橡膠行業(yè)申報技師論文教材

1、2010年技師評審論文國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定橡膠壓出 （職業(yè)名稱） 論文（國家職業(yè)資格 級）論文題目：探討機頭模具設計制作與型膠壓出質量關系姓 名： 閆永勝身份證號：準考證號：所在省市：所在單位：論機頭模具設計制作與型膠壓出質量關系姓名單位摘要：本文根據(jù)自己以往在輪胎壓出崗位的實際生產(chǎn)經(jīng)歷，簡要論述 在壓出生產(chǎn)中，應如何根據(jù)橡膠擠出機結構及膠料特點，在認真遵守安全 生產(chǎn)規(guī)程的基礎上，在擠出機頭模具（含口型板、預口型、流道板等組成） 的制作上，針對不同的機型，更合理的設計開口形狀及尺寸，掌握更精確 的口型制作、修整方法，從而實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、質量保證的輪胎型膠壓出 生產(chǎn)模式。關鍵詞：機頭，型膠擠

2、出機，膨脹，收縮率，生產(chǎn)效率目 錄1全鋼型膠擠出線及機頭概況簡介12型膠變形的主要表現(xiàn)33 口型（含口型板、預口型、流道板）等整個機頭組成在壓出聯(lián)動線中的作用43.1機頭43.2流道板43.3預口型板63.4 口型板84簡單匯總型膠壓出其它常見問題形成原因及解決方法 135結論14參考文獻152010年技師評審論文1全鋼型膠擠出線及機頭概況簡介型膠壓出是輪胎生產(chǎn)流程中的一個重要工序，現(xiàn)普遍使用擠出機來規(guī) 模生產(chǎn)，也稱擠出工序，隨著技術的進步，現(xiàn)全鋼子午線輪胎部件的壓出， 除肩墊為單膠外，其它含兩種膠以上部件，均采用復合擠出機在機內復合 生產(chǎn)，復合壓出工藝是一種整體成型技術，這就依靠“機頭”這個

3、關鍵的 復合裝置，包括可更換的流道板、預口型板和口型板等組成，幾種不同配 方的膠料經(jīng)過各自的螺桿被壓出到流道板上，在預口型內復合并經(jīng)口型板 一起壓出機外，不需粘接或貼合，形成一體的型膠半成品，具有優(yōu)良的黏 合質量，各種膠料分布定位準確、斷面清楚，對比機外復合具有無法比擬 的優(yōu)點；我們現(xiàn)場所采用擠出機主要有一熱一冷雙復合和三冷三復合兩種 形式，如圖1為雙復合擠出機，圖2為三復合擠出機。圖1雙復合擠出機圖2三復合擠出機以上兩種機型每臺擠出機都主要包括螺桿、機筒、機頭、喂料、供料、 傳動、溫控、液壓、潤滑等系統(tǒng)，只是壓出機個數(shù)不同，能同時復合生產(chǎn) 膠料的品種不同，適應各類復合型膠半成品的生產(chǎn)；整個壓

4、出聯(lián)動線同時 包括附助生產(chǎn)線（圖3），由接取、收縮、稱量、貼膠、打印、輸送、冷卻、 i2010年技師評審論文吹干、切割、分離、稱量、分選、卷取等裝置組成，壓出機組及聯(lián)動生產(chǎn) 線在電腦控制下按不同的工藝要求實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，整條生產(chǎn)線大約有 80-100 米長。016 p n F nm 7(圖3德國克虜伯公司的一熱一冷喂料雙復合壓出聯(lián)動線目前我公司全鋼子午線輪胎型膠擠出生產(chǎn)線增加到6條，設備生產(chǎn)廠家分別為德國克虜勃公司，天津賽象科技股份有限公司、桂林橡膠工業(yè)設 計院等，主要生產(chǎn)胎面、胎側，膠芯、肩墊四種全鋼半成品部件，目前在 產(chǎn)全鋼胎各種規(guī)格花紋有110多種，而每條輪胎均需有以上四種半成品部 件

