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摘要：介紹了翹板式摩托車胎活絡模具結構，對模具開模與翹板式開模機構運動進行分析，利用花紋塊徑向驅動桿代替導向條完成徑向開模動作，避免了開模時出現的卡模現象，并且采用翹板式開模機構解決了傳統活絡模具開模時破壞輪胎鋼絲簾布的問題，該模具具有穩定性高、使用壽命長的特點。

關鍵詞：活絡模具；花紋塊徑向驅動桿；開模機構；摩托車胎

0引言

目前摩托車胎大多為斜交胎，其模具為對開結構。隨著高性能摩托車的出現，對輪胎的要求也不斷提高，摩托車胎朝子午線輪胎方向發展，其模具也朝著活絡模具發展。由于摩托車胎斷面窄，可以人工取胎，采用平板硫化機對輪胎進行硫化以節約成本，同時可以提高摩托車輪胎的整體性能。

1模具設計

1.1模具結構

現設計的摩托車胎活絡模具使用花紋塊徑向驅動桿代替傳統活絡模具中的導向條完成導向功能，采用翹板式開模方式。模具主要由夾緊塊、花紋塊徑向移動板、花紋塊徑向驅動桿、上板、翹板開模機構、下模座板、上側板、上模座板、開模限位桿等組成，如圖1所示。花紋塊徑向驅動桿固定在上模座板，花紋塊徑向驅動桿跟花紋塊數量相同，兩者間隔設置在上板周邊，在翹板式開模機構作用下完成分模過程。花紋塊徑向移動板下端面設有卡槽，花紋塊端部設有與卡槽配合的限位卡板，花紋塊通過限位卡板卡接在卡槽內，可相對花紋塊徑向移動板水平滑動。

1.2模具工作過程

模具開模過程：上模座板不動，平板硫化機下熱板帶動下模座板7向下移動，由于翹板式開模機構的作用，花紋塊徑向移動板4、上側板6和花紋塊3隨下模座板7向下運動，直到Ⅰ分型面打開；由于開模限位桿固定于上模座板5不動，開模限位桿對花紋塊徑向移動板4起到限位作用，同時在花紋塊徑向移動板4向下運動的過程中，花紋塊徑向驅動桿8使花紋塊3產生徑向移動脫離輪胎，完成第1次開模；第1次開模完成后，平板硫化機下熱板繼續向下運動，翹板式開模機構脫離下模座板7上的卡緊塊，此時Ⅱ分型面打開，完成第2次開模，隨后輪胎可由人工取出。模具合模過程：平板硫化機下熱板帶動下模座板7向上運動，花紋塊徑向驅動桿8重新插入花紋塊，使花紋塊3與花紋塊徑向移動板4、上側板6在協同向上移動的同時，也向內移動，當花紋塊3碰到上模座板5底面時，翹板式開模機構重新卡住下模座板7上的卡緊塊，模具恢復到合模狀態。

1.3翹板式開模機構的工作過程

翹板式開模機構如圖2所示，第1次開模時，上模座板不動，下模座板隨著硫化機下熱板向下運動，此時下掛鉤的下部由于與卡緊塊連接，使花紋塊徑向移動板、上側板、花紋塊和下模座板同時向下運動，完成第1次開模；第2次開模時，上掛鉤碰到下掛鉤的上部時，在軸的作用下下掛鉤下部向外運動，上部向內運動，致使下掛鉤下部脫離下模座板的卡緊塊，完成第2次開模，下模座板繼續向下運動一段距離后停止，取出輪胎。合模時，下模座板向上運動一段距離后，推動花紋塊、上側板和花紋塊徑向移動板向上運動，此時上掛鉤與下掛鉤是脫離狀態，當下掛鉤的下部滑過卡緊塊時，下掛鉤在彈簧的作用下重新卡住下模座板的卡緊塊，硫化機下熱板繼續向上運動，完成合模。

