一种轮胎模具段的制作方法

本实用新型涉及轮胎制造技术领域，尤其涉及一种轮胎模具段。

背景技术：

轮胎模具通常包括由多个胎面区段共同组成的圆的胎面模具，以及两个封闭的侧环，侧环上面通常刻有轮胎品牌，以及其他信息，例如尺寸和操作压力。胎面区段表面被制作为实际的轮胎胎面的负形状。胎面模具和2个侧环，用一个模具座保持在一起构成一个轮胎模具。

胎面区段配置有通风口结构以选择性地从轮胎模具排放空气。已经描述过的用于排放空气的各种方法，都是比较高的制造复杂性和比较困难的保养和维修。

美国专利4812281公开了一种通气孔方法，孔的直径是3.81到12.7毫米之间，通过该孔空气从模具内表面流到外面。

美国专利6923629描述了具有弹簧的通风口。当生胶完全注入后弹簧开始起作用。在橡胶硫化过程中，空气可通过排气孔排出，同时与弹簧连接的销能够阻止橡胶材料进入通风口。弹簧通风口非常昂贵，例如，可以达到模具制造成本的10％。

美国专利6382943和6826819描述了一种无孔的方法。其中模具的胎面表面是由许多小节距，也被称为迷宫元件构成。轮胎硫化过程中，适当的配置迷宫元件能够使得空气流出去同时橡胶保持不动。该方法只能适用于简单的轮胎纹路。例如，对于复杂的冬季轮胎纹路，迷宫元件几乎不可能制作。此外，制作迷宫元件提高了模具制造成本，有可能比常规模具贵两倍。

专利EP2719524和DE102012104500描述了缝隙通道，该缝隙连接胎面模具表面到一个排气腔，例如是一个模具后侧的孔。该缝隙是足够的小，在轮胎硫化过程中，既可以使得空气通过同时也能阻止橡胶进入。由于每个缝隙要求与一个排气腔的连接，对于一个复杂纹路的轮胎，可能需要几千个排气腔用于排气。

美国专利8834143描述了采用机械刀片插入以产生通气窄缝的方法。对于复杂的纹路例如冬季轮胎，可能需要几千个刀片。该方法要求槽和刀片的精度公差很高，特别是为了避免硫化后轮胎脱模时的喷射。

因此，迫切需要改进现有的硫化轮胎的系统和方法。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术的上述缺陷；提供制造轮胎模具及制造轮胎模具段。

提供一种轮胎模具段；包括轮胎模具段表面上的负胎面花纹；一个设置在所述模具段内的空气压缩腔，与所述模具段表面分开一段距离；

多个表面连接槽连接所述空气压缩腔与模具段表面，其特征在于：所述空气压缩腔被布置在胎面花纹的多个花纹块下面并且经过它们；其中所述连接槽的尺寸可在10到300微米之间选择择；空气压缩腔与外部环境隔离；所述轮胎模具段每一个都可以与相邻的模具段相连接进而被构造成圆周模具，用于硫化车辆轮胎；所述空气压缩腔沿着轮胎圆周或者宽度方向布置；空气压缩腔形成网络；轮胎模具段的表面下方的网络；

其中的空气压缩腔在轮胎制造过程与附近的相邻模具段的另一压缩腔紧密相连。

上述一种轮胎模具段，所述轮胎模具段进一步包括插入在所述胎面花纹的多个间隔物；其中的空气压缩腔被所述多个间隔物的插入深度部分与模具表面隔开。

上述一种轮胎模具段，所述轮胎模具段进一步包括插入在所述胎面花纹的多个花纹刀槽，所述花纹刀槽包括使得空气可以穿越刀槽的缝。

在正模具模型中插入花纹刀槽，其中，所述刀槽的插入部分被构造以形成未来轮胎的刀槽花纹，此外花纹刀槽还能够起到将中空元件与模具胎面分隔的作用；所述花纹刀槽包括一个切口，该切口应该和刀槽与中空元件相交叉时横截面的形状匹配；所述中空元件被附着在切口上。

所述中空元件与第一表面间隔距离在0.3到6毫米之间，所述中空元件包括一个横截面，该横截面的部分与第一表面相匹配。

其中负模具可以使用铝或金属合金浇铸。

还包括施加压缩气体，液体或气体-液体混合物到中空元件，使得表面连接槽中的碎屑被喷射到外部环境。

还包括：制作表面连接槽，包括安装一个或多个传感器与所述腔连接；使用液体喷射激光制作连接槽；

检测连接元件的腔的形成过程中的端点；制作连接槽联通空气压缩腔时检测端点。

轮胎模具可具有一个或多​​个空气压缩腔，每个空气压缩腔与多个表面连接槽连接以容纳来自模具胎面的空气。表面连接槽的尺寸大小应该即能允许空气通过又能阻挡橡胶材料进入。改变空气压缩腔的容积可以产生适当的空气压力，从而帮助阻止橡胶材料进入表面连接槽。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种轮胎模具，和该模具内部的空气压缩腔以及与之相连接的表面连接槽，以及制作该轮胎模具的方法。表面连接槽和花纹刀槽均可以采用液体喷射引导激光技术加工制作。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种硫化轮胎模具和有关的操作，如制造胎面模具，在轮胎硫化过程中如何操作，和清洁胎面模具。在硫化过程中，模具胎面的空气被引导并且挤压到称之为空气压缩腔的空腔，以允许橡胶能够完全贴合在模具胎面表面从而形成与模具胎面形状相一致的轮胎表面。采用所诉方法能够减少排放空气的操作步骤。本空气压缩腔不同于现有的排放空气到外部环境的技术并且具有明显的优点。例如，相比于美国专利4812281所描述的微细孔方法，空气压缩腔的数目可以明显的减少，前者可以是4到20个腔之间，后者则多达8000个孔，从而减少了制造的复杂性和清理维护的工作量。又例如相较于美国专利6923629所描述的弹簧阀门方法，本实用新型由于不需要弹簧通气元件，所以成本较低，清洁，维护更加简单容易。相比于美国专利6382943和6826819所描述的无孔技术，该技术需要拼接多达100个小模片，本实用新型由于采用较大的胎面区段而极大减少了拼接数量，降低了复杂性和成本。相比于在专利EP2719524A1和DE102012104500A1所诉的微通风通道技术，需要在模具的后侧制作几千个疏散空腔，而本实用新型所需要的空气压缩腔的数目可以是很少的。本实用新型因为不需要大量的机械刀片准确压配合，而降低复杂性和成本。

本实用新型可以允许空气在轮胎硫化过程中进入到一个狭窄的表面连接槽，而橡胶不会进入的方法。表面连接槽连接到模具块内的少量但是足够大的空气压缩腔。表面连接槽可以用机械加工方法达到所需宽度。在模具中的大空气压缩腔，空气得到压缩或加压而不是抽空或排出，压缩的空气有助于阻止橡胶进入到连接于模具胎面的连接槽。在模具中的大空气压缩腔可以连接到高压液体或气体源（例如，空气），以便于在每一个生产周期进行模具的清洁（从表面连接槽去除橡胶碎屑）。通过接受传感器的信号，模具中的大空气压缩腔可以用于控制生产过程。

在一些实施方案中，本实用新型描述了一种具有低成本的模具产品，通过去除了很多因为排气所需要的零件而保持了简单的结构，并有利于方便模具的清洁。

轮胎模具通常是由金属或金属合金材料制作，如铝或钢，可以采用浇铸或CNC加工以形成所需要的负面轮胎花纹。轮胎模具的胎面层，也可以用一种添加剂的制造技术制成，诸如3D打印，然后将其连接到胎面模具的底座上。

