CN103331575A - 一种双向筒状凸台轮毂的成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双向筒状凸台轮毂的成型工艺，其采用冲锻复合成型工艺，以成型加工出带有双向筒状凸台轮毂，其首先通过两次拉深将坯料拉深成带有凸缘的锥形件，然后将冲孔后的锥形件进行两次缩径翻边及整形，成形出坯料中心筒壁；最终通过四道次墩粗工序逐步成形双向筒状凸台；由此可知，本发明避免了采用整体铸造、拼焊及锻造机加工的方式成形带有双向凸台轮毂零件的成形缺陷，本发明成形出的带有双向筒状凸台的轮毂，材料利用率高，成形效率高，成形精度高，整体力学性能较好。

Description

一种双向筒状凸台轮毂的成型工艺

技术领域

本发明涉及一种双向筒状凸台轮毂的成型工艺，其采用板料冲锻复合成型双向筒状凸台轮毂，属于板料冲锻加工领域。

本发明的另一技术目的是提供一种实现上述双向筒状凸台轮毂成型工艺的成型装置。

背景技术

对于带有双向筒状凸台的轮毂，传统加工方式为整体铸造、拼焊及锻造机加工的方式。采用整体铸造的方式，铸造工艺中固有的缺陷如气孔、缩松、裂纹等不易控制，而且铸件的力学性能较塑性成形件要低，效率也较低。采用拼焊的方式，需要更多的工装模具和设备的投入，制造成本高，同时焊接总成的零件精度受到影响，焊接热影响区性能降低，使整体质量有所降低。采用锻造机加工方法，对金属流线进行了破坏，生产效率低，材料利用率低，力学性能较低对于关键部位的零件无法满足其使用要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种双向筒状凸台轮毂的成型工艺，该工艺将板料采用冲锻复合成型工艺加工出带有双向筒状凸台的轮毂。采用该工艺成形的轮毂，不仅能满足尺寸要求，而且力学性能良好，材料利用率高，成形速度快，避免了采用各种传统方法加工所产生的一系列问题。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种双向筒状凸台轮毂的成型工艺，包括以下步骤：（1）设计一块符合待制双向筒状凸台轮毂成型要求的圆形板坯后，将所得圆形板坯经拉深处理，以形成圆板拉伸成型件，该圆板拉伸成型件为两端带有凸缘a的浅锥形件；（2）将步骤（1）获得的圆板拉伸成型件，沿中心冲制预制孔；（3）将经步骤（2）冲孔处理后的圆板拉伸成型件以预制孔定位，进行缩径翻边处理，以形成缩径翻边成型件，该缩径翻边成型件为初步具有筒形结构的坯料，该筒形结构的一端具有预制孔，另一端敞口设置，同时筒形结构敞口端向外均匀延伸形成凸缘b，凸缘b与筒形结构敞口端之间圆弧连接；（4）将步骤（3）获得的缩径翻边成型件以预制孔定位，进行筒壁、凸缘b整形处理，以初步整平缩径翻边成型件筒形结构的筒壁、凸缘b，获得筒壁-凸缘整形件；（5）将步骤（4）获得的筒壁-凸缘整形件以预制孔定位，进行筒壁墩粗处理，使得筒壁-凸缘整形件沿凸缘的横向中心线对称形成上凸台、下凸台，获得待制双向筒状凸台轮毂成品，完成该双向筒状凸台轮毂的成型加工。

所述步骤（1）中的拉深处理分为两道次完成；第一道次拉深处理基于第一道次拉深模具完成，第二道次拉深处理基于第二道次拉深模具完成；所述的第一道次拉深模具包括第一拉深下模、第一拉深上模以及置于第一拉深下模、第一拉深上模之间的压边装置；圆形板坯的端部压设在压边装置和第一拉深下模之间，且第一拉深下模、压边装置、圆形板坯、第一拉深上模同轴设置，同时压边装置设置用于第一拉深上模穿行的通孔；第一拉深上模在动力机构作用下，穿过压边装置，面向第一拉深下模平移，促使圆形板坯成为两端带有凸缘c、中部呈浅球面设置且中部浅球面与凸缘c圆弧连接的第一圆板拉伸成型件；所述的第二拉伸模具包括第二拉深下模、第二拉深上模，第二拉深下模包括基底以及设置于基底中部的中心凸台，第一圆板拉伸成型件通过中心凸台支撑在第二拉深下模、第二拉深上模之间，且第二拉深上模、第一圆板拉伸成型件、第二拉深下模三者同轴设置；所述中心凸台相对于基底的高度低于第一圆板拉伸成型件的高度，同时中心凸台与基底之间的连接圆角大于第一圆板拉伸成型件中部浅球面与凸缘c之间的连接圆角；第二拉深上模在动力机构的作用下，面向第二拉深下模的中心凸台平移，促使第一圆板拉伸成型件形成两端带有凸缘a的浅锥形件。

