斜交輪胎制造技術(shù)

斜交輪胎制造技術(shù)第1頁/共217頁

斜交輪胎生產(chǎn)流程

輪胎的生產(chǎn)工藝可分為配煉、壓延擠出、成型、硫化四大工藝。

（1）配煉：配煉包括生膠的烘膠、切膠等加工，配合劑的粉碎、干燥、篩送、脫水、過濾等以及生膠和配合劑加工、稱量、塑煉、混煉等，主要是向下工序提供混煉膠。

（2）壓延擠出：是通過壓延機和擠出機的作用，將混煉膠制成具有一定形狀和尺寸的膠片、膠條、胎面膠或在紡織物上掛膠制成膠簾布、膠帆布等，該工序主要是制造輪胎各種半成品。

（3）成型：是將輪胎的各種半成品部件在成型機上貼合成半成品胎坯的工藝，另外還包括成型前的準(zhǔn)備工藝和成型后的后處理工藝。

（4）硫化：硫化工藝是輪胎生產(chǎn)的最后一道工序，是在一定溫度和壓力下，通過一定時間使橡膠結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（由線形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)），從而制得成品輪胎。第2頁/共217頁第一節(jié)外胎半成品胎面的制造

外胎半成品胎面采用擠出機壓出的方法制造。外胎胎面規(guī)格大而厚，寬度大，性能要求高，同時要求膠料致密性好、無氣泡、規(guī)格和形狀準(zhǔn)確。擠出機壓出方法不但能保證半成品胎面的性能要求，而且可以制造由多種不同膠料組合的復(fù)合胎面，壓出操作簡便，更換胎面規(guī)格迅速，能組成機械化、自動化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率及科學(xué)管理水平。

第3頁/共217頁1.1橡膠擠出機

橡膠擠出機在橡膠工業(yè)中主要用于膠料壓型、壓片、包膠、混煉膠的過濾和再生膠的脫硫等。橡膠螺桿擠出機的分類與用途種類主要工藝用途種類主要工藝用途壓型擠出機各種斷面形狀半成品的壓型擠出造粒擠出機膠料和生膠的造粒濾膠擠出機除去混煉膠和生膠中雜質(zhì)壓片擠出機膠料的壓片塑煉擠出機生膠的連續(xù)塑煉電纜擠出機電線和電纜的包覆成型混煉擠出機膠料的連續(xù)混煉排氣擠出機排除膠料中的空氣、水分和低分子揮發(fā)物第4頁/共217頁一.橡膠擠出機的基本結(jié)構(gòu)橡膠擠出機一般可分為五大部分：擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、機頭、加熱冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。第5頁/共217頁

橡膠擠出機的擠壓部分結(jié)構(gòu)由機身、螺桿、襯套和喂料口組成。用于完成膠料的塑化、混煉以及使膠料克服機頭口型阻力而擠壓成一定斷面形狀的半成品。

機頭是擠出機的成型部件，它的作用是使膠料由螺旋運動變成直線運動，在一定壓力下，膠料通過機頭流道，然后通過機頭口型，將膠料擠壓成各種形狀的半成品。根據(jù)擠出制品的不同，機頭有多種結(jié)構(gòu)和類型。

傳動系統(tǒng)由電機、減速器組成，用于提供螺桿轉(zhuǎn)動的動力和速度。

加熱冷卻系統(tǒng)由螺桿中心的內(nèi)腔、機筒和機頭的夾套等構(gòu)成，對這些部位進(jìn)行加熱或冷卻。

電氣控制系統(tǒng)由控制開關(guān)柜、電源控制柜等組成，用于提供電力和控制設(shè)備運行。第6頁/共217頁

二.膠料在擠出過程中的物性變化

根據(jù)膠料在擠出過程中的變化，可以將螺桿工作部分大體分為喂料段、混和段和擠出段三個區(qū)域。喂料段的作用吃進(jìn)膠料。在螺桿螺紋溝槽表面與機筒內(nèi)表面之間形成相對運動，在喂料口處連續(xù)地形成膠團(tuán)，這些膠團(tuán)邊轉(zhuǎn)動邊前進(jìn)并逐漸壓實，使膠料由硬變軟并開始塑化。塑化段的作用是壓縮、加熱、塑化膠料。由喂料段過來的膠團(tuán)相互粘結(jié)，在螺桿軸向力的作用下逐漸壓實。被逐漸壓實的膠料在螺桿和機筒之間受到摩擦及在速度梯度的作用下，使膠料受到壓縮和剪切變形、受熱并塑化，膠料由高彈的固體狀態(tài)向粘流狀態(tài)轉(zhuǎn)化。擠出段要完成計量和均化作用。從塑化段送來的膠料進(jìn)一步被加壓、攪拌、塑化，并向機頭擠壓，使膠料定量、定壓、定溫地從機頭口型中擠出。第7頁/共217頁三.膠料在擠出段機筒內(nèi)的流動

擠出段的熔體輸送理論假設(shè)：等溫牛頓型流體，層流，穩(wěn)定流動，壁面無滑移。設(shè)機筒展開平面以速度v=πDn相對于螺桿展開平面且螺紋溝槽成θ角平移，如圖所示。膠料的流動速度可分解為：vz－平行于螺槽方向的分速度；vx－垂直于螺槽方向的分速度。第8頁/共217頁

擠出段的膠料流動可視為是順流、逆流、漏流、環(huán)流的組合。（1）順流：使膠料沿螺槽向機頭方向運動。它是由速度vz引起的，作用是輸送膠料。（2）逆流：由于口型阻力引起的，其流動方向與順流相反，將引起產(chǎn)量的損失。（3）漏流：由于口型阻力引起的，膠料沿螺棱頂部與機筒內(nèi)表面之間的間隙的反向流動，不利于產(chǎn)量的提高。（4）環(huán)流：膠料沿螺槽法向斷面做環(huán)流流動，它是由速度vx引起的，促使膠料混合、塑化、攪拌、均化，對產(chǎn)量的影響可忽略不計。第9頁/共217頁第10頁/共217頁四.擠出機的主要性能參數(shù)1.螺桿直徑與長徑比螺桿直徑直接影響擠出機的功率消耗，同時也是決定擠出機產(chǎn)量的主要因素。在相同條件下，擠出機的產(chǎn)量隨螺桿直徑的增大而增大。螺桿工作部分的長徑比較大時，有利于膠料的均勻混合和塑化，有利于產(chǎn)量的提高。但是，過大的長徑比，會使功率消耗增大，也會增大螺桿機械加工的難度。2.螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速影響擠出產(chǎn)量、功率消耗、擠出質(zhì)量和擠出溫度等方面。隨著螺桿轉(zhuǎn)速的增大，擠出機的產(chǎn)量、功率消耗、擠出壓力和膠溫都不同程度的增大。第11頁/共217頁3.機頭壓力膠料在擠出機內(nèi)流動過程中，由于受到機頭內(nèi)腔流道的阻力和螺桿的壓縮作用，使機筒內(nèi)膠料的壓力從喂料口開始沿膠料流動方向逐漸增高，到螺桿頭部附近達(dá)到最大值，該最大值習(xí)慣上稱為機頭壓力。機頭壓力的大小與螺桿幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式、螺桿轉(zhuǎn)速、機筒間隙、膠料性質(zhì)、機頭結(jié)構(gòu)及口型截面等有關(guān)。在同樣操作條件下，硬膠料的機頭壓力大于軟膠料的機頭壓力；隨著口型截面積的減小和螺桿轉(zhuǎn)速的增加，機頭壓力也增加。第12頁/共217頁4.傳動功率擠出機的功率消耗主要消耗在以下三方面：（1）使膠料克服機頭阻力；（2）螺桿對膠料剪切摩擦作用使部分功率轉(zhuǎn)化為熱能；（3）傳動系統(tǒng)的機械摩擦及效率消耗。隨著螺桿直徑的增大，擠出機的功率消耗也增加；口型截面面積減小，功率消耗隨之增大；硬膠料的擠出功率消耗大于軟膠料。5.生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力的高低是衡量擠出機性能的一個重要標(biāo)志。影響擠出機生產(chǎn)能力的因素很多，主要有：螺桿的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形式、轉(zhuǎn)速、膠料的流動特性、工藝條件、機筒間隙、機頭壓力、喂料口的結(jié)構(gòu)、機頭流道結(jié)構(gòu)與形狀等。Q=βD3n第13頁/共217頁五.主要零部件1.螺桿（1）螺桿基本要求a.具有良好的塑化能力和自潔性。b.具有較高的生產(chǎn)能力。c.能建立起足夠的壓力，穩(wěn)定擠出。d.具有廣泛的適應(yīng)性，可適用于多種膠料。e.具有良好的耐磨性和耐化學(xué)腐蝕性。f.具有排除氣體和揮發(fā)物的能力。g.具有足夠的強度、剛度和加工性能。材質(zhì)：優(yōu)質(zhì)氮化鋼或碳素鋼，表面氮化或淬火處理。優(yōu)先選用：38CrMoAlA。第14頁/共217頁

