過去幾年內，輪胎工業對提高輪胎質量以及增加其品種的需求已明顯增加，幾乎出現每一種新型汽車，輪胎公司就得開發一種新產品。 輪胎的品種越多就意味著每種類型輪胎生產的周期越短。因此，對靈活的要求顯得越來越重要；即靈活規劃及組織生產。在汽車制造業中適時組織生產也日趨普遍。 由于人們對輪胎的質量要求高，加上工資費用的不斷上漲，因此，輪胎廠商如果想繼續保持競爭力，就必須降低制造成本。所有這些因素促使人們為當今采用先進技術的輪胎生產廠專門設計新型輪胎成型機。克虜伯最新設計的輪胎成型機綜合了傳統的兩段成型工藝到一臺成型機上，這種成型機克虜伯稱之為“一次法成型機”。 通過傳遞機構將帶束層貼合裝置及胎體成型裝置連接起來，并由一傳遞環將部件從一個鼓傳遞到另一個鼓。供料裝置位于機器的前后，負責輸送各種材料及部件。 以往的成型機，其各個工作步驟，如材料的導開、定長裁斷、搬運、對中以及拼接均為手工操作。而新設計的成型機幾乎全部為自動控制。 因此，一次法輪胎成型機可只由一個成型工操作，其主要任務是監督每個裝置的功能。故這種成型機對人的體力要求比以往成型機低得多，并且輪胎的質量和產量受成型工操作的影響較少。 以成型轎車胎及輕型載重車胎的克虜伯P1+2一次法成型機為例。該成型機可適合胎圈為1216英寸的各種結構的輪胎。如單、雙層簾布輪胎，帶或不帶胎冠簾布層和/或者胎冠條的輪胎、胎面壓胎側的輪胎或胎側壓胎面的輪胎等等，都可用同一成型機成型。即使小批量的也可。 一次法成型機由幾個不同的裝置組成，這些裝置可進行配置以滿足最終生產的要求，克虜伯輪胎成型機如圖所示。為了成功地成型高精度的輪胎，克虜伯輪胎成型機由公差小的精密部件組裝而成，安裝時準確對中。良好的機器設計意味著該設備在工廠環境內仍保持良好的剛性和穩定性，經受多年的溫度極限及日常維護后，保持其原始公差。 1 控制系統 機器安裝后，必須對成型鼓及其供料系統進行精確調節，使它們能準確并有效地工作。在有精度要求的區域，克虜伯采用無刷交流電伺服傳動裝置，一般每臺機器裝有4～7組，此伺服系統可保證成型鼓與供料裝置之間速度同步準確。傳遞速度可達60m/min。 以可編程控制的微型處理機及多鈾伺服定位裝置在千分之一秒內完成必要的數字運算。連同精密的傳感器一起，它們可測出材料長度及定中心與預置值的微小偏離，然后，當每個部件置于成型鼓上時，可糾正這些偏差。 伺服系列是具有良好性能的機器所必不可少的，它控制位移、速度及加速度。另外，機器能否有效地操作關鍵在于伺服控制系統與數字定序器或可編程控制器之間的接口。由精密的伺服系統輔助的可編程控制器對下列幾個方面進行控制。 (1)測量與監控所有要裁斷材料的長度； (2)使成型鼓與供料裝置同步； (3)算術運算； (4)定位； (5)與工作人員進行對話； (6)故障診斷； (7)可編程控制器與監控計算機之間數據傳送。 可編程控制器具有基本的控制功能，但不貯存過去的資料數據。它控制機器的全部步進操作，以及每個工藝步驟有關的所有動作。這些動作包括預定主機及供料系統的動作，打印標有每條輪胎生產數據的條形碼，或把已完成步驟的數據傳送到監控計算機里。 編譯機器操作系統數據的是設在車間的監控計算機。現代成型機上的可編程控制器與主機互通，墾然，克虜伯在研究與開發計劃里沒有優先開發其詳盡的特殊軟件，但是，克虜伯目前仍舊在為特殊用戶從事這些系統的研究。 整個成型周期通常是自動的，必要時，可進行手工操作。 故障診斷的附加系統包括在監控器上相應的顯示儀，這使操作人員及技術人員能及時發現故障。故障發現得越早，就排除得越快，從而減少了昂貴的停機時間。一般來說，軟件包貯有150～200個不同的故障診斷信息。 由于整臺機器的機械部件、軟件以及電子元件是以模塊設計為基礎的，故整個控制程序可根據用戶的要求進行修改，或用邏輯法升級。例如，假如某家工廠需要一臺新的第二段成型機。可將克虜伯的一次法成型機配置而成，當工廠原有第一段成型機需要更換時，可快速方便地將此一段成型機升為一次法成型機。 2 機械設計 在任何輪胎成型機上，胎體鼓是輪胎成型最重要的部件之一。克虜伯提供一種帶有一個膠囊反包胎側系統在內的鼓式成型機，而不用膠囊成型胎體。 采用把鋼圈夾固定到胎體鼓上的方法可確保貼合在下面的部件在成型過程中不會橫向移動。氣囊上安裝調節閥，可按不同的預定壓力調節膠囊內的壓力，這樣當部件向上反包時，誤差較小。 成型直徑在12～16英寸的輪胎時，備有各種附件。帶束層貼合鼓的直徑可連續調節100mm，標準貼合鼓的直徑范圍有：460～560mm，490590mm，540～640mm，標準直徑可通過扇形件進行調節。 胎體鼓也必須能按規格范圍調節。