一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法。根据坯料体积选择相应材料的钢管或用板材卷制后焊接成钢管或用整块钢材锻压成钢管；将钢管在加热炉中加热到始锻温度，自希望成为轮辋的开口端内伸入辊压头，并根据轮辋尺寸辊压头逐渐向内辊压，直到工件的右端，在此过程中辊压出轮辋槽底、轮缘，在后续的辊压过程中，当工件的温度低于终锻温度时，则对工件再加热到始锻温度；用辊压头在工件的外圆表面向内辊压出锁圈槽；当辊压头到达工件的右端时，借助在工件右端的靠模和辊压头，使工件的右端材料逐渐向内弯曲、收口、合拢，形成车轮的轮辐，在轮辐中心收口形成轮辐的中心孔；进行精辊；整形；中心孔、螺栓孔、风孔、气门芯孔加工。

【技术实现步骤摘要】
一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法
本专利技术涉及汽车车轮的加工方法，尤其涉及一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法。
技术介绍
车轮是固定轮胎内缘、支持轮胎并与轮胎共同承受负荷的刚性轮。钢质车轮的结构通常是由环形的轮辋和焊接在环形孔中的辐板组成。其中的轮辋是在车轮周边上安装和支撑轮胎的部件，与轮辐组成车轮，轮辐是车轮上传递动力和连接轮辋和轮毂的部分，轮辋的中央有大于安装车轮转动轴的中心孔，中心孔的四周制有螺栓的连接孔，使得车轮与轮毂连接。按照轮辐的结构，车轮分为辐板式和辐条式，目前主流的家用轿车均采用辐条式的轮辐结构。对于重载的车轮大多采用辐板式的轮辐。但即便如此许多用等厚的型钢制成的轮辋和等厚的钢板弯曲成型制成的轮辐，通过焊接在轮辋上制成车轮如图1所示，由于焊接应力、弯曲应力，加上在使用中道路崎岖、颠簸，有时还超载，往往在轮辋、轮辐和它们的焊接位置出现裂纹。这些裂纹如果没有及时发现还会引发严重的交通事故。对此一些开发者，试图采用整体结构的车轮，将轮辋和轮辐制成整体，以消除焊接应力，同时在材料上根据车轮的受力状况，采用不等厚的结构形式。如专利CN201620438448.6无内胎不等厚无焊缝整体式钢制车轮“包括轮辋和轮辐，该轮辋和轮辐为一体成型且采用钢板旋压而成，所述轮辐的轮辐面为平锥面、凸锥面或凹锥面中的一种。本技术釆用了钢板整体旋压成形技术，省去了以往分体式车轮的轮辋与轮辐分别制造再装配焊接的工序，免除了密封圈的使用，不但减少了制造工序也彻底的消除了传统车轮的充气渗漏问题。本技术因釆用了钢材整体旋压成形的工艺、解決了使用铝质车轮材料强度低载重能力不及钢轮的问题，实现了车轮断面在等强度条件下不等厚的车轮成品制造，提高了承载能力，也达到车轮轻量化目的。”以及申请号CN201610319593.7无内胎不等厚无焊缝整体式钢制车轮及其加工工艺，“它包括轮辋和轮辐，该轮辋和轮辐为一体成型且采用钢板旋压而成，所述轮辐的轮辐面为平锥面、凸锥面或凹锥面中的一种。本专利技术釆用了钢板整体旋压成形技术，省去了以往分体式车轮的轮辋与轮辐分别制造再装配焊接的工序，免除了密封圈的使用，不但減少了制造工序也彻底的消除了传统车轮的充气渗漏问题。本专利技术因釆用了钢材整体旋压成形的工艺、解決了使用铝质车轮材料強度低载重能力不及钢轮的问题，实现了车轮断面在等強度条件下不等厚的车轮成品制造，提高了承载能力，也达到车轮轻量化目的。”在制造过程中我们可以看到：它们都是采用钢板旋压而成的，其中的第一步，制坯，先下圆形钢板坯料，含内孔及螺钉通孔；然后对圆饼料进行旋压、整形、冲制中心孔、螺栓孔、通风孔、气门孔、切削相关的加工面成为成品；在公开的图8第1幅图中可见其坯料是中间有一内孔，四周为圆形的环形料如图1、图2所示，通孔的大小为该轮辋的中心孔，坯料的直径考虑到旋压时对坯料挤压的延展性，略小于整个车轮的展开长，但这样的加工方法其材料的利用率极低，在下圆形钢板坯料时，下掉坯料后的余料如图4所示中剖面线部分就完全成了废料，约占总面积的30%左右,如果采用冲压下料的方法，需要考虑搭边的宽度，正方形的边长则大于坯料的外径如图5所示，其材料的浪费会更大，会达到40%左右。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种强度高、使用安全、材料利用率高达95%以上，模具通用性好的一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法。