CN107377995A - 一种车轮轻量化加工工装及方法 - Google Patents

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Abstract

一种车轮轻量化加工工装及方法，由旋转夹盘（1）、电动缸（2）、导轨（3）、滑块（4）、直线电机Ⅰ（5）、径向定位块（6）等组成。电动缸（2）驱动滑块（4）沿着导轨（3）运动时，可以调节超声波测厚传感器Ⅰ（8）与车轮轮辐接触的位置，便于检测不同位置的轮辐厚度。通过刀塔的运动，可以使超声波测厚传感器Ⅱ（17）接触到车轮外轮辋，检测轮辋壁厚。本发明将测量反馈***集成于制造过程中，提供了车轮在一序车削时，轮辋壁厚和轮辐厚度最小实体加工的工装和工艺方法，实现了车轮轻量化制造。采用此工装及方法，可以使每一件车轮加工时轮辋厚度和轮辐厚度闭环控制，控制精度高，满足连续化生产的要求。

Description

一种车轮轻量化加工工装及方法
技术领域
本发明涉及车轮减重和轻量化制造的技术领域，具体地说是一种车轮轻量化加工的工装及轻量化加工的方法。
背景技术
在满足安全性能的前提下，车轮逐渐向轻量化发展，车轮重量减轻，不仅有利于减小汽车阻力和油耗，而且改善车轮转动和制动性能。对于车轮制造企业，车轮重量减轻，可将铝屑回收利用，降低制造成本，所以，车轮轻量化制造是一项重要技术。在车轮机加工过程中，最小实体制造是实现车轮轻量化生产的有效途径，即将车轮尺寸按照最小实体控制。车轮轮辋壁厚和轮辐厚度是影响车轮重量的关键部位，所以，要想实现轻量化加工，必须将轮辋厚度和轮辐厚度进行最小实体控制。
发明内容
本发明的目的是要提供一种车轮轻量化加工工装及轻量化加工的方法，将测量反馈***集成于制造过程中，使正面不加工的车轮在一序车削过程中实现轮辋壁厚、轮辐厚度最小实体控制，从而实现车轮轻量化加工。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种车轮轻量化加工工装，由旋转夹盘、电动缸、导轨、滑块、直线电机Ⅰ、径向定位块、压电传感器Ⅰ、超声波测厚传感器Ⅰ、轴向定位块、转角缸压爪、立车一刀塔、内轮辋车刀、外轮辋车刀、装卡基座、直线电机Ⅱ、压电传感器Ⅱ、超声波测厚传感器Ⅱ、立车二刀塔、中心孔法兰车刀和轮辐背腔车刀组成。
旋转夹盘上均布三个径向定位块，用于车轮一序车削的径向定位，均布三个轴向定位块，用于一序车削的轴向定位，均布三个转角缸压爪，用于车轮的压紧。旋转夹盘上左右对称分布两个凹槽，左凹槽中固定安装电动缸和导轨，滑块安装在导轨上，电动缸输出端连接滑块，直线电机Ⅰ固定安装在滑块上，直线电机Ⅰ输出端安装超声波测厚传感器Ⅰ，压电传感器Ⅰ集成于超声波测厚传感器Ⅰ内部。电动缸驱动滑块沿着导轨运动时，可以调节超声波测厚传感器Ⅰ与车轮轮辐接触的位置，便于检测不同位置的轮辐厚度。
立车一刀塔上安装有内轮辋车刀和外轮辋车刀，用于车削车轮内轮辋和外轮辋。立车二刀塔上安装有中心孔法兰车刀，用于车削车轮中心孔和法兰面，轮辐背腔车刀，用于车削轮辐背腔。装卡基座安装在立车一刀塔上，直线电机Ⅱ安装在装卡基座上，直线电机Ⅱ输出端安装超声波测厚传感器Ⅱ，压电传感器Ⅱ集成于超声波测厚传感器Ⅱ内部。通过刀塔的运动，可以使超声波测厚传感器Ⅱ接触到车轮外轮辋，检测轮辋壁厚。
一种车轮轻量化加工方法，包括以下工序。
（1）根据轮辐厚度径向检测位置要求，通过电动缸调节好超声波测厚传感器Ⅰ的径向位置。
（2）将车轮正面朝下，轮辋朝上，装卡到旋转夹盘上，装卡时要求车轮轮辐正对超声波测厚传感器Ⅰ；。
（3）采用车轮尺寸中值编制的加工程序对车轮进行车削，立车一刀塔上的外轮辋车刀车削外轮辋，内轮辋车刀车削内轮辋，立车二刀塔上的中心孔法兰车刀车削中心孔和法兰面，轮辐背腔车刀车削轮辐背腔。
