車(chē)輪輪輻冷壓成形加工工藝

柳州市鋼圈廠(chǎng) （廣西 545007） 周永紅

車(chē)輪是連接輪胎與制動(dòng)轂的一個(gè)零件。本文介紹的車(chē)輪輪輻是工業(yè)車(chē)輛中車(chē)輪，這是焊接結(jié)構(gòu)件的一個(gè)主要零件，它與制動(dòng)轂通過(guò)螺栓直接相聯(lián)（見(jiàn)圖1）。由于圓環(huán)狀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了如何更好地節(jié)約材料制作該零件的工藝，是其更具有競(jìng)爭(zhēng)力的特質(zhì)；而其需要承擔(dān)相當(dāng)?shù)某休d力，又決定其材料必須具有較好的抗拉強(qiáng)度和較好可焊性的特點(diǎn)，一般選用Q235B或Q345B這兩種材料。

圖1 輪輻示意圖

通常，為了節(jié)省材料，普遍采用條料來(lái)做輪輻料，先將方料制成條料：要么制成圓筒后加熱擴(kuò)口翻邊，再成形壓平，如專(zhuān)利號(hào)CN200510079704.3的熱成型輪輻工藝及專(zhuān)利號(hào)CN201020122358.9輻板壓平模具；要么加熱制成螺旋狀坯料，最后加熱成型壓平，如CN200910118386.5輪式工程機(jī)械車(chē)輪輻板制造工藝及其專(zhuān)用立卷機(jī)。以上方案均屬于熱加工工藝，能源消耗巨大，加熱所消耗的能源，占到整個(gè)加工所需能源的80%以上，且污染環(huán)境。

具體分析以上方法存在的問(wèn)題：第一個(gè)專(zhuān)利方法是因?yàn)榉厰U(kuò)口時(shí)，伸長(zhǎng)率大于26%，而Q235、Q345的伸長(zhǎng)率分別為26%、21%，不加熱就會(huì)開(kāi)裂，造成工件報(bào)廢。第二個(gè)專(zhuān)利方法是因?yàn)樵诰韴A時(shí)，工件內(nèi)圓是增厚的，外圓是減薄的，整個(gè)圓環(huán)面是翹曲不平的，加熱鍛造固然可行，而且需要1000t壓力機(jī)才可以保證工藝要求；若冷壓鍛造理論上可行，但需要相當(dāng)大噸位的壓力機(jī)。實(shí)踐中2500t壓力機(jī)也只能保證40%工件達(dá)工藝要求，但究竟需要多大噸位的不好計(jì)算，總之投資成本巨大，得不償失。因此，上述方法，雖然都節(jié)省了一定的材料，但能源消耗大，平面度差，表面粗糙度差，而且加熱時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，不易形成流水線(xiàn)生產(chǎn)。明顯特征如圖2所示。

圖2

要想減少能源、材料消耗，較有效的方法就是采用冷加工工藝。該工藝路線(xiàn)為：打印記→盤(pán)卷→割料→開(kāi)坡口→點(diǎn)焊→焊接→打磨→整形→車(chē)加工→鉆孔。本方法的關(guān)鍵工序在整形、將平整好的圓環(huán)料放入擴(kuò)平模中，進(jìn)行一邊擴(kuò)脹，一邊壓平，達(dá)到整形的目的。

這種方法的工藝特點(diǎn)：第一，使工件基本都較好地處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)下，這時(shí)材料的塑性狀態(tài)好，較容易發(fā)生塑性變形，換言之就是最容易達(dá)到整形的目的；第二，通過(guò)一擴(kuò)一壓，將前面工序所產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力基本消除了，而由此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也是相對(duì)較少的。

此關(guān)鍵工序的特點(diǎn)：①通過(guò)擴(kuò)脹保證了圓度。②通過(guò)壓平保證了平面度，減少了車(chē)加工的余量，更加節(jié)省材料，使得材料利用率得到顯著提高，同時(shí)減少了加工時(shí)間，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。③又?jǐn)U又壓，使晶粒能夠合理的流動(dòng)，使得輪輻具有較高的強(qiáng)度。④邊擴(kuò)邊壓，壓力機(jī)的噸位相對(duì)較小，800t即可。⑤輪輻尺寸精度、形位公差，可以通過(guò)脹錐與脹錐固定座之間加減墊片及壓平模與壓平模座之間加減墊片來(lái)調(diào)節(jié)。擴(kuò)平模的示意如圖3所示，此模由脹錐、脹塊及壓平模三個(gè)主要零件組成。

圖3

為進(jìn)一步理解本工藝特性，特用圖4表示。

圖4

通過(guò)對(duì)本工藝關(guān)鍵工序和特性的描述，可以得出以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）整個(gè)工藝過(guò)程不用消耗電、煤、油、燃?xì)獾龋?jié)約大量的能源。

（2）相比其他方法節(jié)約能耗80%以上，而且非常環(huán)保，是節(jié)能減排的好方法。

（3）不用加熱，也就沒(méi)有能量轉(zhuǎn)換所需要消耗的時(shí)間，節(jié)省了熱轉(zhuǎn)換的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

（4）不用加熱，也就沒(méi)有燒損，板厚相對(duì)可以薄0.5～1mm，更加節(jié)約了材料，材料利用率達(dá)96%以上。

（5）不用加熱，表明就沒(méi)有氧化皮，表面粗糙度就好。

（6）又?jǐn)U又壓，很好地保證了工件的圓度、平面度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

（7）只需單面車(chē)加工，既減少了車(chē)加工工序、余量，又保證了平面度。