一种弓形座及其加工方法

技术领域

本发明涉及轮胎制造的技术领域，尤其是涉及一种弓形座及其加工方法。

背景技术

在轮胎生产过程中，硫化是其中的最后一道工序，硫化温度主要由硫化介质经胶囊或者模具传入到轮胎内部。所传入的热量能够使得橡胶化合物发生一定的化学反应，最终形成超弹性耐久材料，这样才能够确保轮胎性能方面的要求。因此，硫化温度会给轮胎硫化产生极为重要的影响，现有的一部分弓形座传温效果不足，花纹块温差较高。

现有的弓形座加工主要是依靠电火花线切割加工的研究大多是基于加工脉冲波形来识别放电状态，从而控制加工参数，改进加工工艺，现有的一部分电火花线切割加工时，对于监测和控制电火花过程不足，不便于实时应变。

发明内容

为了提高弓形座的传温效果，加强弓形座加工期间的电火花控制效果，本发明提供一种弓形座及其加工方法。

本发明提供的一种弓形座及其加工方法采用如下的技术方案：

一种弓形座及其加工方法，所述弓形座包括上盖、底座、中套镶环、若干个滑块和若干个螺栓，所述上盖的一侧通过其中一部分螺栓与中套镶环的内部可拆卸连接，所述中套镶环的底部通过其中一部分螺栓可拆卸有中套，每个所述滑块的内部均搭接有花纹块，包括电火花切割机床和辗环机，所述电火花切割机床包括电气模块和机械模块，所述电气模块包括图像采集模块、数据收集模块、放电状态预测模块和上位机控制程序模块；

所述机械模块包括机床、高速CCD摄像头、两个噪声传感器、电流传感器和电压传感器，所述机床、高速CCD摄像头、两个噪声传感器、电流传感器和电压传感器均与电气模块通信连接。

优选的，所述图像采集模块与高速CCD摄像头通信连接，所述数据收集模块包括NI数据采集卡，所述放电状态预测模块、图像采集模块和上位机控制程序模块均与NI数据采集卡通信连接，机床、高速CCD摄像头、两个噪声传感器、电流传感器和电压传感器与上位机控制程序模块通信连接；

所述放电状态预测模块包括预测放电状态数据；所述上位机控制程序模块包括机床控制、数据采集及保存和数据分析。

优选的，其中一个所述噪声传感器采集火花爆炸产生的声发射信号，另外一个所述噪声传感器采集电火花线切割机床本体的噪声发射信号，所述两路声发射包括火花爆炸产生的声发射信号和电火花线切割机床本体的噪声发射信号。

优选的，所述高速CCD摄像头采集电火花的火花图像，提取电火花图像内的火花图像信息，所述火花图像信息输入上位机控制程序模块内，所述上位机控制程序模块输出火花图像对应的预测放电状态数据，所述上位机控制程序模块判断预测放电状态调整电火花线的粗细。

通过采用上述技术方案，通过收集的数据集中归纳火花特性与放电状态的关系，通过声发射传感，实时在线检测放电间隙电压、火花放电频率、进给速度、提取加工时电火花声源主信号和加工噪声信号等数据，使得上位机控制程序模块可根据火花图像的信息，准确地预测和跟踪加工状态，实时控制放电频率、功率，从而控制加工参数，提高弓形座加工的精度。

优选的，所述辗环机包括数控模块和本体，所述数控模块包括PLC处理器，所述本体的内部固定连接有低通滤波器、数字滤波器、振动传感器和激光位移传感器，所述低通滤波器、数字滤波器、振动传感器和激光位移传感器均与PLC处理器通信连接；所述PLC处理器对辗环机的程序页面状态进行多次判断，判断辗环机当前操作状态。

通过采用上述技术方案，加强PLC处理器的系统，提升PLC处理器的抗干扰能力，避免因控制时间滞后而产生的误差，通过低通滤波器和数字滤波器，避免电磁干扰和无关信号的干扰。

优选的，所述中套的内部滑动连接于对应的滑块的外表面，若干个所述滑块与中套均位于上盖和底座之间，若干个所述滑块呈圆周阵列分布于上盖与底座之间。

通过采用上述技术方案，上盖、底座、中套镶环、若干个滑块组合后与硫化机工作台相连接，通过滑块与中套件的配合传热给花纹块，可进行硫化轮胎加工。

优选的，所述上盖的底部固定连接有上侧板，所述上盖的底部通过其中一部分螺栓可拆卸连接有上盖耐磨板，所述上盖耐磨板位于对应的滑块与上盖之间；所述底座的顶部固定连接有下侧板，所述底座的顶部通过其中一部分螺栓可拆卸连接有底座滑板，所述底座滑板位于对应的滑块与底座之间。