附图说明

图1A - 1B根据一些实施例示出的所诉轮胎模具。

图2A - 2C根据一些实施例示出的胎面模具中的空气压缩腔。

图3根据一些实施例示出的制作胎面模具的流程图。

图4A - 4B根据一些实施例示出的装有空心导管的空气压缩腔。

图5A - 5B根据一些实施例示出的空气压缩腔的操作配置。

图6A - 图6C根据一些实施例示出的与多个表面连接槽联通的空气压缩腔的结构。

图7A - 7B根据一些实施例示出的胎面模具和具有空气压缩腔的完整轮胎模具。

图8A - 8E根据一些实施例示出的具有空气压缩腔的胎面模具。

图9A - 9B根据一些实施例示出的具有空气压缩腔的胎面模具。

图10A - 10C根据一些实施例示出的具有导管通道和花纹刀槽的胎面模具。

图11A - 11D根据一些实施例空示出的具有空气压缩腔的胎面模具配置。

图12A - 12C根据一些实施例空示出的具有空气压缩腔的胎面模具配置。

图13A - 13B根据一些实施例示出的完整的轮胎模具的配置。

图14根据一些实施例示出的制作胎面模具的流程图。

图15A - 15E根据一些实施例示出的制作胎面模具的流程。

图16A - 16C根据一些实施例示出的制作胎面模具的流程。

图17根据一些实施例示出的制作具有空气压缩腔的轮胎模具或胎面模具的流程图。

图18A - 18F根据一些实施例示出的用于形成空气压缩腔的配置。

图19A - 19D根据一些实施例示出的用于形成空气压缩腔的流程。

图20根据一些实施例示出的制作轮胎模具或胎面模具的流程图。

图21A - 21C根据一些实施例示出的双胎面轮胎模具。

图22A - 22B根据一些实施例示出的用于双胎面模具不同的配置。

图23根据一些实施例示出的制作一个轮胎模具的流程图。

图24根据一些实施例示出的液体喷射导向激光系统。

图25A - 25B根据一些实施例示出的采用液体喷射导向激光技术加工的表面连接槽的配置。

图26A -26C 根据一些实施例示出的空气压缩腔的配置。

图27A - 27C根据一些实施例示出的制作表面连接槽时的端点检测。

图28根据一些实施例示出的轮胎模具制作工序流程图。

图29A - 29C根据一些实施例示出的胎面模具制作后清洁的方法。

图30根据一些实施例示出的轮胎模具制作后的清洁流程图。

图31A - 31C根据一些实施例示出的清洁胎面模具的过程。

图32A - 32D根据一些实施例示出的制作轮胎模具后处理过程。

图33示出了根据一些实施例示出的清洁轮胎模具流程图。

具体实施方式

图1A - 1B根据一些实施例示出了具有胎面模具的轮胎模具。在图1A，一个轮胎模具100可以由多个零件组装在一起，其中包括胎面模具110和侧环190。胎面模具110可以包括用于形成轮胎胎面花纹的胎面花纹块150，其中又包括花纹刀槽130和胎面花纹块侧壁155。在图1B中，一个完整的轮胎模具105可以包括多个胎面区段110组装在一起形成的一个完整的胎面模具，通过连接每一个胎面区段的空气压缩腔140，以形成更大的空气压缩腔。如图所示，空气压缩腔140沿轮胎180或者模具105的圆周方向布置。其它的布置也可以使用，如空气压缩腔沿轮胎或者模具105的宽度方向185布置。每个空气压缩腔与旁边的空气压缩腔是隔离的，或每两个空气压缩腔彼此相连接。

在一些实施方案中，胎面区段110可以用具有高抗粘着系数的材料制作。因此，橡胶轮胎160在完成硫化过程之后可以容易地从模具上去除。胎面区段可配置表面连接槽120，它是足够小只能让空气通过而橡胶材料不能进入。例如，表面连接槽120的宽度125，它可以在10至300微米之间。表面连接槽可以采用切削加工制作，例如液体喷射导向激光切割器。

在一些实施方案中，胎面区段110内部可以配置空气压缩腔140。模具中的空腔可以存储空气，例如，在轮胎硫化过程中为排放空气提供一个空间。模具内空气的排放可以防止空气停留在模具的胎面中，这可能会导致硫化的轮胎表面凹凸不平，形成气泡的形状。模具内的空气被排放后，以压缩空气的形式挤压到空腔。空气压力可以设定，例如，通过设计空气压缩腔140的尺寸145产生轻微的压力，如1到2帕之间，以确保橡胶材料完全填充在轮胎模具内，同时橡胶材料也不能进入表面连接槽。例如，圆柱形状的空腔其直径可以是1到10毫米，或3到5毫米之间。空腔可以是其它形状，如长方形，布置方向可以与表面连接槽平行或交叉。

本实用新型包括多个胎面区段和模具主体，可以包括模具插入件用于形成轮胎花纹。一些模具段可以有用于形成橡胶轮胎花纹的胎面花纹块。有的模具底座没有胎面花纹，它需要结合一个所述具备胎面花纹的模具插入件。

本实用新型以制作具有空气压缩腔的轮胎模具或胎面模具。在轮胎硫化过程中空气不必向外界环境排出，而是被挤压进入空腔。空气压缩腔能容纳来自轮胎模具中的空气，所以该轮胎模具具备了空气的排放功能。同时本实用新型与其他类型向外部环境排气不同，空气压缩腔可以产生一定的压力，这可有助于在模具胎面表面阻挡橡胶材料的进入。例如，在轮胎硫化过程的开始阶段，空气压缩腔中的压力是在大气压力以下。当橡胶接近胎面，空气被挤进到空气压缩腔，从而增加了空腔中的压力。增加的压力可以阻止橡胶材料的进入。

在一些实施方案中，空气压缩腔嵌入在胎面区段内部，与外面没有联通。空气压缩腔可以通过多个缝与模具段的胎面表面相连接。连接缝的尺寸小于空腔的体积以允许空气进入腔而橡胶材料不能进入。空气压缩腔可具有大的体积，正确设计以形成适当的空气压力。

轮胎模具可以由多个胎面区段组成。每一胎面区段可具有胎面表面。此胎面表面是轮胎的负形状。胎面区段可以相互连接封闭以形成一个园周状的胎面模具，轮胎在里面进行硫化。

在硫化时，将轮胎放入到模具中并将胎面模具如上所述封闭。当模具闭合时，生胶被注入到工作面。生胶必须完全贴合在模具中的胎面花纹上面。为了做到这一步，生胶和模具之间的空气层必须被排放出去。同时也需要有足够大的空腔来容纳这些空气。

在硫化过程中使用大的空气压缩腔以容纳空气。大压缩腔可以被放置在模具段内的圆周方向180。压缩腔的数量需要与胎面槽的数量相匹配，如果胎面槽是3条那么只能有4个的压缩腔。大压缩腔也可以放置在其它角度，如与圆周方向180成90°，这时需要较多数量的空腔以连接所有的胎面花纹。其它角度也可以使用。此外，横向和纵向也可以组合，成为一个组合联接模具。

通过表面连接槽，空气压缩腔可以顺畅的与模具胎面表面相连通。这些表面连接槽可以是10至300微米，允许空气通过，同时限制橡胶进入。胎面的花纹刀方向可以是任何方向。为了连接尽可能多的胎面花纹块，空气压缩腔优先考虑与花纹刀相同方向，即在花纹刀之间。其形状可以如一条线，一个正弦波，一个波浪等。

为了使空气流顺利进入压缩腔，表面连接槽可以深0.3 - 6毫米，而空气压缩腔位于模具胎面以下0.2 -5.5毫米。

轮胎硫化完成后，将模具打开。联通外部的压缩空气通过单向阀门经由空气压缩腔，表面连接槽到达模具胎面，在模具胎面与轮胎之间形成空气层，以便于轮胎脱模。空气压力在1-2帕之间比较适当。轮胎脱模后，可以提高空气压力将碎屑从表面连接槽中吹出，例如4-10帕。

图2A - 2C根据一些实施例示出的胎面区段中的空气压缩腔。胎面区段的内表​​面上制作了轮胎的负胎面花纹，它可以将花纹刻印到橡胶轮胎上面。在轮胎模具中的空气可以被挤压到一个空气压缩腔，从而防止空气在轮胎形成过程中形成气泡或其他缺陷。轮胎模具可包括空气排放的结构，例如，模具中的狭缝，其尺寸在10 - 300微米之间，以允许空气通过，但阻止橡胶材料通过。

一个胎面区段210可包括轮胎花纹的负像。胎面花纹可以包括多个胎面花纹块250，相互之间被胎面花纹块侧壁255分离。在胎面区段内部可以配置空气压缩腔240，在腔的开口处连接一个表面连接槽220。空气压缩腔240与外部环境隔离。还可以包括其他零件，例如花纹刀槽。

橡胶材料260被注入到胎面模具210的胎面上，胎面上的空气可以进入到270，再通过表面连接槽220进入到空气压缩腔240，空气压缩腔240的压力240A可逐渐增加。

随着橡胶材料接近胎面花纹面时，更多的空气进入空气压缩腔，使得空气压缩腔240的压力240B进一步增加，从而阻止了橡胶材料进入到表面连接槽220，同时，由于表面连接槽220的尺寸大小设计上既允许空气通过，又阻止橡胶材料的通过。当橡胶材料到达胎面花纹面时，压缩腔240中的压力240C可以保持恒定，同时在表面连接槽220上产生足够大的向外的推力286，阻止橡胶材料进入，所以空气压缩腔有助于阻止橡胶进入表面连接槽220。

空气压缩腔可从模具的反面制作，例如，在模具的外表面或不具有胎面花纹的表面。空腔可以具有不同的尺寸和形状，如圆柱形或矩形形状，圆锥形状，或扁平锥形形状，具有平顶的圆锥形状。

表面连接槽可以是多个的组合，是直线或曲线。例如，多个表面连接槽可用于大胎面花纹块，在硫化过程中的更好的排放空气。

在一些实施方案中，液体喷射导向激光系统（例如美国专利8859988所描述的）可用于在模具表面制作各种式样的连接槽220。该系统可以结合到x-y轴数控机制，甚至是5轴机制，以使得激光束可以在任何方向移动，以制作各种形状。因此，根据不同的要求表面连接槽可以有多种通道线，直线或是曲线。例如轮胎模具中的大胎面花纹块就需要多于一个表面连接槽，以使得硫化过程中空气能完全排放。

