CN104772563B - 一种汽车铝合金轮毂的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、制造轮辋和轮辐；(2)、在转轴上安装跟随转轴转动的支撑装置，该支撑装置包括有可径向伸展从而对轮毂内壁进行支撑的支撑盘；(3)、将轮辋的一侧套入支撑装置，将轮辐压紧在轮辋的另一侧上，轮辐和轮辋之间形成需要连接的焊缝；(4)、支撑盘径向撑开，对轮毂内壁的焊缝进行垫实；(5)、采用搅拌摩擦焊接方法对轮辋和轮辐进行环向焊接。从而提供了一种汽车铝合金轮毂的制造方法，其不仅能够降低传统轮毂制造难度，而且具有生产效率高、能量消耗低、生产过程无污染、产品外形美观、尺寸精度高的优点，尤其适用于两片式轮毂的制造。

Description

一种汽车铝合金轮毂的制造方法

技术领域

本发明涉及一种汽车铝合金轮毂的制造方法。

背景技术

相比于钢制轮毂铝合金轮毂具有重量轻、散热及减震性能好、尺寸精度高、外表美观等优点，现在有越来越多的汽车开始采用铝合金轮毂。故，铝合金轮毂的加工制造方法的研究得到了广泛的重视。

铝合金汽车轮毂传统制造方法有铸造成型以及旋压成型。其中，铸造成型又可分为重力铸造和低压铸造，使用铸造方法生产铝合金轮毂具有生产成本低、生产效率高等优点，但其成品性能较差；而使用旋压法制造铝合金轮毂成品性能好，但其生产设备昂贵、花费时间长。上述两种成型方法具有各自不能克服的技术缺陷。为此，人们开拓新的铝合金轮毂的制造方法和制造工艺。

根据制造工艺不同，轮毂按照结构可分为单片式(一片式)、两片式和三片式。单片式即将整体铝锭放置在锻压模具上一次挤压成型(这里的一次是指整体，并非次数)，轮辐基本造型和轮辋一起成型后轮毂是成为整体的；两片式即将轮辋部分和轮辐分开锻制；三片式即将轮辐和轮辋分开锻制同时，轮辋也分为两个部分锻制。其中，三片式的轮辋必须用焊接和密封胶结合成轮辋整体避免漏气，同时轮辐部分和轮辋必须用螺丝固定。传统多片式铝合金轮毂的轮辐与轮辋间采用激光焊接、卯接或螺栓紧固的方法结合。其中，激光焊接具有焊接速度快、焊接精度高等优点，但其有焊接设备昂贵、能量消耗大、易产生焊接缺陷等缺点；卯接及螺栓紧固连接成本低、易加工，但其结合精度差、结合强度低。

为此，一种叫做搅拌摩擦焊的新型焊接技术应运而生，其常用于焊接以铝合金为代表的低熔点合金，其具有焊缝美观、无污染、结合强度高等优点。采用搅拌摩擦焊技术对轮毂进行焊接是指将轮辐放置如轮辋内通过一个高频率旋转的焊接头挤压连接部位，使该部位在高温作用下融化融合，同时由于热胀冷缩的效应该连接部位在冷却后会缩小，于是正好将轮辐部分精准的卡在轮辋内部。该技术的优势在于连接部位更加稳固，强度更高也更不容易脱落。同时，类似锻压技术也会产生连接部位分子密度更高的效果。

通常情况下，在进行筒状物环向焊接时，要将外直径等于待焊接筒内直径的钢管***待焊接筒，以实现其内部支撑。然而，现有在使用搅拌摩擦焊对轮毂进行焊接时，焊缝背面没有被垫实，焊缝形成空隙，影响了产品外形美观和尺寸精度。同时，轮毂是一种特殊的筒形物，其特殊之处在于，整个轮毂的直径并不恒定，其中间部分直径较小而两边直径较大，导致很难将钢管***带焊接轮毂内，另外，轮毂的一侧有轮辐，由于轮辐的阻挡，使得轮毂装载后，钢管不能再装入轮毂内，增加了搅拌摩擦焊难度，造成搅拌摩擦焊的轮毂焊接方法很难发挥其优越性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种汽车铝合金轮毂的制造方法，其不仅能够降低传统轮毂制造难度，而且具有生产效率高、能量消耗低、生产过程无污染、产品外形美观、尺寸精度高的优点，尤其适用于两片式轮毂的制造。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、制造轮辋和轮辐；

