新型轎車車輪模鍛復(fù)合模具

文/楊金嶺·中信戴卡股份有限公司

新型轎車車輪模鍛復(fù)合模具

文/楊金嶺·中信戴卡股份有限公司

轎車鋁車輪模鍛新型復(fù)合模具生產(chǎn)鍛造轎車車輪毛坯時，一次能同時完成多個工序的任務(wù)，主要特點是將鋁車輪毛坯正面成形面向上放置，防止向下的正向下壓力壓合成形面變形，同時完成沖中心孔、沖斜窗口、輪輞擴(kuò)孔，提高了工作效率，減少了生產(chǎn)時間和生產(chǎn)成本。

楊金嶺，高級工程師，主要從事模具工裝、旋壓、機(jī)加設(shè)計及工藝研發(fā)的工作，發(fā)表科技論文10余篇，獲得授權(quán)專利10余項。

鍛造鋁合金車輪的特點是造型美觀、重量輕、散熱好、省油、低噪聲、輕量化性能更高、更安全、更節(jié)能等。中信戴卡股份有限公司是國內(nèi)第一家引進(jìn)全自動化鍛造鋁合金生產(chǎn)線的廠家。該生產(chǎn)線引進(jìn)歐美的先進(jìn)設(shè)備，將傳統(tǒng)的鍛造工藝與現(xiàn)代先進(jìn)成形設(shè)備完美結(jié)合，高效地生產(chǎn)高強(qiáng)度、高質(zhì)量的鍛造鋁合金輪轂。

鍛造工藝的最大特點是促使合金材料內(nèi)部組織晶粒結(jié)構(gòu)均勻、緊密，形成良好的金屬纖維流線組織，成形產(chǎn)品精度高，內(nèi)在結(jié)構(gòu)致密，機(jī)械強(qiáng)度高。鋁合金車輪的復(fù)合鍛造工藝采用軸向閉模軋鍛工藝，通過正壓力和斜向旋輥軋壓力同時作用的方式制出毛坯的最初形狀，再鍛造出筋及凸凹形，然后旋壓成形。

復(fù)合鍛造工藝節(jié)約設(shè)備投資，降低模具費用，占用生產(chǎn)場地面積大大減少，同時，由于采用標(biāo)準(zhǔn)型鋁棒，鋁棒的表面缺陷集中在車輪的加工表面，毛坯精度更接近成品的要求，后序加工余量小、班產(chǎn)效率高。鍛造鋁合金車輪的力學(xué)性能比常規(guī)低壓鑄造工藝生產(chǎn)的車輪至少高18%，材料至少可節(jié)約15%。

設(shè)計新型車輪模鍛復(fù)合模具的目的

在鋁合金車輪的實際生產(chǎn)過程中，閉式鍛造車輪毛坯后續(xù)機(jī)加工時間和工序過多，同時沖中心孔、沖斜窗口和擴(kuò)孔能夠減少后續(xù)機(jī)加工的時間和工序。設(shè)計新型模具的目的是針對閉式鍛造鋁車輪毛坯，提供一種能同時沖中心孔、沖斜窗口、車輪擴(kuò)孔的復(fù)合模具。通過將車輪毛坯正面成形面向上放置，防止向下的正向下壓力壓合成形面變形，同時將沖中心孔、沖斜窗口、輪輞擴(kuò)孔多個工序完成的任務(wù)一次完成，能夠減少后續(xù)加工車輪毛坯的時間和不必要的工序，大大的縮短了輪轂的生產(chǎn)周期，也減少了設(shè)備和人力的占用時間。下文結(jié)合工序工步圖和具體實施方式對實用新型模具的工作過程進(jìn)行說明。

原始鍛造模具示意圖

圖1為原始鍛造模具，其只能進(jìn)行擴(kuò)孔，而且車輪毛坯成形正面向下，在向下的正向壓力作用下成形面極易變形，不能同時進(jìn)行沖中心孔和沖輪轂毛坯工序。中心孔需要單獨增加鉆床加工出來，毛坯窗口內(nèi)金屬需要增加機(jī)加工工序。這就給后續(xù)工序帶來麻煩，也增加了生產(chǎn)周期、增加了生產(chǎn)成本。

圖1 原擴(kuò)孔模具

新型復(fù)合模具的結(jié)構(gòu)

實用新型復(fù)合模具的特點是能同時沖中心孔、沖斜窗口、輪輞擴(kuò)孔。實用新型復(fù)合模具的技術(shù)方案為：新型中心沖頭、窗口斜沖頭之間通過小彈簧、螺栓與上模、上模連接板進(jìn)行連接，上墊板與上板通過螺栓進(jìn)行連接，上板與上模通過導(dǎo)向螺栓和大彈簧進(jìn)行連接。下模芯與下模通過過盈熱裝壓合裝配而成，脹套與下板通過螺栓連接。下模與托盤通過螺栓連接，托盤置于頂料器上。

圖2 工步1示意圖

具體實施過程

實際生產(chǎn)工作過程主要由工步1、工步2和工步3組成。

⑴工步1。機(jī)械手將毛坯放在下模上，壓力機(jī)帶動上板和上墊板下行落下，在上墊板與上模連接板逐漸接觸過程中，中心沖頭、窗口斜沖頭下行，同時小彈簧壓縮來完成沖壓中心孔廢料和窗口廢料的過程。同時脹套脹開毛坯輪輞，整個過程中導(dǎo)向螺栓起導(dǎo)向作用，如圖2所示。

⑵工步2。壓力機(jī)帶動上板和上墊板上行抬起，中心沖頭脫開毛坯、窗口斜沖頭在彈簧作用下脫開毛坯，下模在托盤下頂桿上行的帶動下頂起毛坯。整個過程中導(dǎo)向螺栓起導(dǎo)向作用，大彈簧最終通過彈力脫開上模，如圖3所示。

⑶工步3。機(jī)械手夾走毛坯離開，一次工作過程完成。

圖3 工步2示意圖

結(jié)束語

實用新型車輪復(fù)合模具根據(jù)輪型不同可以減少鉆床加工時間1～2分鐘，比機(jī)床加工效率提高了3倍，而且沖下的廢料利用率也得到了提高，減少了廢料再次利用時清洗廢金屬的時間，同時也省去了車輪在軌道上轉(zhuǎn)移的輔助時間，從人、機(jī)、料、電幾個方面都得到了節(jié)省和有效利用。本模具已經(jīng)提交專利申請，專利申請?zhí)?01510135083。