工程胎模具花纹块铸坯用木型及其加工方法与流程

本发明涉及一种工程胎模具花纹块铸坯用木型及其加工方法，尤其是巨型轮胎活络模具零件花纹块铸坯用木型及其加工方法。

背景技术：

巨型轮胎模具零件花纹块，一般是由17至21个块数不等的、扇形角不同的扇形花纹块，按一定顺序环形排列组成(如图1所示，由18块花纹块排列组成，图1中一至十八即为18块花纹块的编号)。如图2-图5所示，花纹块结构的花纹部分5上具有花纹槽1和花筋2，花纹部分5的上下两侧分别为上分型面3和下分型面4的设置位置，花纹块坯料采用铸造毛坯，由于巨胎花纹块内腔花纹部分节距(如图7所示，花纹节距(tread pattern pitch)，即沿胎面中心线7，一个完整胎面花纹的循环单元长度，分为胎面中心线左侧花纹节距8和胎面中心线右侧花纹节距9)较大、花纹深度6较深、花筋2较窄，如果采用按外轮廓实体铸造的方式铸坯，加工余量较大，加工出花纹后，铸造缺陷常常显露出来，影响花纹块的产品质量。因此，铸坯时一般采用将花纹块内腔的花纹铸出的方式铸坯，既保证了花纹块的产品质量，又降低了花纹块的毛坯成本。

铸出花纹，是在花纹块砂型的造型时，使用加工出花纹的木型造型来实现的。

从花纹块的花纹展开简图(如图6所示，一付花纹圈分为18块花纹块，不均分，图6中一至十八即为18块花纹块的编号)，按花纹块的扇形角及花纹结构分，可归类为K1、K2、K3、K4四种不同节距的花纹块(如图7a-7d所示)。也就是说，生产一付此规格模具花纹块毛坯，需要制作4种木型用于其砂型的造型，木型的材料和加工成本比较高，对于花纹多变的轮胎模具来说，需要制造很多木型，提高了模具制造成本，且木型的增多也会造成轮胎模具的加工精度不能达到要求，进而影响成型轮胎的质量。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种工程胎模具花纹块铸坯用木型的加工方法，将花纹块木型设计成分体组合式，减少了木型的加工数量，降低了木型材料及加工成本。

本发明还提供一种工程胎模具花纹块铸坯用木型，该木型为分体组合式，由两个基本单元重复拼接组合而成，减轻了木型的加工负担，不但节省成本，且能保证加工精度。

本发明还提供一种利用上述木型生成花纹块铸坯的方法，该方法将木型的两个基本单元左右拼接分别形成四种花纹块，将四种花纹块左右拼接后形成花纹块铸坯，保证花纹块的组合精度，生成的花纹块铸坯通用性更强。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

工程胎模具花纹块铸坯用木型的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据轮胎花纹块的分瓣情况，以轮胎花纹的节距，将轮胎花纹块进行分类；

步骤2：根据分类后的轮胎花纹块的特点，确定轮胎花纹块木型的基本单元；

步骤3：以基本单元的加工余量线，确定轮胎花纹块木型的分型面位置；

步骤4：按照加工余量和分型面位置，将基本单元组合或拼接一体后形成需要的木型，用于花纹块铸坯的造型。

本发明的工程胎模具花纹块铸坯用木型的加工方法适用于所有等节距、不均分情况的工程胎活络模花纹块。

所述步骤1中，以保证轮胎花纹块的节距完整为前提，将轮胎花纹块分为4类。受花纹块结构、花筋强度的影响，在花纹块划分时，需要避免花纹块接缝处形成刀片状花筋，各花纹块的扇形角会有所不同，种类可能多达十几种。在将轮胎花纹块归类时需要考虑每一块花纹块包含的节距数量，在不出现刀片状花筋的前提下，归类种类越少越好。在实际加工时，归类成3类花纹块难度较大，不易操作，无法很好的应用；归类成5类花纹块，其编程、加工及工装成本均较高，实用难度高；归类成1类花纹块，整个轮胎花纹块分瓣数量太多，花纹块的组合精度较难保证，模壳通用性较差，模具加工成本也较高。选择将花纹块为4类，可以很好的保证自身的加工精度和相互之间的组合精度，在不同花纹情况下通用性也较高，加工难度较低，满足实际加工要求。

所述步骤2中，根据分为4类的轮胎花纹块，确定轮胎花纹块木型采用2个基本单元。

所述步骤2中确定的基本单元包括以花筋作为起始且宽度为1.5倍节距的W_b+s单元，和以花纹槽作为起始且宽度为0.5倍节距的W_s单元。确定采用W_b+s单元和W_s单元，这两个单元便可以拼接组合的形式形成不同的花纹块，采用这两种单元拼接方式更简单，拼接通用性更强，能满足不同花纹情况下木型的拼接。