5、組合，型膠半成品產(chǎn)量累計達到 43000條/日，同臺擠出機生產(chǎn)不同的半 成品，主要是靠頻繁更換機頭內不同的流道板、預口型板和口型板來實現(xiàn)。膠料在壓出過程中，因壓出膨脹和收縮而造成型膠變形，不符合施工 要求標準，另外停放變形一直是個重要的問題，極大降低了型膠壓出一次 合格率，在停放后型膠如繼續(xù)無規(guī)則收縮，會造成二次返回，影響到壓出 工序質量與生產(chǎn)效率。22010年技師評審論文2型膠變形的主要表現(xiàn)型膠變形主要表現(xiàn)為膨脹和收縮，以胎面為例（圖4）,壓出膨脹是指膠料從口型壓出后胎面的斷面尺寸較口型斷面尺寸增大的現(xiàn)象。壓出收縮 是指壓出后半成品在停放過程中發(fā)生的長度縮短、寬度和厚度增大的現(xiàn)象。 壓出膨脹

6、和收縮的實質是一樣的，都是由于具有粘彈性的膠料在加工過程 中不僅發(fā)生不可逆的塑性形變，而且還發(fā)生可逆的彈性形變。一部分彈性 形變在半成品離開口型后恢復，從而產(chǎn)生壓出膨脹，而另一部分彈性形變由于受到分子鏈的粘滯或滯后作用，需要經(jīng)過一段時間才能恢復，即在停 放過程中恢復，從而導致收縮。壓出膨脹和收縮發(fā)生在胎面壓出生產(chǎn)中， 它在整個橡膠和塑料壓出生產(chǎn)中都備受關注。圖4某規(guī)格胎面標準尺寸43 口型（含口型板、預口型、流道板）等整個機頭組成在壓出聯(lián)動線中的作用3.1機頭機頭是膠料壓出過程中將膠料由螺旋運動變?yōu)橹本€運動的關鍵部件， 可節(jié)制螺桿的塑化功能的強弱，同時直接影響制品的幾何尺寸和表面質量, 下面對

7、組成機頭的流道板、預口型分別論述。3.2流道板流道板是將直接連接螺桿通道，將雙螺紋螺桿兩股膠由圓柱體改變?yōu)?壓力平均分布的扁平體，要解決流道中間壓力相對邊部高，而出現(xiàn)中間厚 兩邊薄問題，同時要防止兩側壓力不均而左右不對稱現(xiàn)象，其形狀的精確 與否對壓出型膠的精確度有極大的影響，特別是對同時雙條擠出半成品是 否一致有決定性作用，為解決以上問題現(xiàn)普遍采用設置中心島來分解膠料 走向，中心島的高度、角度設計是主要的技術數(shù)據(jù)，我們現(xiàn)用流道板形狀 圖來說明（圖5-1，圖5-2）。擠岀機螺桿兩側分 流槽， 利于膠 料流動膠料自螺桿擠岀后， 流道中間部位壓力遠 大于兩側，設立中心 島，能有效將膠料向 兩側分流2

8、010年技師評審論文圖5-1機頭上流道板圖5-2拆卸下流道板復合壓出機各膠料的進口角度和流道的布置都要盡量避免流道改變方 向，使壓力損失減至最小。這樣設計的好處是既可降低膠料的溫度，又可 提高產(chǎn)量。同時適當加大機頭流道的長度，使機頭的阻力提高，使壓出系 統(tǒng)的壓力提高，從而使壓出膠料得到更充分的剪切和混合。塑化好了的膠 料，經(jīng)過較長流道與口型后，能獲得充分的應力松弛過程，降低了壓出物 的記憶效應，這對半成品的幾何尺寸和表面光潔度都是有利的，特別是對壓出后停放待用型膠的穩(wěn)定性有很大影響。但過長的機頭流道，也會導致 半成品壓出溫度升高；為了使半成品表面更平滑光潔，對設備廠家我們要 求機頭流道板在調正

9、后都應鍍鉻拋光，我們在設備開始設計及調試期間， 對各擠出機流道就進行了嚴格的帶膠測試、修正，各機頭出膠量、出膠走 向均勻，流道內腔壓力分布合理，作為膠料基本流向分布，在后期新規(guī)格 開發(fā)投產(chǎn)時，一般重新制作新口型、預口型，而對應所用流道板不會隨意 改動。已修正定型流道板如圖6所示。圖6已修正定型的流道板尺寸3.3預口型板預口型板的主要作用是將分別從各流道來的膠料按照設計要求形狀尺 寸、多少輸送至口型前，經(jīng)口型壓出后得到斷面尺寸各種膠料分布符合工 藝要求的半成品，實際生產(chǎn)中使用的預口型如圖 7所示。圖7實際生產(chǎn)中使用的預口型在此必須要注意冷熱壓出機對膠料熱煉后膠料的膨脹系數(shù)，我們現(xiàn)場均采用的是銷釘

