花纹块及轮胎模具的制作方法

本发明属于轮胎硫化技术领域，尤其涉及一种具有广泛花纹形状适用性的花纹块及轮胎模具。

背景技术：

轮胎硫化过程中，为了橡胶能够均匀地分布于模具中，需要释放模具型腔内的空气，现有技术一般采用在轮胎模具花纹块中开设多个排气孔，且排气孔的深度贯穿花纹块的径向厚度，排气孔加工时费时费力，因此增加了花纹块加工过程中的工作量和制造成本，不利于提高工作效率。另一方面，在硫化过程中，生胶会被挤压进排气孔中形成胶毛，硫化完成后，部分胶毛会断裂在排气孔中，胶毛会阻碍型腔内空气的顺利排出进而影响下一次硫化过程的顺利进行，因此，不仅需要对轮胎上的胶毛进行修剪，而且需要将轮胎模具卸下将排气孔中的胶毛进行清理，不仅浪费胶料和影响轮胎产品的外观，而且大大降低了硫化工作的工作效率。

为了解决排气孔带来的上述缺陷，本领域技术人员提出了无排气孔的花纹块，主要分为两种：一种为竖直分块，周向按节距单元划分；另一种水平切割，将一整块花纹块分成层状结构。但是这两种结构的花纹块受轮胎花纹的局限性较大，只能应用于某几种特定的花纹块，不具有广泛的花纹形状适用性。

中国专利CN1070708A提出了一种双金属镶嵌复合结构无气孔轮胎活络模具，其花纹块包括包括分体式的钢结构的花纹块本体及铝片，花纹块本体由多片花纹片叠置形成，且花纹片的任一端面加工环槽，在环槽内镶设铝片，安装成复合式花纹体，各铝片与花纹块本体间设有排气通道。该发明的分体式花纹块与前述第一种无排气孔模具的花纹块结构相同，节省了排气孔并能达到良好的通气效果，但是该花纹块的同样只能适用于特定的花纹块，局限性大。

因此，提供一种花纹块及轮胎模具，能够适用于各种花纹形状，对于本领域技术人员来说是非常必要的。

技术实现要素：

本发明针对现有的花纹块和轮胎模具受轮胎花纹形状局限性较大的技术问题，提出一种花纹块及轮胎模具，具有广泛的花纹形状适用性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种花纹块，包括花纹块本体，所述花纹块本体包括多个可组合成特定花纹形状的单元块，所述多个单元块在周向和轴向呈网格状排列，周向每排的单元块均对齐设置，且轴向每列的单元块均对齐设置，所述多个单元块之间可拆卸地连接以组合成不同的花纹形状。

作为优选，所述花纹块进一步包括排气通道，所述单元块包括花筋及基体，所述排气通道包括排设于所述相邻花筋接触面上的多个第一凹槽，所述第一凹槽沿周向由所述接触面至该花筋内部延伸，所述第一凹槽的径向长度不小于该第一凹槽所在花筋的径向厚度。

作为优选，所述第一凹槽设置于所述相邻花筋接触面的其中一个表面上，所述第一凹槽的周向深度为0.01mm-0.02mm。

作为优选，所述周向相邻基体之间轴向设置有可使相邻基体相距一定间隙的止位销，所述排气通道进一步包括所述周向相邻基体之间形成的轴向间隙。

作为优选，所述轴向间隙的周向宽度为0.02mm-0.03mm，所述轴向间隙的轴向高度等于所述单元块的轴向高度。

作为优选，所述花纹块进一步包括可连接多个单元块为一体的固定单元，所述固定单元包括固定板，所述固定板包括设置于第一排单元块上表面的第一定位板和设置于最后一排单元块下表面的第二定位板，所述第一定位板和第二定位板均周向等间距排设有多个第一轴向通孔，每列多个单元块设置有与第一轴向通孔相对应的第二轴向通孔，第一轴向通孔和第二轴向通孔中穿设有定位销轴，所述定位销轴的上下两端分别设置有紧固螺母；所述定位销轴的热膨胀系数大于花纹块本体的热膨胀系数。

作为优选，所述第一排单元块上表面设置有与所述第一定位板相对应的第二凹槽，所述第一定位板设置于所述第二凹槽内，所述最后一排单元块下表面设置有与所述第二定位板相对应的第三凹槽，所述第二定位板设置于所述第三凹槽内；所述定位销轴的轴向长度等于所述单元块的轴向高度，。