（2）螺桿的類型及結(jié)構(gòu)

螺桿是擠出機的主要工作部件，有“擠出機的心臟”之稱。擠出機的生產(chǎn)能力及其性能都與螺桿的構(gòu)型和結(jié)構(gòu)有關(guān)。第15頁/共217頁（A）普通型螺桿：層流，多用于熱喂料擠出機。（B）主副螺紋螺桿：有兩條導(dǎo)程不等的主副螺紋組成，塑化性能好，多用于冷喂料擠出機。（C）分流型螺桿：設(shè)置銷釘?shù)确至髟?，膠料在螺槽中的流向受到分流元件的作用而頻繁改變，混煉效果好，多用于混煉擠出機。（D）屏障型螺桿：在螺桿計量段設(shè)置屏障元件，使膠料產(chǎn)生強烈剪切和混煉，塑化和混煉效果好，多用于冷喂料擠出機。第16頁/共217頁（a）主副螺紋螺桿

其螺紋由主螺紋和副螺紋組成。主螺紋從始至終貫通螺桿的整個工作部分。副螺紋附加在一個區(qū)段的主螺紋之間，其起端和終端與主螺紋相交。副螺紋螺棱高度低于主螺紋，在主螺槽中，副螺紋就像一座“壩”。未塑化的膠料被擠壓在縮小的螺槽中，而塑化的膠料呈粘流態(tài)越過副螺紋向前流動。膠料一方面在縮小的螺槽中受到剪切和擠壓，同時越過副螺紋與機筒內(nèi)壁間隙時，又會被剪切和塑化，從而提高了螺桿的塑化和混煉膠料的能力。第17頁/共217頁（b）銷釘機筒擠出機螺桿結(jié)構(gòu)特點：在機筒的一定部位上裝有數(shù)排銷釘，銷釘沿機筒圓周方向排列，銷釘直接伸入螺槽中，在銷釘?shù)南鄳?yīng)位置處，螺桿螺紋在圓周上切成環(huán)槽，環(huán)槽的深度為螺槽深度。流動狀態(tài)：每當(dāng)膠料通過銷釘時，便向銷釘兩側(cè)分流，膠料被分流和延展，將混合塑化差的核心部分暴露出來，使它們參與混合和塑化，從而強化了螺桿的塑化混合和捏煉能力。第18頁/共217頁2.機筒按機筒組合方式，可分為：整體式和分段式。整體式：多用于熱喂料擠出機；分段式：可適應(yīng)螺桿的大長徑比或變換螺桿長徑比，多用于冷喂料擠出機。按機筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，可分為：整體式和組合式。組合式機筒由機身、加熱冷卻夾套和襯套組成。第19頁/共217頁

為了增加膠料與機筒內(nèi)壁的摩擦，可以在襯套內(nèi)壁開設(shè)縱向溝槽以提高產(chǎn)量。喂料段的襯套上開設(shè)縱向溝槽，可以提高喂料口的吃料能力，增強塑化效果。第20頁/共217頁第21頁/共217頁3.機頭機頭是擠出機的主要部件，也是制造半成品的模具。它的作用是使螺旋運動的膠料轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)的直線運動，同時形成必要的壓力和完成半成品的成型。機頭的口型決定了半成品的表面質(zhì)量和定型尺寸。機頭的結(jié)構(gòu)：（1）筒狀機頭（2）片狀機頭（3）直角和斜角機頭（4）濾膠機頭第22頁/共217頁（1）筒狀機頭用于制造各種空心制品，如膠管、內(nèi)胎等。第23頁/共217頁（2）片狀機頭

主要用于擠出輪胎胎面或膠片的擠出。近年來，主要改進(jìn)如下：a.機頭采用液壓缸閉鎖和開啟，方便了機頭的清理。b.機頭內(nèi)的流道塊可以按半制品的要求進(jìn)行更換。c.適應(yīng)子午線輪胎生產(chǎn)需要的復(fù)合機頭。對頂式復(fù)合胎面機頭：兩臺擠出機同軸相對安裝，缺點是：口型板裝在機頭下部。第24頁/共217頁

傾角式雙復(fù)合胎面機頭：上面是直徑較大的螺桿，下面是直徑較小的螺桿，分別擠出冠部膠和基部膠。第25頁/共217頁（3）直角和斜角機頭

又稱T形和Y形機頭，用于膠管電纜及鋼絲的包膠。直角機頭的擠出機螺桿與膠料擠出方向成900，斜角機頭成600。斜角機頭：第26頁/共217頁（4）濾膠機頭用于過濾膠料中的雜質(zhì)，裝有多孔板和過濾網(wǎng)。第27頁/共217頁

橡膠擠出機可分為熱喂料擠出機和冷喂料擠出機，其主要區(qū)別在于螺桿長徑比不同。熱喂料擠出機螺桿長徑比為3～8，冷喂料擠出機螺桿長徑比可達(dá)8～17。另外，螺桿形狀也不同。冷喂料擠出機工藝上不必經(jīng)熱煉可直接擠出，而且擠出尺寸穩(wěn)定，功率比熱喂料擠出機高2～3倍，生產(chǎn)效率可高達(dá)50%。第28頁/共217頁六.擠出過程

擠出機的工作過程塑料(橡膠)之所以能進(jìn)行成型加工，是由其內(nèi)在依據(jù)所決定的。由高分子物理學(xué)得知，高聚物一般存在著玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種物理狀態(tài)，在一定條件下，這三種物理狀態(tài)將發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。塑料(橡膠)的成型加工（壓制、壓延、擠出、注射等）就是在粘流態(tài)下進(jìn)行的。

第29頁/共217頁1、擠出過程塑料（橡膠）由料斗進(jìn)入料筒后，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)而被逐漸推向機頭方向。經(jīng)過以下四個階段:1）加料段---輸送并開始壓實物料螺槽被松散的固體粒子（或粉末）所充滿，物料開始被壓實。2）壓縮段---壓實并熔融物料

a、由于阻力，物料被壓實由于螺槽逐漸變淺，以及濾網(wǎng)、分流板和機頭的阻力，在塑料(橡膠)中形成了很高的壓力，把物料壓得很密實。第30頁/共217頁b、外熱、內(nèi)熱的作用，物料熔融在料筒外熱和螺桿、料筒對物料的混合、剪切作用所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦熱的作用下，塑料(橡膠)的溫度逐漸升高。對于常規(guī)三段全螺紋螺桿來說，大約在壓縮段的三分之一處，與料筒壁相接觸的某一點的塑料(橡膠)溫度達(dá)到粘流溫度，開始熔融。c、物料全部熔融，變?yōu)檎沉鲬B(tài)隨著物料的向前輸送，熔融的物料量逐漸增多。而未熔融的物料量逐漸減少，大約在壓縮段的結(jié)束處，全部物料熔融而轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，但這時各點的溫度尚不很均勻。第31頁/共217頁3)均化段---均化、擠出物料經(jīng)過均化段的均化作用就比較均勻了，最后螺桿將熔融物料定量、定壓、定溫地擠入機頭。4)機頭---成型、定型機頭內(nèi)的口模是個成型部件，物料通過它便獲得一定截面的幾何形狀和尺寸。再經(jīng)過冷卻（或硫化）定型和其它工序，就得到成型好的制品。綜上所述，擠出機的擠出過程可以歸納如下：

喂料---輸送---壓實---熔融---均化---擠出成型第32頁/共217頁2、參變量

描寫擠出過程的參變量有溫度、壓力、流率（或擠出量、產(chǎn)量）和能量（或功率）。有時也用物料的粘度表示，因其不易直接測得，而且它與溫度有關(guān)，故一般不用它來討論擠出過程。下面我們就來對以上幾個變量進(jìn)行一下討論：1）溫度溫度是擠出過程得以進(jìn)行的重要條件之一。如前所述，物料從加入料斗到最后成型為制品是經(jīng)歷了一個復(fù)雜的溫度過程的。（低---高）

第33頁/共217頁如果我們以物料沿料筒方向的位移為橫坐標(biāo)。而以溫度為縱坐標(biāo)，將沿料筒方向測得的各點的物料溫度值連成曲線，就會得到溫度輪廓曲線，如下圖:第34頁/共217頁實驗告訴我們：加工不同物料和不同制品，溫度輪廓曲線是不相同的。加工相同物料和相同制品，物料的溫度輪廓曲線、料筒的溫度輪廓曲線和螺桿的溫度輪廓曲線也是不相同的。一般情況下我們測得的溫度輪廓線是料筒的，而不是物料的，物料的溫度測量較難。由上圖可見，螺桿的溫度輪廓線比料筒的溫度輪廓線低，而比物料溫度輪廓線高。第35頁/共217頁a、熱量來源根據(jù)擠出理論和實踐，物料在擠出過程中熱量的來源主要有兩個：物料與物料之間、物料與螺桿、料筒之間的剪切、摩擦產(chǎn)生的熱量；料筒外部加熱器提供的熱量。b、溫度的調(diào)節(jié)溫度的調(diào)節(jié)是靠擠出機的加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行的。一般說來：加料段--低溫輸送。為加大輸送能力，不希望加料段溫度升得過高，相反有時要冷卻；第36頁/共217頁

