双金属组合结构的无气孔轮胎活络模具及其花纹块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双金属组合结构的无气孔轮胎活络模具及其花纹块，所述花纹块包括第一金属材质的壳套与第二金属材质的花纹片组，所述花纹片组包括所述壳套内侧上下叠装设置而与所述花纹块的花纹成型部位对应的多片第二金属材质的花纹片，其中，第一金属材质的强度高于第二金属材质。本实用新型优选采用合金钢和合金铝，由于钢的强度比铝的强度高，铝的导热性比钢的强，本结构兼顾了两者的优势：使用过程中的挤压、摩擦等受力部位均为钢材质，花纹成型部位均为铝材质，硫化效率高并且保证了轮胎表面质量。
【专利说明】双金属组合结构的无气孔轮胎活络模具及其花纹块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种轮胎模具，尤其是指一种双金属组合结构的无气孔轮胎活络模具及其花纹块。
【背景技术】
[0002]轮胎硫化过程中，为了使模具型腔内的空气得以释放出来，从而使橡胶能够均匀地分布于模具中，现有的轮胎模具均在模具型腔上开设有多个排气孔。通常是采用钻孔加工来形成所需的排气孔，由于钻孔工序完成后还需要对孔端的毛刺进行修整，增加了模具制造工序，提高了模具的制造成本；另一方面，在硫化过程中，由于胎面区域的排气是通过圆形气孔来排出的，这些气孔通常位于模具内胎顶面，且贯通穿设至模具外表面，在高压和高热的情况下，未硫化的生胶会被挤压至模具胎顶腔外；当空气从模具里排出后，橡胶被挤进钻设的排气孔内形成胶毛，这些胶毛一部分可能会断在模具排气孔内，会妨碍型腔内空气的排出，进而导致橡胶不能完全充满整个模具型腔。为了避免此种情况，需要将轮胎模具从生产线卸下以进行清洗。一般的清洗作业是使用钻头将每个气孔里的橡胶钻出，非常耗时，影响生产效率；大部分胶毛随着脱模而立于轮胎上，为去除胶毛，而不得不设专人及相应设备进行修剪，不但影响轮胎的外观质量，而且浪费了胶料，增加了生产成本。
[0003]为了克服上述缺陷，出现了轮胎活络模具的无气孔技术，如美国专利US20070009623，其是利用大量的相对较薄的环形板并排在一起安装在两个相对的半模或活络模外罩内，层板的一面或两面形成间隙。轮胎硫化时，气体从间隙中排出，以保证所硫化出来的轮胎表面光滑。但是，由于US20070009623的模具结构没有周向排气槽，其排气是通过径向排气槽排到花纹块的背面，距离很长，排气效果很差，容易堵塞，而且一旦堵塞后，由于距离太长而导致不易清洗，且花纹块背面与滑块配合，配合面需加工诸多的排气槽，通过它再将空气引出，增加了加工成本。
[0004]本 申请人:之前曾提出名为“轮胎活络模花纹块”的中国专利ZL200920282274.9，该花纹块包括沿轮胎轴向叠装的花纹片，由这些花纹片叠装形成花纹块体。相邻的花纹片之间设置有排气环槽，且花纹块体的两端面设有连通模具内腔和外部的端面排气槽，且该端面排气槽与所述排气环槽连通。利用前述花纹块体组成的活络模，在硫化过程中气体从环形排气缝进入排气环槽再到达端面排气槽，并由轮胎模具的侧面排出，是一种理想的无气孔模具，但全钢结构笨重且导热较慢，硫化时间加长，效益降低。
[0005]综上所述，现有的无气孔技术硫化出的轮胎虽然外表美观且节省胶料，但始终存在重大技术难题阻碍着无气孔技术的推广与普及，即无气孔模具的排气效果差及清洗难的问题。几乎所有的无气孔模具都存在着清洗过程复杂、成本高，且大都无法清洗彻底而直接影响模具再次硫化的质量及周期。
实用新型内容
[0006]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种双金属组合结构的无气孔轮胎活络模具，其至少能使得业界多出一种选择，并力图改善或克服现有技术存在的一项或多项缺陷。
[0007]本实用新型的技术解决方案是:一种双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述花纹块包括第一金属材质的壳套与第二金属材质的花纹片组，所述花纹片组包括所述壳套内侧上下叠装设置而与所述花纹块的花纹成型部位对应的多片第二金属材质的花纹片，其中，第一金属材质的强度高于第二金属材质。
[0008]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述第一金属为合金钢，所述第二金属为铝合金，所述壳套为一体式或分体式结构；所述分体式结构包括钢壳和底板，所述钢壳横截面呈L形，所述底板通过连接螺钉固定于所述钢壳的一侧，将所述花纹片组包设其中，而仅露出与轮胎花纹面对应的花纹块内周面。
[0009]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述壳套与所述花纹片组之间间隔设置。