图3根据一些实施例示出了制作轮胎模具段的流程图。操作300提供了模具原型。它可以包括一个轮胎模具段，轮胎模具原型内表面上可以具有胎面花纹。模具原型的制作可以采用铸造，切削，磨削，或3D打印。轮胎模具还可以安装刀槽，例如安装在胎面花纹块上面。模具原型可以是单件，或者可以是多件组合体。操作310中在模具原型上至少制作了一个空气压缩腔。在一些实施方案中，可以在模具原型的外表面先制作一个开口来制作空气压缩腔，然后安装开口的盖子或者堵塞开口进行密封。更好的方法是在开口处安装一个阀门，用于控制空气压缩腔。操作320中在模具原型的某些表面上制作了一个或者多个表面连接槽，例如在胎面图案表面。表面连接槽可以连接到空气压缩腔。多个表面连接槽可以与同一个空气压缩腔相连接，从而可以简化胎面区段的制造过程。表面连接槽的数目可以由轮胎的类型来确定，例如，高性能或冬季用轮胎由于胎面花纹比较复杂可以有更多的表面连接槽。将多个表面连接槽连接到一个空气压缩腔，可以极大的减少空气压缩腔的数目。例如，一个胎面区段只需要4 - 10个空气压缩腔，而不是需要数千个小的盲孔。

在一些实施方案中，可以适当设计空气压缩腔的体积以增加空气压力320，从而阻止橡胶材料进入表面连接槽。

空气压缩腔结构可以有各种不同的构造和各种不同的加工方法。空气压缩腔的容量可以相当大，能够连接10，20，60，甚至100个表面连接槽。空气压缩腔可以是完全与外部环境隔离，​​例如，作为胎面区段内一个封闭的空腔。空气压缩腔可以有条件隔离，例如，在胎面区段的空气压缩腔可以有开口，但该开口只能与附近的胎面区段联通，这些组合腔与外界仍然是分离的。空气压缩腔可通过一个阀门与一个外部设备相联通。因此，当关闭阀门时，空气压缩腔与外界隔离，当打开阀门时，空气压缩腔可连接到外部设备，例如使用一个真空泵组件能够更快和更有效的将空气从模具移送到空气压缩腔，或者使用一个气体，液体或气体/液体混合物的压缩机为空气压缩腔和表面连接槽进行加压或清洁工作。该阀门可以是单向阀，其在某些情况下，可以允许压缩气体，液体或气体/液体混合物进入到空气压缩腔以清洗轮胎模具，但反方向是关闭的。

在一些实施方案中，空气压缩腔可以连接到一个外部接口，接口可以关闭以形成一个封闭空腔，或者可连接到一个压缩源用于清洁表面连接槽，或者可以连接到一个真空系统，以协助在将模具中的空气移送到压缩腔，或可以连接到一个压缩气源提供压力，以便于脱模。

空气压缩腔有多种构造可以被使用，例如空气压缩腔可以是简单地在轮胎模具段内的空腔，空气压缩腔可包括一个中空的导管，例如中空圆管，一个中空方形管，或具有任意形状的空心管。

图4A - 4B根据一些实施例示出的空心导管式空气压缩腔。图4A中，在一个胎模区段410内用空心导管441形成一个空气压缩腔440，中空圆管（或其它中空导管）可以在铸造过程中被放置在模具中，以形成轮胎模具。中空导管被嵌入在轮胎模具中成形之后，接下来制作表面连接槽420，例如，可以采用激光引导液体喷射系统470（例如美国专利8859988中描述），切除掉相关位置的模具材料和中空导管的管壁从而连接到中空导管的内部。也可以采用其它形状。例如，图4B示出的是采用中空方形管443形成的空气压缩腔442。

图5A - 5B根据一些实施例示出了一种空气压缩腔操作配置。在图5A中，一个空气压缩腔540嵌入在模具胎面区段510内部，空气压缩腔540有一个开口542与外界相通。该开口与阀门组件570相联接，通过阀门再连接到真空泵577，真空能够帮助空气更加顺利的从模具胎面到达空气压缩腔540。其它种类的系统575，例如加压流体或压缩机组件，以提供流体，例如气体，液体，或气体和液体的混合物输送到空气压缩腔540。

图5B显示了在模具操作过程中时间与压力的曲线关系。当阀组件570一直保持关闭状态时。操作开始时空气压缩腔540的压力580是一个大气压。橡胶材料开始持续向模具注入，胎模内​​的空气持续从胎面中挤出并输送到空气压缩腔540，使得压力580持续增加，当橡胶材料填充结束时，空气压缩腔中的空气压力到达590的高度，之后保持不变。正确设计空气压缩腔的容积以得到适当的空气压力590可以阻止橡胶材料进入表面连接槽。

在一些实施例中，阀组件570可以连接到一个压缩机575，压缩机575可以增加空气压缩腔的起始附加压力高于一个大气压力到达581。增加的压力不要过大，以允许在轮胎模具中的空气可以被挤压到空气压缩腔540中。压缩机如果一直保持工作，那么当橡胶填充结束时空气压缩腔中的压力最终达到591，略高于590，较高的压力可以更好的阻止橡胶材的进入。压缩机也可以在不同的时间进行不同的操作，以提供不同的附加压力，例如，只增加起始压力581高于大气压的压力，当橡胶充填结束时关闭压缩机，使得最终压力仍然 590。同样道理，也可以充填开始时关闭压缩机使得空气压缩腔起始压力是大气压力580。充填结束时打开压缩机增加压力到591。还可以有其它的操作方法。改变压缩机的操作能够帮助排放模具中的空气同时阻挡橡胶材料进入表面连接槽。

在一些实施例中，阀门570可以连接一个真空泵577，组件577，例如真空泵577可以降低空气压缩腔中的压力到达582，低于大气压力，低气压有助于空气从模具进入到空气压缩腔540。真空组件可以降低空气压缩腔的最终压力592。在不同的时间段真空泵可以提供不同的空气压力，例如，可以降低初始压力582低于大气压，在结束时停止工作以维持原来的压力590。反过来，真空泵577也可以在开始时关闭，以保持初始压力580为大气压力。当结束时真空泵开始工作，以降低空气压缩腔540的压力到达592低于590。还可以有其它的操作方法。改变真空泵的操作有助于空气从模具进入到空气压缩腔540。

在一些实施例中，压缩机575和真空泵577可以联合使用，例如真空泵在开始注入橡胶时降低空气压缩腔540的压力到达582，低于大气压力580，从而有助于空气从模具进入到空气压缩腔540。压缩机在结束注入橡胶时开始工作以增加空气压缩腔540中的空气到达一个比较高的压力591，这有助于阻止橡胶材料进入表面连接槽以及脱模更加顺利。

图6A - 图6C根据一些实施例示出了多个表面连接槽共同连接一个空气压缩腔的结构。一个轮胎模具段610可具有一个空气压缩腔640，它可以通过嵌入在轮胎模具段610的中空管641来形成，这个模具段610本身具有胎面花纹的表面，它可以是由多个胎面花纹块650组成并且被侧壁655隔开。

图6A示出了空气压缩腔640和表面连接槽620的立体图。轮胎模具段和胎面花纹在图中被省略，以显示空气压缩腔640和表面连接槽620的关系。图6B示出了沿着一个表面连接槽620的长度方向A-A'进行切割的横截面视图。图6C示出了沿着空气压缩腔640的长度方向B-B'进行切割的横截面视图。空气压缩腔640可以与表面连接的角槽620不平行放置，以使的多个表面连接槽620可以与一个空气压缩腔640连接。

图7A-7B根据一些实施方式示出的具有空气压缩腔的轮胎模具段710和完整的轮胎模具。如图7A所示，轮胎模具段710可包括多个空气压缩腔740贯穿其中。空气压缩腔740可以被布置在轮胎模具段的胎面表面之下，并且贯穿多个胎面花纹块750。空气压缩腔可被布置与多个表面连接槽720相交叉，在花纹刀730和胎面​​花纹块侧壁755之间以空腔的形式制作。如图所示，空气压缩腔740沿着轮胎模具700的圆周方向780布置，也可以采用其它方向布置，例如空气压缩腔沿轮胎模具的宽度或厚度方向785布置。

图7B所示，多个轮胎模具段710可被组装以形成一个完整的轮胎模具700，每一个空气压缩腔740可以在轮胎模具段之间相连接，以形成一个封闭的用于整个轮胎模具的空气压缩腔。

图8A - 8E根据一些实施例示出了的具有空气压缩腔的轮胎扇形模具段。图。图8A示出了顶视图，图8B示出了沿着胎面花纹块850C-C'方向切割的横截面视图，一个模具区段可以包括一个胎面花纹，一个胎面花纹包括多个胎面花纹块850，由胎面花纹块的侧壁855分隔。空气压缩腔840可以布置在轮胎模具区段内。空气压缩腔的方向可以被布置与多个表面的连接槽820相交。例如，空气压缩空腔840可以沿着轮胎模具的圆周方向880布置。

花纹刀槽830可以布置在胎面花纹块850上，并且将胎面花纹块分成多个区域。而每个区域都需要一个表面连接槽820用于排放空气，以防止橡胶轮胎在硫化过程中出现缺陷。每个表面连接槽820都应该与空气压缩腔840相连接，使得空气可以进入空气压缩腔840。空气压缩腔穿过多个胎面花纹块，并与所述空气需要被去除的区域形成一个角度，表面连接槽820可以在胎面花纹块上的任何地方切割制作，只要能够与下方的空气压缩腔840相联通即可。

