

【ISBN号】7-111-16988-3（分类）。

【作者】《橡胶工业手册》编写小组编【中图法分类号】TQ33-62（工艺条件，设备）【出版商】燃料化学工业出版社,1975

张岩梅邹一明主编.教育部高职高专规划教材橡胶制品工艺.化学工业出版社,2005年02月第1版.（原料）

林礼贵主编.轮胎生产工艺.化学工业出版社,2008.4.

第一机械工业部.橡胶塑料机械产品样本.机械工业出版社,1973年01月第1版.

七、成型工艺卡

八、生产线布置图