所述步骤3中，对于W_b+s单元，在W_b+s单元两侧均预留加工余量，将轮胎花纹块木型的分型面设计在W_b+s单元两侧的加工余量线位置。W_b+s单元两侧需要设置花筋的加工余量，以保证拼接后的木型，带有合理的加工余量。

所述步骤3中，对于W_s单元，在W_s单元左侧预留加工余量，将轮胎花纹块木型的分型面设计在W_s单元左侧的加工余量线位置。W_s单元也需要在侧部设置花筋的加工余量，在W_s单元左侧预留加工余量，可以保证在拼接到W_b+s单元左边的情况下，拼接后的结构两侧均能预留加工余量。

所述步骤3中，对于W_s单元，在W_s单元右侧预留加工余量，将轮胎花纹块木型的分型面设计在W_s单元右侧的加工余量线位置。在W_s单元右侧预留加工余量，可以保证在拼接到W_b+s单元右边的情况下，拼接后的结构两侧均能预留加工余量。

所述步骤4中，2个基本单元采用左右拼接或组合的方式形成需要的木型。拼接方式简单，简化木型制作程序，加快木型生成速度。

工程胎模具花纹块铸坯用木型，包括重复拼接组成环形结构的第一基本单元和第二基本单元，所述第一基本单元以花筋作为起始且宽度为1.5倍节距，所述第二基本单元以花纹槽作为起始且宽度为0.5倍节距。将木型设置成分体组合式，并通过两个基本单元即可拼接而成，设置这两个基本单元的拼接通用性更强，可以满足不同花纹的木型的拼接，基本单元间的拼接组合精度更高。

利用木型生成花纹块铸坯的方法，包括以下步骤：

将第一基本单元和第二基本单元以左右拼接的形式分别形成第一花纹块、第二花纹块、第三花纹块和第四花纹块，将第一花纹块、第二花纹块、第三花纹块和第四花纹块按设定顺序以左右拼接的形式连接形成环形花纹块铸坯。以木型的两个基本单元以左右拼接形式组成形成四种花纹块，进一步四种花纹块也以左右拼接形式组合成花纹块铸坯，整个花纹块铸坯的拼接组合精度更高，生成花纹块铸坯的方式更加简单易操作，且生成的花纹块铸坯通用性更强。

其中，形成第一花纹块的步骤为：

在第二基本单元右侧预留加工余量，在第一基本单元两侧均预留加工余量，将第二基本单元拼接在第一基本单元右侧，形成第一花纹块。

形成第二花纹块的步骤为：

取用两个第二基本单元，在第一个第二基本单元左侧预留加工余量，在第二个第二基本单元右侧预留加工余量，在第一基本单元两侧均预留加工余量，将第一个第二基本单元拼接在第一基本单元左侧，将第二个第二基本单元拼接在第一基本单元右侧，完成后将整个花纹块竖直方向翻转180度，形成第二花纹块。

形成第三花纹块的步骤为：

在第二基本单元左侧预留加工余量，在第一基本单元两侧均预留加工余量，将第二基本单元拼接在第一基本单元左侧，形成第三花纹块。

形成第四花纹块的步骤为：

取用两个第二基本单元，在第一个第二基本单元左侧预留加工余量，在第二个第二基本单元右侧预留加工余量，在第一基本单元两侧均预留加工余量，将第一个第二基本单元拼接在第一基本单元左侧，将第二个第二基本单元拼接在第一基本单元右侧，形成第四花纹块。

本发明的有益效果为：

本发明花纹块铸坯木型的加工方法将花纹块木型结构设计成分体组合式，减少了木型的加工数量，仅需加工两种形式的花纹块木型，即可完成制作花纹块铸坯木型，降低了花纹块毛坯木型的材料及加工成本，节省了巨胎模具产品的生产成本。

附图说明

图1为轮胎花纹块结构示意图；

图2为轮胎花纹块花纹结构主视图；

图3为轮胎花纹块花纹结构侧视图；

图4为图2中B-B剖面图；

图5为图2中C-C剖面图；

图6为轮胎花纹块花纹展开及分瓣情况示意图；

图7a为K1花纹块示意图；

图7b为K2花纹块示意图；

图7c为K3花纹块示意图；

图7d为K4花纹块示意图；

图8a为W_s单元示意图；

图8b为W_b+s单元示意图；

图9a为W_s单元分型面设计示意图；

图9b为W_b+s单元分型面设计示意图；

图9c为另一形式W_s单元分型面设计示意图；

图中，1花纹槽，2花筋，3上分型面，4下分型面，5花纹部分，6花纹深度，7胎面中心线，8胎面中心线左侧花纹节距，9胎面中心线右侧花纹节距，10加工余量线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