作为优选，所述定位销轴为中空筒状结构，且所述定位销轴的上下两端均设置有内螺纹。

作为优选，所述定位销轴内部充注有高温蒸汽或设置有筒状电加热器。

本发明还提出一种轮胎模具，包括前述的花纹块。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明的花纹块，其通过将多个单元块设置为网格状排列，多个花纹块之间可拆卸地连接以组合成不同的花纹块形状，提高了花纹形状的适用性。

2、本发明的花纹块，其在相邻花筋接触面上排设第一凹槽，能够使模具型腔内的空气沿径向通过第一凹槽排出，具有良好的排气性能。

3、本发明的花纹块，其周向相邻基体之间设置的止位销使相邻基体之间形成轴向间隙，将通过第一凹槽排出的空气进一步排至模具外，进一步提高了花纹块的排气性能。

4、本发明的花纹块，其通过上下定位板及定位销轴将多个单元块连接成为一个整体，连接牢固拆装方便，提高了花纹块维护保养的便利性。

5、本发明的花纹块，其定位销轴内可以充注高温蒸汽或者设置筒状电加热器，实现了对花纹块的直接加热，减少了热传递环节和能源损耗，提高了热传递效率。

附图说明

图1为本发明花纹块的结构示意图；

图2为图1中A-A方向视图；

图3为本发明花纹块的局部结构示意图；

图4为图3中B-B方向视图。

以上各图中：1、单元块；11、花筋；12、基体；2、第一凹槽；3、轴向间隙；4、第一定位板；5、第二定位板；6、定位销轴；7、紧固螺母；8、止位销；9、第二凹槽；10第三凹槽。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，硫化过程中轮胎放置于模具中，花纹块的轴向为轮胎的转轴方向，轴向向上为上侧或顶面，轴向向下为下侧或底面；径向为轮胎的半径方向，且沿半径增大的方向为向外，沿半径减小的方向为向内；周向为轮胎的圆周方向，朝向纸面的方向为向前，背离纸面的方向为向后；沿周向排列的单元块为排，且轴向自上而下分别为第一排、第二排至最后一排；沿轴向排列的单元块为列；术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图2所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图4所示，一种花纹块，适用于轮胎活络模具，包括花纹块本体，花纹块本体包括多个可排列组合成特定花纹形状的单元块1，多个单元块1在周向和轴向方向上呈网格状排列，并且每排和每列的单元块1均对齐设置；多个单元块之间可拆卸地连接，在花纹块本体组装过程中，特定位置的单元块1可与其他特定位置的单元块1互换位置，调整单元块1排列组合的位置即可组合成不同的花纹形状，以适应不同的花纹形状要求。

本发明的花纹块，其通过将多个单元块设置为网格状排列，多个花纹块之间可拆卸地连接以组合成不同的花纹块形状，提高了花纹形状的适用性。

进一步地，单元块1包括与轮胎相接触的花筋11，以及与模具相接触的基体12，花筋11位于基体12的径向内侧，并且花筋11和基体12一体连接；本发明的花纹块进一步包括排气通道，排气通道包括设置于相邻花筋11接触面上的第一凹槽2，第一凹槽2的底面沿周向由该第一凹槽2所在的接触面至该接触面所在的花筋11内部延伸，第一凹槽2沿花纹块本体的轴向和周向排设有多个，第一凹槽2使轮胎模具型腔内(即花纹块内部)的空气通过第一凹槽2沿径向由内向外排出。

需要说明的是，第一凹槽2在轴向和周向上可设置为等间距排列，也可设置为不等间距排列，所述相邻第一凹槽2之间的间距可根据花纹形状及接触面大小灵活设置，以保证花纹块和模具的良好的排气性能。

为了保证第一凹槽2的排气效果，第一凹槽2的径向长度不小于该第一凹槽2所在花筋11的径向厚度，从而使型腔内的空气能够排至单元块1的基体12处，并再通过相邻基体12之间的空隙排至模具外。

参见图4，图4为图3中B-B方向视图，即花纹块的径向剖视图，如图4所示，第一凹槽2仅设置于相邻花筋11接触面的其中一个表面上，以保证第一凹槽2的深度小于橡胶的溢边值，从而使硫化过程中模具能够顺利排出并且轮胎橡胶不会通过第一凹槽2向外流出，所述第一凹槽2的深度优选为为0.01mm-0.02mm。