壓縮段和計量段—高溫熔融。為了促使物料熔融，均化，物料要升到較高的溫度。橡膠擠出機則不一樣。為了便于物料的容易加入、輸送、熔融、均化以及在低溫下擠出，獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的制品，每一種物料的擠出過程應(yīng)有一條合適的溫度輪廓曲線。應(yīng)當(dāng)指出，料筒和螺桿的設(shè)計對擠出過程的熱量的產(chǎn)生有很大影響。第37頁/共217頁C、溫度波動上圖所示的溫度輪廓線只是穩(wěn)定擠出過程溫度的宏觀表示。如果深入研究每一溫度測試點的溫度，就會發(fā)現(xiàn)，即使在穩(wěn)定的擠出過程中，其溫度相對于時間也是一個變化的值，而且這種變化往往具有一定的周期性。

MD方向的溫度不均勻性（軸向溫度波動）沿物料流動方向溫度的波動情況，我們稱之為物料流動方向的溫度波動（一般文獻(xiàn)上記作MD方向的溫度不均勻性）。波動情況因測試點不同會有不同。有的波動達(dá)10℃左右。第38頁/共217頁TD方向的溫度不均勻性（徑向溫差）我們還會發(fā)現(xiàn)，垂直于物料流動方向的截面內(nèi)的各點之間的溫度有時也不一致，我們稱之為徑向溫差（一般文獻(xiàn)中記作TD方向的溫度不均勻性）。有的螺桿頭部的徑向溫差竟達(dá)10℃以上。溫度波動對擠出質(zhì)量的影響：制品產(chǎn)生殘余應(yīng)力、各點強度不均勻、表面灰暗無光澤等。努力方向是盡可能減少或消除這種波動和溫差。產(chǎn)生這種波動和溫差的原因：如加熱冷卻系統(tǒng)不穩(wěn)定，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的變化等，但以螺桿設(shè)計的好壞影響最大。第39頁/共217頁2）壓力a、壓力的建立擠出成型時，沿料筒軸線方向，在物料內(nèi)部要建立起不同壓力，主要由以下兩個方面的因素造成的：壓縮比的存在；（螺槽深度的改變、料筒上的溝槽深度變化、螺距的改變等）分流板、濾網(wǎng)和口模產(chǎn)生的阻力。壓力的建立是物料得以經(jīng)歷物理狀態(tài)變化、得到均勻密實的熔體、并最后得到成型制品的重要條件之一。第40頁/共217頁b、影響壓力的因素如果將沿料筒軸線方向（包括口模）測得的各點的物料壓力值作為縱坐標(biāo)，以料筒軸線為橫坐標(biāo)作一曲線，即可得到壓力輪廓線。圖中為常規(guī)三段螺桿和料筒加料段內(nèi)壁不開溝槽的擠壓系統(tǒng)的壓力輪廓曲線，壓力峰值位于計量段開始處（或其前后）。第41頁/共217頁

影響各點壓力數(shù)值和壓力輪廓曲線形狀的因素很多：機頭、分流板、濾網(wǎng)的阻力；加熱冷卻系統(tǒng)；螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；螺桿和料筒的結(jié)構(gòu)。研究擠出過程的壓力輪廓曲線對擠出過程的了解和改進(jìn)螺桿、料筒的設(shè)計有著重要的意義。第42頁/共217頁c、壓力波動對制品的影響若深入研究每一壓力測試點的壓力,也會發(fā)現(xiàn)，壓力隨著時間發(fā)生周期性的波動，這種波動對制品的質(zhì)量同樣有不利影響。比如：壓力的波動會造成流量的波動；會使制品徑向尺寸變化不均；造成制品內(nèi)部應(yīng)力不均勻等。努力的方向應(yīng)當(dāng)是減少、消除這種波動。第43頁/共217頁3）流率（擠出量）

流率是描寫擠出過程的一個重要參量。它的大小表征著機器生產(chǎn)效率的高低。a、絕對流率（流量、產(chǎn)量）用Q表示，為公斤/每小時，代表擠出機每小時的生產(chǎn)能力。b、比流率用每轉(zhuǎn)的流率Q/n表示。后者更能反映擠壓系統(tǒng)的性能，應(yīng)當(dāng)作為衡量擠出機擠壓系統(tǒng)性能的標(biāo)準(zhǔn)。

第44頁/共217頁c、影響流率的因素影響流率的因素：機頭的阻力螺桿、料筒的設(shè)計螺桿轉(zhuǎn)數(shù)加熱冷卻系統(tǒng)物料的性質(zhì)等。右圖為在機頭壓力不變時，流率和螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系，它常用來研究擠出機的性能。第45頁/共217頁d、流率的波動研究發(fā)現(xiàn)，流率也有波動。影響流率波動的因素有很多，如：螺桿轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定與否；螺桿設(shè)計的好壞；溫控系統(tǒng)的性能；加料情況；等等。流率的波動對產(chǎn)品質(zhì)量有顯著的不良影響，如造成擠出速度不均勻，而影響制品的幾何形狀和尺寸等。第46頁/共217頁研究表明：溫度波動，壓力波動、流率波動都是擠出過程的反映，它們不是孤立的，而是互相制約、互相影響的。對于高質(zhì)量的擠出，希望有盡可能小的流率波動、溫度波動、壓力波動。這些波動也是評價擠出質(zhì)量、擠壓系統(tǒng)好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。第47頁/共217頁4）能量（功率）

擠出機的擠出過程實際上就是一個能量的轉(zhuǎn)換過程，并且遵守能量守恒定律。a、能量平衡為了使物料熔融呈粘流態(tài)，必須供給熱能；為使物料壓實并得以成型，物料必須具有一定的壓力，即必須供給壓力能。熱能和壓力能是由加熱器的電能和驅(qū)動螺桿的機械能轉(zhuǎn)化而來。這些能量的一部分為熔融物料、成型制品所利用。其余部分作為熱損失而損失掉。第48頁/共217頁其能量平衡方程式如下：

Z+HJ=Qv(T2-T0)ρCvJ+Qv?P+H’式中，Z---單位時間內(nèi)由螺桿輸入的機械能，

HJ---由外部加熱器輸入的熱能。右端第一項---物料由固態(tài)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)所需之能，右端第二項---物料在擠出過程中所獲得的壓力能。

H’---熱量損失

即：機械能+熱能=熔融熱能+壓力能+熱量損失

H-外部熱能,J-熱功當(dāng)量,Qv-體積擠出量,T2-擠出溫度T0-加料溫度,ρ-比重,Cv-定容比熱,?P-擠出壓力第49頁/共217頁b、比功率消耗比功率消耗這一指標(biāo)是作為評價擠出機性能的標(biāo)準(zhǔn)之一，它的含義是每擠出一公斤物料（制品）所消耗的功率。用N/Q表示。它也是擠出過程的重要度量之一。在保證塑化質(zhì)量和混煉質(zhì)量的前提下，希望該值越小越好。

第50頁/共217頁七.常規(guī)螺桿設(shè)計

螺桿和料筒組成了擠出機的擠壓系統(tǒng)。為說明擠壓系統(tǒng)的重要性，人們通常稱之為擠出機的心臟。塑料(橡膠)正是在這一部分由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，然后通過口模、輔機而被做成各種制品的。如果就螺桿和料筒相比，螺桿更顯得居于關(guān)鍵地位。這是因為一臺擠出機的生產(chǎn)率、塑化質(zhì)量、填加物的分散性、熔體溫度、動力消耗等，主要決定于螺桿的性能。第51頁/共217頁φ85橡膠螺桿第52頁/共217頁φ60銷釘螺桿第53頁/共217頁φ250大螺桿第54頁/共217頁壓片機雙錐螺桿第55頁/共217頁錐雙壓片第56頁/共217頁

1、評價螺桿的標(biāo)準(zhǔn)如何評價螺桿的好壞呢？由前面對擠出過程的分析可以看出，至少應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面評價螺桿：1）塑化質(zhì)量一根螺桿首先必須能生產(chǎn)出合乎質(zhì)量要求的制品。所謂合乎質(zhì)量要求是指所生產(chǎn)的制品應(yīng)當(dāng)合乎以下幾個方面的要求:a、具有合乎要求的各種性能。包括規(guī)定的物理、化學(xué)、力學(xué)、電學(xué)性能；b、具有合乎要求的表觀質(zhì)量。如能達(dá)到用戶對氣泡、晶點、染色分散均勻性的要求等。