[0010]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述壳套与所述花纹片组之间的预留间隙(Y)略大于第一金属与第二金属的热膨胀系数之差导致的膨胀间隙。
[0011]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述预留间隙介于O?3mm η
[0012]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述花纹块的两侧面设有凹凸配合的定位结构，所述定位结构包括用于定位所叠装的多个花纹片的定位块。
[0013]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述花纹块的两侧面设有轴向延伸的定位凹槽，所述定位块对应设有凸肋，所述定位块的凸肋嵌设于所述定位凹槽并固定。
[0014]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述定位块与所述花纹块的定位结构包括二者滑动接触部位的锥面配合结构。
[0015]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述定位凹槽与所述凸肋间具有周向膨胀间隙(Xl)及径向膨胀间隙(Χ2)。
[0016]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述花纹片组两侧通过顶紧螺钉压设于所述壳套中。
[0017]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述花纹块具有连通各花纹片内周和花纹块端面的排气通道，所述排气通道包括轴向设置于所述花纹块并连通各花纹片且与花纹块端面相连通的轴向排气孔，所述排气通道在模具清洗时作为清洗通道，该排气通道的轴向排气孔作为清洗介质入口。
[0018]如上所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其中，所述排气通道还包括排气缝隙、周向排气槽、径向排气槽，所述排气缝隙位于相邻的两个花纹片间并与花纹块内周面相通，其具有的深度使得硫化过程中模具腔内的空气能够排出而橡胶不会流出，所述周向排气槽沿周向延伸形成于相邻的两个花纹片间并位于所述排气缝隙的外侧，所述径向排气槽连通该周向排气槽与所述轴向排气孔。
[0019]本实用新型还提出一种无气孔轮胎活络模具，该模具包括前述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块。[0020]本实用新型的特点和优点是:
[0021]1.本实用新型是由两种金属材质复合而成的，一实施例中钢壳、钢壳底板为钢材质，花纹片为铝材质。
[0022]2.钢的强度比铝的强度高，铝的导热性比钢的强，本结构兼顾了两者的优势。使用过程中的挤压、摩擦等受力部位均为钢材质，花纹成型部位均为铝材质，硫化效率高并且保证了轮胎表面质量。
[0023]3.本实用新型中，周向、径向膨胀间隙X1、X2为正数值，其大小根据花纹块的具体设计确定。锥角α=0°~90°，其角度大小根据模具花纹块的具体设计外形确定。 [0024]4.考虑到钢与铝的热膨胀系数不同，本实用新型的一实施例中预留一定的膨胀间隙，以利进一步提高轮胎质量。
[0025]5.本实用新型的一实施例中，壳套与铝花纹片的间隙Y=O~2mm，具体大小可以根据模具中铝花纹片的数量及具体设计状况确定。
[0026]6.利用本实用新型的技术，使得模具的清洗可拆开清洗也可整体清洗，能采用多种方式，例如:干冰、激光、等离子、高压水等。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型的无气孔轮胎活络模花纹块的一具体实施例的结构示意图(周向断面图)。
[0028]图2是图1中的I处局部放大图。
[0029]图3是图1的A向视图。
[0030]图3A是图3中的II处局部放大图；
[0031]图4是图3的B-B向的剖视图。
[0032]图4A是图4中的III处局部放大图；
[0033]图5是图3的F向视图；
[0034]图5A是图5中沿C-C方向的剖视图。
[0035]图6是本实用新型的一具体实施例中花纹片的结构示意图。
[0036]图7是本实用新型的无气孔轮胎活络模的一具体实施例的结构示意图。
[0037]图8是本实用新型该花纹块具体实施例的排气过程示意图。
[0038]主要附图标号说明:
[0039]1、钢壳2、花纹片3、排气缝隙
[0040]4、周向排气槽5、花纹片轴向定位销6、定位块
