Page 69 - 《橡塑技术与装备》2025年5期

机械与模具
MACHINERY AND MOLD

位和重复定位，在模具型腔加工中采用该技术保证 秒激光器，其加工精度达到亚微米级，因此是非常适
模具精度在 ±0.01 mm 范围内 ；以瑞士 GF 的 CUT P 合加工制造精细结构的技术手段。在生产中，不仅要
550 线切割机为代表的电火花加工技术，在精加工方 将环境温度严格控制在（20±1）℃范围内，同时定期
面则在精加工环节表现出显著性优势，其加工精度在 利用 Renishaw 等激光干涉仪进行校准，确保精度加
±1pm 范围内，因此，激光加工技术是加工精细结构 工的稳定性，进而保证加工生产的轮胎模具符合相应
首选的技术方案，特别是通快 TruMicro 5000 系列飞 的质量和品质要求。

表 1 轮胎模具精密加工技术加工精度对比
加工技术 设备型号 定位精度 /μm 重复定位精度 /μm 实际应用精度 /μm 备注
五轴数控铣削 牧野 V33i ±3 ±2 ±10（型腔） 温度控制在（20±1）℃
电火花加工 GF CUT P 550 - - ±1 线切割机，适用于精加工
激光加工 TruMicro 5000 系列 - - 亚微米级 飞秒激光器，适用于微细结构

3.2 表面粗糙度和形貌测量评估 保证模具脱模性能的稳定，同时确保成品轮胎表面质
从表 2 可知，不同加工技术精密加工的轮 量符合汽车产业生产要求，使轮胎模具花纹部分的粗
胎模具质量存在一定差异性。在模具生产中利用 糙度在 0.4 pm 以下。同时为了进一步优化轮胎抓地性
InfiniteFocusG5 光学 3D 测量系统（Alicona）可以掌 能，在制造轮胎模具过程中引入激光加工技术，合理
握模具 3D 形貌特征，并获取表面粗糙度的相关数据， 控制激光参数能够制造具有特定方向的微沟槽结构。

表 2 采用不同精密加工技术进行轮胎模具生产的表面质量特点
加工技术 表面粗糙度 /μm 形貌精度 /mm 测量设备
五轴数控铣削 0.2~0.8 ±0.005 Alicona InfiniteFocus G5
电火花加工 0.1~0.4 ±0.002 Taylor Hobson Form Talysurf PGl 1 240
激光加工 0.4~1.2 ±0.010 Keyence VK-X1000 3D 激光扫描显微镜

3.3 加工效率及节拍时间 是 10 年，可依据这些数据计算出设备折旧成本。其次
除了加工效率以外，节拍时间也是评价精密加工 是材料成本，一般选择瑞典 ASSAB 的 Stavax ESR 等
技术的关键性指标。在轮胎模具生产中运用高速五轴 在内的高性能模具钢作为模具材料，其成本在 50~60
铣削技术，促使其加工效率更上一层楼。DMU 200 P 欧元 /kg 之间 ；再者是人工成本，人工成本与加工地
（DMG MORI）在实践操作中，引入 Siemens 840D sl 区发达程度有关，其中发达国家所需的人工成本约为
控制系统配合螺旋铣削路径策略，能够大幅度缩短了 总成本的 1/3 ；再者是能源成本，这部分成本约为总
模具加工周期，并在 20~25 h 内完成乘用车轮胎模具 成本的 1/20 ；最后是工具成本，虽说要花费数百欧元
的全工序加工。对于硬质合金模具，电火花加工是优 购置一把刀具，但刀具性能直接决定了加工效率。如
选的技术方案，FORM P600（GF）搭配 iQ 技术，通 若引入刀具管理系统或者对加工参数对其进行优化，
过高效放电策略可以提升加工效率。特别是在制造模 则可以大大减少工具的消耗量。具体分析激光和电火
具精细结构方面，激光加工技术有着无可替代的优势， 花两种加工手段可知，两者成本有所不同，前者成本
相较于传统的几个小时内完成加工，皮秒激光器仅需 主要用于维护和投资设备，后者主要在制作和损耗电
几分钟就可完成模具表面纹理化加工。另外西门子 极部分产生成本。总而言之，控制模具加工成本的核
Opcenter APS 自动化系统的引入能够精简生产流程并 心是规划筛选合理的加工方式并统筹优化加工具体的
减少模具更换与设置时间，以此确保生产的高效性。 工艺参数。
3.4 加工成本结构

轮胎模具精密加工的成本除了人工成本以外，还 4 轮胎模具生产引入精密加工技术的优
有设备折旧、材料、刀具等方面的成本。以高速铣削 化策略
加工技术为例，首先是设备成本，对于 DMG MORI 4.1 优化加工路线优化算法

DMU 200 P 等在内的高端五轴加工中心而言，设备价 轮胎模具优化精密加工路线算法终极目的是保障
格一般在 100 万 ~150 万欧元之间，而设备折旧一般 生产的质量和效率。以应用 CAM 软件为例，通过实

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