CN102744570A - 三步法铝合金轮毂生产方法及其所用锻造模具和旋压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三步法铝合金轮毂生产方法，依次包括将铝合金棒料切割成胚料步骤、清洗胚料去除油污步骤、加热保温胚料步骤，所述加热保温胚料步骤之后依次包括如下步骤：粗锻胚料：把胚料放入压力机的用于粗锻的锻造模具中，将胚料镦粗为旋压胚型；旋压：把旋压胚型放入旋压机上的旋压模具中，将旋压胚型旋压为轮毂粗型；精锻：把轮毂粗型放入压力机的用于精锻的锻造模具中，将轮毂粗型精打成型为轮毂。本方法所具有的优点是：在保证产品质量和成本较低的前提下，对旋压机行程的要求较小。本发明还公开了该方法中所用锻造模具和旋压模具。

Description

三步法铝合金轮毂生产方法及其所用锻造模具和旋压模具

技术领域

本发明涉及铝合金轮毂制备技术领域，尤其是涉及一种三步法铝合金轮毂生产方法。本发明还涉及该方法中所用锻造模具和旋压模具。

背景技术

目前，铝合金轮毂正越来越广泛的用于汽车领域，其制备工艺多采用压铸工艺或整体锻造工艺。其中，采用压铸工艺时，所制备的铝合金轮毂难免存在着铸造缺陷以及机械性能较低的问题；采用整体锻造工艺时，存在着生产成本较大的问题。将以上方法改进后，出现了锻造之后进行旋压的生产方法，较好的解决了以上缺陷。但是，该锻造之后旋压的方法受生产设备工作行程的限制。即，如果旋压机行程小，就只能生产小规格产品。因此，在生产设备限制，产品又较为复杂时，锻造之后旋压的方法无法适应。

发明内容

本发明的目的是提供一种三步法铝合金轮毂生产方法，它具有在保证产品质量和成本较低的前提下，对旋压机行程的要求较小，从而适应性较强的特点。本发明还公开了该方法中所用锻造模具和旋压模具。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：三步法铝合金轮毂生产方法，依次包括将铝合金棒料切割成胚料步骤、清洗胚料去除油污步骤、加热保温胚料步骤，所述加热保温胚料步骤之后依次包括如下步骤：

A）粗锻胚料：把胚料放入压力机的用于粗锻的锻造模具中，将胚料镦粗为旋压胚型；

B）旋压：把旋压胚型放入旋压机上的旋压模具中，将旋压胚型旋压为轮毂粗型；

C）精锻：把轮毂粗型放入压力机的用于精锻的锻造模具中，将轮毂粗型精打成型为轮毂。

所述加热保温胚料步骤为：用20~30min将胚料从室温加热到450~550℃，保温2~2.5h。

所述步骤B）中，在旋压开始前用12~15min将旋压模具从室温预热至280~380℃。

所述步骤B）中，在旋压开始前在旋压模具外腔表面刷上水剂脱模剂。

所述水剂脱模剂水剂脱模剂以38号汽缸油或24号气缸油代替。

所述步骤C）中，在将轮毂粗型放入用于精锻的锻造模具中之前用20~25min将轮毂粗型从室温加热到480~500℃，保温2~2.5h。

本方法所具有的优点是：

1、保证了产品质量。本发明的三步法铝合金轮毂生产方法减少了其他工艺中加热频繁和加热温度过高而产生缺陷的可能性，从而汽车铝合金轮毂的机械性能得到了较大的提高。经常规实验，比较数据见附表：

附表：

2、制备成本低。本发明中加热工序次数较少；且相对于整体锻造和压铸而言，所需加热温度较低。这样，本发明浪费能源较少，直接降低了轮毂成本。同时，本发明中通过粗锻、旋压、精整三副组合模具就可生产出由于旋压机器工作行程和直径限制而无法生产的特种大直径汽车铝合金轮毂坯料。这样无须购买价格昂贵的大型旋压设备，节约了投资成本。

