6J×14车轮轮辋滚型工艺及模具设计

第１７卷第２期湖北汽车工业学院学报ｖ０１．１７Ｎｏ－２１竺兰！皇璺型：！！坚！！皇垒竺！坚！！堡！型堡！！！：！：！竺１６Ｊ×１４车轮轮辋滚型工艺及模具设计肖海波１，黎关恒：，董晓光２（１湖北汽车丁业学院机械Ｔ程系，湖北十堰４４２００２；２．东风汽车车轮有限公司，湖北十堰“２０４２）摘要：介绍了东风汽车车轮有限公司为开展滚型车轮生产线建设而进行的车轮轮辋滚型工艺的工序设计与模具设计，生产出的轮辋尺寸精度高，圆角减薄量小。关■词：轮辋；工艺：滚艇模具中圈分类号：Ｔ℃３０６文献标识码：Ｂ文章编号：１００８—５４８３（２００３）０２一００３１一０３随着中国高速公路里程迅速增长，适宜高速公路行驶的无内胎车轮市场需求空间越来越大，东风汽车车轮有限公司滚型车轮生产线建设得到国家大力支持．列为国家重点技术改造项目计划．轮辋作为车轮中的关键零件。其制造质量的好坏直接影响到车轮乃至整车的各项性能。１工艺分析车轮是由轮辋及轮辐组成。轮辋的制造工艺有两种方式：一种是用异型钢材卷圆制成轮辋，再与轮辐焊接成车轮。另一种是用板材卷圆后焊接呈圆筒状结构再经数次滚压形成所需轮辋断面形状，再与轮辐焊接成车轮。甩滚形工艺制的轮辋可达弼等强度要求，因此重量轻．形状精度高。图１是６“１４轮辋轮廓截面，拟订工艺过程为：剪条料一滚边一卷圆一压平一对焊一刨渣一滚压焊缝一切断头一水冷一校圆一扩口一一次滚型一二次滚型一三次滚型一扩张精整一冲气门孔。其中扩口和滚型是轮辋生产中的关键。滚型工艺设计可按分段变形的思路和变形前后的变形段中心线不变原则进行。滚压模具设计则遵循一滚定中心、二滚成形状、三滚定尺寸的三道滚型工序图，采用等间隙理论进行设计。图１６ｊｘｌ４轮辋截面图及滚型应力应变圈轮辋滚型属于旋压成形。轮辋的形状是通过滚型模上下模对金属坯料施加压力，迫使金属在上下模间产生塑性变形而成形的。轮辋滚型中的应力应变状况经实际网格法和理论分析可知：轮辋沿圆周方向的应力∥，在截面形心以上的部分为正，在截面形心以下的部分为负；轮辋沿截面中心线切线方向的应力们在截面形心以上的部分为负，在截面形心以下的部分为正；轮辋沿厚度方向的应力口。各处均为负，即正压力；轮辋槽底部位为压缩类变形区，８。为正，材料增厚；轮辋槽侧及其它位于截面形心以上的部位为伸长类变形区，８。为负，材料减薄；各圆角部分，由于伴随着弯曲变形，减薄更为严重。设计时。要充分考虑这些因素．尽力控制好减薄量。２工序图设计按逆向设计。即根据成品图设计出三滚工序尺寸，然后倒推向前设计出二滚工序、一滚工序、扩口工收稿日期：２００３—０４—１８；修回日期：２００３—０５—０６作者简介：肖海波（１９６７一）．男．扛西高安人．工程师，在读硬士．研究方向：汽车制造工艺与装备万方数据　㈡ｉ繇ｉｊ。§蕊《龋§一３２一序的工序尺寸。２．１三滚工序湖北汽车工业学院学报２００３年６月三滚时用轮辐肩宽定位，工作时轮缘先变形，当凸缘部位向下弯曲到一定程度后，槽底部分开始变形。第三道滚型是精确成形，要保持胎圈座尺寸不变，实现槽底尺寸到位，耳幅处尺寸也到位，径向尺寸在圆周上比成品小１％，即留下一定的扩张量。Ｄ＝３５４．８×９９％＝３５ｌｒｎｌｌｌ工序半成品图除径向尺寸Ｄ比成品小１％外其余同图１。２．２二滚工序二滚时轮缘至槽底圆角部分几乎同时变形，金属在径向、轴向都受到较大的应力，轮辋圆周方向伸长，而宽度减小。第二道滚型主要是成形状，要保持槽底形状不变，实现胎圈座尺寸到位。为便于材料流动通畅。轮缘处进行第２次过渡变形．使端口耳幅处为一大半圆状。设计原则为标定宽度和标定直径不变．两突峰Ｒ９．５和Ｒ１２尺寸及位置不变，ｃＡ、ＢＤ段尺寸不变，ＰＣ、ＡＢ、ＤＱ段设计为过渡形状，过渡段形状先用经验取值，再按变形前后的变形段中心线不变原则计算并调整。工序图见图２。以槽底ＡＢ段为例，取槽深增量为４ｍｍ，槽底过渡圆角为Ｒ７５，槽底圆角过渡半径为Ｒ１２，计算得三滚时中心线长７３．９７８，二滚时中心线长７５．５７３，两段相差２．１５６％．这是考虑到为避免三滚时槽底圆角处过分减薄而预留的一部分材料。２．３一滚工序一滚时槽底部分最先与上模接触而产生变形，此时外端尚未闭合，外侧金属将向槽底部分流动，故由槽底部分的材料在径向、轴向受较大的应力而产生周向伸长。但由于轮辋宽度大大减小，槽底虽有减薄，减薄量却不大。第一道滚型主要是预成形。滚压深槽过渡形状，中心需确定准确。槽底深度需增加４～４．５ｍｍ．以便于轮辋二、三滚时槽底各Ｒ处有材料可以补充，从而保证产品最终减薄量要求；两边耳幅处完成一次圆弧过渡。设计原则为标定宽度和标定直径不变．两突峰Ｒ９．