第57頁/共217頁c、具有合乎要求的螺桿的塑化質(zhì)量：螺桿所擠出的熔體溫度是否均勻，軸向波動、徑向溫差多大。是否有得以成型的最低的熔體溫度。擠出的熔體是否有壓力波動。染色和其它填加劑的分散是否均勻等。應(yīng)當(dāng)指出，低溫擠出是目前的一個發(fā)展趨勢，它能改善擠出制品的質(zhì)量（如降低內(nèi)應(yīng)力等），防止熱敏性物料過熱分解，降低能量消耗，減少主輔機冷卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)率。第58頁/共217頁2）產(chǎn)量所謂產(chǎn)量是指在保證塑化質(zhì)量前提下，通過給定機頭的產(chǎn)量或擠出量。產(chǎn)量一般用公斤/小時或公斤／轉(zhuǎn)來表示。一根好的螺桿，應(yīng)當(dāng)具有較高的塑化能力。（生產(chǎn)能力）3）適應(yīng)性所謂螺桿的適應(yīng)性是指螺桿對加工不同塑料、匹配不同機頭和不同制品的適應(yīng)能力。一般說來，適應(yīng)性越強，往往伴隨著塑化效率的降低。因此我們總希望一根好的螺桿，其適應(yīng)性和高的塑化效率都應(yīng)兼?zhèn)洹?/p>

第59頁/共217頁4）單耗所謂單耗，是指每擠出一公斤塑料（橡膠）所消耗的能量，一般用N/Q用表示。其中N為功率（千瓦），Q為產(chǎn)量（公斤/小時）。一根好的螺桿，在保證塑化質(zhì)量的前提下，單耗應(yīng)盡可能低。5）制造的難易一根好的螺桿還必須易于加工制造，成本低。以上幾條標(biāo)準(zhǔn)必須綜合起來考慮，只強調(diào)一方面是片面的。當(dāng)然，也允許針對不同要求，重點保證某條標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)到。第60頁/共217頁2、設(shè)計螺桿考慮的因素要設(shè)計一根合乎以上標(biāo)準(zhǔn)的性能優(yōu)異的螺桿并非一件輕而易舉的事。在進(jìn)行螺桿設(shè)計時，要綜合考慮以下諸因素：1)物料的特性及其加入時的幾何形狀、尺寸和溫度狀況。不同物料的物理特性（如擠出溫度范圍、粘度、穩(wěn)定性和流變性能）相差很大，因而加工性能也很不相同。橡膠擠出機螺桿與塑料擠出機螺桿差別很大：如螺桿長徑比、螺槽深度、螺桿結(jié)構(gòu)（塑料擠出機螺桿帶有混煉元件、剪切元件）等第61頁/共217頁

同是橡膠擠出機螺桿也不同：冷喂料擠出機與熱喂料擠出機螺桿就不同。同是塑料擠出機螺桿也不相同：例如聚氯乙烯和聚烯烴就有很大差別。前者為無定形塑料，粘度大，對溫度比較敏感，無明顯熔點。后者為結(jié)晶性塑料，粘度較低，有明顯的熔點。就是同是聚氯乙烯，但由于生產(chǎn)廠家不同，或批號不同，其性能也有差異。進(jìn)而言之，同是一種物料，粉狀和粒狀的加工性能也不盡一樣，預(yù)熱和不預(yù)熱對加工性能也有影響。因此，要采取不同的螺桿設(shè)計來適應(yīng)不同的物料。第62頁/共217頁2）口模的幾何形狀和機頭阻力特性。由擠出機的工作圖可知，口模特性線要與螺桿特性線很好地匹配，才能獲得滿意的擠出效果。如：a、高阻力機頭，一般要配以均化段螺槽深度較淺的螺桿，b、低阻力機頭，需與均化段螺槽較深的螺桿相配。c、對排氣擠出機，機頭阻力的大小和螺桿性能的匹配顯得更重要，弄得不好，擠出機甚至不能工作。

第63頁/共217頁3)料筒的結(jié)構(gòu)形式和加熱冷卻情況。由固體輸送理論知，在加料段料筒壁上加工出錐度和縱向溝槽并進(jìn)行強力冷卻，會大大提高固體輸送效率。若采用這種結(jié)構(gòu)形式的料筒，設(shè)計螺桿時必須在熔融段和均化段采取相應(yīng)措施，使熔融速率、均化能力與加料段的輸送能力相一致。4)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)。由于物料的熔融速率很大程度上取決于剪切速率，而剪切速率與螺桿轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)，故進(jìn)行螺桿設(shè)計時必須考慮螺桿轉(zhuǎn)數(shù)這個因素。第64頁/共217頁5)擠出機的用途。設(shè)計螺桿時必須弄清楚擠出機是用作加工制品，還是用作混料、造粒或喂料。因為不同用途的擠出機的螺桿在設(shè)計上是有很大不同的。在對評價螺桿的標(biāo)準(zhǔn)有了統(tǒng)一的看法和對螺桿設(shè)計必須考慮的因素有了一個全面的了解之后，方能進(jìn)行螺桿的具體設(shè)計。第65頁/共217頁3、常規(guī)全螺紋三段螺桿的設(shè)計所謂常規(guī)全螺紋三段螺桿，是指出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣、整根螺桿由三段組成，其擠出過程完全依靠全螺紋的形式完成的螺桿。這種螺桿的設(shè)計包括螺桿型式的確定、螺桿分段及各段參數(shù)的確定、螺桿直徑和長徑比的確定、螺桿和料筒間隙的確定等，下面分別敘述。1）關(guān)于螺桿型式的確定按照傳統(tǒng)的說法，常規(guī)全螺紋三段螺桿分為漸變型螺桿和突變型螺桿。第66頁/共217頁a、漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點如下：a）漸變螺桿大多用于無定形塑料和橡膠的加工。如聚氯乙烯；b）它對大多數(shù)物料能夠提供較好的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果好。適用于熱敏性塑料；c）對物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特性不是很高，也可用于結(jié)晶性塑料。第67頁/共217頁b、突變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點如下:1）突變螺桿具有較短的壓縮段，有的甚至只有（1—2）D；2）對物料能產(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變?nèi)埸c的塑料，如尼龍、聚烯烴；3）對于高粘度的塑料容易引起局部過熱，故不適于聚氯乙烯。c、等深等距螺桿，橡膠熱喂料螺桿。第68頁/共217頁2）關(guān)于螺桿直徑的確定：螺桿直徑是一個重要參量，它在一定意義上表征擠出機擠出量的大小。a、螺桿直徑已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化:

在設(shè)計螺桿時不能任意確定，因為螺桿直徑已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。我國擠出機標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的螺桿直徑系列為：30、45、65、（85）90、（115）120、150、200、250、300

一般情況下，確定的螺桿直徑應(yīng)符合此系列。第69頁/共217頁b、螺桿直徑的確定：螺桿直徑的大小一般根據(jù)所加工制品的斷面尺寸、加工物料的種類和所要求的生產(chǎn)率來確定。制品截面積的大小和螺桿直徑的大小有一個適當(dāng)?shù)年P(guān)系。一般說來，大截面的制品選大的螺桿直徑，小截面的制品選小的螺桿直徑，這對制品的質(zhì)量、設(shè)備的利用率和操作比較有利。第70頁/共217頁3）關(guān)于螺桿長徑比的確定螺桿的長徑比是螺桿的重要參數(shù)之一。若將它與螺桿轉(zhuǎn)數(shù)聯(lián)系起來考慮，在一定意義上也表示螺桿的塑化能力和塑化質(zhì)量。a、發(fā)展趨勢單螺桿的長徑比有一個由小到大的發(fā)展趨勢，50年代一般為18—20，60年代為25—28，目前為30左右。b、大長徑比的優(yōu)點長徑比加大后，螺桿的長度增加，物料在料筒中停留的時間長，塑化得更充分更均勻，故可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。在此前提下，可提高螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)．從而提高擠出量。

第71頁/共217頁c、大長徑比的缺點長徑比加大后，螺桿、料筒的加工和裝配都比較困難和復(fù)雜，成本也相應(yīng)提高，長徑比加大后，擠出機加長，增加所占廠房的面積。長徑比增大后，因螺桿的下垂度與其長度的四次方成正比，故會增加螺桿的彎曲度而造成螺桿與料筒的間隙不均勻，有時會使螺桿刮磨料筒而影響擠出機的壽命。長徑比加大后，若提高螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，其扭矩必然加大，這對小直徑的螺桿來說，因其加料段的螺紋根徑較小，就要考慮其強度是否滿足要求的問題。

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因此，應(yīng)當(dāng)力求在較小的長徑比的條件下獲得高產(chǎn)量和高質(zhì)量，才是多快好省的途徑。切不可盲目地加大長徑比。

4）螺桿的分段及各段參數(shù)的確定如前所述，常規(guī)全螺紋三段螺桿一般分為加料段、壓縮段、均化段（計量段、擠出段）。由擠出過程知，物料在這三段中的擠出過程是不相同的。在設(shè)計螺桿時，每一段幾何參數(shù)的選擇，應(yīng)當(dāng)圍繞著該段的作用以及整根螺桿和各段的相互關(guān)系來考慮。第73頁/共217頁a、加料段。輸送物料給壓縮段和均化段。a)熔體控制型螺桿即熔融均化能力低，擠出量主要由壓縮段和均化段的熔融均化速率所決定的螺桿。加料段的設(shè)計應(yīng)當(dāng)與壓縮段和均化段相匹配，輸送的物料應(yīng)與后兩段熔融均化速率相一致，使熔體充滿均化段螺槽，過多或過少都會造成擠出的不穩(wěn)定。b)加料控制型螺桿即熔融均化能力很高，擠出量主要取決于加料段的輸送能力的螺桿。加料段應(yīng)當(dāng)輸送盡可能多的物料給后兩個區(qū)段。當(dāng)然，這時也有一個熔融均化能力和加料能力相一致的問題，否則會引起過熱和塑化不良。