3、不受机器设备行程影响。通过粗锻、旋压、精锻的工艺的结合，在旋压中无需将轮毂的宽度一次性旋压到位，可以由精锻工艺进行补充，很好的解决了特种铝合金轮毂直接锻造难成型，而旋压机行程较小时旋压后尺寸又不能直接到位的难题。

本发明的三步法铝合金轮毂生产方法中所用的锻造模具，包括上模和下模，其中，上模包括上模架，上模架内设有上模芯，上模芯的下部具有上模唇；下模包括下模架，下模架中设有下模套圈，下模套圈内部下侧设有下模芯，且上模唇能够伸入下模套圈中，上模芯下表面、下模套圈内侧壁、下模芯上表面共同围成锻模型腔，该锻模型腔和旋压胚型外形或轮毂外形相配。

所述上模架和上模芯之间设有调节圈。

所述下模芯的底部设有顶出块。

该锻造模具的优点是：部件替代性较好，适应范围广，且使用方便。本发明的锻造模具采用分体式结构。当需要不同的胚型时，即可通过调整上、下模芯的形状完成。当需要进行粗锻或精锻时，在同样的压力机上，仅需调整上模唇进入下模圈中的深度即可达到不同的压力和胚料的密度。同时，该锻造模具的下部设有顶出块，利于成型后胚体的脱模，较为方便。

所述所述旋压模具从左至右依次包括前模、顶出盖和尾顶，其中，前模和旋压机的联轴器相配，尾顶和旋压机的顶杆相配，旋压胚型夹于顶出盖和尾顶之间，且前模和顶出盖之间设有碟簧；同时，前模和顶出盖之间设有限位连接螺栓，且碟簧套在限位连接螺栓上。

该旋压模具的优点是：使用方便，能够降低操作者的操作难度，进而提高产品质量、降低产品成本。本发明的铝合金轮毂前片旋压模具在使用时，操作者仅需将旋压胚型夹紧于顶出盖和尾顶之间，之后开动旋压机即可。当旋压胚型旋压完成后，松动尾顶，则顶出盖自行将旋压胚型顶出，避免了操作者手工将具有一定温度的坯料从前模上撬出等工序，从而操作步骤少，操作难度低。显然，较为简单的操作难度，能够避免产品质量受到操作者工作情绪、疲劳程度等因素的影响，从而产品质量好、成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的生产流程图；

图2是本发明的锻造模具的主视剖视图；

图3是本发明的旋压模具在旋压程序开始时尾顶压紧后的装配示意图；

图4是本发明的旋压模具在旋压程序结束时尾顶脱开后的装配示意图。

图中：10、前模，11、螺杆通过孔；20、顶出盖；30、尾顶；40、限位连接螺栓；50、碟簧；70、上模，71、上模架，72、上模芯，721、上模唇；80、下模，81、下模架，82、下模芯，83、下模套圈，84、顶出块；100、旋压胚型；200、锻模型腔。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例1，见图1所示：本发明的铝合金轮毂的制备采取三步法铝合金轮毂生产方法。具体的，该方法依次包括将铝合金棒料切割成胚料步骤、清洗胚料去除油污步骤、加热保温胚料步骤。其中，加热保温胚料步骤为：用20min将胚料从室温加热到450℃，保温2h。铝合金棒料可以采用Φ355mm棒料。之后，依次进行如下步骤：

A）粗锻胚料：把胚料放入压力机的用于粗锻的锻造模具中，将胚料镦粗为旋压胚型。其中，压力机可以采用2500T压力机。

B）旋压：把旋压胚型放入三旋轮卧式旋压机上的旋压模具中，将旋压胚型旋压为轮毂粗型；其中，在旋压开始前用12min将旋压模具从室温预热至280℃；在旋压开始前在旋压模具外腔表面刷上水剂脱模剂。此处采用水剂脱模剂，而不采用一般的石墨油作为旋压的润滑剂，因为铝合金中含镁，使用石墨油会在坯件表面产生斑点，温度高还会产生油烟，最终影响产品的美观和环境。