图8C - 8E示出了空气压缩腔的各种配置。图8C示出了在轮胎模具段811中的空气压缩腔841与模具圆周方向880或者与厚度（或宽度）方向885形成了一定的角度。图8D示出了在轮胎模具段812中的空气压缩空腔842沿着模具整个厚度（或宽度）方向885布置。图8E示出了在轮胎模具段813中的空气压缩腔843/844，其中空气压缩腔843与模具圆周方向880布置，而空气压缩腔844与模具厚度（或宽度）方向885布置。它们在轮胎模具段的胎面花纹下方形成了一个网格。还有其它配置也可以被使用。

在一些实施方案中，空气压缩腔840可以与结构支架相结合，例如，为了提高轮胎模具段的结构整体性。结构支架可被制作成空心以允许空气通过，例如，利用导管制作结构支架。其他配置可以使用，如金属壁的中空元件，其中金属壁可以作为轮胎模具段的结构支架同时也用作空气压缩腔。

在一些实施方案中，表面连接槽可以与空气压缩腔结合。在某些地区，常规通风技术都可以使用，如空气排空腔的过程，在其中空气被排放到外部环境。在某些方面，空气压缩腔过程都可以使用，其可以潜在地节省在各轮胎金属模具8000的背面钻孔。

有一些实施方案，轮胎模具段中空气压缩腔可连接到胎面块的胎面壁。表面连接槽可用于将胎面壁连接到空气压缩腔。

图9A - 9B根据一些实施例示出了具有空气压缩腔的轮胎模具段。一个轮胎模具段910可以布置多个贯穿其中的空气压缩腔。在花纹刀槽930和胎面​​壁955之间的凹部可以布置一个空气压缩腔940连接那里的表面连接槽920中以排放空气。另外一个空气压缩腔945可以连接位于胎面​​壁955上的表面连接槽925。还有一个空气压缩腔947被布置以连接920和945两种表面连接槽。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一些系统和方法，以提高轮胎模具操作过程中的可靠性。由于表面连接槽尺寸可能很小，如10至300微米之间，因此有时杂物被堵塞，例如，由于在硫化过程中的橡胶残留物。花纹刀上可以制作通道，例如，花纹刀具有孔或缝，使得空气可以从花纹刀的一侧进入到另一侧。因此，如果一个表面连接槽被堵塞，空气可以穿过花纹刀上的通道进入到隔壁的表面连接槽。

图10A - 10C根据一些实施例示出了具有导管通道花纹刀的轮胎模具段。图10A - 10B显示了一个横截面图和一个透视图，胎面块1050上面的花纹刀1030制作有通道1032。由花纹刀1030和胎面块侧壁1055包围的区域都可以有表面连接槽1020并且连接到空气压缩腔1040。如图所示，导管通道1032是精心设计的缝隙，既能让空气通过，又能阻止橡胶通过。其它构造也可使用，如圆孔或细长孔。此外，该导管通道1032可以被放置在靠近胎面表面，例如距离胎面表面小于2毫米或小于1毫米。

图10C示出了有一个表面连接槽1025堵塞情况下的操作过程。在区域1072的空气可以分别穿过花纹刀通道1032A和1032B进入到附近的表面连接槽1025A和1025B。例如，从区域1072开始的通过花纹刀通道1032A的空气流1074到达附近区域1072A再通过附近的表面连接槽1025A被排除。

图11A - 11D根据一些实施例示出了的具有空气压缩腔的轮胎模具段的构造。在图11A，在轮胎模具段1110中的空气压缩腔1140的两端1170和1180是开口的。空气压缩腔可以嵌入在轮胎模具段1110里面。轮胎模具段1110可以包括多个胎面花纹块1150，花纹刀1130和引导空气到达空气压缩腔1140的表面连接槽1120。如图11B所示，轮胎模具段1111中的空气压缩腔1141的两端1171和1181是开口的和配置有连接器。在需要的时候可以与相邻的模具段中的空气压缩腔相互连接。

图11C所示，轮胎模具段1112中的空气压缩腔1142的一端1172是开口的和配置有连接器。在需要的时候可以与相邻的模具段中的空气压缩腔相互连接。而另一端1182是关闭的。在图11D，一个轮胎模具段1113中的空气压缩腔1143的两端1173和1183都是关闭的。

图12A - 12C根据一些实施例示出了具有空气压缩腔的轮胎模具段的配置。在图12A，一个轮胎模具段1210中的空气压缩腔1240具有两个开口端1270和1280，空气压缩腔可以嵌入在轮胎模具段1210里面，轮胎模具段1210可以包括多个胎面花纹块1250，花纹刀1230和引导空气到达空气压缩腔1240的表面连接槽1220。空气压缩腔1240也可以配置一个外部连接器1260，它能够连接一个外面的阀门1261，阀门1261可用来控制一个外部系统1262与空气压缩腔1240的联接，例如连接一个真空组件或一个压缩机组件。

在图12B，一个轮胎模具段1211中的空气压缩腔1241具有两个关闭端1271和1281，空气压缩腔1241也可以配置一个外部连接器1263，它能够连接一个外面的阀门1261，阀门1261可用来控制一个外部系统1262与空气压缩腔1241的联接，例如连接一个真空组件或一个压缩机组件。

图12C所示，轮胎模具段1212中的空气压缩腔1242具有两个关闭端1272和1282，空气压缩腔1242也可以配置一个外部连接器1264，它能够连接一个外面的阀门1265，阀门1265可以是一个单向阀，允许外部系统，例如一个压缩机组件输送压缩空气到空气压缩腔1242中去，同时防止轮胎模具中的空气离开空气压缩腔1242。

图13A - 13B根据一些实施例示出了完整的轮胎模具的配置。在图13A，一个完整的轮胎模具1300可以包括多个轮胎模具段1310，轮胎模具段1310中的空气压缩腔1340有两个关闭端1370和1380，因此，每个轮胎模具段可以有关闭的空气压缩腔。图13B所示，一个完整的轮胎模具1301可以包括多个轮胎模具段1311，轮胎模具段1311中的空气压缩腔1341有两个开口端，同时还有一个中间开口，其可以连结于一个阀1360，因此，相邻的空气压缩腔可以连接在一起，当全部的模具段组装完成后在模具中就形成了一个具有阀门的完整圆周空气压缩腔。在一些实施方案中，空气压缩腔可以相互连接，从而一个阀门可用于多个圆周空气压缩腔。一套真空组件1367和/或加压流体组件1365（例如，压缩气体）可以连接到阀1360，以控制空气压缩腔1341的压力或清洁空气压缩腔1341。也可以采用其它结构，例如，轮胎模具段有两个闭合端，一个开口端和一个闭合端，或轮胎模具段的不同配置的一个不匹配的轮胎模具段。

轮胎模具可用于硫化橡胶材料以制作的轮胎，模具中的空气压缩腔可以防止在硫化的轮胎表面因为存在气泡而出现凹凸不平，它还能阻止橡胶材料进入轮胎模具中的表面连接槽。

多个轮胎模具段可以组装以形成完整的轮胎模具，它包括用于制作圆形轮胎的具有完整圆周的模具。完整的轮胎模具是可以张开口的，例如，可以通过将轮胎模具段彼此分开。生轮胎可以被放置在张开口的轮胎模具中。生胎可以是没有胎面花纹，例如通过机械组装将橡胶材料包裹增强网眼而形成的轮胎。然后轮胎模具可以被合拢，例如，将轮胎模具段彼此靠拢以形成围绕生胎的完整圆周模具。

生胎可被加热并加压以使得该轮胎模具上面的胎面花纹被刻印到轮胎表面。在轮胎模具中的空气会因为生轮胎的膨胀而被挤压进入到表面连接槽，再进入空气压缩腔。

在一些实施方案中，为了提高轮胎模具内排放空气的效果，在初始阶段，空气压缩腔可耦合到一个真空组件，例如，通过连接到空气压缩腔的阀。该阀可以是在一段时间后关闭。在空气压缩腔中的压力可以是低于大气压的，例如低于0.9或低于0.5大气压。

在一些实施方案中，为了防止橡胶和橡胶碎屑的进入表面连接槽，空气压缩腔可通过阀门连接到气体源，例如加压缸或压缩机。当压力足够大时可以关闭该阀门。在空气压缩腔中的压力可以调节到最佳的大小以阻止橡胶和橡胶碎片堵塞表面连接槽。从气体源产生的空气压力可以比大气压高，例如在1到2帕之间。

在一些实施方案中，通过控制真空组件和压缩空气组件可以优化轮胎硫化过程。在生胎膨胀初始阶段，例如，当生胎开始扩大时，通过真空组件降低空气压缩腔的压力，以帮助空气从模具进入空气压缩腔。在生胎结束膨胀并且到达轮胎模具的胎面花纹面时，通过压缩空气组件提高空气压缩腔的压力，以协助防止橡胶或橡胶碎屑进入表面连接槽而阻塞空气排放通路。