通过采用上述技术方案，上盖1和上侧板11、底座2和下侧板21均进行一体化设计，方便模具间的安装拆卸和维修保养。

优选的，每个所述滑块与花纹块相贴的一侧开设有两个α和两个β角，两个所述α和两个β的角度均大于90°，所述滑块的角度为25°；所述底座滑板的顶部开设有若干个矩形滑槽，每个所述滑块的底部均开设有与矩形滑槽相适配的凸槽，每个所述凸槽均卡接于对应的矩形滑槽的内部。

通过采用上述技术方案，花纹块背面上、下两端加工出两个与竖直方向成锐角的圆锥面，在滑块与花纹块的配合处也加工角度相同的圆锥面，有利于避免出现难以加工或加工困难的结构，有利于降低模具成本，模具结构应力值减小，应力集中得到缓解，在一定程度上缓解了模具的变形，提高模具寿命，增加了硫化轮胎的合格率，有利于优化模具结构，还增加了滑块与花纹块的互换性；矩形滑槽有利于降低模具的生产成本。

优选的，所述中套的内部固定连接有若干个中套滑板，每个所述中套滑板均包括两个模套和导向块，两个所述模套的一侧均固定连接于导向块的外表面，每个所述滑块的一侧均开设有导向滑槽，每个所述导向块的一侧均滑动连接于对应导向滑槽的内部。

通过采用上述技术方案，两个模套安装在紧紧靠近导向块的地方，有利于花纹块的横向中间温度向两侧传递，同时避免滑块温度的分布不均会导致部件内部产生热应力，提高滑块的使用寿命。

综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：

1.本发明设置有图像采集模块，通过收集的数据集中归纳火花特性与放电状态的关系，通过声发射传感，实时在线检测放电间隙电压、火花放电频率、进给速度、提取加工时电火花声源主信号和加工噪声信号等数据，使得上位机控制程序模块可根据火花图像的信息，准确地预测和跟踪加工状态，实时控制放电频率、功率，从而控制加工参数，提高弓形座加工的精度；

2.本发明在花纹块5背面上、下两端开设有两个与竖直方向成锐角的圆锥面，有利于提高模具温度分布均匀性，提高滑块与花纹块的传热效率，通过改变花纹块与弓形座的接触方式，增加花纹块与弓形座的接触面积，提高花纹块的平均温度，缩小花纹块上、下两端的温度差，减小花纹块的最大温差；

3.本发明开设有上盖1和上侧板11、底座2和下侧板21均进行一体化设计，方便模具间的安装拆卸和维修保养；本发明开设有矩形滑槽，底座滑板由梯形槽变为矩形滑槽后，增加滑块与上耐磨板、底座滑板间的接触面积，花纹块上的温差相对较小，有利于增加热导体的传热面积，提高滑块与花纹块的传热效率，增加硫化轮胎质量。

附图说明

图1是本发明一种弓形座加工方法中上位机控制程序模块的结构示意图。

图2是本发明一种弓形座立体的结构爆炸示意图；

图3是本发明一种弓形座及侧视的结构示意图；

图4是图3中A-A线的剖视图；

图5是图4中B处的局部结构放大示意图；

图6是本发明一种弓形座中滑块的结构示意图；

图7是本发明一种弓形座中底座滑板的结构示意图。

附图标记说明：

1、上盖；11、上侧板；12、上盖耐磨板；13、底座滑板；14、矩形滑槽；

2、底座；21、下侧板；3、中套镶环；4、滑块；5、花纹块；6、中套；

7、中套滑板；71、模套；72、导向块。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种弓形座加工方法，参照图1、4，弓形座包括上盖1、底座2、中套镶环3、若干个滑块4和若干个螺栓，在轮胎制造中，弓形座是带导向定位装置的活络模具的部件之一，弓形座用于搭载花纹块5并在模具开合过程中传递来自中模套动力，滑块4即为弓形座，上盖1固定模具上胎侧板和连接在硫化机动力缸上，传递来自动力缸的动力并辅助模具开合的模具零件，底座2固定模具下侧板21，使模具准确定位并固定在硫化机工作台上的模具零件，上盖1的一侧通过其中一部分螺栓与中套镶环3的内部可拆卸连接，中套镶环3安装在中套6的上端面，是与硫化机热板连接的环形模具零件，起连接硫化机与调整预加载高度的作用，中套镶环3的底部通过其中一部分螺栓可拆卸有中套6，中套6传递来自硫化机动力并实现模具开合的模具零件，每个滑块4的内部均搭接有花纹块5，包括电火花切割机床和辗环机，电火花切割机床包括电气模块和机械模块，电气模块包括图像采集模块、数据收集模块、放电状态预测模块和上位机控制程序模块；