步骤（3）中的缩径翻边处理分为两道次完成；第一道次缩径翻边处理基于第一道次缩径翻边模具完成，第二道次缩径翻边处理基于第二道次缩径翻边模具完成；第一道次缩径翻边模具包括型腔具有坯料中部聚集功能的第一缩径下模、第一缩径压边圈以及第一缩径上模，配置预制孔的圆板拉伸成型件置于第一缩径下模、第一缩径上模之间，且三者同轴设置，同时第一缩径压边圈的内径适于第一缩径上模的穿行；第一缩径下模包括第一缩径下模基座以及设置于第一缩径下模基座中部的第一缩径下模中心柱，圆板拉伸成型件所配置的预制孔通过第一缩径下模中心柱支撑在第一缩径下模上方，且第一缩径下模中心柱的外径大于预制孔的内径，而圆板拉伸成型件的凸缘a端部压设在第一缩径压边圈与第一缩径下模之间；第一缩径上模在动力机构的驱动下，穿过第一缩径压边圈，对圆板拉伸成型件靠近凸缘a的曲面进行初步缩径处理、对圆板拉伸成型件的预制孔进行初步翻边处理，获得初步缩径翻边成型件；第二缩径翻边模具包括第二缩径下模、第二缩径压边圈以及第二缩径上模，第二缩径压边圈的内径适于第二缩径上模穿行；初步缩径翻边成型件置于第二缩径下模、第二缩径上模之间，所述第二缩径下模包括第二缩径下模基座以及设置于第二缩径下模基座中部的第二缩径下模中心柱，初步缩径翻边成型件中部孔的小端通过第二缩径下模中心柱支撑在第二缩径下模上方，且第二缩径下模中心柱的外径大于初步缩径翻边成型件中部孔的小端内径，而初步缩径翻边成型件的凸缘端部压设在第二缩径压边圈与第二缩径下模之间；第二缩径上模在动力机构的驱动下，穿过第二缩径压边圈，对初步缩径翻边成型件靠近中部孔的曲面为中心进行再次缩径处理、对初步缩径翻边成型件的中部孔再次进行翻边处理，获得缩径翻边成型件。

根据以上的技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

本发明采用冲锻复合成型工艺，以成型加工出带有双向筒状凸台轮毂，其首先通过两次拉深将坯料拉深成带有凸缘的锥形件，然后将冲孔后的锥形件进行两次缩径翻边及整形，成形出坯料中心筒壁。最终通过四道次墩粗工序逐步成形双向筒状凸台。由此可知，本发明避免了采用整体铸造、拼焊及锻造机加工的方式成形带有双向凸台轮毂零件的成形缺陷，本发明成形出的带有双向筒状凸台的轮毂，材料利用率高，成形效率高，成形精度高，整体力学性能较好。

附图说明

图1是本发明所述带有双向筒状凸台轮毂成品的结构示意图；

图1中：下凸台11；上凸台12；凸缘13；

图2是本发明所述预成型坯料的结构示意图；

图3是本发明所述第一次拉深工艺的实施结构示意图，图中：第一拉深下模101；压边装置102；第一拉深上模103；第一拉深上模的球形工作面104；圆形板坯105；

图4是本发明所述第二次拉深工艺的实施结构示意图，图中：第二拉深下模201；第二拉深下模的中心凸台202；第一圆板拉伸成型件203；第二拉深上模204；中心凸台与基底之间的连接圆角205；

图5是本发明所述第一次缩径翻边工艺的实施结构示意图，图中：第一缩径下模301；第一缩径压边圈302；第一缩径上模303；配置预制孔304的圆板拉伸成型件305；第一缩径下模的型腔306；第一缩径下模的中心柱307；