通过加热模具可以使轮胎硫化。硫化完成后，封闭的轮胎模具可以张开，例如，将轮胎模具段彼此分离，以使得硫化的轮胎可从轮胎模具中取出。

在一些实施方案中，在完成硫化过程之后，轮胎模具张开之前或者张开过程中，可以利用与空气压缩腔相连接的压缩气体组件将空气经过空气压缩腔吹入到表面连接槽。从而在模具和硫化轮胎之间形成一个空气层。空气层可以有利于脱模过程，例如，可以减少轮胎模具与硫化轮胎的粘附性。通过调节空气压缩腔中的压力，以形成最佳的空气层。从气体组件产生的空气压力可大于大气压，例如1到10帕之间，或2到5帕之间。

在一些实施方案中，气体组件可以继续通过空气压缩腔和表面连接槽吹入空气以清洁表面连接槽。气体组件产生的空气压力可大于大气压，例如1到10帕之间，或5到10之间，或2到5。下一个生胎可以继续上述过程。

图14根据一些实施例示出了制作轮胎模具或者轮胎模具段的流程图。轮胎模具段可以具有连接到多个表面连接槽的空气压缩腔，从而降低了背面的空腔的数量。空气压缩腔可以嵌入在轮胎模具段主体内，从而可以提高轮胎模具段的结构整体性。空气压缩腔可具有结构支撑，例如，支柱或壁。

操作1400提供了轮胎模具主体，或者轮胎模具段主体。轮胎模具主体可以具有多个胎面花纹块。操作1410在轮胎模具主体内制作空气压缩腔，其中所述空气压缩腔被配置为经过多个胎面花纹块，并与多个花纹刀形成一定的的角度。操作1420在多个胎面花纹块上制作多个表面连接槽，其中所述表面连接槽与花纹刀分开布置，表面连接槽与空气压缩腔相连接。

本实用新型轮胎模具部段，包括能够连接到轮胎模具中多个表面连接槽的空气压缩腔。空气压缩腔可以嵌入在轮胎模具中，可以与外部环境隔离。在一些实施方案中，空气压缩腔也可以与外部环境相联通。在这种情况下使用压缩气体，液体或气/液混合物由内到外清洁表面连接槽。通过一个阀组组件还可以将开放的空气压缩腔关闭，阀组件也可以是一个单向阀用于保持腔的压力。

制作轮胎模具或轮胎模具段的方法可以包括铸造工艺，铣削工艺，或添加剂的制造工艺，以形成轮胎模具或轮胎模具段。可以制作包括胎面花纹的负模具。负模具可用熔化的铝（或其他合适的金属合金）围绕一个轮胎胎面正模型中浇注成型。也可以采用铣削工艺直接在铝或钢块上面铣削出负的胎面花纹。在一些实施方案中，轮胎模具段可以分开为多个部分，例如一个模具段主体和胎面花纹块。模具段主体可以铣削或浇铸。胎面花纹块可以插入模具段主体上面作为单独的一层。胎面花纹块可通过铣削，铸造或者添加技术例如三D打印，或激光熔化技术制作。

一个或多个空气压缩腔可以与负模具主体一起制作。例如采用铸造工艺时，可以在铸造之前在模具模型的上方预先安置一个合适的空腔例如管子。或者也可以使用可消失芯子。这样就可以在模具主体铸造完成之后其内部形成一个导管，该导管其可以用作空气压缩腔。

压缩腔也可以在负模具主体形成后制作，例如，在采用铣削工艺时，可沿模具主体一侧铣削一个开口的空腔作为空气压缩腔。在组合式模具主体的情况下，可以在胎面花纹块的背面铣一个开放腔，和/或在模具段底座块上面铣一个开放腔。当这两块安装在一起以后就会形成一个空腔来作为空气压缩腔。

在一些实施方案中，压缩腔的容积可以由轮胎硫化过程中因为膨胀而挤压出来的空气体积来决定。例如，压缩腔的容积可以正比于轮胎模具关闭时所包含的空气体积，再产生轻微的压力以阻止橡胶进入表面连接槽。

接下来制作表面连接槽用以连接压缩腔与胎面表面。连接槽可以尽可能窄，例如在10 - 300微米。这项工作的完成是采用液体喷射导向激光技术的成功案列，该项技术登录在美国专利局编号为8859988。在此通过引用以其整体并入本文。类似与机械铣削过程，液体喷射激光照射胎面表面许多次并且每次都会去除一些材料。重复进行该过程直到胎面表面和压缩腔之间联通。连接槽的方向尽可能与花纹刀（薄片）或胎面花纹块内的其他配置方向保持平行。这样能够使得胎面块与压缩腔有最大的连接面积。同时，接近平行的连接槽可以在复杂的胎面下易于制作，如冬季轮胎或雨天轮胎的情况。在这种情况下，花纹刀密度高且花纹刀间距很窄。

图15A - 15E根据一些实施例示出了制作轮胎模具段的方法。首先在铸造模型中放置空气压缩腔，再将铸造材料浇注到模型中以形成具有嵌入式空气压缩腔的轮胎模具或轮胎模具段。可以采用消失芯的铸造工艺，将消失芯制作成空气压缩腔的形状，当铸造完成后去除消失芯就形成了空气压缩腔。也可以将中空零件放置在浇铸模具中以形成空气压缩腔。

图15A示出了轮胎胎面模具模型1500，它包括一个正轮胎胎面花纹。它相似与真实的轮胎胎面花纹。例如，正胎面花纹可以包括多个胎面花纹块1550，其类似于真实的轮胎胎面花纹块。轮胎胎面模具模型1500和真实轮胎之间的差别是花纹刀1530，在轮胎模具模型1500上面有花纹刀1530插入。而轮胎没有花纹刀153，只有花纹刀1530的压痕或图像。

图15B所示，一个消失芯1540被放置于轮胎胎面模型模具1500中，例如将它与花纹刀1530相附着。消失芯1540制作成空气压缩腔的形状。它的材料是可以消失的，当完成铸造工艺之后将其去除而留下一个空隙，该空隙可以作为空气压缩腔使用。消失芯材料例如可以是一种水溶性盐基材料，例如盐或盐化合物。用水浸泡可以将其融化。

图15C所示，铸造材料1510，如铝或一种金属合金，可以填充在轮胎模具模型中，包裹住元件1540和花纹刀1530。图15D所示，轮胎模具模型被移除。元素1540形成了空气压缩腔1545。

在图15E，制作表面连接槽1520用以连接模具段的胎面与空气压缩腔1545。胎面可以包括胎面空腔1565，在硫化过程它容留空气，从而导致橡胶轮胎产生空洞或者缺陷。通过设置表面连接槽1520将空腔1565连接到空气压缩腔1545，空腔1565中容留的空气可以排放到空气压缩腔1545。空气压缩腔1545可以被设置以连接多个表面连接槽1520 ，例如，空气压缩腔1545可以与腔1565成一定角度方向设置，从而可以与多个表面连接槽相遇。

除了消失芯方法，还有其它形成空气压缩腔的方法。例如，一个中空元件，好比一个中空管，其内部的容积可以作为空气压缩腔。

图16A - 16C根据一些实施例示出了形成的轮胎模具段的方法。空气压缩腔可以通过使用一个中空元件，如一个中空管形成。中空管的中空体积可以作为空气压缩腔的作用。

16A示出了轮胎胎面模具模型1600，它包括一轮胎的正胎面花纹，其中又包括多个胎面花纹块1650和花纹刀1630。中空元件1640联接到轮胎胎面模具模型1600，例如，附着在花纹刀1630或其他间隔物上面，以使得元件1640被嵌入在轮胎模具段的内部。空心元件的中空体积可以作为一个空气压缩腔。例如，所述中空元件1640可以是中空管或导管，具有围绕一个中空容积的壁。浇铸材料，如铝或一种金属合金，可以填充在轮胎胎面模具模型中，包裹所述中空元件1640的外侧。当轮胎胎面模具模型被移除后，所述中空元件1640内部的空间可形成空气压缩腔。

图16B中，铸造材料1610，如铝或一种金属合金，可以填充在轮胎胎面模具模型中，覆盖所述中空元件1640和花纹刀1630。通过切割铸造材料1610可以制作表面连接槽1620。图16C中，进一步切割表面连接槽可切通中空元件1640的壁从而能够连接到空气压缩腔1635。例如，胎面花纹可以包括胎面空腔1665，其中的空气能够通过表面连接槽1620排放出来进入空气压缩腔1640。

图17，根据一些实施方案示出了制作轮胎模具或具有空气压缩腔的轮胎模具段的流程图。操作1700提供了一种轮胎胎面模具模型，其中轮胎胎面模具模型包括轮胎的正胎面花纹。它可以由陶瓷材料制成，例如，铸铝模具或其它金属模具。其它元件可以包括在轮胎胎面模具模型中，如花纹刀槽。

操作1710附加的元件沿着轮胎胎面模型模具，其中所述元件从所述第一表面间隔开，其中，所述元件包括一中空元件或可消失元件，它们被制作以成为未来的空气压缩腔。操作1720利用轮胎正胎面模具模型铸造了一个负胎面模具，这个负模具包括一些元件和一个负胎面花纹。负胎面花纹是正胎面花纹的镜像。操作1730在离开负胎面花纹的表面一定距离形成了一个中空部分，这个距离的尺寸是10和300微米之间。