机械模块包括机床（公知技术）、高速CCD摄像头（公知技术）、两个噪声传感器、电流传感器和电压传感器，机床、高速CCD摄像头、两个噪声传感器、电流传感器和电压传感器均与电气模块通信连接，放电间隙状态决定电机进给和脉冲电源放电调节，放电状态检测的准确性需要提升，结合电火花图像预测放电状态，上位机控制程序模块通过信号反馈控制放电，实现电火花线切割机加工控制，从而提高加工效率和质量。

图像采集模块与高速CCD摄像头通信连接，高速CCD摄像头可采用Memrecam ACS-1M60，时间精度可达纳秒级，具有更高的帧同步、帧速率和曝光精度，高速CCD摄像头采集电火花的图像时，可识别电火花的数量、面积，通过两个噪声传感器、电流传感器和电压传感器，同步采集电火花线切割加工过程中的两路声发射和电压电流信号，数据收集模块包括NI数据采集卡，放电状态预测模块、图像采集模块和上位机控制程序模块均与NI数据采集卡通信连接，NI数据采集卡采用现有的可以8 路同步模拟输入，2MS/s 采样频率，16 位分辨率等等的NI USB-6366即可，机床、高速CCD摄像头、两个噪声传感器、电流传感器和电压传感器与上位机控制程序模块通信连接；

放电状态预测模块包括预测放电状态数据；上位机控制程序模块包括机床控制、数据采集及保存和数据分析，在实现加工时电信号及电火花光信号图像的同步采集，高速摄像头与数据采集卡共用同一时钟源，以保证两者始终处在同一时钟周期。

其中一个噪声传感器采集火花爆炸产生的声发射信号，另外一个噪声传感器采集电火花线切割机床本体的噪声发射信号，两路声发射包括火花爆炸产生的声发射信号和电火花线切割机床本体的噪声发射信号。

高速CCD摄像头采集电火花的火花图像，提取电火花图像内的火花图像信息，火花图像信息输入上位机控制程序模块内，上位机控制程序模块输出火花图像对应的预测放电状态数据，上位机控制程序模块判断预测放电状态调整电火花线的粗细，通过同步技术采集加工过程中的火花图像和脉冲波形信号，进而对数据进行滤波得到样本数据集，通过对火花图像进行人工提取特征，获得火花图像的面积、能量、能 量比、能量分布、火花速度、不变矩、直方图等特征数据，并对其进行理论分析，结合动态时间规整理论工具，将火花图像的特征数据与脉冲波形的数据进行匹配，使得上位机控制程序模块获得火花图像反应的特征数据后显示出对应的放电状态预测数据，避免加工过程中的断丝现象。

辗环机包括数控模块和本体，数控模块包括PLC处理器，PLC处理器采用具有处理、控制、判断、数据传输、可接收Python、C++ 等语言编写接口程序功能的处理器，本体的内部固定连接有低通滤波器（公知技术）、数字滤波器（公知技术）、振动传感器（公知技术）和激光位移传感器（公知技术），低通滤波器、数字滤波器、振动传感器和激光位移传感器均与PLC处理器通信连接，低通滤波器可以避免辗环机电网中的电刺干扰，数字滤波器可以消除辗环机内无关信号的干扰，增强辗环机数控模块的抗干扰性，振动传感器、激光位移传感器可以加强辗环机工作情况的有效监控，避免辗环机使用过程中出现重大故障。

PLC处理器对辗环机的程序页面状态进行多次判断，判断辗环机当前操作状态，PLC处理器连接辗环机内部的各类传感器元件，同时对辗环机系统运行中的重要信息，采取多次判断程序，以避免出现误判，同时，在数控辗环机的程序操作中，每个页面状态的切换都至少要两次判断系统标志位，防止重复打开，影响辗环机的机器性能。

辗环机将毛坯材料制成弓形座环件，电火花切割机床对弓形座环件进行切割后续加工，将弓形座环件制成单独的若干个弓形座，即制成若干个滑块4。

参照图2-7，中套的内部滑动连接于对应的滑块4的外表面，若干个滑块4与中套6均位于上盖1和底座2之间，若干个滑块4呈圆周阵列分布于上盖1与底座2之间。

上盖1的底部固定连接有上侧板11，上盖1和上侧板11进行一体化设计，底座2和下侧板21进行一体化设计，方便模具间的安装拆卸和维修保养，有利于轮胎模具的生产制造，上盖1的底部通过其中一部分螺栓可拆卸连接有上盖耐磨板12，上盖耐磨板12用于连接上盖1和滑块4在模具开合过程中作径向移动，上盖耐磨板12位于对应的滑块4与上盖1之间；底座2的顶部固定连接有下侧板21，底座2的顶部通过其中一部分螺栓可拆卸连接有底座滑板13，底座滑板13即为底座耐磨板，避免滑块4与底座2发生直接触碰，底座滑板13位于对应的滑块4与底座2之间。