1.4模具徑向開模過程

模具徑向移動的距離由花紋塊徑向移動距離決定，當花紋塊與輪胎完全分離，才能保證模具開模過程不損壞輪胎，模具開模時的徑向距離由經驗公式確定[1]。式中：ra——輪胎胎頂半徑，mm；rb——花紋塊與上側板接觸處半徑，mm；L——模具徑向開模行程，mm。花紋塊完全脫離輪胎時，其移動的距離稱為花紋塊徑向移動的最短距離[2]，也是模具最短徑向開模行程。設計的摩托車胎活絡模具花紋塊數量n=8，可得模具開模時的徑向移動距離N=36.7mm，設計時取37mm。

1.5花紋塊徑向移動板行程

模具開模過程中，模具的最小開模行程與花紋塊沿花紋塊徑向驅動桿的移動距離、花紋塊下移距離呈三角函數關系，如圖3所示。圖3中，N為模具最短徑向開模行程，mm；M為花紋塊下移行程，mm；Z為花紋塊在花紋塊徑向驅動桿上移動的距離，mm；θ為花紋塊徑向驅動桿與花紋塊徑向移動板法向之間的夾角。根據公式（2）得到模具最短徑向開模行程為37mm，花紋塊徑向驅動桿的角度取165°。由三角函數公式得出花紋塊徑向移動桿下移的最短距離為139mm，花紋塊沿花紋塊徑向驅動桿移動的最短距離為142.9mm，設計時花紋塊徑向驅動桿長度取143mm。根據開模過程分析，花紋塊徑向移動板下移距離L1、翹板開模機構中上、下掛鉤之間的初始距離L2與開模限位桿到花紋塊徑向移動板的距離L3三者相等時，開模限位桿才能起到對花紋塊徑向移動板的限位作用，翹板式開模機構才能順利完成第一次開模。模具設計時設定L1=L2=L3=139mm。

2花紋塊徑向驅動桿的設計

常規的摩托車胎活絡模具主要通過導向條完成花紋塊徑向開模，開模過程中會出現導向條與弓形座、中套卡模的現象。現采用的花紋塊徑向驅動桿的截面為矩形，包括上驅動桿和下驅動桿，上、下驅動桿連接處成165°，承載能力大，穩定性高，可以替代導向條完成花紋塊的開模過程。

2.1花紋塊徑向下驅動桿尺寸及脫模力計算

花紋塊徑向下驅動桿的截面長度D公式計算如下：其中，pcz為脫模阻力，N；h為花紋塊徑向驅動桿受力中點到支點的距離，mm；[σ]W為許用應力，Pa；α為花紋塊徑向驅動桿的工作角。輪胎硫化并冷卻后，外胎脫離模具受到的阻力稱為脫膜力，脫膜力受到輪胎與模具零件的黏附作用影響，并且要保證胎體結構不受破壞。輪胎開模的瞬間受到的阻力稱為最大脫模力，其計算時公式[3]如下：其中，p為脫模面受到正壓力，N；α為花紋的傾斜；f為摩擦系數。脫模面受到正壓力p的計算公式[4,5]為其中，E為膠料的彈性模量，GPa；ε為膠料的收縮率；μ為膠料的泊松比；t為輪胎花紋厚度，mm；l為輪胎花紋長度，mm。通過公式（3）~（5）得出D=28mm，通常花紋塊徑向驅動桿寬度H=23D，此時H取18mm。

2.2花紋塊徑向驅動桿受力分析

開模時花紋塊徑向驅動桿受力如圖4所示，花紋塊徑向驅動桿受到模具對輪胎的脫模阻力F1、自身重力G、花紋塊對花紋塊徑向驅動桿的摩擦力F2、花紋塊對花紋塊徑向驅動桿的支撐力F3、花紋塊給予花紋塊徑向驅動桿的合模力F4。通過公式（6）、（7）得出沿花紋塊徑向驅動桿法向合力F合為13kN。其中，Mmax為最大彎矩，Wz為抗彎截面系數。根據公式（8）得出σ=29.7MPa<388MPa（材料最大強度），滿足強度要求。

3結束語

翹板式摩托車胎活絡模具可以在平板硫化機上實現徑向開模，降低生產成本并解決了傳統活絡模具開模時對輪胎的影響。該模具采用花紋塊徑向驅動桿代替導向條，避免開模時出現卡模現象，使開模過程更加可靠。

作者：王一斌 胡海明 宋凱華 單位： 青島科技大學 機電工程學院