第74頁/共217頁c）加料段的核心問題是輸送能力。通過加大加料段的螺槽深度h1來實現(xiàn)提高輸送量Qs。通過在料筒加料段處開縱向溝槽和加工出錐度來實現(xiàn)提高輸送量Qs。增加加料段的長度會使產(chǎn)量的提高。加料段的長度與壓力的建立、熔融區(qū)的熔融狀況和波動有關(guān)。加料段的長度一般取(3—10）D，對于結(jié)晶性塑料，加料段長度一般取為螺桿全長的60—65%。螺旋角也是一個影響輸送能力的因素，由固體輸送理論得知，θb越大，QS越大。但通常取D=S，即θb=17°40’。螺桿表面摩擦系數(shù)越?。贤驳哪Σ料禂?shù)越大），QS越大。

第75頁/共217頁b、壓縮段。壓實物料，熔融物料。壓縮段螺桿參數(shù)中有個重要概念，即壓縮比。a)壓縮比：它的作用是將物料壓縮，排除氣體，建立必要的壓力，保證物料到達(dá)螺桿末端時有足夠的致密度。壓縮比有二，一是幾何壓縮比，一是物理壓縮比。所謂幾何壓縮比：加料段第一個螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比。所謂物理壓縮比：物料加工之前的松密度與均化段熔體密度之比。

第76頁/共217頁b)設(shè)計原則應(yīng)使幾何壓縮比大于物理壓縮比。物理壓縮比與物料的性質(zhì)、制品的情況等有關(guān)。它可用試驗決定。目前多根據(jù)經(jīng)驗選取，因而即使加工同一種物料和同一種制品，各廠也會采取不盡相同的壓縮比。c）獲得壓縮比的方法，可采用等距變深螺槽、等深不等距螺槽、不等深不等距螺槽、錐形螺桿等方法。其中等距不等深螺槽的辦法易于進(jìn)行機械加工，故多采用。第77頁/共217頁d)壓縮比的確定：熱喂料螺桿1.3—1.5冷喂料螺桿1.7—2.1塑料螺桿一般根據(jù)塑料種類不同取2--5e）壓縮段的長度目前國內(nèi)多以經(jīng)驗方法確定。根據(jù)一般經(jīng)驗。對非結(jié)晶型塑料，壓縮段約占整個螺桿長度的55%-65%；而對于結(jié)晶性塑料，則?。?—4）D不等。

第78頁/共217頁c、均化段。由擠出過程知，該段的作用是將來自壓縮段的已熔物料定壓定量定溫地擠到機頭中去。均化段的螺槽深度和均化段的長度是兩個重要參量。

螺槽深度應(yīng)當(dāng)設(shè)計得使該段的計量能力與壓縮段的熔融能力相匹配，以適當(dāng)?shù)乜刂泼恳晦D(zhuǎn)的擠出量。a)如果該段螺槽深度過大，使其潛在的熔體輸送能力大于熔體熔融能力，壓縮段未熔融的物料會進(jìn)入該段，殘留的固相碎片若得不到進(jìn)一步均勻塑化而擠入機頭，會影響制品質(zhì)量。第79頁/共217頁b)如果螺槽太淺，產(chǎn)量就會降低，而且熔體會受到過大的剪切，熔體的溫度會變得過高，非但不能獲得低溫擠出，甚至?xí)疬^熱分解。c)均化段螺槽深度的選擇還應(yīng)當(dāng)與使用的機頭相匹配：若想獲得高的擠出量，高壓機頭應(yīng)當(dāng)與淺的均化段螺槽的螺桿相匹配，低壓機頭應(yīng)當(dāng)與均化段螺槽深的螺桿相匹配。d)均化段螺槽深度h3的確定比較復(fù)雜，目前仍以經(jīng)驗方法確定。

h3=（0.02—0.06）D

螺桿直徑較小者，h3取大值，反之，取小值。第80頁/共217頁均化段長度L3是另一個重要參數(shù)。a)L3長一些，可以使物料得到相對長一些的均化時間，也可以減少壓力、產(chǎn)量、溫度的波動。b)但L3不能過長，否則會使壓縮段和加料段在螺桿全長中占的比例變小，不利于物料的熔融，或使螺桿加長。c)均化段的長度也多憑經(jīng)驗確定。對于非結(jié)晶性塑料，均化段長度約占螺桿全長的22%—25%；對結(jié)晶性塑料，均化段長度約占螺桿全長的25%～35%。第81頁/共217頁

對于某種給定的物料，有一個最佳的均化段螺槽深度和均化段長度。均化段的尺寸決定了它的均化能力。有實驗證明，在其它條件不變的情況下，均化段螺槽深度稍為增加就使均化質(zhì)量大大下降；相反，h3稍為減少，產(chǎn)量會大大減少（約50%）。而均化段的長度如果減少太多，同樣也會引起塑化質(zhì)量的下降。附帶說明一下：有一種習(xí)慣的計算方法，當(dāng)壓縮比ε和均化段槽深h3決定后，h1可以用下式計算：

h1=0.5{D一[D2一4εh3（D一h3）]1/2}

應(yīng)當(dāng)指出，這僅是一個幾何關(guān)系。壓縮比ε不應(yīng)作為決定加料段螺槽深度的標(biāo)準(zhǔn)。

第82頁/共217頁5）螺桿與料筒間隙的確定a、間隙δ選取所考慮的因素：

a）被加工物料的性質(zhì)。（如熱敏性與非熱敏性物料）

b）機頭阻力情況。阻力越大，間隙越小。

c）螺桿料筒的材質(zhì)及其熱處理情況。

d）機械加工條件。

e）螺桿直徑的大小。螺桿直徑越大，δ的絕對值應(yīng)選得越大；螺桿直徑越小，δ的絕對值應(yīng)選得越小。b、選取我國已有擠出機系列標(biāo)準(zhǔn)的直徑間隙值，可根據(jù)情況選取。δ＝（0.003~0.005）D,直徑大者取小值，直徑小者取大值。

第83頁/共217頁6）螺桿其它參數(shù)的確定a、螺旋升角θ：實驗證明，物料形狀不同，對加料段的螺紋升角要求也不一樣。a）θ=30°左右，適于粉料，b）θ=l7°左右，適于圓柱料，c）θ=15°左右，適于方塊料。出于機械加工的方便，一般取D=S，θ=17°40’。

第84頁/共217頁b、螺紋的頭數(shù)i

螺桿螺紋可以是單頭的，也可以是雙頭的。多頭螺紋用得較少，這是因為物料在多頭螺紋中不易均勻充滿，易造成波動。c、螺紋棱部寬度ea）e太小會使漏流增加，而導(dǎo)致產(chǎn)量降低，特別是對低粘度的熔體來說更是如此。b）e太大會增加螺棱上的動力消耗，有局部過熱的危險。一般取e=（0.08~0.12）D。

第85頁/共217頁7）螺桿頭部結(jié)構(gòu)當(dāng)塑料熔體從螺旋槽進(jìn)入機頭流道時，其料流形式急劇改變，由螺旋帶狀的流動變成直線流動。為得到較好的擠出質(zhì)量。要求物料盡可能平穩(wěn)地從螺桿進(jìn)入機頭，盡可能避免局部受熱時間過長而產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象。這與螺桿頭部形狀、螺桿末端螺紋的形狀以及機頭體中流道的設(shè)計和分流板的設(shè)計等有密切關(guān)系。根據(jù)常用的螺桿頭的形狀，分成以下幾類：

第86頁/共217頁a、鈍的螺桿頭總有因物料在螺桿頭前面停滯而分解的危險，即使稍有曲面和錐面的螺桿頭通常也不足以防止這一點，對以上形式的螺桿頭一般要求裝分流板。b、帶有較長錐面的螺桿頭也難免在螺桿的端點出現(xiàn)物料因停滯被燒焦的現(xiàn)象。第87頁/共217頁c、斜切截錐體的螺桿頭其端部有一個橢圓平面，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，它能使料流攪動，物料不易因滯流而分解。d、錐部帶螺紋的螺桿頭能使物料借助螺紋的作用而運動，主要用于電纜行業(yè)。第88頁/共217頁e、魚雷頭螺桿頭與料筒之間的間隙通常小于它前面的螺槽深度。有的魚雷頭表面上開有溝槽或加工出特殊花紋?！八辛己玫幕旌霞羟凶饔茫茉龃罅黧w的壓力和消除波動現(xiàn)象”。常用來擠出粘度較大、導(dǎo)熱性不良或有較為明顯熔點的塑料。第89頁/共217頁8）螺紋斷面形狀