其側件及中心件可利用快速釋放裝置進行拆卸，并迅速換上與不同鋼圈定位距離和/或鋼圈直徑相匹配的胎體鼓部件。 傳遞環扇形件、鋼圈定位裝置以及靜態壓轆上的異形轆都可在幾分鐘內通過快速釋放機構進行配合。當機器需要調整以適合新的輪胎規格時，這些特點使調整這些部位所引起的停工時間都縮短。這樣必然給短期生產帶來更多的靈活性，并降低了成本費用。 3 質量方面 汽車制造業對原裝輪胎供應商在均衡性方面的要求正日趨提高。有許多有關這方面的例子，但是，對1991年的輪胎供貨樣品，最近一家美國公司已根據至少一個輪胎性能參數(徑向力、基波以及其它)，將均衡性值固定為25%。 影響輪胎成品的質量有許多因素，如原材料、工藝、操作、定位及模具是否準確在硫化機上定中心等。盡管如此，輪胎成型機對輪胎的質量還是有著極為重要的影響。在其它條件相等的情況下，輪胎廠商可根據以下三條基本準則，對輪胎成型機的重復性進行評定。 (1)空負載檢測公差； (2)負載檢測公差； (3)達到自動化的程度。 新設計的精密機械及電氣系統意味著最新型的輪胎成型機與附表1和2所列的上代成型機相比，其公差更小，精確度更高。 表一 空負載檢測公差 帶束層粘合鼓徑向偏心 < 0.3 mm 帶束層粘合鼓橫向偏心 < 0.2 mm 胎體鼓徑向偏心 < 0.3 mm 胎體鼓橫向偏心 < 0.25 mm 軸撓度 < 0.3 mm/m 軸端徑向偏心 < 0.03 mm 傳遞環相對于成型鼓的同心度 < 0.3 mm 傳遞環相對于成型鼓的垂直度 < 0.3 mm 傳遞環相對于成型鼓的止動定位 < 0.05 mm 胎圈定位裝置與胎體鼓的同軸度 < 0.2 mm 胎圈定位環與胎體鼓的垂直度 < 0.2 mm 胎圈定位裝置胎圈內側距離 < 0.05 mm 成型鼓停機后轉動角度 < 0.5° 胎體鼓內胎肩調整可重復性 < 0.1 mm 表2 負載檢測公差 緩沖層在帶束層帖合鼓上的定中心 < 0.5 mm 零度帶束層位置 < 0.5 mm 緩沖層拼接的精度 < 0～0.1 mm 胎冠的定中心 < 0.5 mm 胎面的定中心 < 0.1 mm 內襯層預成型機在胎體鼓上的定中心 < 0.5 mm 簾布層在胎體鼓上的定中心 < 0.5 mm 內襯層預組裝的拼接精度 < ±1.5 mm 簾布層的拼接精度 <+1mm～+4.5mm 胎體鼓上胎圈定位裝置外側之間的公差 < 0.2 mm 胎體鼓上的反包精度 < 0.5 mm 材料部件的包布收縮率 < 0.5% 為了使輪胎部件準確貼合在成型鼓上，最新的輪胎成型機利用精度高的優點，配備精密的光電傳感器，使所有成型部件準確對中及拼接，并采用現代可編程邏輯控制器控制所有功能。 4 生產能力 許多買方在定購新的輪胎成型機之前，均進行可行性研究。可大幅度提高生產率通常是決定購買的主要因素。 由于生產率的推動以及機器的自動化，輪胎成型周期申的許多步驟必須在前面的工作完成之前開始。 幾個工序同時進行，明顯地減少了工作循環時間，例如，要成型一條單層胎體轎車輪胎55秒鐘就足夠了，這包括至少在7個獨立部件上所完成的20～30個不同工序需要的時間。 (1)內襯層預貼合件以及帶或不帶胎圈包布的二條胎側； (2)一層胎體簾布； (3)兩個胎圈； (4)兩層緩沖層； (5)一層胎冠； (6)胎面。 設計相似的雙層胎體輪胎，其成型時間可能增加5秒種。 成型周期(速度)可始終保持不變。每臺成型機日產輪胎可達1100條以上。這個數字包括操作人員換班、更換材料部件(由于規格的變化)、以及正常停頓等在內的停機時間。 當克虜伯的輪胎成型機只用作第二段成型機接收來自第一段成型機的胎體時，相應的周期時間就變為約40秒，日產輪胎可達1600條，這就需要1個以上的操作人員。事實上，操作人員必須完成兩臺成型機之間材料的傳遞工作。 5 調試時間 對輪胎成型機產量有影響的不僅僅只是機器的工作周期時間，調機時間也不容忽視。70年代期間，輪胎成型機的日產值高，但這是以冗長的調機時間為代價的，當需要變換規格時，通常需要一個或一個以上的整個工作班的調機時間。調機時間過長就會降低生產率，隨著輪胎工業對適應性要求的增多，調機時間開始對利潤產生重要的影響。 這種新式克虜伯一次法成型機，其存貯器是為了縮短調機時間而設計的。 例如，在存儲器里可存儲大量各種規格輪胎成型周期的部分參數。以后需要時，可以存儲檢索這些參數，而無需重新計算數據。 這個事實及以上設計原理圖表明:因輪胎規格不同而需要調機時，停機時間只需20～30min，見附表3。若生產計劃安排好，則可能最大限度地減少停機時間，對生產的影響。 表3 標準調機時間 調換左、右膠囊 60 m