图6是本发明所述第二缩径翻边工艺的实施结构示意图，图中：第二缩径下模401；第二缩径下模的中心柱402；第二缩径压边圈403；第二缩径上模404；

图7是本发明所述筒壁/凸缘整形工艺的实施结构示意图，图中：整形下模501；整形下模的中心柱502；经二次缩径处理后的坯料503；整形上模504；

图8是本发明所述第一筒壁墩粗工艺的实施结构示意图，图中：第一墩粗下模601；第一墩粗下模中心柱与第一墩粗下模基座之间的圆角602；筒壁-凸缘整形件603；第一墩粗压环604；第一墩粗上模605；

图9是本发明所述第二筒壁墩粗工艺的实施结构示意图，图中：第二墩粗下模701；第二墩粗下模中心柱与直边之间的圆角702；第二墩粗上模703；第二墩粗压环704；

图10是本发明所述第三筒壁墩粗工艺的实施结构示意图，图中：第三墩粗下模801；第三墩粗下模的凸台型腔802；经二次墩粗处理后的坯料803；第三墩粗压环804；第三墩粗上模805；

图11是本发明所述第四筒壁墩粗工艺的实施结构示意图，图中：第四墩粗下模901；第四墩粗下模的凸台型腔902；经三次墩粗处理后的坯料903；第四墩粗压环904；第四墩粗上模905。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。

如图1所示，其公开了本发明待制双向筒状凸台轮毂的结构示意图，该待制双向筒状凸台轮毂包括上凸台、下凸台以及凸缘，上凸台、下凸台相对于凸缘的横向轴线对称设置，且上凸台、下凸台拼接而成的部件位于凸缘中部。由图可知：凸台的厚度较厚，达到7.5mm，凸缘部分厚度为4mm，上凸台及下凸台的高度均为3.5mm。在双向凸台成形之前，需要通过两次拉深、冲孔、二道次缩径翻边及整形工序将圆形板坯进行预制坯料。在理想情况下，根据体积不变原理，计算出预制坯料的尺寸如图2所示。但是由于在缩径翻边过程中，会导致坯料的凸缘部分的厚度分布会稍大于4mm，因此在选择坯料的时候要加余量。

本申请所述的双向筒状凸台轮毂的成型工艺，具体包括以下步骤：

1)将圆形坯料两次拉深成带有凸缘的浅锥形件：如图3所示，将坯料置于第一拉深下模101型腔，采用压边装置102，第一拉深上模103下行，首次拉深将圆形板坯拉深成带有窄凸缘的浅球面坯料。浅球面坯料的高度要高于图2所示坯料的凸台高度21.7mm。如图4所示，将窄凸缘的浅球面坯料放入第二拉深下模201中，第二拉深上模204下行将坯料反拉深成带有凸缘的浅锥形件坯料。图4中的第二拉深下模中心凸台202的高度比坯料要低，模上圆角205较大，这样可以减少在拉深过程中坯料筒形部分的坯料变薄程度，同时筒形部分厚度分布较均匀。

    2)将带有凸缘的浅锥形件坯料中心冲出Φ18预制孔。

3)通过二道次缩径工艺对坯料进行缩径翻边：如图5所示，在第一道次缩径翻边工序中，将冲孔后的坯料放置在缩径翻边下模301中，第一缩径压边圈302将坯料凸缘压住，防止在第一缩径上模303下行过程中，坯料凸缘部分翘起。坯料的外缘周边受到第一缩径下模301的型腔306的限制，第一缩径上模303在下行过程中，坯料不会向径向外方后让，使材料主要向坯料中心流动。第一缩径下模中心柱307的直径为Φ22，对坯料起到支撑和翻边的作用，这样在缩径翻边的过程中，可以同时完成对中心筒状坯料的缩径和翻边。第一缩径下模中心柱307的直径比坯料的预置孔304直径要大，这样避免了坯料在缩径翻边的过程中整体拉入下模型腔。在第一道次缩径翻边工序中，通过调整上模型腔的斜度、直径及上下模的圆角半径，将坯料向中心“推赶”。如图6所示，在第二道次缩径翻边工序中，进一步减小第一缩径上模303的型腔直径，以形成第二缩径上模404，第二缩径压边圈403将坯料凸缘部分压紧，第二缩径下模中心柱402支撑着坯料，第二缩径上模404下行，进一步对坯料进行缩径翻边，二道次缩径翻边成形后的坯料中心筒形部分基本成形。