常見螺桿螺紋的斷面形狀有三種。a、一種是矩形。在螺槽根部有一個很小的圓角半徑，它有最大的裝填體積，而且機械加工比較容易，適用于加料段。第90頁/共217頁b、另一種是鋸齒形。改善了塑料的流動情況，有利于攪拌塑化，也避免了物料的滯留。適用于壓縮段和均化段。c、第三種雙楔形。輸送物料穩(wěn)定，提高塑化效果，提高產(chǎn)量30%~50%。第91頁/共217頁

1.2胎面壓出方法

分為單層整體壓出和分層壓出。

1單層整體壓出 采用一種配方的膠料，通過一臺擠出機壓出一種膠料配方的胎面半成品，這種傳統(tǒng)的壓出方法，雖然管理方便，但不能充分發(fā)揮胎面各部位膠料的作用，只適合于制造小規(guī)格輪胎及小型工廠采用。第92頁/共217頁

2分層壓出分層壓出分為機外復(fù)合的分層壓出和機內(nèi)復(fù)合壓出法。

機外復(fù)合的分層壓出采用兩種或三種不同配方分別制成胎冠和胎側(cè)膠料，通過兩臺或三臺擠出機壓出，利用運輸帶上輥壓熱貼的方法組合成半成品胎面?？筛鶕?jù)胎面不同部位的性能，采用不同膠料配方。

機內(nèi)復(fù)合壓出是由兩臺或三臺擠出機通過一個復(fù)合機頭壓出一整體胎面。這種復(fù)合機頭裝卸比較容易，更換胎面口型板及更換膠料所用時間較短。第93頁/共217頁第94頁/共217頁（1）復(fù)合擠出機的排列形式，一般可分為以下3種。

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(a)上下式：兩臺擠出機一臺在平面上，與傾斜的一臺呈一定角度上下排列，與復(fù)合機頭相連接。

(b)V式：兩臺擠出機在同一平面上，左右呈一定角度，與復(fù)合機頭相連接。

(c)平行式：一臺擠出機內(nèi)有兩個加料口和兩個螺桿，分別由電機帶動，直接經(jīng)復(fù)合機頭壓在胎面上。第96頁/共217頁(2)分層壓出胎面結(jié)構(gòu)形式a.兩方兩塊。由胎冠、胎側(cè)兩種配方分為兩部件，壓成胎面。b.兩方三塊。由胎冠、胎側(cè)兩種配方分為三部件，壓成胎面。c.三方四塊。其由胎冠、胎側(cè)、胎冠底膠三種配方分為四部分，壓成胎面。d.四方五塊。在胎冠底膠下增加一層不同配方的膠料，由五部分壓成胎面。第97頁/共217頁

第98頁/共217頁1.3胎面壓出工藝條件1.胎面壓出工藝有熱喂料壓出和冷喂料壓出兩種。（1）熱喂料壓出工藝流程為：熱煉—壓出—貼合—稱量—冷卻—自動打印—打磨—自動定長—裁斷—檢驗—存放。（2）冷喂料擠出工藝采用復(fù)合擠出，其工藝流程為：割條—冷喂料—復(fù)合壓出—輸送—收縮輥道—預(yù)稱量、掃描—冷卻—自動打印—自動定長—裁斷—稱量—檢驗—存放。第99頁/共217頁

2.胎面壓出工藝條件（1）熱煉：

采用熱喂料壓出，膠料需熱煉。膠料熱煉質(zhì)量與開煉機的輥溫、輥距、容量等有關(guān)，供膠時要求穩(wěn)定的操作條件。（2）擠出：

（a）壓出溫度：擠出機各部位溫度對膠料壓出的流動性有著直接的影響，不但使壓出速度及口型部位膠料變形系數(shù)發(fā)生變化，同時影響胎面的壓出質(zhì)量。一般情況下，熱喂料擠出機機筒溫度為405oC，機頭溫度為805oC，口型板溫度為805oC。第100頁/共217頁

（b）壓出速度：壓出速度快，胎面半成品膨脹率及收縮率增大，表面粗糙；壓出速度慢，半成品表面光滑，可保證胎面壓出質(zhì)量。所以，在保證質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下，應(yīng)盡可能降低壓出速度。壓出速度以單位時間內(nèi)壓出長度來表示，即m/min。壓出速度的快慢取決于擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速、生膠品種、膠料含膠率、可塑度、壓出溫度等因素。天然膠胎面壓出速度應(yīng)比合成膠胎面壓出速度慢。第101頁/共217頁

（c）冷卻：半成品胎面的冷卻程度與半成品胎面的壓出質(zhì)量有密切關(guān)系。胎面膠壓出離開口型時，膠溫高達(dá)120oC以上，極易產(chǎn)生熱變形，加速其收縮定型，影響尺寸的穩(wěn)定性，同時在存貯過程中容易焦燒，因此，必須將膠溫降到40oC以下，才能獲得充分冷卻。冷喂料復(fù)合擠出機，胎面壓出后，首先自然冷卻，再經(jīng)收縮輥道定型，進(jìn)入冷卻水槽，其中噴淋冷卻25m，浸泡冷卻100m。第102頁/共217頁1.4胎面壓出口型設(shè)計

胎面壓出板又稱為樣板，用來確定半成品胎面膠斷面輪廓尺寸，由一塊具有一定厚度、強度很高的優(yōu)質(zhì)鋼板制成。第103頁/共217頁

口型板上的口型曲線根據(jù)半成品胎面膠斷面設(shè)計尺寸、形狀制造，由于膠料壓出后斷面膨脹增厚、長度收縮，口型曲線不能采用半成品胎面膠設(shè)計尺寸，而應(yīng)根據(jù)擠出機的結(jié)構(gòu)、膠料性質(zhì)及工藝條件，通過計算求得口型曲線尺寸，其公式為：壓出變形系數(shù)=壓出口型尺寸壓出后胎面尺寸第104頁/共217頁

口型板設(shè)計，必須根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備及工藝條件，找出膠料壓出變形規(guī)律，參考壓出變形系數(shù)反復(fù)試驗修改而成。第105頁/共217頁1.5胎面壓出常見的質(zhì)量缺陷及產(chǎn)生原因

（1）表面不光滑，產(chǎn)生原因為：熱煉溫度低，熱煉不均勻，壓出溫度過低；膠料焦燒；壓出速度過快，聯(lián)動裝置速度與之不匹配。（2）胎面內(nèi)部有氣孔，產(chǎn)生原因為：原材料中水分或揮發(fā)物多；熱煉工藝不當(dāng)，夾入空氣；壓出溫度過高；壓出速度過快，供膠不足。（3）胎面斷面尺寸、重量不符合要求，產(chǎn)生原因為：壓出口型板安裝不正；口型板變形；熱煉溫度和壓出溫度掌握不當(dāng)；壓出速度不均勻或聯(lián)動裝置配合不當(dāng)；壓出后冷卻不足；熱煉不充分。（4）焦燒，產(chǎn)生原因為：膠料配方設(shè)計不當(dāng)，焦燒性能差；熱煉和壓出溫度過高；機頭中有積膠、死角或冷卻水不通；供膠中斷，空車滯后。（5）斷邊，產(chǎn)生原因為：熱煉不足、膠料可塑性小；膠料焦燒；胎面口型邊部流膠小或堵塞；機頭、口型板溫度低。第106頁/共217頁第二節(jié)胎體簾、帆布掛膠

簾布、帆布是胎體的骨架材料，采用壓延掛膠方法將膠料附在簾帆布上，使簾線之間和布層附上一定量膠料，提高附著性能，組成具有一定彈性、一定強度的胎體。同時可降低簾線與布層之間的摩擦和生熱，提高輪胎的耐動態(tài)疲勞性能。簾、帆布掛膠根據(jù)不同的紡織材料采用不同的方法制造，一般人造絲，由于簾線表面光滑，絨毛稀少，化學(xué)活性低，一般采用浸膠后再進(jìn)行貼膠的掛膠方法。尼龍、聚酯簾線由于熱穩(wěn)定性差、收縮大，浸膠后還需經(jīng)熱伸張?zhí)幚碓龠M(jìn)行貼膠。帆布經(jīng)緯密度較大，可直接在壓延機上采用擦膠的掛膠方法制造。第107頁/共217頁2.1骨架材料

（1）人造絲人造絲是利用自然界中的纖維素如木材、棉子短絨等作原料、經(jīng)化學(xué)處理與機械加工制成的一種化學(xué)纖維。人造絲簾線強度高，高溫下強度損失較小，伸長率小，耐熱和導(dǎo)熱性好。轎車、輕型載重子午線輪胎胎體采用人造絲簾線。但人造絲簾線存在吸水率高等缺點，同時其資源受限和受生產(chǎn)污染影響，故人造絲簾線的應(yīng)用居尼龍、聚酯之后。人造絲必須浸膠處理后使用。第108頁/共217頁（2）尼龍