C）精锻：把轮毂粗型放入压力机的用于精锻的锻造模具中，将轮毂粗型精打成型为轮毂。其中，在将轮毂粗型放入用于精锻的锻造模具中之前用20min将轮毂粗型从室温加热到480℃，保温2h。

本发明中所用的锻造模具包括用于粗锻的锻造模具和用于精锻的锻造模具。这两种锻造模具的结构相同，仅在于内部锻造型腔的区别。具体的，见图2所示：该锻造模具包括上模70和下模80。显然，上模70和下模80分别连接锻造机的上下压力台，进而能够合在一起。其中，上模70包括用于连接上压力台的上模架71。上模架71内设有上模芯72，上模芯72的下部具有上模唇721。下模80包括用于连接下压力台的下模架81，下模架81中设有下模套圈83，下模套圈83内部下侧设有下模芯82。这样当上模70和下模80合在一起时，上模唇721进入下模套圈83内，上模芯72下表面、下模套圈83内侧壁、下模芯82上表面共同围成锻模型腔200。此时，该锻模型腔200根据需要，可以和旋压胚型外形或轮毂外形相配。即，当模型腔200和旋压胚型外形相同，则该锻造模具用于粗锻；当模型腔200和轮毂外形外形相同，则该锻造模具用于精锻。由于根据模具的用途不同、所需加工的产品规格不同，只需调整上模芯72、下模芯82、下模套圈83即可达到不同的使用效果。而通过调整上模唇721进入下模套圈83，亦可达到不同的锻造强度、胚型宽度，从而使该锻造模具的适用范围极广。

优化的，上模架71和上模芯72之间设有调节圈73。显然，上模架71、调整圈73、上模芯72之间均设有定位凸台的定位装置。这样，进一步增加了该锻造模具部件之间调换的灵活性，使该锻造模具能够进一步拓宽适用范围。当然，调整圈73可以是多个。

进一步优化，为了使锻造完成的胚体易于脱模，该下模芯82的底部设有顶出块84。显然，该顶出块84向下模芯82之外连接有连接杆或下模芯82上开有通孔。这样，从下模芯82的外部向上顶动顶出块84，即可将胚体顶出。

见图3和图4所示，本发明中的旋压模具旋压时所用的旋压模具从左至右依次包括前模10、顶出盖20和尾顶30。其中，前模10和旋压机的联轴器相配。即，旋压加工时，前模10固定连接于旋压机的联轴器上。尾顶30和旋压机的顶杆相配。即，旋压加工时，尾顶30安装在旋压机顶杆上。此时，旋压胚型100夹于顶出盖20和尾顶30之间。为了使加工完成后，旋压胚型100能够自行从模具上脱离，前模10和顶出盖20之间设有碟簧50。即，旋压加工完成后，尾顶30向右位移，碟簧50向右推动顶出盖20位移，从而旋压胚型100从前模10和顶出盖20上脱离从而成为轮毂粗型。

优化的，为了顶出旋压胚型100后，顶出盖20和前模10之间具有间隙，但是不会分离，则前模10和顶出盖20之间设有限位连接螺栓40。具体的，该限位连接螺栓40的螺杆旋接在顶出盖20左侧。同时，前模10上设有螺杆通过孔11，限位连接螺栓40的螺杆间隙配合的穿过该螺杆通过孔11，且限位连接螺栓40的头部位于前模10的左侧。这样，该限位连接螺栓40能够在前模10的螺杆通过孔11内滑动，从而顶出盖20和前模10之间的距离能够发生变化，但是二者始终连接。此时，为了旋压模具结构的紧凑，碟簧50可以套在限位连接螺栓40上。

这样，当旋压程序开始，尾顶30向左顶，碟簧50压缩，使旋压胚型100压紧在顶出盖20上，之后对旋压胚型100进行旋压加工。当旋压程序结束，尾顶30向右退回，碟簧50松开，将旋压胚型100和顶出盖20弹出。但是，顶出盖20受到限位连接螺栓40的管制，则旋压胚型100和顶出盖20分离。