进一步参见图1和图3，如图1和图3所示，为了进一步提高花纹块的排气性能，周向相邻基体12之间轴向设置有止位销8，止位销8使相邻基体12之间相距一定间隙，即轴向间隙3；所述排气通道进一步包括上述周向相邻基体12之间形成的轴向间隙3，当第一凹槽2的径向长度等于该第一凹槽2所在花筋11的径向厚度时，轴向间隙3与第一凹槽2相连通，从而将花纹块内部的空气通过第一凹槽2引入轴向间隙3内，并进一步排出至轮胎模具外，进而更利于型腔内的空气顺利排出。

作为优选，所述轴向间隙3的周向宽度大于第一凹槽2的轴向宽度，本实施例中，轴向间隙3为0.02mm-0.03mm，所述轴向间隙3的轴向高度等于所述单元块1的轴向高度。

参见图1和图2，如图1和图2所示，花纹块进一步包括可连接多个单元块为一体的固定单元，固定单元包括定位板，所述定位板包括设置于第一排单元块1上表面的第一定位板4和设置于最后一排单元块1下表面的第二定位板5，定位板均位于花纹块的径向外端，且均为与花纹块形状相配合的扇形形状，定位板的径向宽度小于花纹块的径向宽度，定位板的圆心角等于花纹块的圆心角。定位板均周向等间距排设有多个第一轴向通孔，每列的多个单元块1设置有与第一轴向通孔相对应的第二轴向通孔，第一轴向通孔和第二轴向通孔中穿设有定位销轴6，每个定位销轴6轴向自下而上依次穿过第二定位板5的第一轴向通孔、每列单元块1上的第二轴向通孔、第一定位板4的第一轴向通孔，定位销轴6的上下两端分别设置有紧固螺母7，第一定位板4、第二定位板5、定位销轴6和紧固螺母7将各排和各列的单元块紧固连接成为整体，成为一个独立的花纹块，不仅连接牢固，而且拆装方便，提高了花纹块维护保养的便利性。

需要说明的是，定位销轴6的热膨胀系数优选为大于花纹块本体的热膨胀系数，从而可以利用热胀冷缩的原理将顺利地将定位销轴6穿过第一轴向通孔和第二轴向通孔。本实施例中，花纹块优选为不锈钢材质，以使花纹块满足硫化过程中的强度要求和轮胎的硫化质量要求，定位销轴6优选为7系超硬铝合金。

参见图2，图2为图1中A-A方向视图，即花纹块的周向剖视图。如图2所示，第一排单元块1上表面设置有与第一定位板4相对应的第二凹槽9，第一定位板4设置于所述第二凹槽内9，最后一排单元块1下表面设置有与第二定位板5相对应的第三凹槽10，第二定位板5设置于第三凹槽10内；定位销轴6的轴向长度等于单元块1的轴向高度，以使花纹块轴向上下表面保持平整，有利于提高轮胎模具的密封性能，进而提高轮胎的硫化质量。

进一步参见图2，如图2所示，所述定位销轴6为中空筒状结构，且所述定位销轴6的上下两端均设置有内螺纹，从而可在定位销轴6的上下两端安装管接头，在花纹块安装和拆卸过程中，通过向定位销轴6中充入低温液氮使定位销轴6手冷收缩，以实现花纹块的安装和拆卸。

进一步地，所述定位销轴6内部可充注有高温蒸汽，或者定位销轴6内部设置有筒状电加热器，节省了现有技术中对花纹块加热过程中的模套、气室等环节，从而实现对花纹块的直接加热，提高了热传递效率。

为了使本发明的花纹块结构更加清楚，下面对本发明花纹块的安装、硫化和拆卸过程进行说明：

安装：首先通过紧固螺母6将每个定位销轴6固定在第二定位板5上，然后在定位销轴6的两端安装管接头并充入低温液氮，使定位销轴6冷却收缩；将单元块1自下而上一次装配在定位销轴6上；均匀单元块1之间的周向间隙，将止位销8安装在周向相邻基体12之间；安装第一定位板4以及定位销轴6上端的紧固螺母7；拔出低温液氮的管接头，待定位销轴6恢复常温后，用透光法检验单元块之间的间隙3，若轴向间隙3不满足要求，重复以上步骤，直至若轴向间隙3满足要求为止。

硫化：在定位销轴6的上下两端安装管接头并充入高温蒸汽，或者在定位销轴6内部安装筒状加热器，以对花纹块直接加热。

拆卸：拆卸掉定位销轴6两端的紧固螺母7，在定位销轴6的两端安装管接头并充入低温液氮，使定位销轴6冷却收缩；自上而下依次拆卸单元块1，并进行清洗和维护。

本实施例还提供一种轮胎模具，包括如上述所述的花纹块。在此不细述。