尼龍是一種性能優(yōu)異、應(yīng)用最廣的合成纖維材料，尼龍簾線強度最高、彈性高、生熱性低、耐濕性和耐疲勞性能好，其強度比人造絲簾線高50%-80%，耐疲勞性能為人造絲簾線的5倍以上，已成為輪胎骨架材料更新?lián)Q代的主要品種。常用的品種有尼龍6和尼龍66。第109頁/共217頁（3）聚酯

聚酯屬合成纖維的一種，強度稍低于尼龍，干濕強度接近，伸長率小，初始模量高，尺寸穩(wěn)定性好，其耐沖擊性比尼龍高4倍，聚酯簾線尤以耐熱性見優(yōu)。但存在粘著性差、熱收縮變形大、價格高等缺點，應(yīng)用范圍不如尼龍簾線廣泛，一般可用于纖維子午線輪胎胎體上。（4）鋼絲簾線鋼絲是由優(yōu)質(zhì)鋼經(jīng)冷拉拔絲制成。具有強度大、初始模量高、伸長率極小、耐熱性及導(dǎo)熱性良好的特點，缺點是彈性和粘著性能差，必須在鋼絲掛膠前先鍍黃銅以提高與橡膠的粘著，鋼絲簾線是制作鋼絲子午線輪胎的主要骨架材料。第110頁/共217頁

第111頁/共217頁2.2簾布浸膠

浸膠是簾布在壓延前的一種加工處理形式，如人造絲、尼龍、滌綸以及玻璃纖維壓延前必須浸膠，有的簾線材料浸膠后還需經(jīng)過熱伸張?zhí)幚?。常用的浸膠設(shè)備可分為獨立的和與壓延機聯(lián)動的兩類，設(shè)備主體為浸膠槽。

浸膠目的是將簾布通過浸膠槽內(nèi)的浸澤膠液進(jìn)行浸膠，使纖維及簾線之間附上薄膠層，從而增加織物與橡膠的粘著性能及耐疲勞性能。第112頁/共217頁

浸膠簾布的浸潤質(zhì)量與浸澤膠液的組合與配方、浸膠工藝條件和合成纖維的熱伸張工藝有關(guān)。

（1）浸澤膠液的組合與配方橡膠與各種纖維的粘合與浸膠液的組分及配方有密切關(guān)系，不同纖維材料采用不同的浸澤膠液。人造絲、尼龍簾線一般采用間苯二酚-甲醛樹脂浸澤膠液。

（2）浸膠工藝 浸膠工藝流程為浸澤、擠壓、擴(kuò)布、干燥、卷取等過程。第113頁/共217頁

第114頁/共217頁

簾布經(jīng)導(dǎo)輥引入浸膠槽，浸澤膠液可分批或連續(xù)加入，槽內(nèi)浸澤膠液保持一定液面，使膠液充分滲入簾布中。槽內(nèi)浸膠液濃度要求穩(wěn)定，簾布離開膠槽后通過壓輥或刮刀擠出多余的膠液，并使膠液得以滲入纖維中，然后將浸澤后簾布經(jīng)過擴(kuò)布裝置進(jìn)入干燥裝置干燥。

影響簾布浸膠質(zhì)量的因素很多，主要有：a.簾布的附膠量。附膠量為簾布重量的6%-8%最適宜。b.膠槽中與浸澤液接觸時間的長短。c.輥壓力的大小。d.浸澤膠液濃度及浸膠簾布干燥程度等。第115頁/共217頁

（3）熱伸張?zhí)幚恚╝）人造絲簾線熱收縮變形小，可施加小的或者不必進(jìn)行熱伸張?zhí)幚?。（b）尼龍簾線熱收縮變形很大，其變形臨界溫度低，而浸膠后干燥溫度達(dá)200oC左右，遠(yuǎn)超過尼龍纖維的變形臨界溫度，使尼龍纖維產(chǎn)生收縮，其收縮率可高達(dá)30%，因此必須在浸膠后對簾布重新進(jìn)行拉伸和加熱定型。尼龍簾線浸膠熱伸張?zhí)幚矸椒ㄊ牵菏菇z簾布在加熱溫度受一定張力作用，經(jīng)過一定時間的伸張過程，然后在相同的張力條件下再進(jìn)行冷卻定型，熱伸張的冷卻尤為重要，冷卻至65oC以下，對其再結(jié)晶有利。第116頁/共217頁2.3壓延機第117頁/共217頁2.4簾、帆布壓延工藝1.壓延工藝方法

（1）簾布：輪胎所用人造絲或尼龍通常采用壓力貼膠的掛膠方法，壓力貼膠是簾布通過速度相等的兩個輥筒，利用輥筒間隙余膠的擠壓力使膠料滲入簾線中。這種方法滲透性好，粘合強度大。（2）帆布：帆布是由相同密度的經(jīng)緯線組成，布質(zhì)致密，可采用兩面擦膠或壓力貼膠的壓延方法。一般多采用中輥包膠擦膠法，由于兩輥筒之間線速度不相等，既有擠壓力也有剪切力作用，因而有利于對織布滲透和粘著。輪胎所使用的帆布主要有胎圈包布、鋼圈包布。第118頁/共217頁

第119頁/共217頁

壓延工藝：

影響壓延精度的因素很多，如膠料的可塑性及溫度、壓延輥筒溫度、輥筒速度、簾布的含水率及張力等。供膠溫度一般為90oC，壓延輥筒溫度：上輥、中輥為1005oC，旁、下輥為955oC。對于T型輥筒，速比為v1:v2:v3:v4=1:1.4:1.4:1。在壓延過程中，尼龍簾線受熱輥筒和熱膠料的作用會產(chǎn)生熱收縮變形，因此，壓延機輥筒與干燥輥筒、冷卻輥筒存在速度差，產(chǎn)生對簾線的拉伸張力，從覆膠至冷卻過程始終保持一定的張力。帆布是由相同密度的經(jīng)緯線組成，布質(zhì)致密，可采用兩面擦膠或壓力貼膠的壓延方法。

第120頁/共217頁壓延簾布的厚度

壓延簾布掛膠厚度根據(jù)要求確定，簾布上下覆有薄膠層，要求厚薄均勻一致，不露白線而且表面光滑。掛膠厚度過大，耗膠量增大，胎體增厚使生熱量加大；掛膠量不足，造成簾布層間附著力下降而脫層損壞。一般簾布層上下掛膠厚度分別為0.4-0.5mm，緩沖層上下掛膠厚度為0.65-0.7mm。壓延后掛膠簾布在存放過程中，會產(chǎn)生收縮，使使用厚度增加。壓延掛膠簾布總厚度=掛膠簾布使用厚度（施工標(biāo)準(zhǔn)）/增厚比值，增厚比值一般約為1.05-1.10。第121頁/共217頁2.簾布壓延工藝中質(zhì)量缺陷及原因

（1）簾布掉皮，附著力差。產(chǎn)生原因：干燥不足，簾布含水率高；簾布表面不清潔或沾有油污；簾布本身溫度低；膠料熱煉不夠，可塑度??；壓延溫度低或速度過快，輥距調(diào)節(jié)不當(dāng)，壓力不足等。（2）簾布出兜（即簾布中部松兩邊緊）。產(chǎn)生原因：簾布本身密度、捻度不均造成簾線伸長率不一致；簾布干燥不足，含水率高；下輥溫度過高，膠料粘貼下輥使中部與邊部簾線受力不均勻；中輥局部積膠過多等。第122頁/共217頁

（3）簾布壓壞。產(chǎn)生原因：操作配合不當(dāng)，如遞布時兩邊速度不一致；輥距調(diào)節(jié)兩邊大小不等；膠料中摻有膠疙瘩。（4）簾線跳線、彎曲。產(chǎn)生原因：膠料熱煉不足，膠料軟硬程度不均勻；簾線受潮后伸張不一致，造成緯線松緊不等；中輥積膠過多，局部受力過大；卷取時布卷過松。（5）簾布打折。產(chǎn)生原因：壓延速度和冷卻輥速度不一致，兩邊遞布操作不一致；簾布伸張不均勻或簾布卷取過松。第123頁/共217頁

（6）壓延簾布厚薄不均勻。產(chǎn)生原因：輥距調(diào)節(jié)不當(dāng)，兩邊不等；輥溫不穩(wěn)定；壓延速度與冷卻速度配合不一致；膠料可塑度不均。（7）表面粗糙。產(chǎn)生原因：熱煉不足，膠料可塑度小或熱煉不均，熱煉、壓延時輥溫過高，造成膠料焦燒。第124頁/共217頁第三節(jié)外胎成型

外胎成型是在成型機上將胎面、膠簾布、膠帆布、鋼圈按照施工標(biāo)準(zhǔn)依次貼合組成外胎胎坯的工藝過程。成型前需進(jìn)行膠簾布、帆布的裁斷，緩沖層的貼合，簾布筒的制造及鋼圈的組合。第125頁/共217頁3.1膠簾、帆布裁斷1．裁斷工藝外胎中所使用的簾布包括胎體簾布和緩沖層簾布，帆布包括鋼絲圈包布和胎圈包布。在成型前，需將整幅的膠簾、帆布在裁斷機上按施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的角度、寬度裁斷成半成品備用。在裁斷工藝條件中必須嚴(yán)格控制好膠簾、帆布的裁斷角度及裁斷寬度，要求尺寸準(zhǔn)確。