10、式冷喂料壓出機，如圖 8所示。圖8銷釘式冷喂料擠出機采取在機筒的一定部位上安裝數(shù)排銷釘，每排沿圓周方向又分布有數(shù)個，相對應的螺旋部位開有環(huán)形槽，銷釘直接插入這些環(huán)形槽中，膠料在這些銷釘?shù)淖饔孟伦鳈M向運動、分流運動、旋轉運動。膠料便會受到一排 多個銷釘?shù)姆指詈图羟?，強化了捏煉，獲得高質量的混合、捏煉和塑化的 膠料。經(jīng)測量分析，按我們目前使用的膠料，冷喂料壓出機壓出的膨脹率 比熱喂料低17%，因此在預口型開口面積上冷喂料膠料對比熱喂料按實用 比例進行增加。圖9 已定型的預口型加工圖紙3.4 口型板口型板是最終決定半成品形狀模型，它的開口大小、形狀及各部位角 度都直接影響半成品的質量，決定著型膠外觀

11、尺寸是否達到工藝標準要求 以及型膠半成品定型后的穩(wěn)定性，同時口型板是根據(jù)生產(chǎn)各規(guī)格尺寸不同 輪胎而需用數(shù)量最多，改變最大的，需根據(jù)各半成品形狀不同要考慮膠料 流經(jīng)較厚部位與較薄部位時，有整體平穩(wěn)的速度分布，以胎面為例對此重 點進行研究，如圖10所示。圖10實際生產(chǎn)在用口型板擠出膨脹和收縮的產(chǎn)生機理都可以歸納為以下兩點：（1）入口效應。膠料從大直徑的機筒被壓入小直徑的口型時，受到強烈的擠壓和剪切作用， 于口型入口處產(chǎn)生收斂流動，沿流動方向產(chǎn)生速度梯度，使分子鏈部分拉 直（構象變化），在體積基本不變（除將其中的空氣部分排出外）的情況下, 產(chǎn)生可恢復的彈性形變。（2）剪切流動。在口型里穩(wěn)定流動時，由

12、于切向 應力差會使分子鏈構象產(chǎn)生變化，導致彈性形變，它在擠出后也會恢復。 在計算膠料擠出膨脹比或收縮率時，由于口型不同，側重點也不同，在口 型較厚情況下（大于30mm），入口收斂流動產(chǎn)生的彈性形變大部分在口型 中得到了恢復，而剪切流動產(chǎn)生的彈性形變則是主要的彈性形變，而在胎 面實際擠出生產(chǎn)中，入口收斂流動產(chǎn)生的拉伸彈性形變則是主要的彈性形 變，膠料流動狀態(tài)（如圖11），這種情況是在擠出輔線速度保證與膠料出口 型速度一致時，膠料會產(chǎn)生這種膨脹變化。圖11膠料流動示意圖對于擠出口型尺寸，包括口型長徑比和口型入口角等等，根據(jù)擠出膨 脹率入口效應產(chǎn)生的彈性，前人都進行了各種復雜的測量與演算，也推舉 了

13、大量公式，均有數(shù)據(jù)支持，這里并不一一列舉，但在實際生產(chǎn)中影響型 膠半成品穩(wěn)定因素還有很多，這里主要談討口型板開口大小與生產(chǎn)效率的 直接關系，也與型膠停放后對收縮率的影響；經(jīng)常聽機臺操作主機反映，不同規(guī)格的胎面生產(chǎn)速度并不是完全按大 小排列，有個別較大型、用膠較多胎面生產(chǎn)速度反而對比小胎面要快，生 產(chǎn)效率高，唯一的不足是長度難掌握，建議口型均按照此方式設計，經(jīng)測 量這種現(xiàn)象是口型板開口尺寸過大而引起的。為論證此方式對生產(chǎn)效率及質量的影響，進行試驗測量，某規(guī)格輪胎 胎面厚寬216mm,總寬300mm,同時開兩塊口型，一塊按標準 216mm寬 度開，一塊按110%口型上肩寬開口到238mm，總寬開口