在一些实施方案中，空气压缩腔与胎面表面之间可以采用不变的和最小间隔的距离。空气压缩腔与胎面表面之间的短间隔距离可以更加方便的制作表面连接槽，例如，表面连接槽的深度是相同与胎面表面和空气压缩腔内表面之间的距离。在一些实施方案中，表面连接槽可以稍微更深一些，以确保在一个圆形或圆柱形的压缩腔的情况下的能够完全连接，并达到足够大的接触面。

在一些实施方案中，空气压缩腔被构造成使得分隔距离具有最小变化，例如，在分离距离的标准偏差为最小。间隔件可以用于空间中的空气压缩腔，例如，用于控制分离距离。在一些实施方案中，刀槽花纹可以被配置为充当隔离物。

图18A - 18F根据一些实施例示出了形成空气压缩腔的配置。在图18A，空心元件1840联接到轮胎胎面模具模型1800，例如，附着在刀槽1830以使得空心元件1840将被嵌入在轮胎模具段的内部。空心元件1840的中空部分被用于在轮胎模具段形成空气压缩腔。图18B和18C用截面图的F-F'显示出不同的配置。如图18B所示，花纹刀1831可以有一个外漏部分，它将被浇注在模具内部以固定花纹刀，这个外露部分可以有一个切口，这个切口用于附着空心元件1841的外表面。通过控制这个切口的位置可以控制中空元件1841到轮胎模具外表面的距离1871，该距离1871可以是表面连接槽的长度，通过切除这个距离可以将轮胎模具的表面连接到空气压缩腔。图18C示出了不同的空心元件1842，它用不同的配置附着在花纹刀1832上面。

如图18D所示，一个空心元件1845联接于轮胎胎面模具模型1805，例如，附着在间隔零件1885上面，使得空心元件1845将被嵌入在轮胎模具段的内部。空心元件1845的中空部分形成轮胎模具段的空气压缩腔。图18E和18F采用横截面图G-G'示出不同配置。间隔零件1886用于分开中空元件1846与轮胎模型的外表面。因此从空心元件1846到轮胎模具外表面的距离1876可被控制。该距离1876可以是表面连接槽的长度，通过切除这个距离可以将轮胎模具的表面连接到空气压缩腔。

在一些实施方案中，铣削工艺可用于形成空气压缩腔。形成胎面花纹块并且安装花纹刀后，可以制作空气压缩腔，然后再制作表面连接槽。

图19A - 19D根据一些实施例示出了制作空气压缩腔的方法。图19A，通过铣削金属块如铝或金属合金可以制作胎面花纹段1900，也可以同时制作出胎面花纹块1950。如图19B所示，空气压缩腔1940可在胎面花纹段1900中制作，例如在胎面花纹段1900上面铣削或者钻孔。如图所示，空气压缩腔可以沿轮胎的厚度方向制作。空气压缩腔也可以沿轮胎圆周方向形成，也可以与轮胎的厚度方向成任何角度。

图19C所示，在模具段上使用液体喷射引导激光制作出花纹刀的安装槽，再将花纹刀1930插入到安装槽中。在图19D，采用液体喷射激光系统制作表面连接槽1920，将胎面花纹块的表面连接到空气压缩腔1940。在一些实施例中，花纹刀的安装槽可以和表面连接槽同时采用液体喷射激光系统来制作。

图20根据一些实施例示出了制作轮胎模具或轮胎模具段的流程图。操作2000形成一个轮胎模具主体，其中，所述轮胎模具主体包括轮胎的胎面花纹。轮胎模具主体可以通过铣削工艺来形成。操作2010在胎面花纹上面安装花纹刀。操作2020在轮胎模具主体上制作空气压缩腔，其中所述空气压缩腔与花纹刀的方向形成角度。空气压缩腔可以通过铣削工艺来制作。在一些实施方案中，空气压缩腔可在安装花纹刀之前制作。在这种情况下，液体射流激光可以同时将空气连接槽和花纹刀安装槽一起制作出来。这样能够提高花纹刀的机械稳定性。

操作2030在胎面花纹到空气压缩腔之间制作表面连接槽，其中所述表面连接槽的尺寸在10和300微米之间。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种多步的方法，以制作轮胎模具或轮胎模具部段，和采用这些方法制作的组装式轮胎模具或轮胎模具段，即包括至少一个模具底座和一个模具插入件。模具底座可以通过铸造或铣削工艺制作，用于模具插入件的载体。模具插入件可以通过铸造，铣削，或通过添加制造工艺制作，其可以包括轮胎的胎面花纹和空气压缩腔。

对于组合式轮胎模具，空气压缩腔可在模具插入件或模具底座的外露表面来制作，而不是被嵌入在轮胎模具内。由此空气压缩腔可通过铣削，铸造或添加剂工艺制作。

图21A - 图21C根据一些实施例示出了双体式轮胎模具段。模具插入件2160的顶部表面有胎面花纹，而空气压缩腔2140在与之相对的背面。胎面花纹可以包括多个胎面花纹块2150，由侧壁2155相互隔离。花纹刀2130插入在模具当中。表面连接槽2120也可以在模具插入件上面制作用以连接胎面花纹的顶面与空气压缩腔2140的背面。

空气压缩腔可以是开放腔，例如，有另一半暴露在外部。模具插入2160可以连接到一个模具底座2110，模具底座2110可以提供空气压缩腔的另一半以形成封闭的空气压缩腔，或者也可以形成带有外部接口的空气压缩腔。空气压缩腔可沿着多个胎面花纹块运行，从而可以与多个表面连接槽相通。

在一些实施例中，模具插入件2160可通过添加制造工艺制作，如3D印刷或立体光刻，包括胎面花纹和空气压缩腔。

图22A - 22B根据一些实施例示出了用于双体模具的不同的配置。模具的两个部分包括连接到模具体的模具插入件。模具插入件可以包括一个外露的胎面花纹的表面，用于在轮胎上印制胎面块。模具底座用于支撑所述模具插入件。

图22A，在模具插入件2260的顶面可以有包括多个胎面花纹块2250的胎面花纹。背面可以是平的，因此模具插件只需要加工一个表面。模具底座2210的顶面可具有凹部2240。当所述模具插入件插入到模具底座后，即可形成空气压缩腔。

如图22B所示，一个模具插入件2265的顶面可以具有包括多个胎面花纹块2255的胎面花纹。背面也可以有一个凹部2242。模具底座2215的顶面可具有凹部2245，当所述模具插入件插入到模具底座后，即可与所述凹部2242一起形成空气压缩腔。

在一些实施方案中，其它的结构也可以使用，例如两个以上的部分的模具，例如，一个模具底座和多个模具插入件，或者多个模具底座和一个或多个模具插入件。

图23根据一些实施例示出了的制作一个轮胎模具的流程图。操作2300形成一个轮胎模具底座。操作2310形成一个轮胎模具插入件。轮胎模具插入件可以插入到轮胎模具底座。轮胎模具插入件可包括至少一个凹槽，当它与模具底座耦合后可以作为空气压缩腔。轮胎模具插入件可通过添加制造工艺形成，如3D打印。轮胎模具插入件也可以通过铣削或铸造工艺形成。操作2320在轮胎模具插入件上面安装花纹刀。操作2330制作表面连接槽以连接轮胎模具插入件的表面到空气压缩腔。轮胎模具插入件可耦合到轮胎模具底座。操作2340将轮胎模具底座和轮胎模具插入件组装到一起。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种使用液体喷射激光技术的方法和系统。激光束可在喷液内内反射，从而产生平行的激光束用以切割材料。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种使用液体喷射激光系统用于在轮胎模具制作表面连接槽。液体喷射激光系统能制作宽10至300微米线条，它可以是适合于在模具中选择性地除去空气之间线宽频道。

表面连接槽的长度和宽度可以通过激光束移动的距离来确定。例如，激光束可以沿一个方向x行进以形成具有长度比液体射束内的激光束的尺寸大的一条线。表面连接槽可以具有一个宽度是类似于当激光束沿x方向移动时液体射流内的激光束的尺寸。

多次重复移动激光束可以增加表面连接槽的深度，直到与空气压缩腔相通。适当配置表面连接槽和空气压缩腔使得它们在表面连接槽的形成后能更流畅的联通。腔可以在表面连接槽的所处位置提供很薄的材料厚度，因此能降低表面连接槽的深度，表面连接槽仅需要连通到空腔，而不用切割过多的材料。