[0041]7、花纹片轴向顶紧螺钉 8、弹簧9、底板连接螺钉
[0042]10、底板11、底板与钢壳定位销12、花纹块
[0043]21、定位凹槽42、轴向排气孔61、定位块凸肋
【具体实施方式】
[0044]如图所示，本实用新型首先提出一种双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，所述花纹块包括第一金属材质的壳套与第二金属材质的花纹片组，所述花纹片组包括所述壳套内侧上下叠装设置而与所述花纹块的花纹成型部位对应的多片第二金属材质的花纹片，其中，第一金属材质与第二金属材质均为适合轮胎硫化的材质，且第一金属材质的强度高于第二金属材质。
[0045]较佳地，所述第一金属为合金钢，所述第二金属为铝合金，所述壳套为一体式或分体式结构；进一步地，所述分体式结构可以包括钢壳和底板，所述钢壳横截面呈L形，所述底板通过连接螺钉固定于所述钢壳的一侧，将所述花纹片组包设其中，而仅露出与轮胎花纹面对应的花纹块内周面。
[0046]本实用新型的花纹块由强度较大的第一金属材质制成外围壳套，而由强度较小的第二金属材质制成花纹片，例如前述由钢、铝两种材质复合而成的，利用了钢、铝二者的优势，使用过程中由外围的钢质壳套承担挤压、摩擦等受力，而花纹块块部分是铝的材质，保证了硫化效率跟轮胎表面质量。下面配合附图及具体实施例对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0047]如图1所示，其为本实用新型的钢包铝结构的无气孔轮胎活络模花纹块的一具体实施例的结构示意图。本实施例的花纹块包括分体式的钢质壳套以及包设其中的铝质花纹片组，铝质花纹片组由多片铝质花纹片叠装组成。本领域的技术人员完全可以明了，本案中所说的钢主要包括合金钢，铝主要包括铝合金。
[0048]具体地，该壳套包括钢壳I和底板10，钢壳I为横截面呈L形的结构，底板10通过连接螺钉9固定于所述钢壳I的外侧，形成半包围结构，从而将花纹片组包入其中，而仅露出与轮胎花纹面对应的花纹块内周面。当然，由于预先留设了预留间隙Y，因此，本实用新型的花纹块也可以采用一体式的钢质壳套，其同样能够顺利安装。
[0049]花纹块具有连通各花纹片内周和花纹块端面的排气通道，排气通道包括轴向设置于花纹块并连通各花纹片且与花纹块端面相连通的轴向排气通道。如图2、图3、图6及图8所示，图2为图1中I处的局部结构放大示意图，排气通道包括排气缝隙3、周向排气槽4、径向排气槽41及轴向排气通道，排气缝隙3位于相邻的两个花纹片2间，并与花纹块12内周面相通，其具有的深度使得硫化过程中模具腔内的空气能够排出而橡胶不会流出；周向排气槽4沿周向延伸形成于相邻的两个花纹片2间，并位于排气缝隙3的外侧，径向排气槽41连通该周向排气槽4与轴向排气孔42 (轴向排气通道的一种较佳形式)。
[0050]如图3、图4所示，其中图3为图1的A向视图；图4是图3的B-B向的剖视图。从图中可以看出，各花纹片2是利用花纹片定位销5穿设定位形成花纹片组，底板10通过连接螺钉9与钢壳I固定形成壳套，该花纹片组设于壳套内，壳套两侧通过顶紧螺钉7施加压力使得各铝质花纹片被压紧。
[0051]结合图3A、图5所示，花纹块的两侧设有凹凸配合的定位结构，所述定位结构包括钢质定位块6，利用该定位块6将叠装的多个花纹片2组成的花纹片组与壳套定位并固定，形成花纹块12。
[0052]优选地，各花纹片2及钢壳底板10的侧面设有凹槽，叠合组成花纹片组后并装上壳套，由此，在花纹块的侧面形成定位凹槽21 ;定位块6对应该定位凹槽21设有凸肋61，定位块6的凸肋61嵌设于该定位凹槽21实现对各花纹片的准确定位，以利后续装设其它部件。花纹片2通过花纹片定位销5连接在一起组装成花纹片组，作为一个整体，花纹片组再装入钢壳I内，再安装底板10 (若是一体式壳套则可省略此步骤)，通过钢套两端面上的顶紧螺钉7对花纹片组进行轴向的紧固，再通过定位块6将花纹片组与钢套进行径向上的定位夹紧，即完成了花纹块的安装。
[0053]进一步地，如图3A所示，本实施例中，该定位块6与花纹块的定位结构包括二者滑动接触部位的锥面配合结构，以图3中的方位为例进行说明:硫化过程中，由于花纹块的受热膨胀，定位块6会被朝向凹槽外部以及花纹块外周的方向挤压，因此，本实施例中，是在定位凹槽21与定位块凸肋61的接触部位形成锥面配合结构，包括凹槽侧下部的外扩锥面以及凸肋下部的外缩锥面，二者的锥面角度α较佳保持一致，例如介于0°~90°，较佳为25°左右，请参照图5Α的C-C剖视图。由于锥面配合本身就有自定位的功能，因此，可以让花纹片组在径向上与钢壳固定并起到定位的作用。
