免充气空心轮胎出型模具的制作方法

本发明涉及一种橡胶轮胎的模具，尤其是一种免充气空心轮胎挤压成型模具。

背景技术

免充气空心轮胎由于其优良的性能，已经成为市场上深受欢迎的产品，广泛应用于传统车辆，以及电动平衡车、机器人等众多的新型移动设备，但现有、公知的免充气空心轮胎出型模具存在着一定的技术缺陷，成为限制免充气空心轮胎质量和产量的瓶颈，具体表现在：1、如中国专利zl200510068622.9所公开的一种“免充气多孔空心轮胎挤压模具”，在该模具包含的多个构件中，真正对轮胎的内腔和承力架起决定作用的是其所述模块6，但是，在模块6之前，还设置有体积庞大的支承体10以及连接件7和模底盘8，一方面，这些用于定位和固定的辅助件增大了挤出机的阻力，使得模具的连接件经常被损坏，降低了工作效率；另一方面，因为从挤压成型机的出料口挤出的橡胶，在处于模架2的内腔5位置时，就已经由支承体10形成了一个有较大内腔的胎坯雏形，而这个具有一个内腔和圆周胎壁的胎坯还要被继续挤压变形——将胎壁向内挤压，在内腔中挤压出将其分割成多个腔体的至少一个承力架，不光降低了胎壁的强度，同时也使其挤压并出型的承力架强度较低，并最终影响成品轮胎的质量；再一方面，支承体10与连接件7连接处的锐性夹角、支承体10分裂成模块6处的锐性夹角都会形成胶料运动的死角，造成部分胶料的停滞或形成涡流。2、中国专利zl200510039108.2公开了另一种“免充气多孔空心轮胎挤压模具”,虽然，该模具摒除了上述前一专利的辅助件，代之以“薄壁连接片6”以实现“模芯2”与“模块5”的定位和固定，减小了橡胶的挤出阻力，但同时带来了新的问题，首先，该“薄壁连接片6”在巨大的挤出压力下易于断裂、损坏，需频繁更换、修理模具，也同样降低了生产效率；另外，从挤出机的出料口挤出的胶料，在经过模框1的进料通孔3到达模芯2的出料孔4之前时，就已经形成了一个实心结构，只是在橡胶被从出料孔4中挤出时，才由模块5在其中形成所需要的内腔和承力架，而且“薄壁连接片6”的存在也影响了承力架的强度，进而，最终也降低了所生产的胎坯质量。3、上述两个专利技术均有一个共同的技术缺陷，就是胶料在进入挤压成型腔4或者出料孔4之前，先要经过一个垂直的模座面，胶料在模座面处受到阻滞而形成涡流，这两个模座面边缘的锐性夹角也会形成胶料运动的死角。部分胶料的停滞或形成涡流，使胶料在模具内受热不均匀，进而使局部的胶料温度升高造成自硫、焦烧。胶料的自硫、焦烧，尤其是焦烧后留在胎坯中的焦烧块，会严重影响胎坯的压出工艺和成品轮胎的物理性能。

技术实现要素：

技术问题：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种免充气空心轮胎出型模具。

技术方案：

本发明的免充气空心轮胎出型模具，包括模座、模芯和芯架；模座朝向挤压成型机出料口的正面设有内凹的进料腔，进料腔的底部设有贯通至模座背面的出型腔；芯架为拱形支架或者三角形支架，支架的支撑底脚固定在进料腔的外缘部位，其顶部位于出型腔的正前方；模芯是主体为柱状的悬置式模芯，每一个模芯对应一个轮胎内腔，其长度方向垂直于模座的正面和背面，模芯的首端与芯架固定连接，其尾端向后延伸并定位在出型腔中；模芯的横断面形状及其在出型腔中的相对位置，与轮胎的内部结构及胎型相匹配，出型腔的横断面形状与轮胎的外型相匹配。

该免充气空心轮胎出型模具，主要构件分为模座、模芯和芯架三大部分，其创新体现在模座上内凹的进料腔结构、模芯的悬吊式结构和芯架的拱形或者三角形结构。具有平行的正、背面的模座，是出型腔和进料腔的基体，出型腔和内凹的进料腔最好与模座一体制作成型；模座还是芯架的支撑座。拱形或者三角形芯架用于固定模芯，该芯架跨越进料腔，其顶部位于出型腔的正前方。模芯通过芯架的固定作用，实现在进料腔和出型腔中的定位。模芯悬置于出型腔内的柱状部份是其主体，该主体不与出型腔的腔壁接触。制作较小内腔的轮胎时，模芯首端可以和主体一样粗细；制作较大内腔的轮胎时，模芯的首端较细、主体较粗，从模芯首端至主体逐渐变粗，其模芯首端可以与芯架制作为一体。