行业内一般的巨胎花纹块结构、节距、分块、花纹上下端关系及排布特点具有以下共有特点：

1、花纹为等节距排列；

2、多数花纹节距数不能被分瓣数整除(如图6中，38节距、18块花纹块)；

3、上、下端花纹关系为沿胎顶对称旋转。

花纹块个数的划分，与花纹的节距数有关，花纹节距的设计与轮胎的附着性、耐磨性、滚动阻力、噪声、震动、自洁性等性能有关。

确定花纹块分瓣数的基本原则：

1.每一块花纹块上的花纹节距尽可能完整；

2.单件花纹块的尺寸和重量应该考虑其安全性、加工的方便性和适中性(减轻模具花纹块对导向条的负载，并方便模具零件的加工和搬运)；

3.花纹块节距数量，尽可能是花纹块数量的整数倍数(实际设计时，相对于此因素，保证花纹性能更重要)；

4.分块应考虑花纹筋或钢片等的完整程度，避免出现局部花纹筋过薄，导致模具使用过程中，发生花纹筋局部变形。

由图6轮胎花纹块花纹展开图，可以归类为4种花纹结构的花纹块。铸造这个规格的花纹块，行业一般是制做4件花纹结构不同的木型。

为减少木型的材料及加工费用，降低巨型轮胎模具零件花纹块毛坯的生产成本，本发明提出一种轮胎模具花纹块铸坯用木型的加工方法。

实施例1：

如图6所示，轮胎花纹都是由按照一定规律排列的节距组成的，节距又是由花筋2和花纹槽1组成的。一个花筋2和一个花纹槽1组成的节距，称为单元节距。

从轮胎模具零件花纹块的分瓣情况分析，花纹块可分为4种规格，块K1、块K2、块K3和块K4：

花纹块归类与每一块花纹块包含的节距数量有关。在不出现刀片状花纹的前提下，归类种类越少越好。在实际加工时，归类成3类花纹块难度较大；归类成5类花纹块，编程、加工及工装成本较高。为降低花纹块的铸造成本，在保证加工余量足够的情况下，本发明选择归类为4类花纹块。

如图7a-图7d所示，块K1，以花筋2起始，宽度为2个单元节距，且轮胎中心左右侧花纹为沿胎顶旋转后、相间错位分布；

块K2，以花筋2起始，宽度为2.5个节距，且轮胎中心左右侧花纹为沿胎顶旋转后、相间错位分布；

块K3，以花纹槽1起始，宽度为2个节距，且轮胎中心左右侧花纹为沿胎顶旋转后、相间错位分布；

块K4，以花纹槽1起始，宽度为2.5个节距，且轮胎中心左右侧花纹为沿胎顶旋转后、相间错位分布。

对这4种轮胎模具零件花纹块上的花纹进行分析，得出每种花纹块的花纹，都包含以花筋起始的宽度为1.5个节距的花纹W_b+s单元，和包含以花纹槽起始的宽度为0.5个节距的花纹W_s单元，如图8a-8b所示。本发明基于节距以确定花纹块木型采用的基本单元。所有等节距、不均分情况的工程胎活络模花纹块都可以采用两个基本单元。

将花纹W_b+s单元右侧组合1个花纹W_s单元，即可组成花纹块K1的花纹；

将花纹W_b+s单元左侧组合1个花纹W_s单元，即可组成花纹块K3的花纹；

将花纹W_b+s单元左、右侧各组合1个花纹W_s单元，即可组成花纹块K4的花纹；

调整轮胎模具零件花纹块下分型面的余量，使花纹块上下端面尺寸相同，花纹块K4的花纹即与花纹块K2的花纹相同。

将木型改为分体结构，设计若干个花纹结构基本单元，通过不同的基本单元，组合、或拼接出不同结构、尺寸的木型，就可完成不同扇形角、不同花纹的花纹块铸坯的造型。

现花纹块木型采用分体结构，由包含以花筋起始的宽度为1.5个节距的花纹W_b+s单元，和包含以花纹槽起始的宽度为0.5个节距的花纹W_s单元两种木型组成，W_b+s单元、W_s单元分别为不同的花纹基本单元，W_b+s、W_s两种花纹基本单元，可以分别组合成W_b+s+W_s、W_s+W_b+s+W_s、W_s+W_b+s等3种不同的木型，用来完成不同扇形角、不同花纹花纹块的造型工作。