14、 330mm。（1）先試驗生產(chǎn)加寬口型，依我公司現(xiàn)有膠料數(shù)據(jù)，擠出后約有2.8% 的膨脹率，膠料經(jīng)過口型后肩寬實際達到 238mm+238*2.8%=245mm，總寬 同樣加寬，此時為達到尺寸合格，主機加快輔線牽引速度，速度達15.8m/min，在擠出線收縮輥道前，測量肩寬 218-220mm，在經(jīng)過冷卻線后 胎面收縮，寬度合格，在216mm2mm間，裁斷長度現(xiàn)場測量合格，裝車 待測量。表1部分試驗時機臺數(shù)據(jù)擠出機的設定與顯示類別250擠出機200擠出機單位螺桿轉速設定30.427.5RPM螺桿實際轉速30.6527.71RPM壓力4.377.35MPa電流229.1210.3A溫度控制螺桿C

15、塑化段C擠出段C機頭C250擠出機設定504050下中上實際41.239.942.183.77060200擠出機設定50505085.885.260.7實際50.250.276.1供膠設備冷卻水溫度C輥轉速m/min膠條寬度mm膠條厚度跑膠溫 度C進出粗煉機前輥實際171982后輥實際1717細煉機前輥實際161790后輥實際1718供膠機前輥實輥實際1720擠出機胎面基部擠出溫度標準 125 C 120C實際118111擠出機的設定與顯示類別250擠出機200擠出機單位螺桿轉速標準RPM螺桿轉速設定30.427.5RPM螺桿實際轉速30.6527.71RPM壓力4.

16、377.35MPa電流229.1210.3A擠出聯(lián)動生產(chǎn)線設定實際一線速度m/mi n15.615.8二線速度m/min4545寬度mm218每米重量kg4.84.66/4.78長度mm3350/33553310/3320單條重量kg16.1916.2(2)試驗依標準數(shù)據(jù)肩寬216mm開口口型板，同樣以上設備參數(shù)， 轉速不變，由于開口量減少，膠料經(jīng)口型后膨脹擴為219-221m m,主機將牽引速度設為14.6m/min，收縮輥道后測量厚寬為217-218mm，在經(jīng)過冷卻 線后胎面收縮，寬度合格，在216mm 士 2mm間，裁斷長度現(xiàn)場測量合格， 裝車待測量。同時在兩次擠出時進行了在線伸縮率測試

17、，方法為：在出口型后1.5m固定一處，在胎面上兩次試驗同樣劃定1m長兩點，在冷卻線后車未裁斷前 對兩點測量，結果第1塊口型板試驗原1m距離兩點收縮為85mm,收縮率 為15%，第二塊口型板測量為91mm,收縮率為9%,相差較大。實際生產(chǎn)效率計算：第一塊：15.8m/mi n-15.8*15%=13.43m/min第二塊：14.6m/mi n-14.6*9%=13.29m/mi n對比兩種口型實際生產(chǎn)效率相差并不多，但擠出質量方面，第一塊開 口較大口型其擠出壓力對比第二塊小0.3-0.6mpa，斷面明顯上氣孔明顯較多(圖12)，而第二塊較密實.圖12胎面斷面對比圖對兩塊口型擠出停放胎面進行定長測

18、量，數(shù)據(jù)如下:表2胎面試驗定長數(shù)據(jù)測量胎面試驗定長數(shù)據(jù)測量口型停放時間min15306090120180原疋長mm331033103310331033103310第一塊胎面1實際長度mm329032703255324032203215胎面1伸縮率0.60%1.21%1.66%2.11%2.72%2.87%第二塊胎面2實際長度mm329532853280327532703270胎面2伸縮率0.45%0.76%0.91%1.06%1.21%1.21%表2中的數(shù)據(jù)繪制成測量圖如下所示圖13胎面實驗定長測量圖試驗證明，口型開口較大的實際中并不能提高生產(chǎn)效率，并且由于過 度拉伸，長度不斷處于變化中，長度變化同樣造成了厚度的變化，這種不 穩(wěn)定給產(chǎn)品帶來極大隱患，相反低拉伸型尺寸口型能夠有效的保證胎面各 方面尺寸穩(wěn)定，胎面合理的在線的