硫化是轮胎生产工艺的一个重要步骤,直接决定轮胎的力学性能,是生产中耗能最多的一个环节。传统的扁平轮胎硫化工艺没有考虑后硫化的作用,这可能造成能源的浪费。前期的有限元模拟表明传统的硫化工艺造成了大部分胶料的过硫化。通过有限元模拟可以了解轮胎硫化的全过程,尤其后硫化在轮胎硫化中所起的作用。本文在模拟方法上也有所创新,运用子程序HETVAL给橡胶加载反应热,并做了有反应热和无反应热两组硫化模拟,开发ABAQUS后处理模块运用UVARM子程序直观地得到硫化程度场。为了找到硫化工艺的最优参数,本文研究了硫化参数对胶料温度场和硫化程度场的影响。硫化参数包括热源温度、硫化时间和预热温度。相对应这三个因素,用ABAQUS有限元软件建立三维模型做了三组对比模拟,结果表明对温度场影响最大的是热源温度,最低的是预热温度；对硫化程度影响最大的是热源温度,最低的是硫化时间。根据数据分析提出了最优的工艺参数。传统的蒸汽硫化机具有胶囊和蒸汽室,使用过热蒸汽加热轮胎使之硫化。蒸汽的传热效率低,能量浪费严重。由于蒸汽的放热冷凝,蒸汽室底部的温度低于蒸汽室顶部的温度,这导致轮胎的不均匀硫化。直压硫化则采用电磁加热方式,其产生的温度场均匀,局部区域温度具有可控性。其次直压硫化工艺用大小鼓瓦与轮胎直接接触传热的方式,其传热效率比蒸汽硫化工艺高。基于ABAQUS软件编写HETVAL和UVARM子程序模拟实际硫化工艺得到255/30R22轮胎的温度场和硫化程度场,在相同硫化条件下比较两种工艺的硫化效果。直压电磁加热工艺采用电磁加热的方式,在鼓瓦和上下热板均铺设加热线圈。现有的鼓瓦电磁加热线圈的缠绕方式相对简单,经过实验发现有加热不均的现象。用ANSOFT软件对现有的线圈加热方式进行仿真,分析其加热不均的原因,并且针对实际的硫化机结构设计出新的线圈结构,最后用仿真对比的方式证明新的线圈确实比原有的线圈更满足实际加热的需要。本文以255/30R22轮胎为例,搭建了轮胎硫化测温装置,测试了传统蒸汽硫化工和电磁直压硫化工艺中生胎测试点的温度。在实验的基础上进行一系列有限元仿真,根据得到的结果做了一些工艺优化和结构优化的工作。主要的研究成果如下：(1)完成了生胎的每个部位胶料的热物理参数测试；(2)搭建生胎硫化过程温度测试装置,通过实验获得蒸汽硫化工艺和电磁直压硫化工艺温度数据,根据实测数据分析两种工艺的优点和不足；验证轮胎硫化有限元模型的合理性；(3)做了有反应热硫化和无反应热硫化的对比模拟,得到各自的温度场。用UVARM子程序得到有反应热硫化的硫化程度场。分析云图和曲线图得出以下结论：硫化反应热影响温度曲线的峰值,但对轮胎最终温度影响不大。与实测值对比,反应热的加载能够更好地模拟真实硫化过程。轮胎除了胎面最终呈现的都是过硫化状态,传统的硫化工艺没有考虑后硫化对硫化程度的影响,结果表明后硫化对硫化程度的贡献不容忽视,这就为硫化工艺的优化提供了方向和方法；(4)针对硫化时间、热源温度和预热温度主要做了三组模拟,得到各自的温度场和硫化程度场。分析曲线图得出以下结论：对最高温度的影响因素从程度上由高到低依次是热源温度、硫化时间、预热温度。对硫化程度的影响因素从程度上由高到低依次是热源温度、预热温度、硫化时间。传统工艺有优化的空间,只调整单一因素,硫化时间可以调整600s,热源温度可以降为170℃,预热温度可以优化为140℃；(5)用有限元软件ABAQUS建立255/30R22扁平轮胎硫化模型,进行蒸汽加热工艺模拟和直压硫化工艺模拟,两次模拟得出的温度场与实际蒸汽硫化工艺采集的温度数据相对比,由温度的模拟值算出的硫化程度与相应胶料的最佳硫化程度相对比。分析云图和曲线图得出以下结论：电磁加热的工艺给轮胎提供了稳定的热源并且使模具上的温度具有可控性；由于传热方式由空气对流传热变成直接接触传热,电磁加热硫化阶段轮胎的温度比蒸汽加热的温度高；电磁加热的高效传热提高了除了三角胶芯处各点的硫化程度,大约提高了三分之一；(6)用ANSOFT软件对现有的鼓瓦线圈加热方式进行仿真,分析其加热不均的原因,并且针对实际的硫化机结构设计出新的线圈结构。仿真结果表明现有的线圈排布方式热量主要集中在鼓瓦的肩部。优化后的线圈生热均匀,满足了生胎加热的需要；(7)针对电磁直压加热工艺中的加热板提出正三角形排布线圈和螺旋排布线圈两种铺设方案,运用ANSOFT软件模拟了上热板的欧姆损耗。两种线圈铺设的方式各有优缺点,正三角形铺设线圈下的加热板内部生热均匀,但加热板的加工和线圈的安装复杂；螺旋铺设线圈下的加热板上表面生热均匀,但是表面生热增大了辐射损耗且始终存在加热盲区。电磁加热的方法在工业的各个领域应用很多,不同的工艺对电磁加热温度的控制和生热分布有不同的要求。电磁直压加热工艺要求电磁加热的部件能够均匀地生热来保证硫化室里的生胎均匀地硫化,要求硫化机的热损耗尽可能少,所以选择线圈呈正三角形的排布方式。