本发明的免充气空心轮胎出型模具的内凹的进料腔表面，根据轮胎的内部结构和胎型的不同，相应的制作成碗型凹面、喇叭型凹面、锥面凹面等上大下小的喇叭口曲面。当生产单腔、双腔的结构较为简单的轮胎时，进料腔优选制作为喇叭型凹面，该种凹面对胶料形成的压力，是由前期急剧增大过渡为后期的平缓增大，最后过渡为恒定压力。当生产内部结构较为复杂的轮胎时，进料腔可以设置为碗型凹面，该种凹面对胶料形成的压力，是由前期平缓增大过渡为后期的急剧增大，最后在到达出型腔时达到最大的压力，提高轮胎受力的疲劳耐久性。

进一步的，本发明免充气空心轮胎出型模具的进料腔与出型腔交汇处的突起设置为外倒角，比如设置为光滑的圆角过渡面。

为减小芯架的不利影响，本发明所述的芯架的横断面具有流线形的凸脊。

前述芯架凸脊的流线形横断面，优选为为上小下大的鸡蛋形、梨形、心形。

本发明所述拱形的芯架，可以做成两个或多个相互交叉连接的拱形芯架；根据模芯的位置需要，当然也可以做成两个或多个间隔、平行设置的拱形芯架；为保证模芯、芯架的准确定位，模芯之间、芯架之间可以增设较细的连接支撑件。

所述拱形的芯架，还可以是两只或多只对接的半拱形芯架。

前述的的三角形芯架、交叉连接的拱形芯架或对接的半拱形芯架，在连接处的夹角设置为内倒角，优选做成光滑的曲面。

所述芯架的支撑底脚与进料腔连接的夹角处设置为内倒角，优选做成光滑的曲面。

有益效果：

本发明提供的免充气空心轮胎出型模具与现有技术相比的优点主要体现为以下三个方面。

模座正面的进料腔表面制作成凹面，尤其是进料腔表面制作成流线形、碗型、喇叭型的凹面时，该凹面构成挤压胶料的压力凹面，一方面决定了胎坯成型过程的压力变化过程，从而影响轮胎的力学性能；另一方面这种缓冲凹面可以避免胶料挤出过程中，在模具中形成死角、形成涡流，避免胶料的自硫、焦烧。

拱形芯架或三角形芯架所具有的流线型结构或斜边结构，尤其是当芯架的横断面也做成上小下大的流线型的凸脊时，这些结构不仅可以分散、减小芯架对胶料的阻力，防止模具或挤出机的损坏，还可以减小因芯架对胶料运动的阻滞而对其内部结构、进而对轮胎物理性能产生的不利影响。

悬置式的模芯，其首端远离模座底部的出型腔，可以使胶料在从挤压成型机的出料口挤进后，刚刚通过芯架、刚刚接触到模芯的首端时，就能够首先形成轮胎内腔的空腔体，在生产有两个以上胎腔的多腔免充气轮胎时，在各个胎腔之间还同时形成了至少一个承力架；尔后，该具有内腔的雏形、或内腔和承力架的雏形的胶料，在其后的向出型腔运动的过程中继续受到挤压，可以增强胎坯的胎壁和承力架的密实度，最终使所生产的成品轮胎具有较好的抗拉和抗撕裂强度，同时具有优良的耐磨和耐疲劳性能。

附图说明：

图1是实施例1的立体结构示意图；

图2是实施例1具有碗形凹面的进料腔的剖面图；

图3是具有喇叭形凹面的进料腔的剖面图；

图4是具有锥面凹面的进料腔的剖面图；

图5是芯架的鸡蛋形横断面示意图；

图6是芯架的心形横断面示意图；

图7是芯架的梨形横断面示意图；

图8是实施例2的立体结构示意图；

图9是实施例3的立体结构示意图；

图10是实施例4的立体结构示意图。

图中：10是模座，11是进料腔，111是进料腔的碗形凹面，112是进料腔的喇叭形凹面，113进料腔的锥面凹面，12是出型腔，20是模芯，30是芯架。

具体实施方式

附图非限制性公开了本发明的具体实施例，现结合附图作进一步描述如下。

实施例一：

参见图1，本实施例的免充气空心轮胎出型模具，用于生产四腔免充气轮胎。该模具包括一只模座10、四个模芯20和两只交叉连接的拱形所构成的芯架30，四个模芯20连接在芯架30的四个分支上，芯架30的四个分支的支撑底脚固定在进料腔11的外缘部位，其拱顶位于出型腔12的正前方。为保证模具的机械强度，本实施例的模座10、模芯20和拱形芯架30均用钢铁制作。在保证强度的前提下，当然也可以使用其他替代材料制作模座、模芯和芯架。