分体组合式木型分型面的确定。W_b+s、W_s为不同的花纹基本单元，不能单独作为木型用于造型。木型需要设置相应的加工余量，以保证拼接后的木型，带有合理的加工余量。W_b+s单元的两侧，既可拼接其它单元组合成木型，也可以木型边缘的形式出现，其两侧必须包含花筋的加工余量。设计木型时，为方便生产，需要留出各个木型组合两侧的加工余量，如图9a-9c所示，对于花纹基本单元W_b+s，将分型面设计在其两侧的加工余量线10位置；对于花纹基本单元W_s，设计两种情况，一种是将分型面设计在其左侧的加工余量线10位置，由于W_b+s单元的两侧包含了花筋的加工余量，右侧不再设置加工余量，另一种情况将分型面设计在其右侧的加工余量线10位置，左侧不再设置加工余量，以确保W_b+s、W_s两种花纹基本单元，组成后的W_b+s+W_s、W_s+W_b+s+W_s、W_s+W_b+s等3种不同的木型两侧的加工余量。

按照加工余量及分型面位置，制做W_b+s、W_s两种花纹基本单元木型，组合一体后加工花纹，即可组合成所需的三种木型，用于此规格花纹块铸坯的造型。

经过计算，用该分体组合式木型来对铸坯造型，节省木型材料及加工成本约75％。

实施例2：

工程胎模具花纹块铸坯用木型，包括重复拼接组成环形结构的第一基本单元(即W_b+s单元)和第二基本单元(即W_s单元)，第一基本单元以花筋作为起始且宽度为1.5倍节距，第二基本单元以花纹槽作为起始且宽度为0.5倍节距。将木型设置成分体组合式，并通过两个基本单元即可拼接而成，设置这两个基本单元的拼接通用性更强，可以满足不同花纹的木型的拼接，基本单元间的拼接组合精度更高。

实施例3：

利用木型生成花纹块铸坯的方法，包括以下步骤：

将第一基本单元(即W_b+s单元)和第二基本单元(即W_s单元)以左右拼接的形式分别形成第一花纹块(即块K1)、第二花纹块(即块K2)、第三花纹块(即块K3)和第四花纹块(即块K4)，将第一花纹块、第二花纹块、第三花纹块和第四花纹块按设定顺序以左右拼接的形式连接形成环形花纹块铸坯。以木型的两个基本单元以左右拼接形式组成形成四种花纹块，进一步四种花纹块也以左右拼接形式组合成花纹块铸坯，整个花纹块铸坯的拼接组合精度更高，生成花纹块铸坯的方式更加简单易操作，且生成的花纹块铸坯通用性更强。

其中，形成第一花纹块的步骤为：

在第二基本单元(即W_s单元)右侧预留加工余量，在第一基本单元(即W_b+s单元)两侧均预留加工余量，将第二基本单元(即W_s单元)拼接在第一基本单元(即W_b+s单元)右侧，形成第一花纹块。

形成第二花纹块的步骤为：

取用两个第二基本单元(即W_s单元)，在第一个第二基本单元(即W_s单元)左侧预留加工余量，在第二个第二基本单元(即W_s单元)右侧预留加工余量，在第一基本单元(即W_b+s单元)两侧均预留加工余量，将第一个第二基本单元(即W_s单元)拼接在第一基本单元(即W_b+s单元)左侧，将第二个第二基本单元(即W_s单元)拼接在第一基本单元(即W_b+s单元)右侧，完成后将整个花纹块竖直方向翻转180度，形成第二花纹块。

形成第三花纹块的步骤为：

在第二基本单元(即W_s单元)左侧预留加工余量，在第一基本单元(即W_b+s单元)两侧均预留加工余量，将第二基本单元(即W_s单元)拼接在第一基本单元(即W_b+s单元)左侧，形成第三花纹块。

形成第四花纹块的步骤为：

取用两个第二基本单元(即W_s单元)，在第一个第二基本单元(即W_s单元)左侧预留加工余量，在第二个第二基本单元(即W_s单元)右侧预留加工余量，在第一基本单元(即W_b+s单元)两侧均预留加工余量，将第一个第二基本单元(即W_s单元)拼接在第一基本单元(即W_b+s单元)左侧，将第二个第二基本单元(即W_s单元)拼接在第一基本单元(即W_b+s单元)右侧，形成第四花纹块。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。