５和Ｒ１２尺寸及位置不变，ＡＢ段尺寸与二滚时尺寸相同，ＰＡ、ＢＱ段设计为过渡形状。工序半成品图见图３。以ＰＡ段为例，取过渡圆角为Ｒ１２．圆角圆心内偏８．４图３一滚工序图ｍｍ，喇叭口倾角取４５。．计算得二滚时中心线长８４．５６８，一滚时中心线长８４．９８５，两者相差仅Ｏ．４９％。２．４扩口工序扩口的作用是将卷圆后的桶形件两端口在径向扩张成喇叭口状。以消除不圆度，便于滚型中的端面限位和变形顺利。扩口工序图见图４，设计时为便于扩口件在一滚时材料能顺利拉人下辊成为槽底，扩口件喇叭口在支于下辊两端时，斜边与槽顶圆角问留有一定间隙（１ｒｎｍ），扩口件端口径取产品图轮缘处最高点外径的９８．５％。Ｄｌ＝ｏ．９８５×（３５４．８＋２×１７．５）＝３８４ｍｍ图４扩口工序图万方数据　。毒ｉ魏蕴溆蕊；第１７卷第２期肖海波等：６Ｊ×１４车轮轮辋滚型工艺及模具设计一３３３滚压模具设计滚压属于不去材料的加工方法，模具设计中主要遵循“一滚定中心、二滚成形状、三滚定尺寸”、“尺寸结构、公差给定逐级到位”、“上下径比值拟订”等原则，具体设计时采用等间隙理论的方法，即上下辊的间隙处处相等，且间隙值为板料厚度６＝３ｍｍ，辊子的型面与相应工序图中轮辋的截面形状对应。一滚滚压模的设计与二、三滚略有区别．图５为将一滚模具、导向轮、限位轮移在同一剖面上，上滚模凸Ｒ应与导向轮．Ｒ相吻合，轮辋两端口轴向张开的角度与限位轮斜度一致。其上模凸Ｒ处最先接触材料．它是以Ｒ定准左右端的材料分配量．为了扩口件在一滚时能在上模准确定位，需设计两个限位轮。二滚时材料流动阻力大，变形大，回弹量大，要注意控制好标径和宽度。三滚目的是修整型面，除径向尺寸留扩张量外，轮辋型面与其它尺寸均到位，控制两耳幅尺寸是该工序关键。型辊直径的确定按先确定下辊件尺寸．后确定上径的原则，取下辊最大直径≤制件最小径（槽底内径）一某定值．该定值在１５，１８ｍｍ较好。二滚型辊计算过程为：最大直径Ｄ，＝３５ｌ一２１．５×２—２×３—１６．５＝２８５．５标定直径以＝２８５５—２１．４×２＋６＝２４８ｍｍｍｍｍｍ图５一滚滚压模阶梯剖面图由于设备上下轴转速比为１：１．２．故ｄ，＝１．２×２４８＝２９７侧辊轮廓尺寸同工序图槽底尺寸。４结语该工艺设计经现场试制，生产出的轮辋尺寸精度高，圆角减薄量小，为无内胎车轮的生产积累了经验。２００２年底，投资１个亿的滚型车轮生产线正式建成投产，预示着我国汽车车轮将实现无内胎化，实现车辆行驶的安全性与平稳性。参考文献：［１］庄继德．汽车轮胎学［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，１９９６．［２］翁其金．冷冲压与塑性成型［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９７ＴｈｅＲｏｌｌＦｏｒｍｉｎｇＰｒｏｃｅ鹪ａｎｄＭｏｌｌｌｄＤｅｓ咖ｏｆＷｈｅｅｌ础ｍｏｆ６Ｊ×１４ＸＩＡｏＨ越一ｂｏｌ。ＬＩＭｅｉ一１Ｍ培，ＤＯＮＧＸｉ∞一昏∞∞乎ＡｕｔｏｍｏｄｖｅＩｎｄｕｓｎｋ８（１．Ｄ。ｐｔ．ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｄｎｇ，ＨｕｂｅｉＩｎｓⅡｔｕｋ．Ｓｈｉｙ明４４２００２，Ｃｈｌｎａ；２．Ｄｏｎ出“ｇＡｂｓｔ聃ｃｔ：Ｔｈｉ８ｗｉｔｈｔｈｅｄｉｅｓＷｈｅｅｌｃ吣ｐ蛐ｙ．ｓｈｉｙａｎ４４２０４２，ｃ｝Ｉｉｎａ）ｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒ０ＵｆｏｒＩＩｌｉ“ｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｏｕｌｄｄｅｓｉｇｎｏｆｗｈｅｅｌｒｉｍ．Ｔｈｅｒｉｍｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｌｅｓｓｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓ．ｈ舶ｈｉｇｈｅｒＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｍ；ｐｒｏｃｅｓｓ；ｒｏＵｆｏｒｒｎｉｎｇｍｏｕｌｄ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＤａｔｅ：ＡｐＩ硼ｌ８，２０ｎ３）万方数据　6J×14车轮轮辋滚型工艺及模具设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

