摘要：介绍了翘板式摩托车胎活络模具结构，对模具开模与翘板式开模机构运动进行分析，利用花纹块径向驱动杆代替导向条完成径向开模动作，避免了开模时出现的卡模现象，并且采用翘板式开模机构解决了传统活络模具开模时破坏轮胎钢丝帘布的问题，该模具具有稳定性高、使用寿命长的特点。
关键词：活络模具；花纹块径向驱动杆；开模机构；摩托车胎
0引言
目前摩托车胎大多为斜交胎，其模具为对开结构。随着高性能摩托车的出现，对轮胎的要求也不断提高，摩托车胎朝子午线轮胎方向发展，其模具也朝着活络模具发展。由于摩托车胎断面窄，可以人工取胎，采用平板硫化机对轮胎进行硫化以节约成本，同时可以提高摩托车轮胎的整体性能。
1模具设计
1.1模具结构
现设计的摩托车胎活络模具使用花纹块径向驱动杆代替传统活络模具中的导向条完成导向功能，采用翘板式开模方式。模具主要由夹紧块、花纹块径向移动板、花纹块径向驱动杆、上板、翘板开模机构、下模座板、上侧板、上模座板、开模限位杆等组成，如图1所示。花纹块径向驱动杆固定在上模座板，花纹块径向驱动杆跟花纹块数量相同，两者间隔设置在上板周边，在翘板式开模机构作用下完成分模过程。花纹块径向移动板下端面设有卡槽，花纹块端部设有与卡槽配合的限位卡板，花纹块通过限位卡板卡接在卡槽内，可相对花纹块径向移动板水平滑动。
1.2模具工作过程
模具开模过程：上模座板不动，平板硫化机下热板带动下模座板7向下移动，由于翘板式开模机构的作用，花纹块径向移动板4、上侧板6和花纹块3随下模座板7向下运动，直到Ⅰ分型面打开；由于开模限位杆固定于上模座板5不动，开模限位杆对花纹块径向移动板4起到限位作用，同时在花纹块径向移动板4向下运动的过程中，花纹块径向驱动杆8使花纹块3产生径向移动脱离轮胎，完成第1次开模；第1次开模完成后，平板硫化机下热板继续向下运动，翘板式开模机构脱离下模座板7上的卡紧块，此时Ⅱ分型面打开，完成第2次开模，随后轮胎可由人工取出。模具合模过程：平板硫化机下热板带动下模座板7向上运动，花纹块径向驱动杆8重新插入花纹块，使花纹块3与花纹块径向移动板4、上侧板6在协同向上移动的同时，也向内移动，当花纹块3碰到上模座板5底面时，翘板式开模机构重新卡住下模座板7上的卡紧块，模具恢复到合模状态。
1.3翘板式开模机构的工作过程
翘板式开模机构如图2所示，第1次开模时，上模座板不动，下模座板随着硫化机下热板向下运动，此时下挂钩的下部由于与卡紧块连接，使花纹块径向移动板、上侧板、花纹块和下模座板同时向下运动，完成第1次开模；第2次开模时，上挂钩碰到下挂钩的上部时，在轴的作用下下挂钩下部向外运动，上部向内运动，致使下挂钩下部脱离下模座板的卡紧块，完成第2次开模，下模座板继续向下运动一段距离后停止，取出轮胎。合模时，下模座板向上运动一段距离后，推动花纹块、上侧板和花纹块径向移动板向上运动，此时上挂钩与下挂钩是脱离状态，当下挂钩的下部滑过卡紧块时，下挂钩在弹簧的作用下重新卡住下模座板的卡紧块，硫化机下热板继续向上运动，完成合模。
1.4模具径向开模过程
