新型鍛造線鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具及工藝

文/劉長(zhǎng)才，劉軍，張利軍，李健，楊金嶺·中信戴卡股份有限公司

鍛造車輪輪輞會(huì)發(fā)生無(wú)法實(shí)現(xiàn)空腔旋壓的問(wèn)題，為此設(shè)計(jì)新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具是大勢(shì)所趨。本新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具具備許多不可多得的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：一方面，此模具解決了旋壓車輪輪輞倒拔模無(wú)法脫模問(wèn)題，為企業(yè)工藝技術(shù)進(jìn)步提供了技術(shù)保障，關(guān)鍵是解決了輪輞與外輪唇的連接處金屬的流線斷裂問(wèn)題；另一方面，車輪重量減輕而且性能還得到了提高，是世界領(lǐng)先的技術(shù)，減少了不必要的材料損耗，節(jié)約了人力、提高了生產(chǎn)效率，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)車輪旋壓模具的新局面，成為國(guó)內(nèi)車輪旋壓歷史性突破。

背景技術(shù)

鎂、鋁合金不同于鋼板合金塑性變形能力那么強(qiáng)，但鎂、鋁合金重量輕，更美觀。傳統(tǒng)的鎂、鋁合金轎車車輪輪輞旋壓模具都是實(shí)心旋壓，即鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓過(guò)程中與旋壓模具是實(shí)心貼合的，無(wú)法解決旋壓車輪輪輞與外輪唇的連接處倒拔模問(wèn)題，也就是說(shuō)即使你旋出來(lái)了倒拔模毛坯，也無(wú)法脫模，通過(guò)車削加工出來(lái)的倒拔模車輪流線就會(huì)被切斷，這樣的話輪輞與外輪唇的連接處要保持金屬的流線就實(shí)現(xiàn)不了了，車輪的性能會(huì)降低、變差，這是世界性難題，而且是困惑國(guó)內(nèi)同行業(yè)企業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。本鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具結(jié)構(gòu)就是針對(duì)上述難點(diǎn)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，解決金屬流線斷開問(wèn)題。

模具結(jié)構(gòu)內(nèi)容和相互作用關(guān)系

基于上述原因，為了針對(duì)性地解決上述難點(diǎn)問(wèn)題，特設(shè)計(jì)了一種鍛造線鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具。

本鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具結(jié)構(gòu)包括：下模、連接塊、上尾頂、連接螺栓、彈簧、導(dǎo)向、滑塊(6 個(gè))、旋壓毛坯、上模、連接螺栓、連接套。

連接塊在下模中，上尾頂在上模中，上模通過(guò)連接螺栓與連接套筒連接?；瑝K的孔置于導(dǎo)向桿中，導(dǎo)向桿上有螺紋與下模連接?；瑝K沿著導(dǎo)向桿和連接塊斜面可以上下滑動(dòng)。整體6 個(gè)滑塊、最大外圓節(jié)圓直徑自上而下是由小到大的，便于車輪毛坯內(nèi)壁空腔脫模。

圖1、圖2、圖3 為旋壓前后毛坯工步圖，毛坯旋壓后輪輞形成空腔；旋壓后的幾種輪型實(shí)物可參照?qǐng)D4、圖5、圖6。模具倒拔模輪輞形成空腔區(qū)域，目的是空腔圓周截面成形金屬省去機(jī)加工，這樣一方面節(jié)省了材料，另一方面有效提高了加工的效率，節(jié)約了加工時(shí)間。

圖1 旋壓前毛坯工步圖(旋壓前狀態(tài))

圖2 旋壓后毛坯工步圖(旋壓后狀態(tài))

圖3 旋壓后毛坯工步圖(旋壓后狀態(tài))

圖4 旋壓后實(shí)物1

圖5 旋壓后實(shí)物2

圖6 旋壓后實(shí)物3

具體工作實(shí)施過(guò)程

新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具設(shè)計(jì)和實(shí)施控制要點(diǎn)

⑴工步圖設(shè)計(jì)：按照膨脹系數(shù)設(shè)計(jì)鍛造和旋壓毛坯工步圖，如圖1、圖2、圖3 所示。

⑵旋壓模具設(shè)計(jì)：按旋壓可實(shí)施的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)旋壓模具，如圖7 所示。

圖7 新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具示意圖(左為旋壓后狀態(tài)，右為頂起后狀態(tài))

具體實(shí)施過(guò)程：傳統(tǒng)旋壓程序設(shè)計(jì)方式是輥輪直接壓入外輪輞，利用旋壓下模，直接編程，毛坯與模具實(shí)際實(shí)心貼合，同時(shí)，輥輪毛坯實(shí)心貼合，機(jī)器人將旋壓毛坯放入模具下模后離開，接著上模落下，滑塊沿著導(dǎo)向桿和連接塊斜面落下壓實(shí)，彈簧壓縮，輥輪直接壓入外輪輞開始旋壓。輥輪沿著編好的成形軌跡完成旋壓，而此新設(shè)計(jì)旋壓方式改變了傳統(tǒng)旋壓程序設(shè)計(jì)：旋壓完成后，接著上模抬起，彈簧的壓縮力將滑塊沿著連接塊斜面和導(dǎo)向桿斜上彈起，整個(gè)滑塊最大外圓節(jié)圓直徑將縮小，并將于旋壓毛坯空腔窩處脫出。解決了旋壓車輪毛坯輪輞倒拔模具無(wú)法脫開問(wèn)題。

該旋壓模具經(jīng)濟(jì)效益明顯，意義是非常深遠(yuǎn)的，是轎車車輪旋壓模具歷史性的突破。傳統(tǒng)的鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓模具都是實(shí)心旋壓，即鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓過(guò)程中與旋壓模具是實(shí)心貼合的，否則無(wú)法完成輥輪對(duì)鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓過(guò)程中施壓。該鎂、鋁合金車輪輪輞空腔旋壓新模具的研究，揭示了鎂、鋁合金轎車車輪輪輞空腔旋壓的可行性，這樣的話，輪輞與外輪唇連接處金屬的流線就不會(huì)斷開，車輪強(qiáng)度和性能就會(huì)增強(qiáng)。這是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開創(chuàng)了轎車車輪旋壓模具的新局面。

結(jié)束語(yǔ)

鎂、鋁合金車輪輪輞空腔旋壓模具解決了旋壓車輪輪輞倒拔模無(wú)法脫開的問(wèn)題，旋壓出的毛坯輪輞與旋壓模具實(shí)心貼合，省去了此處鎂、鋁合金加工中的浪費(fèi)，減少了不必要的材料損耗，節(jié)約了人力，提高了生產(chǎn)效率；關(guān)鍵是解決了輪輞與外輪唇連接處金屬的流線斷開問(wèn)題，車輪重量減輕而且性能還得到了提高，是世界領(lǐng)先的技術(shù)。該模具為企業(yè)工藝技術(shù)進(jìn)步提供了技術(shù)可行性。