4)如图7所示，将坯料放置于整形下模501中，整形上模504下行，对坯料的筒壁及凸缘部分进行整形。由于在缩径翻边工序中，中心筒形部分的坯料厚度会增加，平均大于4mm，因此在整形工序中，将整形下模中心柱502的直径改为Φ20，使整形下模中心柱502与整形上模504型腔的间隙为5mm。在整形上模504下行的过程中，不仅能保留凸台部的金属量，同时可以将凸台整平。整形工序需要采用较大的成形载荷，将缩径翻边后的坯料的筒壁及凸缘部分尽量整平，避免筒壁处有弯曲。凸缘部分的平整有助于减少后续墩粗工序坯料金属产生向外的金属流动，造成凸台处的金属储备不足，因此整形工序对零件的成形至关重要。

5)对坯料的筒壁进行四道次墩粗成形双向筒状凸台：若采用一次墩粗工序成形双向筒状凸台，在墩粗过程中，由于下模有凸台型腔，坯料在墩粗的过程中会整体下移，继续墩粗会导致坯料轴向弯扭，造成坯料相邻表面重叠在一起而产生折叠，特别在上模圆角处极易产生墩粗折叠。为避免此缺陷产生，采用四道次逐步墩粗成形的方法。如图8所示，在第一道次墩粗中，将第一墩粗下模中心柱与第一墩粗下模基座的连接部分采用圆角过渡，两者的连接圆角602的大小稍大于坯料的圆角，第一墩粗下模中心柱的直径为零件筒状凸台的内径Φ15。这样在墩粗的过程中坯料就不会下移，同时第一墩粗下模中心柱对筒状坯料起到刚性支撑的作用，避免了坯料产生轴向弯扭而在筒壁上产生折叠。在第一道次墩粗时，第一墩粗上模605将坯料凸缘部分压紧，第一墩粗压环604下行，将筒壁坯料进行墩粗，充填效果良好。如图9所示，在第二道次墩粗时，第二墩粗下模701的中心柱与第二墩粗下模701的基座之间采用直角过渡或小圆角过渡，第二墩粗上模703将坯料凸缘部分压紧，第二墩粗压环704下行，对坯料进一步墩粗。如图10所示，第三道次墩粗为下凸台成形的过渡阶段，第三墩粗下模的凸台型腔802为圆弧形，第三墩粗上模805将坯料凸缘部分压紧，第三墩粗压环804下行，使坯料墩粗成浅的圆弧形凸台。在第四道次墩粗时，第四墩粗下模的凸台型腔902为零件的下凸台尺寸，此时第四墩粗上模905将坯料凸缘压紧，第四墩粗压环904下行，最中成形出双向筒状凸台。如果省去第三次墩粗工序，筒壁坯料在墩粗时会首先下行，最后充填上模圆角部分，这就造成坯料上模圆角产生折叠。

综上所述，可知本发明采用冲锻复合成形工艺对带有双向筒状凸台轮毂进行成形，首先通过两次拉深将坯料拉深成带有凸缘的锥形件，然后将冲孔后的锥形件进行两次缩径翻边及整形，成形出坯料中心筒壁。最终通过四道次墩粗工序逐步成形双向筒状凸台。本发明避免了采用整体铸造、拼焊及锻造机加工的方式成形带有双向凸台轮毂零件的成形缺陷，本发明成形出的带有双向筒状凸台的轮毂，材料利用率高，成形效率高，成形精度高，整体力学性能较好。

Claims (4)

1.一种双向筒状凸台轮毂的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）设计一块符合待制双向筒状凸台轮毂成型要求的圆形板坯后，将所得圆形板坯经拉深处理，以形成圆板拉伸成型件，该圆板拉伸成型件为两端带有凸缘a的浅锥形件；（2）将步骤（1）获得的圆板拉伸成型件，沿中心冲制预制孔；（3）将经步骤（2）冲孔处理后的圆板拉伸成型件以预制孔定位，进行缩径翻边处理，以形成缩径翻边成型件，该缩径翻边成型件为初步具有筒形结构的坯料，该筒形结构的一端具有预制孔，另一端敞口设置，同时筒形结构敞口端向外均匀延伸形成凸缘b，凸缘b与筒形结构敞口端之间圆弧连接；（4）将步骤（3）获得的缩径翻边成型件以预制孔定位，进行筒壁、凸缘b整形处理，以初步整平缩径翻边成型件筒形结构的筒壁、凸缘b，获得筒壁-凸缘整形件；（5）将步骤（4）获得的筒壁-凸缘整形件以预制孔定位，进行筒壁墩粗处理，使得筒壁-凸缘整形件沿凸缘的横向中心线对称形成上凸台、下凸台，获得待制双向筒状凸台轮毂成品，完成该双向筒状凸台轮毂的成型加工。

