DC深槽輪輞滾型方法淺析

文／周永紅·吉凱恩車輪（連云港）有限公司

乘用車車輪與充氣輪胎構(gòu)成一個壓力容器，并與輪轂、車軸構(gòu)成一個承載系統(tǒng)，承載整個車輛及車輛所要求的載重，同時還要做旋轉(zhuǎn)運動。稍有不慎，車毀人亡。因此，車輪的安全性是非常重要的。這是法律法規(guī)所規(guī)定的，也是車輪制造商的使命。車輪輪輻完全看作一個沖壓件，按照沖壓方法制作即可。而乘用車車輪深槽輪輞一般用滾型方法加工，比較特殊，故借本文簡單介紹一下深槽輪輞滾型方法。

現(xiàn)狀

⑴輪輞輪廓是與輪胎直接接觸的表面，是有標準規(guī)定的，詳見GB/T 3487-2015《乘用車輪輞規(guī)格系列》，舉例13X4.5B輪輞，如圖1。

圖1 (13x4.5B)輪輞

⑵輪輞是帶動輪胎于地面滾動，使得承載的車輛向前或向后運動。這個過程中輪輞主要承擔徑向交變應(yīng)力對其產(chǎn)生的破壞作用。每次車輪旋轉(zhuǎn)與地面接觸的某點，都是輪輞對應(yīng)處的橫斷面承受徑向交變應(yīng)力最大的點，由于地面凹凸不平等復(fù)雜狀況的原因，每次徑向交變應(yīng)力最大值是不等的，同理，每次車輪旋轉(zhuǎn)至最高點，承受不等值的最小徑向交變應(yīng)力。最大到最小徑向交變應(yīng)力通過氣壓轉(zhuǎn)換到輪輞的應(yīng)力，見圖2。

圖2 輪輞主要承擔徑向交變應(yīng)力

⑶這在GB/T 5909-2009 《商用車輛車輪性能要求和試驗方法》中得到了應(yīng)驗。圖3是嚴格按照標準要求做的有限元分析，應(yīng)力集中體現(xiàn)在球帶尺R處。

圖3 應(yīng)力集中點有限元分析

⑷在各車輪供應(yīng)商的三包庫里，也可以看到，因輪輞問題退賠的，60%以上均為輪緣球帶尺處開裂，如圖4所示。

圖4 輪緣球帶尺處開裂

⑸另外也可以從不等厚型鋼輪輞的斷面形狀圖，輪緣球帶尺R處設(shè)計成最厚尺寸，側(cè)面印證了球帶尺R是輪輞的關(guān)鍵受力點，參見YB/T 5227-2016《車輪輪輞用熱軋型鋼》標準，詳見圖5。

圖5 不等厚型鋼輪輞的斷面形狀圖

方法

⑴滾型工藝路線：下條料、卷圓、擴口、焊接、滾型1、滾型2、滾型3、整形、沖氣門孔。

⑵依據(jù)產(chǎn)品圖設(shè)計三道滾型工序的材料流動曲線圖，目的是保證金屬材料更加合理、最大化的向輪輞球帶尺R處流動，使得R處的減薄量最小。這是滾型工藝的難點，也是關(guān)鍵點。舉例13X4.5B輪輞，如圖6所示。

圖6 三道滾型工序的材料流動曲線圖

這種設(shè)計是一個反復(fù)推演的過程，先按照3序、2序、1序設(shè)計曲線，再按照1序、2序、3序這么反復(fù)推演的設(shè)計過程。其中要注意的事項有：

①輪緣部分—A處是材料厚度減薄部分，胎圈座部分—B處是材料厚度基本不變，槽底部分—C處是材料厚度增厚部分，如何將C處的材料軋往A處，就是三道滾型工藝設(shè)計的重心。

②在整個滾型模具設(shè)計中，禁止出現(xiàn)突兀的拐點、銳角等現(xiàn)象，尤其是1、2序滾型模，三滾非產(chǎn)品要求也一定不要出現(xiàn)突兀的拐點、銳角等現(xiàn)象。

③可以將圖6看成軋制中的孔形設(shè)計，但與軋制中材料流動的方向不同。軋制工藝中材料每次是向長度方向延伸，孔形（或橫斷面）每次收窄的過程，而滾型一序是將槽底多余的材料兩邊寬度方向軋出來，同時，控制輪緣材料向外延伸，盡可能向內(nèi)收縮，周長（或長度）方向主要是通過擴口工序來控制的。

④一滾設(shè)計成過渡的大圓弧，更容易使得金屬材料往兩邊流動，同時凹模圓弧值減凸模圓弧值等于材料厚度乘以92%為宜。其余各處相對應(yīng)圓弧，應(yīng)遵循遞減原則，即一滾圓弧R值＞二滾圓弧R值＞三滾圓弧R值。

⑤三道滾型工藝中標定寬度應(yīng)該相等，具體標定寬度值設(shè)計可以參考2014年6月15日金屬加工（冷加工）《冷滾工藝方案突破》這篇文章。

⑶輪輞滾型模設(shè)計均以凸模作輪廓曲線設(shè)計，凹模依據(jù)板厚作相應(yīng)調(diào)整設(shè)計，這樣容易符合產(chǎn)品圖紙設(shè)計、關(guān)鍵目的是符合標準要求。

⑷模具采用分體式設(shè)計為宜，可以參考2016年6月5日金屬加工（熱加工）《再分體式輪輞滾型模設(shè)計》這篇文章設(shè)計。舉例13X4.5B輪輞，具體設(shè)計如圖7所示。

圖7 (13x4.5B)輪輞分體式設(shè)計

⑸模具硬度要求58～62HRC為宜，模具要拋光研磨，表面粗糙度0.4μm以上。目的除保證模具的耐久使用壽命外，更主要的目的是保證金屬材料更順滑的流動，減少流動的阻力，同時保證車輪表面的粗糙度，即車輪表面沒有壓痕、軋痕、刀痕、毛刺等。

結(jié)束語

總之，板材成形后的輪輞球帶尺R減薄量越小，滾模設(shè)計的水平越高，意味著同材質(zhì)等厚度的材料制作出的輪輞做徑向彎曲試驗值高，使用壽命越長。滾型工藝是沖壓工藝中非常有特點的工藝，也是車輪行業(yè)中最有個性的工藝，在現(xiàn)有的教材、書本中極少看到，可以參考的文獻也很少，都是師傅點個醒，自己在長期的工作實踐中探索總結(jié)的一點粗淺經(jīng)驗，每次設(shè)計、出產(chǎn)品后驗證，反復(fù)總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，有些還很難組織

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