【文章內(nèi)容簡介】 輪胎活絡模具的發(fā)展為輪胎生產(chǎn)進入高質(zhì)、高效的方向奠定了堅實的基礎(chǔ)，本課題設計的模具根據(jù)理論計算及實際情況，初步確定活絡模裝置的整體結(jié)構(gòu)及部件尺寸，在進行造型，采用了創(chuàng)新的方法，運用動態(tài)設計、機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、可靠性設計，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代設計的設計與制造同步的先進理念，縮短了設計周期、降低設計成本為企業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)提供了有力的支持。 第3章 子午線輪胎模具花紋設計 子午線輪胎的花紋 輪胎花紋的組成與作用 輪胎主要由三個部分組成：內(nèi)胎、外胎、墊帶。作為輪胎模具來說，最復雜也是最重要的部分就是輪胎外胎上的花紋。 花紋是輪胎上最終要的存在，花紋的質(zhì)量直接影響著使用性能和輪胎壽命。使用性能又包括著汽車的速度、動力、靈活度、油耗、散熱、排水、排石、噪音等。 如圖31所示，這是工程胎中典型的豎紋為主的花紋，相對應的特點就是靈活性好、油耗低、速度相對來說快、抓地力強，但是動力小，適合長途運輸?shù)墓こ誊?。我們常見的工程車中有三分之一以上采用此種花紋。 如圖32所示，這是工程胎中以橫紋為主的花紋，它的特點就是動力特別足、抓地能力強，但是油耗高、速度相對較低、靈活性差。適用于短距離高強度運作的工程車。 如圖33所示，完全以動力為主設計的花紋，一般用于拖拉機之上。適用面比較窄。 如圖34所示，實際生產(chǎn)中車的多用途致使不可能使用單一功能的花紋，混合花紋的設計很好的彌補了這一點，讓各種性能之間有一個平衡。 圖 31 圖 32 圖 33 圖 34 對胎面花紋的要求 ，只有壓力均衡才能保證輪胎的耐磨損性，有助于防止老化。 ，多節(jié)距花紋各種節(jié)距的長度需要嚴格控制，這有助于提高牽引力和制動力的傳輸效率。 。這直接影響輪胎的散熱、排水、排石。如果開口大小不合適一旦車在行駛工程中在車胎內(nèi)壓入石子等會大大減少輪胎的壽命。 ，極易產(chǎn)生噪音且散熱不均。 。 ，避免出現(xiàn)加工干涉，硫化和脫模困難。 胎面花紋的類型 花紋塊面積占胎面面積的70%90%，常用于普通工程車和轎車，其中轎車所用胎的花紋塊面積占總胎面面積的80%90%，這是為了良好的抓地性能，但是因為花紋塊比較大，不容易散熱。圖33334都屬于普通花紋。圖35是轎車用的花紋。 圖35 這種花紋一般應用區(qū)域較窄，如圖32的拖拉機用的花紋，花紋塊只占胎面面積的30%40%。圖36所示為泥地胎花紋，此種花紋花筋深度大于普通花紋，一般用于越野車和小型觀光車，花紋塊面積占胎面積的40%60%，能適應路況較差和泥濘的道路，且排水排石性良好，不易卡住石子。 圖36 此花紋是一種過渡性花紋，兼顧抓地性能和速度、抗磨損等。一般來說中間有一條縱向條紋花筋，整體以網(wǎng)格狀居多。 隨著各種車型的不斷開發(fā)相對應的花紋也跟著不斷的變化，趨勢是花紋越來越復雜，精確度越來越高，當然效果越來越趨近理想。 花紋溝深度 花紋溝深度與花紋的規(guī)格和適用車型有關(guān)。一般來說，大規(guī)格輪胎的花紋要深，越野輪胎要比普通花紋深20%30%。花紋深的優(yōu)點就是大幅度提高行程，但耐磨性受到影響。取舍上根據(jù)輪胎定位來選擇。 子午線輪胎花紋造型 圖37為輪胎截面圖，輪胎大輪廓則是由此截面圖旋轉(zhuǎn)一周得到的。旋轉(zhuǎn)得出輪胎的基本形狀如圖38。再加上花紋就會得到如圖39所示的成品圖。 圖37 圖38 圖39我們要想做出花紋除了必須有曲線圖（輪胎截面圖）外還必須要有平面花紋圖（如圖310），平面花紋圖則是由三部分組成：花紋、剖視圖（圖311）、節(jié)距排列（圖312）。 輪胎的3D造型是非常困難的，原因大致分以下幾個部分： （1）操作者需要大量的經(jīng)驗來在腦海中行成輪胎外形的基本樣式。 （2）花紋截面是個不斷變化的，中間過渡需要無錯臺接合，非?？简灢僮髡邔浖睦斫夂褪褂霉Φ?。 （3）3D造型的目的是為了加工，不單單是為了看效果，所以，造型的同時必須要考慮加工便捷，盡量避免模型加工“干涉”。 （4）嚴格按照圖紙，不能擅自修改截面和剖視圖。 （5）精確度要求高，—，因為模具直接影響輪胎的花紋成型。 （6）對多節(jié)距花紋來說，節(jié)距數(shù)量多，工作量大，保證各個節(jié)距能完美相接，必須按照客戶所要求的節(jié)距進行排列，如圖310，，我們單獨做出L和C的花紋，然后按圖312排列出整圈花紋，只有完美接圓，花紋不錯臺才能繼續(xù)加工。大小花紋錯落有致，能提高輪胎的性能，更能接近我們的目標，但是同時也大大的提高了輪胎模具的加工難度。圖310圖311圖312 編程實現(xiàn)曲線的空間轉(zhuǎn)化 輪胎花紋造型的第一步就是實現(xiàn)花紋和曲線的空間化。為了把平面曲線轉(zhuǎn)換為空間曲線，曾經(jīng)想到采用UG 的投射（project）命令，將平面上所有的花紋曲線都“投影”到胎面上，直接得到三維空間曲線。但用特殊點去驗證， 發(fā)現(xiàn)所得的結(jié)果是不正確的，特別在輪胎的兩側(cè)，表現(xiàn)得非常明顯。有一點的X 。事實說明， 投射命令的應用范圍是工業(yè)設計， 不適合有精確尺寸要求的設計。而纏繞（wrap）命令運用的對象是圓柱體，在胎面上不適合，必須尋找其他更精確的造型方法。課題的進一步研究中， 采用了函數(shù)轉(zhuǎn)換方法。 我們仔細研究了輪胎花紋的特點，得到了以下兩點結(jié)論，根據(jù)這兩條結(jié)論，我們找到了輪胎花紋平面展開曲線轉(zhuǎn)化為空間曲線的方法：（1）平面展開圖中，M 軸上的點在三維圖上有相同的Y 坐標值，y=0，平行于M 軸的點在三維圖上有相同的Y 坐標值，具體數(shù)值需要經(jīng)過計算；同樣，平面圖中，N 軸上的點在三維圖上有相同的X 坐標值，x=0，平行于N 軸的點在三維圖上有相同的X 坐標值，具體數(shù)值需要經(jīng)過計算。 （2）平面展開圖中，假設存在一條平行于M 軸的直線，那么，直線在三維圖上表現(xiàn)為一條圓弧， 圓弧的弧長等于平面展開圖上直線的長度。 三維圖上各點的坐標（X、Y、Z）與平面圖形坐標（m、n）之間存在著如下關(guān)系： 1）XOZ 坐標面上的點（圖313）圖中，O 為輪胎的回轉(zhuǎn)中心，O1 為胎面圓弧中心，對圓弧上任意一點A 有：α=360m/2πrx=rsinαy=0z=e+rcosα圖3132）YOZ 坐標面上的點（圖314）YOZ 坐標面上的胎面是以半徑為R 的圓。對任意點B 有：β=360n/2πRx=0y=Rsinβz=Rcosβ =(e+rcosα )cosβ圖314（ 3）不在坐標平面上的點α=360m/2πrβ=360n/2πRx=rsinαy=Rsinβz=(e+rcosα )cosβ （）如果胎面圓弧的圓心不在 Z 軸上，情況會比較復雜,如圖315 所示,圖中A 是圓弧SE 的圓心，r 是圓弧半徑，δ是半徑SA 與水平方向夾角，B 為圓弧上的任意一點。圖315α=360(mm1)/2πrβ=360n/2πRx=x1+rcos(180α δ )y=Rsinβz=(z1+rsin(180α δ ))cosβ （）式中 m1,x1,z1,δ為已知值。比 較 式 （ ） 和式（ ） 可以發(fā)現(xiàn)， 式（ ） 是式（ ） 的特殊情況。 由空間曲線生成三維實體（1）曲線整理及核對 根據(jù)圖紙?zhí)ロ攺接嬎阒荛L輪胎周長，核對各節(jié)距長度是否和圖紙長度符合，計算各節(jié)距長度之和是否跟周長符合，不符合聯(lián)系廠家調(diào)整。 整理輪廓曲線查看輪胎外輪廓弧長是否和平面圖一致，不符合聯(lián)系廠家。根據(jù)廠家圖紙整理輪胎節(jié)距圖，需要畫氣孔位置，整理鋼片位置長度，表示節(jié)距號等。根據(jù)整理好的節(jié)距圖整理輪胎輪廓圖，圓周旋轉(zhuǎn)花紋溝的剖面全部在CAD中手工畫圖，以檢測到UG中纏繞曲線的位置是否正確。檢查整理好的輪廓曲線和節(jié)距圖紙，無問題后另存為2004DXF格式，將另存好的圖紙打開將不需要導入UG的曲線和標注刪除，然后執(zhí)行CAD自帶的清理程序，以避免