2.根据权利要求1所述双向筒状凸台轮毂的成型工艺，其特征在于，所述步骤（1）中的拉深处理分为两道次完成；第一道次拉深处理基于第一道次拉深模具完成，第二道次拉深处理基于第二道次拉深模具完成；所述的第一道次拉深模具包括第一拉深下模、第一拉深上模以及置于第一拉深下模、第一拉深上模之间的压边装置；圆形板坯的端部压设在压边装置和第一拉深下模之间，且第一拉深下模、压边装置、圆形板坯、第一拉深上模同轴设置，同时压边装置设置用于第一拉深上模穿行的通孔；第一拉深上模在动力机构作用下，穿过压边装置，面向第一拉深下模平移，促使圆形板坯成为两端带有凸缘c、中部呈浅球面设置且中部浅球面与凸缘c圆弧连接的第一圆板拉伸成型件；所述的第二拉伸模具包括第二拉深下模、第二拉深上模，第二拉深下模包括基底以及设置于基底中部的中心凸台，第一圆板拉伸成型件通过中心凸台支撑在第二拉深下模、第二拉深上模之间，且第二拉深上模、第一圆板拉伸成型件、第二拉深下模三者同轴设置；所述中心凸台相对于基底的高度低于第一圆板拉伸成型件的高度，同时中心凸台与基底之间的连接圆角大于第一圆板拉伸成型件中部浅球面与凸缘c之间的连接圆角；第二拉深上模在动力机构的作用下，面向第二拉深下模的中心凸台平移，促使第一圆板拉伸成型件形成两端带有凸缘a的浅锥形件。

3.根据权利要求1所述双向筒状凸台轮毂的成型工艺，其特征在于，步骤（3）中的缩径翻边处理分为两道次完成；第一道次缩径翻边处理基于第一道次缩径翻边模具完成，第二道次缩径翻边处理基于第二道次缩径翻边模具完成；第一道次缩径翻边模具包括型腔具有坯料中部聚集功能的第一缩径下模、第一缩径压边圈以及第一缩径上模，配置预制孔的圆板拉伸成型件置于第一缩径下模、第一缩径上模之间，且三者同轴设置，同时第一缩径压边圈的内径适于第一缩径上模的穿行；第一缩径下模包括第一缩径下模基座以及设置于第一缩径下模基座中部的第一缩径下模中心柱，圆板拉伸成型件所配置的预制孔通过第一缩径下模中心柱支撑在第一缩径下模上方，且第一缩径下模中心柱的外径大于预制孔的内径，而圆板拉伸成型件的凸缘a端部压设在第一缩径压边圈与第一缩径下模之间；第一缩径上模在动力机构的驱动下，穿过第一缩径压边圈，对圆板拉伸成型件靠近凸缘a的曲面进行初步缩径处理、对圆板拉伸成型件的预制孔进行初步翻边处理，获得初步缩径翻边成型件；第二缩径翻边模具包括第二缩径下模、第二缩径压边圈以及第二缩径上模，第二缩径压边圈的内径适于第二缩径上模穿行；初步缩径翻边成型件置于第二缩径下模、第二缩径上模之间，所述第二缩径下模包括第二缩径下模基座以及设置于第二缩径下模基座中部的第二缩径下模中心柱，初步缩径翻边成型件中部孔的小端通过第二缩径下模中心柱支撑在第二缩径下模上方，且第二缩径下模中心柱的外径大于初步缩径翻边成型件中部孔的小端内径，而初步缩径翻边成型件的凸缘端部压设在第二缩径压边圈与第二缩径下模之间；第二缩径上模在动力机构的驱动下，穿过第二缩径压边圈，对初步缩径翻边成型件靠近中部孔的曲面为中心进行再次缩径处理、对初步缩径翻边成型件的中部孔再次进行翻边处理，获得缩径翻边成型件。

4.根据权利要求1所述双向筒状凸台轮毂的成型工艺，其特征在于，步骤（5）中的筒壁墩粗处理分为四道次逐步完成，各道次筒壁墩粗处理基于相应的筒壁墩粗模具实现。

Images