实施例2：与实施1的区别在于：加热保温胚料步骤为：用25min将胚料从室温加热到500℃，保温2.2h；步骤B）中，在旋压开始前用13min将旋压模具从室温预热至350℃；步骤B）中，在旋压开始前在旋压模具外腔表面刷上38号汽缸油；步骤C）中，在将轮毂粗型放入用于精锻的锻造模具中之前用23min将轮毂粗型从室温加热到490℃，保温2.2h。其中，采用38号气缸油代替水剂脱模剂，而不采用一般的石墨油作为旋压的润滑剂，原因同实施例1中使用水剂脱模剂。

实施例3：与实施1的区别在于：加热保温胚料步骤为：30min将胚料从室温加热到550℃，保温2.5h；步骤B）中，在旋压开始前用15min将旋压模具从室温预热至380℃；步骤B）中，在旋压开始前在旋压模具外腔表面刷上24号气缸油；步骤C）中，在将轮毂粗型放入用于精锻的锻造模具中之前用25min将轮毂粗型从室温加热到500℃，保温2.5h。其中，水脱模剂以24号气缸油代替，原因同于实施例2中应用38号汽缸油。

Claims (10)

1.三步法铝合金轮毂生产方法，依次包括将铝合金棒料切割成胚料步骤、清洗胚料去除油污步骤、加热保温胚料步骤，其特征在于：所述加热保温胚料步骤之后依次包括如下步骤：

A）粗锻：把胚料放入压力机的用于粗锻的锻造模具中，将胚料镦粗为旋压胚型；

B）旋压：把旋压胚型放入旋压机上的旋压模具中，将旋压胚型旋压为轮毂粗型；

C）精锻：把轮毂粗型放入压力机的用于精锻的锻造模具中，将轮毂粗型精打成型为轮毂。

2.根据权利要求1所述的三步法铝合金轮毂生产方法，其特征在于：所述加热保温胚料步骤为：用20~30min将胚料从室温加热到450~550℃，保温2~2.5h。

3.根据权利要求1所述的三步法铝合金轮毂生产方法，其特征在于：所述步骤B）中，在旋压开始前用12~15min将旋压模具从室温预热至280~380℃。

4.根据权利要求1所述的三步法铝合金轮毂生产方法，其特征在于：所述步骤B）中，在旋压开始前在旋压模具外腔表面刷上水剂脱模剂。

5.根据权利要求4所述的三步法铝合金轮毂生产方法，其特征在于：所述水剂脱模剂以38号汽缸油或24号气缸油代替。

6.根据权利要求1所述的三步法铝合金轮毂生产方法，其特征在于：所述步骤C）中，在将轮毂粗型放入用于精锻的锻造模具中之前用20~25min将轮毂粗型从室温加热到480~500℃，保温2~2.5h。

7.权利要求1至6中任一项所述的三步法铝合金轮毂生产方法中所用的锻造模具，其特征在于：所述锻造模具包括上模和下模，其中，上模包括上模架，上模架内设有上模芯，上模芯的下部具有上模唇；下模包括下模架，下模架中设有下模套圈，下模套圈内部下侧设有下模芯，且上模唇能够伸入下模套圈中，上模芯下表面、下模套圈内侧壁、下模芯上表面共同围成锻模型腔，该锻模型腔和旋压胚型外形或轮毂外形相配。

8.权利要求7所述的三步法铝合金轮毂生产方法中所用的粗锻模具，其特征在于：所述上模架和上模芯之间设有调节圈。

9.权利要求7所述的三步法铝合金轮毂生产方法中所用的粗锻模具，其特征在于：所述下模芯的底部设有顶出块。

10.权利要求1至6中任一项所述的三步法铝合金轮毂生产方法中所用的锻造模具，其特征在于：所述所述旋压模具从左至右依次包括前模、顶出盖和尾顶，其中，前模和旋压机的联轴器相配，尾顶和旋压机的顶杆相配，旋压胚型夹于顶出盖和尾顶之间，且前模和顶出盖之间设有碟簧；同时，前模和顶出盖之间设有限位连接螺栓，碟簧套在限位连接螺栓上。

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