模具径向移动的距离由花纹块径向移动距离决定，当花纹块与轮胎完全分离，才能保证模具开模过程不损坏轮胎，模具开模时的径向距离由经验公式确定[1]。式中：ra——轮胎胎顶半径，mm；rb——花纹块与上侧板接触处半径，mm；L——模具径向开模行程，mm。花纹块完全脱离轮胎时，其移动的距离称为花纹块径向移动的最短距离[2]，也是模具最短径向开模行程。设计的摩托车胎活络模具花纹块数量n=8，可得模具开模时的径向移动距离N=36.7mm，设计时取37mm。
1.5花纹块径向移动板行程
模具开模过程中，模具的最小开模行程与花纹块沿花纹块径向驱动杆的移动距离、花纹块下移距离呈三角函数关系，如图3所示。图3中，N为模具最短径向开模行程，mm；M为花纹块下移行程，mm；Z为花纹块在花纹块径向驱动杆上移动的距离，mm；θ为花纹块径向驱动杆与花纹块径向移动板法向之间的夹角。根据公式（2）得到模具最短径向开模行程为37mm，花纹块径向驱动杆的角度取165°。由三角函数公式得出花纹块径向移动杆下移的最短距离为139mm，花纹块沿花纹块径向驱动杆移动的最短距离为142.9mm，设计时花纹块径向驱动杆长度取143mm。根据开模过程分析，花纹块径向移动板下移距离L1、翘板开模机构中上、下挂钩之间的初始距离L2与开模限位杆到花纹块径向移动板的距离L3三者相等时，开模限位杆才能起到对花纹块径向移动板的限位作用，翘板式开模机构才能顺利完成第一次开模。模具设计时设定L1=L2=L3=139mm。
2花纹块径向驱动杆的设计
常规的摩托车胎活络模具主要通过导向条完成花纹块径向开模，开模过程中会出现导向条与弓形座、中套卡模的现象。现采用的花纹块径向驱动杆的截面为矩形，包括上驱动杆和下驱动杆，上、下驱动杆连接处成165°，承载能力大，稳定性高，可以替代导向条完成花纹块的开模过程。
2.1花纹块径向下驱动杆尺寸及脱模力计算
花纹块径向下驱动杆的截面长度D公式计算如下：其中，pcz为脱模阻力，N；h为花纹块径向驱动杆受力中点到支点的距离，mm；[σ]W为许用应力，Pa；α为花纹块径向驱动杆的工作角。轮胎硫化并冷却后，外胎脱离模具受到的阻力称为脱膜力，脱膜力受到轮胎与模具零件的黏附作用影响，并且要保证胎体结构不受破坏。轮胎开模的瞬间受到的阻力称为最大脱模力，其计算时公式[3]如下：其中，p为脱模面受到正压力，N；α为花纹的倾斜；f为摩擦系数。脱模面受到正压力p的计算公式[4,5]为其中，E为胶料的弹性模量，GPa；ε为胶料的收缩率；μ为胶料的泊松比；t为轮胎花纹厚度，mm；l为轮胎花纹长度，mm。通过公式（3）~（5）得出D=28mm，通常花纹块径向驱动杆宽度H=23D，此时H取18mm。
2.2花纹块径向驱动杆受力分析
开模时花纹块径向驱动杆受力如图4所示，花纹块径向驱动杆受到模具对轮胎的脱模阻力F1、自身重力G、花纹块对花纹块径向驱动杆的摩擦力F2、花纹块对花纹块径向驱动杆的支撑力F3、花纹块给予花纹块径向驱动杆的合模力F4。通过公式（6）、（7）得出沿花纹块径向驱动杆法向合力F合为13kN。其中，Mmax为最大弯矩，Wz为抗弯截面系数。根据公式（8）得出σ=29.7MPa<388MPa（材料最大强度），满足强度要求。
3结束语
翘板式摩托车胎活络模具可以在平板硫化机上实现径向开模，降低生产成本并解决了传统活络模具开模时对轮胎的影响。该模具采用花纹块径向驱动杆代替导向条，避免开模时出现卡模现象，使开模过程更加可靠。
作者：王一斌 胡海明 宋凯华 单位： 青岛科技大学 机电工程学院