液体喷射激光系统可以产生具有不同侧壁轮廓的表面连接槽。一种旋转机械可以使得激光束以不同的角度进行材料切割。例如，激光束可以是垂直于材料的表面以正常的角度切割。激光束也可以与材料表面以一定角度切割。另外，切口的深度可被控制，例如，通过慢速移动激光束或多次的重复移动。因此，角度切割时的侧壁可以通过激光切割的深度来控制。

x-y机械也可结合到液体激光束，它可以在任何方向上移动激光束以形成图案。同时结合旋转机械，激光束可以产生不同深度轮廓的图案，包括逆锥形切割模式（例如，在材料的表面上的开口是比在激光切割的底部的开口大），锥形切割模式（例如，在材料的表面上的开口是比在激光切割的底部的开口小），以及其它种类的侧壁轮廓。可以改变液体喷射激光束的多个参数以获得具有侧壁图案的表面连接槽。这些参数可以是线性速度，旋转速度，功率，和重复次数。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种液体喷射激光系统和方法用于制作具有不同轮廓结构。例如，由液体喷射激光系统切割的底部可以是平的。另外，其它的图案可以形成，例如通过改变激光束的速改变射向物体表面上的激光束的角度，改变激光束的功率，或者切割的次数可以形成凹形或凸形的底部表面。例如，慢速移动激光束可以产生深的切口，快速度移动可产生浅切口。较高功率可以产生更深的切口，和一个低功率可以产生浅切口。此外，不同的重复次数可以形成不同的构造。例如，为了形成一个较深的切口，可重复更多次数。在顶部时，激光束可以从一端到另一端运行。在中间部分，所述激光束能够从一端到切口长度的中间运行。因此，相对的端部可具有通行证的激光束切割通过的较少数量。在其底部部分，所述激光束可以运行一个小的中间部分，因而该中间部分可具有激光穿过最高号码。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种用于产生具有不同深度剖面的通道的液体喷射激光系统。能量调节器或移动速度调制器结合该激光系统，以使得激光束可以在不同深度进行材料切割。例如，较低能量的激光束或激光束以更快的速度移动能够形成浅切口而较高能量的激光束或激光束以缓慢速度移动可以产生深切口。当速度或能量连续变化时轮廓可以形成平滑的深度轮廓。

在一些实施方案中，本实用新型公开了一种使用液体喷射激光系统在模具中形成表面连接槽的方法和系统。该模具可以用于制造轮胎或用于制​​造鞋。在液体喷射引导激光技术中，激光束通过内部反射被液体喷射流引导。激光束和喷液是通过一种耦合单元耦接，它包括用于接收液流的腔室。耦合单元还可以包括一个喷嘴，其连接到所述室的一端，用于引导液体流以形成液体喷流。耦合单元还可以包括一个激光保护窗口，它可以将激光束的干燥环境与喷液的液体环境分离。

图24根据一些实施例示出了的液体喷射引导激光系统。液体喷射引导激光系统2400可以包括一个腔室2420，其被配置在一个外围部分以引导液体流2422的腔室2420可具有盘的形状，具有入口，以接受一个液体输入。腔室2420可包括用于直接液体流通的开口，以形成液体喷流2425在腔2420的一侧是一个喷嘴2430，其包括一喷嘴石。喷嘴2430可用于控制喷液2425的喷嘴2430可用于指导的大小和保护喷液。

液体喷射引导的激光系统2400可以包括一个保护窗2470，可形成腔室2420的激光束2480可以被集中于液体射流2425的激光束可在液体喷射限于由于的相反侧内部反射。液体喷射引导的激光束可以用来切割线或孔在工件2450。

图25A - 25B根据一些实施例示出了采用液体喷射引导激光加工的表面连接槽。在图25A，空气压缩腔2540可以在轮胎模具段2510中制作。轮胎模具段2510有一个胎面，胎面具有多个胎面花纹块2550并且由胎面花纹块侧壁2555分开。喷液引导的激光束2570用于切割表面连接槽2520。从而将表面连接槽2520与空气压缩腔2540。多个连接槽2520可被连接到同一个空气压缩腔2540。

如图25B所示，空气压缩腔2545可以包括一个中空元件，例如，具有壁2546.的空心元件，空心元件壁2546的材料可以不同于轮胎模具段2511的材料。因此需要对液体喷射引导激光束采用不同操作步骤。例如，第一步骤包括第一个操作条件2571用于切割通过轮胎模具上的表面连接槽的第一部分材料2521，第二步骤，包括第二操作条件2572切割空心元件壁上的第二部分材料2522。

在一些实施方案中，空气压缩腔和表面连接槽可以在同一次使用液体喷射引导激光操作中制作。液体喷射引导的激光可以形成能够优化气流的深度和侧壁，如模具中的空气排放结构。例如，通道可具有形状，例如，侧壁和深度剖面，符合流动态，包括具有最小或减少死空间或停滞区域。

图26A -26C 根据一些实施例示出了空气压缩腔的配置。图26A，在一个胎模段2610中的空气压缩腔2640可以由液体喷射引导的激光系统2670来制作，所述的空气压缩腔2640可以有一个小的开口2620，其可作为表面连接槽，开口尺寸在10和300微米之间。因此，液体喷射引导的激光系统2670可以在同一次操作中形成空气压缩腔2640和表面连接槽2620。

图26B和26C示出了同一次制作出的空气压缩腔和表面连接槽的不同配置。一种激光系统2671/2672可以在轮胎模具段2611/2612中制作出空气压缩腔2641/2642和表面连接槽2621/2622。

在一些实施方案中，本实用新型公开了制作表面连接槽的方法，包括一种端点检测以控制表面连接槽制作的方法。的背控制结束点检测的配置。表面连接槽可以由液体喷射引导的激光系统切割，需要多次切割才能够切穿透模具材料，从而联通模具的外表面与空气压缩腔。一个传感器可以安装在空气压缩腔附近，当激光切穿材料时它可以检测到信号。例如，该传感器可以包括一个光检测传感器，当激光切穿材料时，例如，切穿表面连接槽与空气压缩腔时，光，例如激光，可以穿过表面连接槽进入空气压缩腔到达传感器。表面连接槽被切穿之后，例如，再继续切割2 - 5次，以确保充分连通。其他的传感器可以被使用，例如声音传感器，在激光切割过程中它可检测到声音的变化，无论是振幅或频率。压力传感器也可用于检测压力的变化。

在轮胎硫化过程中为了模具中产生的适当的真空，表面连接槽能够完好的从表面穿透进入压缩腔是很重要的。当使用液体喷射激光器加工表面连接槽可以有一个很好的方法加以控制。例如在激光加工过程中设置一个传感器在压缩腔的开口端。这种传感器可以是光学，声学或其他类型的传感器。在光学传感器的情况下，传感器的灵敏度要匹配于激光的波长。当连接槽尚未连接到压缩腔时，压缩腔几乎是暗的。一旦连接成功，液体喷射激光将进入压缩腔，产生容易被传感器检测到的明亮激光。

也可以使用音响传感器。压缩腔可以作为一个声谐振器。只要液体喷射激光切穿模具表面连通压缩腔就可从压缩腔探测到强音。

这些传感器可耦合到配置液体喷射激光器的CNC控制机床。它可以被设置使得检测到模具表面与压缩腔已经联通的信号后，再继续切割1，2，或10多次，以得到充分的联通；这样的闭环反馈允许在模具的合金杂质以及压缩腔到表面的距离差自动作出反应。

图27A - 27C根据一些实施例示出了用于表面连接槽制作时的端点检测。图27A，一个轮胎模具2710，包括空气压缩腔2740和花纹刀槽2730。轮胎模具2710需要制作表面连接槽2720用以连接模具胎面顶面2760与空气压缩腔2740。

在图27B，传感器组件2780/2785安置在空气压缩腔2740两端。光传感器组件包括传感器2780和阻挡元件2785。声传感器组件包括一个发射器2780和传感器接收机2785。光传感器组件包括一个光传感器，用于检测当液体喷射引导激光系统2770切割表面连接槽时光的变化，声传感器组件可包括一个声传感器，用于检测当表面连接槽切穿时声音的变化。压力传感器组件可以包括一个压力传感器，用于检测切割表面连接槽时压力的变化。

图 27C示出了信号检测的曲线，显示出当激光束切穿模具材料时检测到的信号变化。在开始时，当激光切割表面连接槽，但还没有切穿空气压缩腔时，信号2790可以是低的。例如，第一次声音（幅度或音调）2790可以被检测到。当激光切穿模具材料，表面连接槽连接到空气压缩腔，信号发生变化，表示不同的切割过程。例如，第二次声音（幅度或音调）2795可以被检测到。检测到的信号改变表示切割过程发生变化，意味着该表面连接槽已被切穿。激光切割可以停止，或者可以继续再切割1,2，或10次，保证完整的切穿。

传感器可以为切割过程提供端点检测，从而可以显著减少激光切割过程中所需要的操作时间。

图28根据一些实施例示出了的轮胎模型制作工序的流程图。模具主体成型后，包括胎面花纹和刀槽，表面的连接槽可以被切割，整个切割过程都可以使用传感器进行终点检测。操作2800在空气压缩腔两端安装传感器。操作2810切割表面连接槽以连接表面到空气压缩腔。操作2820监控来自传感器的信号。操作2830信号达到设定值，停止切割，或者再多切割几次。

在一些实施方案中，本实用新型公开了利用空气压缩腔清洗轮胎模具的方法。轮胎模具一些部位，特别是在表面连接槽，可能沾染橡胶或碎屑。此时轮胎模具将需要被清洗以除去沾染的橡胶或碎屑。可以采用机械或热冲击清理，或者CO 2清洗，或激光清洗。但是这些方法仅能有效地清洁轮胎模具的表面，并不能达到和清洁内部的排气结构，例如表面连接槽。由于这个原因，例如组合式模具仍然需要拆卸，定期清洗，从表面连接槽除去所有橡胶碎屑。