每个滑块4与花纹块5相贴的一侧开设有两个α和两个β角，两个α和两个β的角度均大于90°，现有的一部分花纹块5上加工了一个定位台阶，限定花纹块5与滑块4的配合位置，由于台阶的加工，使得花纹块5在与滑块4配合处的材料厚度较小，同时该处出现应力集中，本弓形座中的滑块4去掉定位台阶，来缓解该处的应力集中，为提高花纹块5与滑块4的接触面积，在花纹块5背面上、下两端加工出两个与竖直方向成锐角的圆锥面，在滑块4与花纹块5的配合处也加工角度相同的圆锥面，圆锥面有两个作用:一是对花纹块5的位置定位，替代定位台阶；二是增加花纹块5与滑块4之间接触面积，从而增加传热面积，提高传热效率，同时使模具传热路径有所改进，提高花纹块5温度分布的均匀性；

滑块4的角度为25°，常见滑块4的角度由33°变为25°，花纹块5内部的温差相对降低，有利于提升轮胎硫化质量，数量为十个，十个滑块4圆周阵列放置于上侧板11的下方，有利于减少活络模具整体的重量，明显减少了材料，节省了加工工时；

底座滑板13的顶部开设有若干个矩形滑槽14，现有的矩形滑槽14采用梯形槽，底座滑板13由梯形槽变为矩形滑槽14后，花纹块5上的温差相对较小，有利于提升轮胎硫化的质量，降低了模具的生产成本，每个滑块4的底部均开设有与矩形滑槽14相适配的凸槽，每个凸槽均卡接于对应的矩形滑槽14的内部。

中套6的内部固定连接有若干个中套滑板7，花纹块5上的热源主要来源于中套6，且中套汽室中的热源主要是通过中套滑板7传递给滑块4进而传递给花纹块5的，故中套6安装在滑块4的位置很大程度上影响最后的花纹块5的温度场的分布情况，将对应的两个模套71安装在紧紧靠近导向块72的地方，有利于花纹块5的横向中间温度向两侧传递，同时避免滑块4温度的分布不均会导致部件内部产生热应力，影响滑块4的使用寿命，每个中套滑板7均包括两个模套71和导向块72，两个模套71的一侧均固定连接于导向块72的外表面，每个滑块4的一侧均开设有导向滑槽，每个导向块72的一侧均滑动连接于对应导向滑槽的内部，中套滑板7安装在滑块4与中套6之间，起到连接滑块4与模套71并实现中套6导向的作用。

本发明实施例一种弓形座的实施原理为：

1.在轮胎生产过程中，每硫化一条轮胎，活络模具循环动作一次，通过中套滑板7上下运动，实现滑块4带动花纹块5作径向运动，从而实现活络模具的开合过程；

2.在下降过程中，上盖1、滑块4和花纹块5等组件在模具伸缩缸推动下，相对于中套镶环3和中套6向下伸出，同时在中套滑板的作用下，滑块4和花纹块5向外径向扩张，当滑块4滑移至中套6上的限制位置时，停止伸出动作，完成花纹块5扩张，此后，活络模具继续下降到胎胚定型位置；

3.当胎胚完成定型动作后，活络模具继续下降，当滑块4抵达下侧板21上的底座滑板13后，上盖1、上侧板11、 滑块4、花纹块5停止下降动作，此时，在活络模具升降装置作用下，中套镶环3和中套6继续下降，迫使滑块4和花纹块5收缩，使花纹块5与上侧板11、下侧板21完全密合，此时完成合模动作，进入硫化状态；

4.当轮胎硫化结束满足开模条件后，在活络模具升降装置作用下，开始提升中套镶环3和中套6，此时上盖1、 上侧板11、 滑块4和花纹块5仍然保持原有位置，并迫使滑块4和花纹块5向外径向扩张，当中套镶环3和中套6提升至滑块4限制位置时，完成开模动作，随后 , 上盖1、 上侧板11、 滑块4和花纹块5等跟随中套镶环3和中套6的升降装置继续提升；

5.活络模具升至一定高度时，为了使滑块4和花纹块5保持原有温度，需将滑块4和花纹块5收缩至合模位，此时，伸缩动力缸拉动上盖1、 上侧板11、 滑块4和花纹块5等组件相对于中套镶环3和中套6进行收缩，当花纹块5与上侧板11完全密合后，完成收缩动作，此后，升降装置继续提升活络模具至安全停止位，等待执行下一条轮胎硫化动作。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。