肖海波， 黎关恒， 董晓光

肖海波(湖北汽车工业学院,机械工程系,湖北,十堰,442002)， 黎关恒,董晓光(东风汽车车轮有限公司,湖北,十堰,442042)

湖北汽车工业学院学报

JOURNAL OF HUBEI AUTOMOTIVE INDUSTRIES INSTITUTE2003,17(2)

1.翁其金 冷冲压与塑性成型 19972.庄继德 汽车轮胎学 1996

1. 肖海波.黎美恒.董晓光 6J×14车轮轮辋滚型工艺[期刊论文]-模具制造2004(2)

2. 赵红利.李发云.罗成.吴放 汽车滚型轮辋闪光对焊开裂分析[期刊论文]-焊接技术2009,38(3)3. 肖海波.黎美恒.董晓光 6J×14车轮轮辋滚压成形工艺[期刊论文]-现代制造工程2003(9)4. 谢金荣.胡青根 工程机械钢圈轮辐制作工艺的改进[期刊论文]-南方农机2008(1)5. 李绍彬.Li Shaobin 汽车轮辋的NURBS曲面造型设计[期刊论文]-现代制造工程2005(4)

6. 卢保良.LU Bao-liang 6.50F-10车轮轮辋成型工艺及模具设计[期刊论文]-装备制造技术2009(8)7. 董晓光 微型汽车滚形轮辋工艺的研究[期刊论文]-汽车科技2004(3)

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9. 郑玲利.方文周.任晋泰 轻轿汽车车轮轮辋的滚形工艺研究[期刊论文]-精密成形工程2003,21(6)

10. 涂富田.张弘.Tu Futian.Zhang Hong 车轮轮辋疲劳裂纹及掉块分析研究[期刊论文]-铁道技术监督2006,34(4)

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