（4）车削完成后，立车一刀塔运动，调节超声波测厚传感器Ⅱ的位置，使其正对车轮外轮辋，接着，直线电机Ⅱ启动，驱动超声波测厚传感器Ⅱ接近车轮外轮辋，当超声波测厚传感器Ⅱ接触到车轮外轮辋时，压电传感器Ⅱ拾取到信号，使直线电机Ⅱ停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅱ开始工作，检测轮辋壁厚；在检测轮辋壁厚的同时，直线电机Ⅰ启动，驱动超声波测厚传感器Ⅰ接近车轮轮辐，当超声波测厚传感器Ⅰ接触到车轮轮辐时，压电传感器Ⅰ拾取到信号，使直线电机Ⅰ停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅰ开始工作，检测轮辐厚度。
（5）计算机将检测到的轮辋壁厚和轮辐厚度值与最小实体值进行比较，将差值作为下一步精确车削的切削深度反馈给车床。
（6）车床收到切削深度指令后，启动内轮辋车刀对车轮内轮辋进行精确车削，启动轮辐背腔车刀对轮辐背腔进行精确车削；精确车削完成后，车轮一序加工完成，轮辋壁厚和轮辐厚度得到了最小实体控制。
（7）最后，将车轮转入二序车床，帽口和剩余的外轮辋车削后，就完成了整个车轮的车削加工。
本发明将测量反馈***集成于制造过程中，提供了车轮在一序车削时，轮辋壁厚和轮辐厚度最小实体加工的工装和工艺方法，实现了车轮轻量化制造。采用此工装及方法，可以使每一件车轮加工时轮辋厚度和轮辐厚度闭环控制，控制精度高，满足连续化生产的要求。
附图说明
图1是本发明一种车轮轻量化加工工装的主视图。
图2是本发明一种车轮轻量化加工工装的俯视图。
图中，1-旋转夹盘，2-电动缸，3-导轨，4-滑块，5-直线电机Ⅰ，6-径向定位块，7-压电传感器Ⅰ，8-超声波测厚传感器Ⅰ，9-轴向定位块，10-转角缸压爪，11-立车一刀塔，12-内轮辋车刀，13-外轮辋车刀，14-装卡基座，15-直线电机Ⅱ，16-压电传感器Ⅱ，17-超声波测厚传感器Ⅱ，18-立车二刀塔，19-中心孔法兰车刀， 20-轮辐背腔车刀。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例，给出本发明提出的具体装置细节和工作情况。
一种车轮轻量化加工工装，由旋转夹盘1、电动缸2、导轨3、滑块4、直线电机Ⅰ5、径向定位块6、压电传感器Ⅰ7、超声波测厚传感器Ⅰ8、轴向定位块9、转角缸压爪10、立车一刀塔11、内轮辋车刀12、外轮辋车刀13、装卡基座14、直线电机Ⅱ15、压电传感器Ⅱ16、超声波测厚传感器Ⅱ17、立车二刀塔18、中心孔法兰车刀19和轮辐背腔车刀20组成。
旋转夹盘1上均布三个径向定位块6，用于车轮一序车削的径向定位，均布三个轴向定位块9，用于一序车削的轴向定位，均布三个转角缸压爪10，用于车轮的压紧。旋转夹盘1上左右对称分布两个凹槽，左凹槽中固定安装电动缸2和导轨3，滑块4安装在导轨3上，电动缸2输出端连接滑块4，直线电机Ⅰ5固定安装在滑块4上，直线电机Ⅰ5输出端安装超声波测厚传感器Ⅰ8，压电传感器Ⅰ7集成于超声波测厚传感器Ⅰ8内部。电动缸2驱动滑块4沿着导轨3运动时，可以调节超声波测厚传感器Ⅰ8与车轮轮辐接触的位置，便于检测不同位置的轮辐厚度。
立车一刀塔11上安装有内轮辋车刀12和外轮辋车刀13，用于车削车轮内轮辋和外轮辋。立车二刀塔18上安装有中心孔法兰车刀19，用于车削车轮中心孔和法兰面，轮辐背腔车刀20，用于车削轮辐背腔。装卡基座14安装在立车一刀塔11上，直线电机Ⅱ15安装在装卡基座14上，直线电机Ⅱ15输出端安装超声波测厚传感器Ⅱ17，压电传感器Ⅱ16集成于超声波测厚传感器Ⅱ17内部。通过刀塔的运动，可以使超声波测厚传感器Ⅱ17接触到车轮外轮辋，检测轮辋壁厚。