本实施例或本发明所述的拱形，是指拱桥、拱门所具有的中间高、两边低的外凸弧形形状。

模座10朝向挤压成型机出料口的正面设有内凹的进料腔11，进料腔11具有碗形凹面111，进料腔111的底部设有贯通至模座10背面的出型腔12；进料腔111与出型腔12交汇处设置为光滑的圆倒角过渡面；参见图2。

拱形芯架30为两只交叉连接并跨越进料腔11的拱形支架，每只支架的横断面均为上小下大的鸡蛋形，参见图5；拱形芯架30的交叉连接的夹角处设置为内倒角，做成光滑的曲面；拱形芯架30的支撑底脚与进料腔11焊接连接的夹角处也设置为内倒角，做成光滑的曲面。

模芯20通过芯架30的固定作用，悬置定位在进料腔11和出型腔12中；模芯20悬置于出型腔12内的等粗的柱状部份是其主体，该主体不与出型腔的腔壁接触，每一个模芯20对应一个轮胎内腔，其长度方向垂直于模座10的正面和背面，模芯20的首端与芯架30固定连接，其尾端向后延伸并定位在出型腔12中；模芯20的首端较细、主体较粗，从模芯首端至主体的柱状部分逐渐变粗，模芯20的首端与芯架30焊接为一体，焊接处打磨成光滑过渡面。

本实施例中，进料腔111与出型腔12的交汇处、芯架30的支撑底脚与进料腔12连接的夹角处、模芯20与芯架30的连接处均设置为光滑曲面，在胶料的运动方向上避免了棱角和死角，使胶料在被挤压全过程中不会出现阻滞和涡流，保证了胎坯和轮胎产品的质量。

模芯20的横断面形状及其在出型腔12中的相对位置，与该四腔免充气轮胎的内部结构及胎型相匹配，出型腔12的横断面形状与轮胎的外型相匹配。轮胎的内部结构和胎型，是指胎腔和承力架的构造；免充气空心轮胎的每一个环形空腔称为一个胎腔，胎腔的形状和大小，取决于模芯20的横断面形状和大小；轮胎内部的各个胎腔之间，所形成的特定的橡胶结构叫做承力架，承力架的构造取决于各个模芯20的形状以及它们在出型腔12中的相对位置；免充气空心轮胎的物理性能，取决于各承力架之间、承力架与胎壁之间的支撑、牵拉作用，因而，承力架的构造对轮胎的性能、质量有决定性的影响。

实施例二：

参见图8，本实施例的免充气空心轮胎出型模具，用于生产三腔免充气轮胎。该模具的芯架30由三只对接的半拱形分支构成，三个模芯20连接在芯架30的三个分支上。

实施例三：

参见图9，本实施例的免充气空心轮胎出型模具，用于生产单腔免充气轮胎。该模具包括一只模座10、一个模芯20和一只拱形芯架30，模芯20连接在芯架30中部的拱顶位置，拱形芯架30的横断面为上小下大的鸡蛋形。模芯20的首端较细、主体较粗，从模芯首端至主体逐渐变粗，模芯首端与芯架30焊接为一体，焊接处打磨成光滑过渡面。

实施例四：

参见图10，本实施例的免充气空心轮胎出型模具，用于生产两腔免充气轮胎。该模具包括一只模座10、两个模芯20和一只三角形芯架30。三角形芯架30由两个具有心形横断面的杆状支柱301顶部焊接连接而成，两只杆状支柱301焊接处的顶点设置为外倒角光滑曲面；两只杆状支柱301的支撑底脚焊接在进料腔11的外缘，支撑底脚与进料腔11焊接连接处的夹角设置为内倒角光滑曲面。两个模芯20分别连接在两只芯架301的中上部位置；模芯20的首端和主体一样粗细，模芯20首端与芯架30焊接为一体，焊接处打磨成光滑过渡面。

本实施例或本发明所述的三角形支架，是指由两只以上的杆状支柱顶部连接在一起，底脚固定设置在进料腔11的外缘所形成的支架结构，这种支架结构中两只杆状支架与其底脚连线构成一个三角形。除如图10所示的本实施例的两杆对接结构外，还可以是由三只支柱构成的三脚架结构、四只支柱构成的金字塔支架结构等。