(2)、在转轴上安装跟随转轴转动的支撑装置，该支撑装置包括有可径向伸展从而对轮毂内壁进行支撑的支撑盘；

(3)、将轮辋的一侧套入支撑装置，将轮辐压紧在轮辋的另一侧上，轮辐和轮辋之间形成需要连接的焊缝；

(4)、支撑盘径向撑开，对轮毂内壁的焊缝进行垫实；

(5)、采用搅拌摩擦焊接方法对轮辋和轮辐进行环向焊接。

为了提高支撑盘在径向展开时的稳定性，所述支撑装置还包括设置于转轴上位于支撑盘一侧的固定盘和设置于转轴上位于支撑盘另一侧的将支撑盘径向撑开的推动组件，该支撑盘在固定盘上滑移。

优选地，所述推动组件包括滑动设置在该转轴上位于支撑盘另一侧的推动块以及为设置于该转轴上位于该推动块一侧的基块，在推动块和相应的支撑盘之间铰接有推动杆，在基块和推动块之间铰接有使得推动块在转轴上滑动的滑动杆。

为了便于实现滑动杆在转轴上的滑动操作，所述基块侧壁上固定有基座，在该基座上铰接有第一连杆，该第一连杆向外延伸有扳扣部，该第一连杆上位于该扳扣部的根部铰接有第二连杆，该第二连杆的另一端与滑动杆的端部铰接，锁定时，第一连杆、第二连杆和滑动杆在一条直线上。

为了提高了操作感，以及在解锁时，向上拨动扳扣部743时，使得推动块73具有一个回复力，所述推动块和固定盘之间设置有弹簧。

为了便于轮毂的装夹，所述转轴上设置有用于夹紧轮毂的夹紧结构，所述夹紧结构包括夹紧在轮毂两端的第一压盘和第二压盘，第一压盘的外侧设有向内压紧夹具，推动组件穿过第二压盘。

为了提高轮辐的加工质量，所述轮辐采用锻造方法制造，包括以下步骤：

(1)、采用圆柱形铝合金坯料，经模锻形成轮辐毛坯；

(2)、采用机械加工方法对经模锻后的轮辐毛坯进行加工成型；

(3)、对加工成型后的轮辐毛坯进行抛光处理形成轮辐成品。

为了适应轮辋形状的多变性，所述轮辋均采用径向模锻的方式，具体地，所述轮辋采用锻造方法制造，包括以下步骤：

(1)、采用圆筒形铝合金坯料，锻造扩孔，使圆筒内径符合下一次锻造要求；

(2)、对进行步骤(1)圆筒形铝合金坯料进行径向模锻，得到具有成品形状的轮辋毛坯；

(3)、对进行步骤(2)后的轮辋毛坯进行机械加工，得到尺寸精确的轮辋成品。

另外，在所述步骤(5)之后还包括如下步骤：(6)、对环向焊接后的轮毂进行打磨抛光。

此外，为了避免在轮毂上留下焊接工艺孔，在上述步骤(5)中可以在在焊接末端采用楔形块。

与现有技术相比，由于本发明的优点在于：采用搅拌摩擦焊实现轮辐和轮辋的连接，在制造过程中，具有生产效率高、能量消耗低、生产过程无污染，同时，支撑装置从轮辋的一侧穿入轮毂内，在轮毂装夹后，支撑盘径向伸展，从而对轮毂内壁的焊缝进行垫实，提供了搅拌摩擦焊接需求，提高了产品外形美观恶化尺寸精度，另外，由于支撑盘可以径向进行伸展，故不受轮毂中间部分直径较小而两边直径较大的约束，支撑装置只需单端进行***轮毂内壁，因此，安装轮毂时，只需将轮毂敞开一侧的套入即可，降低了传统轮毂制造难度，使其尤其适用于二片式轮毂的制造。

附图说明

图1是圆柱形铝合金坯料的结构示意图；

图2是轮辐毛坯的结构示意图；

图3是轮辐成品的结构示意图；

图4是圆筒形铝合金坯料的结构示意图；

图5是圆筒形铝合金坯料经锻造扩孔后的结构示意图；

图6是轮辋成品的结构示意图；

图7是轮辐和轮辋连接的结构示意图；

图8是轮毂安装于转轴上的结构示意图；

图9是图8的局部分解的结构示意图；

图10图8中支撑装置的结构示意图；

图11是图8中A处的局部放大图；

图12是图10中支撑盘的结构示意图；

图13是图10中固定盘的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明公开了一种汽车铝合金轮毂的制造方法，包括以下步骤：