一种车轮轻量化加工方法，包括以下工序。
（1）根据轮辐厚度径向检测位置要求，通过电动缸2调节好超声波测厚传感器Ⅰ8的径向位置。
（2）将车轮正面朝下，轮辋朝上，装卡到旋转夹盘1上，装卡时要求车轮轮辐正对超声波测厚传感器Ⅰ8。
（3）采用车轮尺寸中值编制的加工程序对车轮进行车削，立车一刀塔11上的外轮辋车刀13车削外轮辋，内轮辋车刀12车削内轮辋，立车二刀塔18上的中心孔法兰车刀19车削中心孔和法兰面，轮辐背腔车刀20车削轮辐背腔。
（4）车削完成后，立车一刀塔11运动，调节超声波测厚传感器Ⅱ17的位置，使其正对车轮外轮辋，接着，直线电机Ⅱ15启动，驱动超声波测厚传感器Ⅱ17接近车轮外轮辋，当超声波测厚传感器Ⅱ17接触到车轮外轮辋时，压电传感器Ⅱ16拾取到信号，使直线电机Ⅱ15停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅱ17开始工作，检测轮辋壁厚；在检测轮辋壁厚的同时，直线电机Ⅰ5启动，驱动超声波测厚传感器Ⅰ8接近车轮轮辐，当超声波测厚传感器Ⅰ8接触到车轮轮辐时，压电传感器Ⅰ7拾取到信号，使直线电机Ⅰ5停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅰ8开始工作，检测轮辐厚度。
（5）计算机将检测到的轮辋壁厚和轮辐厚度值与最小实体值进行比较，将差值作为下一步精确车削的切削深度反馈给车床。
（6）车床收到切削深度指令后，启动内轮辋车刀12对车轮内轮辋进行精确车削，启动轮辐背腔车刀20对轮辐背腔进行精确车削；精确车削完成后，车轮一序加工完成，轮辋壁厚和轮辐厚度得到了最小实体控制。
（7）最后，将车轮转入二序车床，帽口和剩余的外轮辋车削后，就完成了整个车轮的车削加工。
实施例1：已知加工17寸车轮，中间轮辋壁厚4±0.25mm，轮辐在R120mm处，轮辐厚度为30±0.8mm。轻量化加工方法为。
（1）根据轮辐厚度径向检测位置（R120mm）要求，通过电动缸2调节好超声波测厚传感器Ⅰ8的径向位置为R120mm。
（2）将车轮正面朝下，轮辋朝上，装卡到旋转夹盘1上，装卡时要求车轮轮辐正对超声波测厚传感器Ⅰ8。
（3）采用车轮尺寸中值编制的加工程序对车轮进行车削，立车一刀塔11上的外轮辋车刀13车削外轮辋，内轮辋车刀12车削内轮辋，立车二刀塔18上的中心孔法兰车刀19车削中心孔和法兰面，轮辐背腔车刀20车削轮辐背腔。
（4）车削完成后，立车一刀塔11运动，调节超声波测厚传感器Ⅱ17的位置，使其正对车轮外轮辋，接着，直线电机Ⅱ15启动，驱动超声波测厚传感器Ⅱ17接近车轮外轮辋，当超声波测厚传感器Ⅱ17接触到车轮外轮辋时，压电传感器Ⅱ16拾取到信号，使直线电机Ⅱ15停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅱ17开始工作，检测轮辋壁厚；在检测轮辋壁厚的同时，直线电机Ⅰ5启动，驱动超声波测厚传感器Ⅰ8接近车轮轮辐，当超声波测厚传感器Ⅰ8接触到车轮轮辐时，压电传感器Ⅰ7拾取到信号，使直线电机Ⅰ5停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅰ8开始工作，检测轮辐厚度。
（5）计算机将检测到的轮辋壁厚和轮辐厚度值与最小实体值进行比较，检测到轮辋壁厚为3.95mm，与最小实体尺寸3.75mm作差值；将差值0.2mm作为下一步精确车削内轮辋的切削深度反馈给车床；检测到轮辐厚度为30.1mm，与最小实体尺寸29.2mm作差值；将差值0.9mm作为下一步精确车削轮辐背腔的切削深度反馈给车床。
（6）车床收到切削深度 0.2mm和0.9mm指令后，启动内轮辋车刀12对车轮内轮辋进行精确车削，启动轮辐背腔车刀20对轮辐背腔进行精确车削；精确车削完成后，车轮一序加工完成，轮辋壁厚和轮辐厚度得到了最小实体控制。