第126頁/共217頁

裁斷寬度:

是指膠簾、帆布裁斷過程中，兩條裁斷線之間的垂直距離。裁斷寬度根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)定，不同規(guī)格輪胎膠簾布裁斷寬度尺寸不同，同規(guī)格輪胎不同部位膠簾布寬度亦不盡相同。裁斷精確度為2-5mm。裁斷角度:

是指膠簾、帆布裁斷線與經(jīng)線的垂直線所構(gòu)成的夾角。斜交輪胎膠簾布裁斷角度一般為30o-40o，膠帆布裁斷角度一般為40o-45o，膠簾布裁斷精確度為0.5o-1o。裁斷寬度裁斷角度第127頁/共217頁2．裁斷設(shè)備

常用的裁斷設(shè)備可分為臥式裁斷機和立式裁斷機兩大類。簾布裁斷多用臥式裁斷機。

臥式裁斷機：臥式裁斷聯(lián)動裝置由供布車、導(dǎo)開調(diào)整裝置、裁斷機等組成。其送布裝置有8m、10m和12m三種規(guī)格，工作面大，精確度高，適宜裁斷膠簾布，只是生產(chǎn)效率低，需進(jìn)一步改進(jìn)完善。目前向多刀架、自動臥式裁斷機方向發(fā)展。

立式裁斷機：為立式裝置，立式裁斷聯(lián)動裝置同樣由供布、導(dǎo)開調(diào)整裝置、裁斷機組成。占地面積小，刀架質(zhì)量小，所以能作快速的往復(fù)運動，裁斷效率較高，適用于裁斷較窄的膠帆布，如鋼圈包布、胎圈包布等。第128頁/共217頁3.2緩沖層制造

斜交輪胎緩沖層有兩種結(jié)構(gòu)形式。載重輪胎的緩沖層由緩沖膠片和掛膠簾布組成，按施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度，在工作臺上或貼合機上貼合，將緩沖膠片覆蓋于簾布上下，再貼成環(huán)形布筒，供成型外胎時使用。這與簾布筒制備相同。 轎車輪胎或小型輪胎的緩沖層是由純膠層組成，純膠片厚度和寬度按照施工標(biāo)準(zhǔn)，用壓延機壓成，可直接貼在裁斷后的外層簾布上使用，或待充分冷卻后，收縮后裁成一定長度的膠層，成型外胎時，貼在胎體外簾布上。第129頁/共217頁3.3簾布筒制造

對于套筒法成型，在成型前需將已裁斷好的簾布按不同層數(shù)組合，貼合成簾布筒。裁斷后的膠簾布可在專用貼合機上制成多層的環(huán)形簾布筒，簾布筒的長度、寬度和角度按施工標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，多層貼合時簾布貼合差級要對稱，貼合要牢固，不存在氣泡，同時避免接頭位置重疊。多層貼合效率高，為了便于操作及保證成型質(zhì)量，一般可由兩層、三層或四層簾布彼此交叉貼合成簾布筒。第130頁/共217頁常用的貼合設(shè)備稱為萬能貼合機。

上貼合輥下貼合輥可調(diào)長度的活動輥第131頁/共217頁3.4鋼圈制造1鋼絲圈制造

（1）工藝流程鋼絲—調(diào)直—浸酸處理—清洗余酸—熱風(fēng)吹干—壓出—冷水冷卻—卷層成圈—切斷—包口。 鋼絲圈常用19號鍍銅鋼絲掛膠制成。掛膠前鋼絲必須進(jìn)行表面處理，清除油污雜質(zhì)以保證鋼絲與橡膠的粘著性能，處理過程中采用15%的鹽酸浸洗1-3s,再用60-80oC的熱水清洗，經(jīng)60-70oC的熱風(fēng)吹干后才能進(jìn)入T型機頭擠出機進(jìn)行掛膠，擠出機機身溫度為40-55oC，機頭溫度為70oC。第132頁/共217頁（2）鋼絲擠出機

鋼絲擠出機又稱T型擠出機，其結(jié)構(gòu)原理與普通螺桿擠出機基本相同，只是機頭結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，設(shè)備規(guī)格小，螺桿直徑一般為Φ50-Φ65mm。 擠出機安裝方向與鋼絲進(jìn)行方向垂直，鋼絲從機頭后側(cè)部進(jìn)入，在機頭內(nèi)安裝有后樣板，樣板上有數(shù)個成直線排列的小圓孔，可使鋼絲進(jìn)入擠出機經(jīng)后樣板時，能保持一定間距和整齊的排列，并保留間隙便于掛膠，圓孔直徑應(yīng)略大于鋼絲直徑。第133頁/共217頁

前樣板位于機頭前側(cè)部，樣板上有矩形長孔，使鋼絲壓出后形成掛膠平帶，表面不得顯露鋼絲。機頭前端有兩個排膠孔，因鋼絲壓出過程中，經(jīng)常中途停止，為保證擠出機安全的繼續(xù)運轉(zhuǎn)，機筒內(nèi)排膠量保持穩(wěn)定，同時防止膠料在機筒內(nèi)大量堵塞造成早期硫化或設(shè)備發(fā)生事故，排膠孔可以調(diào)節(jié)排膠速度和數(shù)量，其上方安有一個調(diào)節(jié)螺絲用以控制排膠量。第134頁/共217頁

2．三角膠條制造 三角膠條是填充胎圈空隙部位的膠條，可用螺桿擠出機壓出，壓出口型類似三角形狀。此外，也可采用壓延機壓型方法制造，其中壓型輥可刻制成數(shù)條以上三角溝槽，生產(chǎn)效率較高。第135頁/共217頁

3．鋼圈成型

鋼圈成型是將鋼絲圈、三角膠條和鋼圈包布組成一體的工藝過程。

第136頁/共217頁

第137頁/共217頁

工藝過程：常用鋼圈包布機成型鋼圈。首先將三角膠條粘貼在鋼絲外圈上，然后用裁成40o-50o角的鋼圈包布順鋼絲圈內(nèi)周向上直包，組成鋼圈整體，包布兩端保持一定級差，級差尺寸應(yīng)符合施工標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，粘貼牢固。第138頁/共217頁3.5外胎成型設(shè)備一．成型設(shè)備

輪胎成型機的類型：

（1）按機頭（成型鼓）外形輪廓的不同，可分為：鼓式、半鼓式、芯輪式、半芯輪式輪胎成型機，通常采用半鼓式和半芯輪式成型機。（2）按輪胎的結(jié)構(gòu)形式，可分為：普通輪胎成型機和子午線輪胎成型機。（3）按包邊方式，可分為：指形包邊（也稱機械包邊）、壓輥包邊、膠囊包邊輪胎成型機。（4）按供料方式，可分為：套筒法及層貼法輪胎成型機。

第139頁/共217頁

壓輥包邊成型機是目前國內(nèi)廣泛使用的一種成型機，是乘用輪胎和大型工程輪胎成型用的成型機。

（一）整體結(jié)構(gòu)壓輥包邊成型機是一種配以半芯輪式成型鼓的成型機。壓輥包邊成型機由機箱、成型棒裝置、下壓輥裝置、后壓輥裝置、外扣圈盤及卸胎裝置、簾布筒掛架、1號簾布筒正包裝置及程序控制裝置等組成，成型用的成型鼓裝在主軸上。第140頁/共217頁第141頁/共217頁

外胎成型基本過程為：撐開成型機頭，開動成型機，用人工將1號簾布筒套在成型機頭和成型棒上，調(diào)整成型棒位置使簾布筒導(dǎo)入機頭，找正中心位置后，抽出成型棒，簾布筒直徑應(yīng)比成型機頭直徑小6%-10%，便于操作，使簾布筒緊貼成型機頭。1號簾布筒壓平后，用風(fēng)筒升起1號簾布筒正包裝置，利用正包裝置上的彈簧帶及氣動小壓輥，順利完成簾布筒的正包操作。兩端扣上鋼圈壓實。然后套上2號簾布筒、胎圈包布和緩沖層布筒，最后套上胎面，全部成型操作由后壓輥的徑向、軸向和回轉(zhuǎn)等動作，來完成簾布筒的反包、滾壓胎側(cè)及機頭鼓肩的剝離。下壓輥主要用以滾壓簾布層、緩沖層和胎面，全過程由程序控制。第142頁/共217頁（二）主要部件1.成型鼓種類：鼓式、半鼓式、芯輪式、半芯輪式。（1）鼓式：鼓式成型鼓是一個可折疊的圓柱狀直筒，它的特點是成型鼓的直徑小于外胎鋼絲圈的內(nèi)徑，成型過程中簾布層不需正包，但反包的效率低，質(zhì)量差。只適用于單胎圈和