(1)、制造轮辋13(如图6)和轮辐23(如图3)；

(2)、在转轴4上安装跟随转轴4转动的支撑装置7，该支撑装置7包括有可径向伸展从而对轮毂内壁进行支撑的支撑盘71；

(3)、将轮辋23的一侧套入支撑装置7，将轮辐13压紧在轮辋23的另一侧上，轮辐13和轮辋23之间形成需要连接的焊缝3，如图7所示；

(4)、支撑盘71径向撑开，在轮毂内壁的焊缝3处进行垫实；

(5)、采用搅拌摩擦焊接方法对轮辋23和轮辐13进行环向焊接。

其中，为了避免在轮毂上留下焊接工艺孔，在上述步骤(5)中可以在在焊接末端采用楔形块。另外，为了得到光洁的轮毂，在上述步骤(5)结束后，可以增加步骤(6)，对环向焊接后的轮毂进行打磨抛光。

其中，在步骤(1)中，轮辐13和轮辋23的加工方法有多种，一般采用铸造成型或者旋压成型的方式，在本发明中，轮辐13和轮辋23采用不同于常规的加工方法，即采用锻造的方式进行加工。

具体地，如图1至3所示，所述轮辐13采用锻造方法制造，包括以下步骤：

(1)、采用圆柱形铝合金坯料11，经模锻形成轮辐毛坯12；

(2)、采用机械加工方法对经模锻后的轮辐毛坯12进行加工成型；

(3)、对加工成型后的轮辐毛坯12进行抛光处理形成轮辐成品13。

如图4至6所示，所述轮辋23采用锻造方法制造，包括以下步骤：

(1)、采用圆筒形铝合金坯料21，锻造扩孔，得到经锻造扩孔后的圆筒形铝合金坯料22，使圆筒内径符合下一次锻造要求；

(2)、对进行步骤(1)圆筒形铝合金坯料21进行径向模锻，得到具有成品形状的轮辋毛坯；

(3)、对进行步骤(2)后的轮辋毛坯进行机械加工，得到尺寸精确的轮辋成品23。

另外，如图8至13所示，本发明中涉及的支撑装置7还包括设置于转轴4上位于支撑盘71一侧的固定盘72和设置于转轴4上位于支撑盘71另一侧的将支撑盘71径向撑开的推动组件。该支撑盘71的数量可以是一个或者多个，当支撑盘71的数量选用多个时，各个支撑盘71以转轴4为中心均布于转轴4的周向，本实用新型实施中，优先选用支撑盘71的数量为三个，每个支撑盘71呈中心角为120度的扇形；固定盘72设置于转轴4上且位于支撑盘71一侧，每个支撑盘71可沿着固定盘72径向滑移，具体地，在固定盘72上径向固定有导向条721(如图13所示)，在与该固定盘72相对的支撑盘71端面上相应设有导向块711，该导向块711上开有与该导向条721适配的导向槽712(如图12所示)。

其中，推动组件设置于转轴4上且位于支撑盘71另一侧，推动组件包括滑动设置在该转轴4上的推动块73以及为设置于该转轴4上位于该推动块73一侧的基块74，在推动块73和每个支撑盘71之间铰接有推动杆75，在基块74和推动块73之间通过一铰接轴铰接有使得推动块73在转轴4上滑动的滑动杆76，基块74侧壁上固定有基座741，在该基座741上铰接有第一连杆742，该第一连杆742向外延伸有扳扣部743，该第一连杆742上位于该扳扣部743的根部铰接有第二连杆744，该第二连杆744的另一端与滑动杆76的端部铰接，锁定时，第一连杆742、第二连杆744和滑动杆76在一条直线上。向上拨动扳扣部743，第一连杆742转动，带动第二连杆744向上运动，第二连杆744拉动滑动杆76向后移动，推动块73后移，每个支撑盘71在推动杆75的作用下，向内靠拢，支撑盘71收缩；同理，反向拨动扳扣部743，支撑盘71则径向伸展，当第一连杆742、第二连杆744和滑动杆76三者在一条直线上时(如图10所示的状态)，推动组件成锁定状态，此时，支撑盘71外缘即使受到压力，支撑盘71也不会向内靠拢。另外，所述推动块73和固定盘72之间设置有弹簧77，向下拨动扳扣部743时，需要克服弹簧77的阻力，一方面，提高了操作感，另一方面，在解锁时，向上拨动扳扣部743时，使得推动块73具有一个回复力。

此外，所述转轴上设置有用于夹紧轮毂的夹紧结构，夹紧结构包括夹紧在轮毂两端的第一压盘64和第二压盘65，第一压盘64的外侧设有向内压紧夹具5，推动组件穿过第二压盘65，该向内压紧夹具5为螺纹紧固件或者液压紧固件，利用向内压紧夹具5，使得第一压盘64将轮毂压紧于第二压盘65上，第一压盘64和第二压盘65的外缘上分别设有用于夹紧轮毂的夹紧组件6，该夹紧组件6包括于第一压盘64或者第二压盘65的外端面固定的夹紧基座61，在该夹紧基座61上形成有以该夹紧基座61为固定杆的四连杆机构，在该四连杆机构的主动杆62上延伸有扳动部621，在该四连杆机构的从动杆63上延伸有用于夹紧轮毂的紧扣部631。通过扳动紧扣部631，使得紧扣部631扣紧轮毂外周缘，实现了轮毂与第一压盘64和第二压盘65的相互固定。