[0054]本实施例中，定位凹槽21与定位块6的凸肋61间优选预留有膨胀间隙。如图3Α所示，二者间的周向膨胀间隙为XI，径向膨胀间隙为Χ2，该径向膨胀间隙Χ2使得花纹片组在定位块6的作用下只受到拉向钢质壳套的力，而不会产生推离钢质壳套的力，从而更好地将两者在径向上固定在一起。
[0055]各花纹片2侧面对应定位块6处设有弧形凹面，借由该结构达到防止干涉的目的。
[0056]需要说明的是，除了上述锥面定位块，还可采用方块、半圆块等形状的定位块，此处不再赘述。
[0057]结合图4Α所示，其为图4中的III处局部放大图，本实用新型中，壳套与花纹片组之间较佳是间隔设置；本实施例中，壳套与花纹片组之间的预留间隙Y优选是略大于钢与铝的热膨胀系数之差导致的膨胀间隙，亦即常温下铝花纹片组在高度方向上要比钢壳两相对面间的间距小一定的预留间隙。
[0058]亦即，该预留间隙>(T2-T1) * (E2_E1)*L，其中:
[0059]T2:硫化温度，一般轮胎的硫化温度为165_180°C，Tl:常温，通常取20°C，E2:铝的热膨胀系数(23.6~25.2*10_6)，El:钢的热膨胀系数(11.3~13*10_6)，L:花纹片组的高度(一般200~400mm)，各参数的具体取值在设计时可以根据各实际情况确定。
[0060]例:若L = 300，T2=170，Tl=20，E2=24*l(T6，El=12*l(r6，Ll 为钢壳两相对面间的间距。
[0061]在170°C的硫化状态下:
[0062]铝花纹片的膨胀量=300*(170-20) *24*1(T6 = 1.08mm ；
[0063]钢壳的膨胀量=300*(170-20) *12*10-6 = 0.54mm ;
[0064]因此，常温下:Ll+0.54≥L+1.08,那么LI≥L+0.54，LI的数值就可以相对确定，
实际应用中还可根据实际情况乘上一经验系数。
[0065]由于在常温与硫化两种状态下，钢与铝两种材质的热膨胀不一样，因此，在这个过程中花纹片组与钢壳间的间隙是随时变化的，由此给轮胎硫化过程中的间隙控制带来较大的难度。如图4所示，本实施例是是利用一浮动调节装置来实现壳套与花纹片组间的间隙动态调节，以使二者在任何时刻都相互接触，形成一整体。
[0066]本实施例的浮动调节装置优选采用顶紧螺钉来实现，较佳为弹簧式顶紧螺钉，其是由螺钉7与弹簧8组合而成，壳套两侧设有穿孔，花纹片组的两侧花纹片的对应处设有定位孔，花纹片组两侧通过顶紧螺钉压设于底板10与壳套之间。壳套与花纹片组两外侧花纹片间的间隙是由螺钉7处的弹簧8来维持和调节的，常温下弹簧8处于伸长状态，硫化下处于压缩状态，其始终在高度方向上让花纹片组在力的作用下与壳套固定在一起。由于弹簧及顶紧螺钉为现有结构，完全可以根据需要从现有技术中选用，此处不再赘述。
[0067]上述预留间隙可以介于O?3mm,较佳为I?2_。
[0068]结合图1、图2、图6、图8所示，本实施例的花纹块具有连通各花纹片内周和花纹块端面的排气通道，排气通道包括排气缝隙3、周向排气槽4、径向排气槽及轴向排气通道，排气缝隙3位于相邻的两个花纹片2间并与花纹块的对应于轮胎花纹面的内周面相通，其具有的深度使得硫化过程中模具腔内的空气能够排出而橡胶不会流出，周向排气槽4沿周向延伸形成于相邻的两个花纹片2间并位于所述排气缝隙3的外周侧，径向排气槽41连通该周向排气槽4与所述轴向排气通道，轴向排气通道轴向设置于所述花纹块并连通各花纹片且与花纹块端面相连通。
[0069]图7是利用本实用新型的前一实施例的花纹块组装形成的无气孔轮胎活络模的使用状态图；其中序号12指示为无气孔模具的花纹块。结合图7所示，上胎侧板16与上盖17组成上胎侧部件，下胎侧板15与底座14组成下胎侧部件，花纹块12与滑块13组成花纹部件，导环19、安装环18和保温套20组成模套部件；模套部件通过安装环18与硫化机组连接，对整个模具施加作用力，在力的作用下实现模具自由开合的活络动作。除花纹块12外，其他模具的组成部件没有特别的要求，能够实现跟普通模具的各组成部件通用，因此，无需大的结构变动即可将本实用新型的花纹块应用于现有无气孔轮胎活络模。
[0070]利用以上所述结构的花纹块所形成的无气孔轮胎活络模具，利用了钢、铝二者的优势，使用过程中由外围的钢质壳套承担挤压、摩擦等受力，而花纹块块部分是铝的材质，保证了硫化效率跟轮胎表面质量。
[0071]本实用新型中，该轴向排气通道优选为轴向排气孔42，使得排气通道在模具清洗时作为清洗通道，该排气通道的轴向排气孔42可作为清洗介质入口。
[0072]如图2所示，各花纹片间的排气缝隙的深度较佳是在硫化时保持0.005?0.05mm,宽度较佳为0.5?5_，也可大于5_，从而达到只排气不跑胶的效果。这些细节上的要求可以通过机械加工的方式来达到，此处不再赘述。