在一些实施方案中，本实用新型公开了清洁轮胎模具表面连接槽的方法，该方法使用加压流体，例如压缩气体，加压液体，或一个压缩气体-液体混合物。加压流体接通到一个空气压缩腔，进入并穿过表面连接槽，从而可以由内到外有效地清洁表面连接槽，清除表面连接槽中的所有碎片。由于一个空气压缩腔可连接最多数百个表面连接槽，所以一个轮胎模具只有少量的空气压缩腔。因此，只要连接一个加压流体至空气压缩腔就可以清洁整个轮胎模具段或所有的表面连接槽。

在一些实施方案中，当液体喷射激光制作表面连接槽后需要清洁轮胎模具。当模具进行涂层处理（例如施加防粘涂层）之前也需要清洁模具。轮胎模具在每一次轮胎硫化之后也需要清洗。清洁轮胎模具还可以作为模具的预防性维护。可定期进行这样的模具清洁。

清洗过程可以从空气压缩腔吹入加压流体再进入表面连接槽。清洗过程可以针对不同的模具操作选择最好的方法。例如，在液体喷射激光切割后，清洗过程可以包括使用液体去除在模具制造过程中产生的碎片。将压力管连接到压缩腔。利用液体进行高压冲洗，由内向外去除压缩腔中的碎片。湿处理后的空腔可以利用CDA（清洁干燥空气）连接到同一个压缩腔进行干燥处理。在这两种情况下，可以根据需要，使用帽或者盖子关闭压缩腔对侧的开口。

利用模具硫化轮胎后，清洗过程可以包括将加压空气向压缩腔“吹”出碎片经过压缩​​腔和表面连接槽到达胎面表面的外面。根据需要使用帽或者盖子关闭压缩腔的另外一侧。对于模具的预防性维护，压力管可以被连接到压缩腔。利用液体或气体进行高压冲洗，并由内向外去除压缩腔中的碎片。例如醇或橡胶溶剂都可以使用。湿处理后的空腔可以利用CDA（清洁干燥空气）连接到同一个压缩腔进行干燥。在这两种情况下，可以根据需要，使用帽或者盖子关闭压缩腔对侧的开口。

在一些实施方案中，碎屑被牢固地粘在模具的表面连接槽内，这种情况可以将该模具放到一个液体喷射激光数控机床上，使用液体压力（60-500帕）打开这些连接槽。也可以利用一些激光能量“融化”这些碎片，并将它们冲走。这种步骤可以应用在预防性维护过程中以除去在轮胎硫化过程中产生的任何金属或橡胶的碎屑。

图29A - 29C根据一些实施例示出了轮胎模具段制作后的清洁方法。图29A，轮胎模具主体2910包括具有多个胎面花纹块2950以及安装在胎面上的多个花纹刀槽2930的胎面表面。空气压缩腔2940嵌入在轮胎模具中。空气压缩腔2940可以有一个对外接口2960，其可以被构造成连接到外部组件，比如一个真空组件或气体或液体源。

如图29B所示，制作表面连接槽2920用于连接胎面表面与空气压缩腔2940。表面连接槽可以由液体喷射引导的激光系统2925来制作，激光束可以在轮胎模具上切割一定尺寸的材料，这个尺寸既可以排放空气，又能阻止橡胶材料穿过，例如10到300微米之间。

在图29C，流体源2970连接到空气压缩腔2940的出口2960用来清洁轮胎模具2910。轮胎模具2910在形成后里面有杂物，尤其是在小的表面连接槽，对于正常操作造成影响。流体源2970可以是液体源，也可以是气体源或气/液混合物的源，它可以提供流体2972到空气压缩腔，清洗轮胎模具和表面连接槽，例如​​，通过在表面连接槽产生气流2975将碎片向外吹出去。

图30根据一些实施方案示出了轮胎模具制作后清洗流程图。操作3000提供一个轮胎模具主体，其中，所述轮胎模具主体包括轮胎的胎面花纹和空气压缩腔，或者还有多个花纹刀槽。操作3010从胎面花纹到空气压缩腔之间形成了表面连接槽，其中所述表面连接槽的尺寸是10到300微米之间。操作3020提供一个加压流体到空气压缩腔，其中所述加压的流体从表面连接槽流出用于清洁轮胎模具。

图31A - 31C根据某些实施例示出了清洁轮胎模具段的过程。图31A，一个轮胎模具段3110用于制造轮胎。轮胎模具段3110可具有空气压缩腔3140，其连接到多个位于胎面花纹上的表面连接槽3120。空气压缩腔3140可以包括连接到空气压缩腔入口的阀门3160。该阀门在轮胎制作过程中关闭，从而轮胎模具中的空气被压缩在空气压缩腔3140中。在轮胎制造过程中，将橡胶材料3190挤压在胎面花纹上面。胎面花纹上面的空气可以排放到空气压缩腔3140中去，从而防止在橡胶轮胎中形成缺陷。

在图31B，可以将阀3160打开从而连接空气压缩腔3140与一个气体源3170。气体源的压缩空气3172可以到达空气压缩腔。进而在硫化后的轮胎与模具胎面之间形成空气层3171。空气层3171可以降低硫化轮胎与模具胎面之间的粘着力，并且能够举起轮胎，从而有助于移除硫化的轮胎。气体源的压缩空气压力可以控制在1-2帕之间。

图31C，在制造一个或多个轮胎后，轮胎模具段可能需要清洁，因为橡胶碎屑沾染在表面连接槽中。可以打开阀3160，以连接空气压缩腔3140与气体源3170。气体源3170产生空气流3173进入空气压缩腔3140，然后通过表面连接槽3120喷出。控制气体源的压力在1到10帕，或者4到10帕之间，这样的空气压力可以将任何滞留在表面连接槽中的碎屑吹离。在每一个或者每几个轮胎制造之后都可以进行上诉的清洗过程。

还可以使用其它配置，例如真空组件可连接到阀3160（此时打开阀门），在轮胎制作的初始阶段（生胎膨胀开始填充模具胎面），真空可以帮助空气从模具进入空气压缩腔。在轮胎制作将要完成的阶段（生胎已经填满模具胎面），关闭真空组件和打开气体源以提高空气压缩腔的压力以协助阻止橡胶材料进入表面连接槽。气体源可以是热气体源或脉冲气体源。

图32A - 32D根据一些实施例示出了一种用于后处理的轮胎模具。在图32A，一个完整的模具3200，包括多个轮胎模具段3210，用于制作轮胎。轮胎模具段3210可以被组装以形成圆周模具3200，包裹着一个生胎3201。在轮胎硫化过程中，轮胎模具中的空气可以排放到空气压缩腔3240，其具有一个连接口连接着一个关闭的阀门3252A。因此，在轮胎硫化过程中轮胎模具内的空气被压缩在空气压缩腔里面。

在图32B，轮胎硫化过程完成之后，加压流体，如压缩空气，连接到出口3252，打开阀门3252B。压缩空气进入空气压缩腔，然后再通过表面连接槽对硫化的橡胶轮胎3202施加压力。并且在轮胎表面和模具表面之间形成空气3257，有效地降低或消除了橡胶材料与模具表面的粘合性。

在图32C，每一个轮胎模具段3210相互之间的连接可以被取消，并且都向外扩大移动到3280的位置。关闭阀门3252A。硫化橡胶轮胎3202可以从扩大的轮胎模具3205中取出来。由于轮胎3202和轮胎模具段3210之间的粘合已经被空气层3257显著降低，因此轮胎3202可以容易地从模具中取出来。

在图32D，轮胎模具段可以开始清洁。耦合元件3290可以被放置在轮胎模具段之间以连接轮胎模具段之间的空气压缩腔。例如，耦合元件3290可具有一导管3291，它将轮胎模具段3211的空气压缩腔3241与轮胎模具段3212的空气压缩腔3242连接起来，所有耦合元件3290的导管与所有轮胎模具段3210的空气压缩腔共同形成为一个完整的空气回路，从而可以使得加压流体3292进入空气压缩腔用于清洁轮胎模具段的表面连接槽。加压流体，例如压缩空气可以通过打开的阀门3252B，进入空气压缩腔，再从表面连接槽喷出3295，从而清洁轮胎模具，特别是清洁表面连接槽。

其他配置也可以使用。例如，耦合元件可以具有连接到加压流体源的出口。因此，每个件可耦合元件可以用来清洁的两个相邻的轮胎模具段。

图33根据一些实施方案示出了清洁轮胎模具的流程图。操作3300使用具有空气压缩腔的轮胎模具制作轮胎。操作3310取出制作完成的轮胎。操作3320提供加压流体到空气压缩腔。

在一些实施方案中，轮胎模具可以包括多个轮胎模具段，它们组装在一起共同制作一个轮胎。当轮胎制作完成后，轮胎模具段可被分开，以便于能够取出轮胎。然后轮胎模具段可以被重新再组装一起，提供加压流体到空气压缩腔以清洁表面连接槽。