上述支撑装置的使用原理为：

在对焊缝3进行搅拌摩擦焊接时，先将第一压盘64和向内压紧夹具5取下，接着，将轮辋23的一侧套入支撑装置7，将轮辐13压紧在轮辋23的另一侧上，将第一压盘64和向内压紧夹具5重新装上，再压紧向内压紧夹具5，如果是螺母的话，旋紧螺母即可，拨动紧扣部631，使得紧扣部631扣紧轮毂外周缘，实现了轮毂与第一压盘64和第二压盘65的相互固定，接着，拨动扳扣部743，使得支撑盘71伸展，从而对轮毂内壁的焊缝3处进行垫实，即可对焊缝3实施搅拌摩擦焊接。

综上，本发明采用搅拌摩擦焊实现轮辐13和轮辋23的连接，在制造过程中，具有生产效率高、能量消耗低、生产过程无污染，同时，支撑装置7从轮辋23的一侧穿入轮毂内，在轮毂装夹后，支撑盘71径向伸展，从而对轮毂内壁的焊缝3进行垫实，提供了搅拌摩擦焊接需求，提高了产品外形美观恶化尺寸精度，另外，由于支撑盘71可以径向进行伸展，故不受轮毂中间部分直径较小而两边直径较大的约束，支撑装置7只需单端进行***轮毂内壁，因此，安装轮毂时，只需将轮毂敞开一侧的套入即可，降低了传统轮毂制造难度，使其尤其适用于二片式轮毂的制造。

Claims (8)

1.一种汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、制造轮辋和轮辐；

(2)、在转轴上安装跟随转轴转动的支撑装置，该支撑装置包括有可径向伸展从而对轮毂内壁进行支撑的支撑盘；

(3)、将轮辋的一侧套入支撑装置，将轮辐压紧在轮辋的另一侧上，轮辐和轮辋之间形成需要连接的焊缝；

(4)、支撑盘径向撑开，对轮毂内壁的焊缝进行垫实；

(5)、采用搅拌摩擦焊接方法对轮辋和轮辐进行环向焊接；

所述支撑装置还包括设置于转轴上位于支撑盘一侧的固定盘和设置于转轴上位于支撑盘另一侧的将支撑盘径向撑开的推动组件，该支撑盘在固定盘上滑移；

所述推动组件包括滑动设置在该转轴上位于支撑盘另一侧的推动块以及设置于该转轴上位于该推动块一侧的基块，在推动块和相应的支撑盘之间铰接有推动杆，在基块和推动块之间铰接有使得推动块在转轴上滑动的滑动杆。

2.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：所述基块侧壁上固定有基座，在该基座上铰接有第一连杆，该第一连杆向外延伸有扳扣部，该第一连杆上位于该扳扣部的根部铰接有第二连杆，该第二连杆的另一端与滑动杆的端部铰接，锁定时，第一连杆、第二连杆和滑动杆在一条直线上。

3.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：所述推动块和固定盘之间设置有弹簧。

4.根据权利要求1至3任一项所述的汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：所述转轴上设置有用于夹紧轮毂的夹紧结构，所述夹紧结构包括夹紧在轮毂两端的第一压盘和第二压盘，第一压盘的外侧设有向内压紧夹具，推动组件穿过第二压盘。

5.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：所述轮辐采用锻造方法制造，包括以下步骤：

(1)、采用圆柱形铝合金坯料，经模锻形成轮辐毛坯；

(2)、采用机械加工方法对经模锻后的轮辐毛坯进行加工成型；

(3)、对加工成型后的轮辐毛坯进行抛光处理形成轮辐成品。

6.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：所述轮辋采用锻造方法制造，包括以下步骤：

(1)、采用圆筒形铝合金坯料，锻造扩孔，使圆筒内径符合下一次锻造要求；

(2)、对圆筒形铝合金坯料进行径向模锻，得到具有成品形状的轮辋毛坯；

(3)、对轮辋毛坯进行机械加工，得到尺寸精确的轮辋成品。

7.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：在所述步骤(5)之后还包括如下步骤：

(6)、对环向焊接后的轮毂进行打磨抛光。

8.根据权利要求1所述的汽车铝合金轮毂的制造方法，其特征在于：在步骤(5)中，在焊接末端采用楔形块。