新型鋁合金輪轂旋壓模具

【摘 要】鋁合金輪轂是汽車(chē)工業(yè)中廣泛使用的一種輪轂。由于傳統(tǒng)的鑄造-機(jī)械加工存在諸多缺點(diǎn)，旋壓加工鋁合金輪轂越來(lái)越普遍。旋壓加工中，由上模和下模將坯料壓緊，當(dāng)旋壓輪施加的壓力大于壓緊油缸施加給坯料的壓緊的力時(shí)，坯料容易發(fā)生竄動(dòng)，影響了加工精度。本文提供了使得上模、坯料、下模中心位于同一軸線的固定和鎖緊方法，避免在毛坯在旋壓加工的過(guò)程中發(fā)生竄動(dòng)。

【關(guān)鍵詞】輪轂 旋壓 竄動(dòng) 固定 鎖緊

1概述

中國(guó)汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展，汽車(chē)的產(chǎn)量和保有量持續(xù)高速發(fā)展。輪轂作為汽車(chē)部件之一，是汽車(chē)行駛時(shí)車(chē)體與地面之間的傳力元件，發(fā)揮著承載車(chē)輛重量、關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)、體現(xiàn)車(chē)輛外觀等諸多作用，對(duì)汽車(chē)的節(jié)能、環(huán)保和安全性能等等都有重要的影響[1]。輕鋁合金輪轂以其質(zhì)輕、節(jié)能、美觀、散熱快等優(yōu)點(diǎn)在汽車(chē)輕量化進(jìn)程中扮演了越來(lái)越重要的角色。

鋁合金輪轂?zāi)壳暗闹饕に囀氰T造-機(jī)械加工，這種傳統(tǒng)的加工工藝存在污染大、浪費(fèi)材料、加工工序多和零件強(qiáng)度低的缺陷。鑒于上述缺點(diǎn)，國(guó)外從上世紀(jì)八十年代末鑄造鋁輪轂逐漸被鍛造-旋壓、鑄造-旋壓和板材旋壓鋁輪轂所代替。鋁輪轂旋壓工藝是在特定的溫度和壓力下，通過(guò)持續(xù)旋轉(zhuǎn)和擠壓作用，將車(chē)輪的輪輞部位的結(jié)構(gòu)不斷地在滾動(dòng)過(guò)程中延伸[2]。旋壓車(chē)輪在保持足夠強(qiáng)度的同時(shí)，大大減少了材料的厚度，與普通低壓鑄造車(chē)輪相比，同尺寸車(chē)輪質(zhì)量可減輕約15%。

傳統(tǒng)的輪轂旋壓成形模具由軸向?qū)χ羞B接的上模和下模構(gòu)成，對(duì)中連接的上模和下模的外周面形成完整的輪轂型面，上模的下表面和上面的下表面通常為平面。在旋壓加工的過(guò)程中，上模下行，與下模配合將坯料壓緊。旋輪首先將平板狀的坯料劈開(kāi)，然后對(duì)被劈開(kāi)的部分進(jìn)行旋壓減薄使其貼緊上模和下模側(cè)面的型面上，使其獲得最終的形狀?，F(xiàn)有的輪轂旋壓機(jī)在旋壓加工時(shí)，上下模在徑向上沒(méi)有固定或鎖緊，若旋輪給輪轂施加的力大于壓緊油缸施加給輪轂的壓緊的力時(shí)，在機(jī)床壓緊力不夠時(shí)坯料就容易竄動(dòng)。本文對(duì)旋壓機(jī)的模具的進(jìn)行了改進(jìn)，避免了旋壓加工過(guò)程中毛坯的竄動(dòng)。

2 新型輪轂旋壓模具

由于傳統(tǒng)的輪轂旋壓成形模具在只是在壓力機(jī)的作用下在軸向壓緊，使得上下主軸在同一軸向上，但是在旋輪對(duì)坯料加工時(shí)，坯料收到了旋輪施加的徑向分力和軸向分力，容易造成坯料的竄動(dòng)。如果要避免這一缺陷，必須使得旋壓過(guò)程中，上模、坯料、下模的中心線始終在同一軸線上。本文采用以下兩種方案解決這一問(wèn)題。

2.1 在模具上設(shè)置凸起和凹陷

參見(jiàn)圖1、2，在下模2上設(shè)置凸起4，并在上模上設(shè)置圓形卡槽3。在坯料的中心設(shè)置定位孔，加工前先將坯料置于下模上，下模上的凸起穿過(guò)坯料定位孔。旋壓加工時(shí)，下模2上的凸起與上模1上的卡槽相配合，使得上模和下模不會(huì)發(fā)生徑上的滑動(dòng)，因而坯料也不會(huì)發(fā)生的竄動(dòng)。并且，也可以將圓形卡槽設(shè)置于下模上，將定位凸起設(shè)置于上模上。

2.2 設(shè)置定位銷(xiāo)

在下模上設(shè)置凸起和在上模上設(shè)置圓形卡槽的情況下，旋壓加工時(shí)，下模上的凸起收到很大的徑向力，容易造成磨損和折斷，失去定位作用。因此本文提供了另一種旋壓模具，參見(jiàn)圖3、4，在上模1和下模2的表面的中心設(shè)置圓形卡槽3、4，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的定位銷(xiāo)6。旋壓成形前，先將定位銷(xiāo)插入下模的圓形卡槽中，然后再將坯料置于下模上表面，使得定位銷(xiāo)穿過(guò)坯料的中心定位孔，定位銷(xiāo)對(duì)上模1、下模2、坯料7進(jìn)行徑向定位，避免了板坯的竄動(dòng)。在下模中的圓形卡槽槽底設(shè)置有軸向貫通的通孔，以便在導(dǎo)向銷(xiāo)卡死時(shí)，通過(guò)該通孔將導(dǎo)向銷(xiāo)拆卸掉，通孔的直徑小于圓形卡槽的直徑。并且當(dāng)定位銷(xiāo)磨損或者是折斷后，可以重新更換，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)現(xiàn)有的旋壓機(jī)在旋壓加工過(guò)程中所存在的傳動(dòng)和軸向竄動(dòng)的問(wèn)題，提供了以下方法：（1）在下模上設(shè)置凸起、并在上模上設(shè)置相應(yīng)的卡槽；（2）在上、下模上均設(shè)置卡槽，在卡槽內(nèi)設(shè)置定位銷(xiāo)。使得旋壓加工的過(guò)程中，上模、坯料、下模的中心始終位于同一軸線上，避免了坯料的竄動(dòng)，保證了輪轂的加工精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海渠，馬桂艷，宋鴻武 等.鋁合金輪轂成形工藝的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，23（4）：1-4.

[2]李平，王祝堂.鋁合金車(chē)輪生產(chǎn)與性能[J].輕合金加工技術(shù)，2011，39（11）：1-20.

作者簡(jiǎn)介：周凌云（1987-），女，2012年畢業(yè)于南京理工大學(xué)材料科學(xué)工程專業(yè)，工學(xué)碩士。