（7）最后，将车轮转入二序车床，帽口和剩余的外轮辋车削后，就完成了整个车轮的车削加工。

Claims (4)

1.一种车轮轻量化加工工装，由旋转夹盘（1）、电动缸（2）、导轨（3）、滑块（4）、直线电机Ⅰ（5）、径向定位块（6）、压电传感器Ⅰ（7）、超声波测厚传感器Ⅰ（8）、轴向定位块（9）、转角缸压爪（10）、立车一刀塔（11）、内轮辋车刀（12）、外轮辋车刀（13）、装卡基座（14）、直线电机Ⅱ（15）、压电传感器Ⅱ（16）、超声波测厚传感器Ⅱ（17）、立车二刀塔（18）、中心孔法兰车刀（19）和轮辐背腔车刀（20）组成，其特征在于：旋转夹盘（1）上左右对称分布两个凹槽，左凹槽中固定安装电动缸（2）和导轨（3），滑块（4）安装在导轨（3）上，电动缸（2）输出端连接滑块（4），直线电机Ⅰ（5）固定安装在滑块（4）上，直线电机Ⅰ（5）输出端安装超声波测厚传感器Ⅰ（8），压电传感器Ⅰ（7）集成于超声波测厚传感器Ⅰ（8）内部；电动缸（2）驱动滑块（4）沿着导轨（3）运动时，可以调节超声波测厚传感器Ⅰ（8）与车轮轮辐接触的位置，便于检测不同位置的轮辐厚度。
2.根据权利要求1所述的一种车轮轻量化加工工装，其特征在于：装卡基座（14）安装在立车一刀塔（11）上，直线电机Ⅱ（15）安装在装卡基座（14）上，直线电机Ⅱ（15）输出端安装超声波测厚传感器Ⅱ（17），压电传感器Ⅱ（16）集成于超声波测厚传感器Ⅱ（17）内部；通过刀塔的运动，可以使超声波测厚传感器Ⅱ（17）接触到车轮外轮辋，检测轮辋壁厚。
3.根据权利要求1所述的一种车轮轻量化加工工装，其特征在于：将车轮正面朝下，轮辋朝上，装卡到旋转夹盘（1）上，装卡时要求车轮轮辐正对超声波测厚传感器Ⅰ（8）。
4.一种车轮轻量化加工方法：包括以下工序：
（1）根据轮辐厚度径向检测位置要求，通过电动缸（2）调节好超声波测厚传感器Ⅰ（8）的径向位置；
（2）将车轮正面朝下，轮辋朝上，装卡到旋转夹盘（1）上，装卡时要求车轮轮辐正对超声波测厚传感器Ⅰ（8）；
（3）采用车轮尺寸中值编制的加工程序对车轮进行车削，立车一刀塔（11）上的外轮辋车刀（13）车削外轮辋，内轮辋车刀（12）车削内轮辋，立车二刀塔（18）上的中心孔法兰车刀（19）车削中心孔和法兰面，轮辐背腔车刀（20）车削轮辐背腔；
（4）车削完成后，立车一刀塔（11）运动，调节超声波测厚传感器Ⅱ（17）的位置，使其正对车轮外轮辋，接着，直线电机Ⅱ（15）启动，驱动超声波测厚传感器Ⅱ（17）接近车轮外轮辋，当超声波测厚传感器Ⅱ（17）接触到车轮外轮辋时，压电传感器Ⅱ（16）拾取到信号，使直线电机Ⅱ（15）停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅱ（17）开始工作，检测轮辋壁厚；在检测轮辋壁厚的同时，直线电机Ⅰ（5）启动，驱动超声波测厚传感器Ⅰ（8）接近车轮轮辐，当超声波测厚传感器Ⅰ（8）接触到车轮轮辐时，压电传感器Ⅰ（7）拾取到信号，使直线电机Ⅰ（5）停止运动，此时，超声波测厚传感器Ⅰ（8）开始工作，检测轮辐厚度；
（5）计算机将检测到的轮辋壁厚和轮辐厚度值与最小实体值进行比较，将差值作为下一步精确车削的切削深度反馈给车床；
（6）车床收到切削深度指令后，启动内轮辋车刀（12）对车轮内轮辋进行精确车削，启动轮辐背腔车刀（20）对轮辐背腔进行精确车削；精确车削完成后，车轮一序加工完成，轮辋壁厚和轮辐厚度得到了最小实体控制；
（7）最后，将车轮转入二序车床，帽口和剩余的外轮辋车削后，就完成了整个车轮的车削加工。
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