[0073]另外，因为在花纹片与壳套间的间隙Y的存在，轴向排气时钢壳等其他零部件均不需要设置排气孔，空气会随时排至模具外，因此，无需改变模具其它部分的结构。
[0074]本实施例的排气通道在模具清洗时作为清洗通道，该排气通道的轴向排气孔作为清洗介质入口，因此，该钢包铝结构结合轴向排气孔或清洗通道的技术，使得钢壳可以不需要清洗，只对花纹片组进行清洗即可，从而能够减轻劳动强度。
[0075]虽然本实用新型已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本实用新型，各具体实施例的不同技术特征可以根据需要进行选择或组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
【权利要求】
1.一种双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述花纹块包括第一金属材质的壳套与第二金属材质的花纹片组，所述花纹片组包括所述壳套内侧上下叠装设置而与所述花纹块的花纹成型部位对应的多片第二金属材质的花纹片，其中，第一金属材质的强度高于第二金属材质。
2.如权利要求1所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述第一金属为合金钢，所述第二金属为铝合金，所述壳套为一体式或分体式结构；所述分体式结构包括钢壳和底板，所述钢壳横截面呈L形，所述底板通过连接螺钉固定于所述钢壳的一侧，将所述花纹片组包设其中，而仅露出与轮胎花纹面对应的花纹块内周面。
3.如权利要求1所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述壳套与所述花纹片组之间间隔设置。
4.如权利要求3所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述壳套与所述花纹片组之间的预留间隙(Y)略大于第一金属与第二金属的热膨胀系数之差导致的膨胀间隙。
5.如权利要求4所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述预留间隙介于O?3mm。
6.如权利要求1所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述花纹块的两侧面设有凹凸配合的定位结构，所述定位结构包括用于定位所叠装的多个花纹片的定位块。
7.如权利要求6所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述花纹块的两侧面设有轴向延伸的定位凹槽，所述定位块对应设有凸肋，所述定位块的凸肋嵌设于所述定位凹槽并固定。
8.如权利要求7所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述定位块与所述花纹块的定位结构包括二者滑动接触部位的锥面配合结构。
9.如权利要求7所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述定位凹槽与所述凸肋间具有周向膨胀间隙(Xl)及径向膨胀间隙(X2)。
10.如权利要求1所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述花纹片组两侧通过顶紧螺钉压设于所述壳套中。
11.如权利要求1所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述花纹块具有连通各花纹片内周和花纹块端面的排气通道，所述排气通道包括轴向设置于所述花纹块并连通各花纹片且与花纹块端面相连通的轴向排气孔，所述排气通道在模具清洗时作为清洗通道，该排气通道的轴向排气孔作为清洗介质入口。
12.如权利要求11所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块，其特征在于，所述排气通道还包括排气缝隙、周向排气槽、径向排气槽，所述排气缝隙位于相邻的两个花纹片间并与花纹块内周面相通，其具有的深度使得硫化过程中模具腔内的空气能够排出而橡胶不会流出，所述周向排气槽沿周向延伸形成于相邻的两个花纹片间并位于所述排气缝隙的外侧，所述径向排气槽连通该周向排气槽与所述轴向排气孔。
13.一种无气孔轮胎活络模具，其特征在于，该模具包括前述权利要求1?12任一项所述的双金属组合结构的无气孔轮胎活络模花纹块。
【文档编号】B29C33/42GK203496168SQ201320486665
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】张伟, 张任 申请人:山东豪迈机械科技股份有限公司