为了达到上述要求，一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法所采用的技术方案是：（1）根据一体式轮辋和轮辐的几何尺寸，计算得到的车轮的计算体积，再加上计算体积的3%-5%，作为坯料体积，主要考虑加热时的烧损和加工余量，根据坯料体积选择相应材料的钢管或用板材卷制后焊接成钢管或用整块钢材锻压成钢管；（2）将钢管在加热炉中加热到始锻温度，自希望成为轮辋的开口端内伸入辊压头，并根据轮辋尺寸辊压头逐渐向内辊压，直到工件的右端，在此过程中辊压出轮辋槽底、轮缘，在后续的辊压过程中，当工件的温度低于终锻温度时，则对工件再加热到始锻温度；（3）用辊压头在工件的外圆表面向内辊压出锁圈槽；（4）当辊压头到达工件的右端时，借助在工件右端的靠模和辊压头，使工件的右端材料逐渐向内弯曲、收口、合拢，形成车轮的轮辐，在轮辐中心收口形成轮辐的中心孔；（5）用精旋辊压头对工件曲面进行精辊；（6）用整形模对工件上形成的轮辋和轮辐部分进行整形；（7）对整形后的工件，在轮辐上冲制中心孔和螺栓孔；（8）冲制轮辋四周的风孔；（9）对轮辋上的轮缘，轮辐上的中心孔和轮辐的内端面进行车削；（10）铣削轮辋上的气门芯孔。所述的轮辋是指半深槽轮辋、深槽宽轮辋和平底宽轮辋中的任何一种轮辋。所述的加热炉为中频炉或高频炉。在步骤（6）的整形时，在轮辋和轮辐连接的内折弯角处压制出间隔的撑角。由上述一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法所制得的轮辋和轮辐一体式钢质车轮。根据上述方案制造的一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法，主要有以下优点：1.由于使用了钢管作为辊压一体式轮辋和轮辐的坯料，在轮辐的成型上采用向内弯曲的方式，在最终形成中间的孔即中心孔的轮辐，由此方法来制造一体式车轮，它比现有用钢板坯料旋压成型的方式来制造一体式车轮的材料利用率由60-70%提高到95%以上，使得材料利用率大大提高，大大降低了车轮的制造成本，提升了制造企业的经济效益。2.在辊压时，可根据轮辋和轮辐的的受力情况，在不同部位合理地分布材料的厚度，如轮辋的槽底位置受力较小可适当薄一点，在轮辐以及轮辋与轮辐的连接部位受力较大可适当加厚一点。3.在整个辊压成形过程中是在加热成形中完成的，因此其变形后工件的内应力比现有的冷加工要小许多，不容易发生疲劳损坏，而对于车轮的损坏主要还是疲劳损坏。4.由于金属材料是晶体材料。而各向异性是晶体有别于非晶体的一个重要标志。性能的各向异性即由于不同晶向上原子排列的紧密程度不同而引起物理性能、化学性能、机械性能等的不同，就有一个敏感度的问题。而对于钢管型材，由于各向异性的特性，其钢管长度方向的强度会大于横向强度。因此用钢管成形的车轮整个材料的晶向都是紧密连续性的。而对于通常用钢板来辊压车轮，总有一个方向是非紧密连续性的，在该方向的强度会是较弱的，在较弱的这个方向就成了车轮容易损坏的短板。综上，用本专利技术来制造车轮具有：材料利用率明显提升，制造成本大大下降；根据车轮的受力情况合理设置材料的厚度，强度高；采用热加工成型，内应力小，提升车轮的抗疲劳强度高；利用好金属材料的各向异性特性，做到车轮强度的各向同性。达到降低了制造成本，提升了车轮强度的目的。附图说明图1是现在常用的轮辋和轮辐通过焊接而成的钢制车轮主视图；图2是现有采用旋压方法制成轮辋和轮辐一体的钢制车轮的圆形坯料主视图；图3是图2的俯视图；图4是用图2坯料制作车轮所浪费的材料图；图5是在有搭边情况下采用冲压方法下坯料制作车轮所浪费的材料图；图6是一体式车轮毛坯的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法，其特征依次是：/n（1）根据一体式轮辋和轮辐的几何尺寸，计算得到的车轮的计算体积，再加上计算体积的3%-5%，作为坯料体积，主要考虑加热时的烧损和加工余量，根据坯料体积选择相应材料的钢管或用板材卷制后焊接成钢管或用整块钢材锻压成钢管；/n（2）将钢管在加热炉中加热到始锻温度，自希望成为轮辋的开口端内伸入辊压头，并根据轮辋尺寸辊压头逐渐向内辊压，直到工件的右端，在此过程中辊压出轮辋槽底、轮缘，在后续的辊压过程中，当工件的温度低于终锻温度时，则对工件再加热到始锻温度；/n（3）用辊压头在工件的外圆表面向内辊压出锁圈槽；/n（4）当辊压头到达工件的右端时，借助在工件右端的靠模和辊压头，使工件的右端材料逐渐向内弯曲、收口、合拢，形成车轮的轮辐，在轮辐中心收口形成轮辐的中心孔；/n（5）用精旋辊压头对工件曲面进行精辊；/n（6）用整形模对工件上形成的轮辋和轮辐部分进行整形；/n（7）对整形后的工件，在轮辐上冲制中心孔和螺栓孔；/n（8）冲制轮辋四周的风孔；/n（9）对轮辋上的轮缘，轮辐上的中心孔和轮辐的内端面进行车削；/n（10）铣削轮辋上的气门芯孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种轮辋和轮辐一体式钢质车轮的制造方法，其特征依次是：
（1）根据一体式轮辋和轮辐的几何尺寸，计算得到的车轮的计算体积，再加上计算体积的3%-5%，作为坯料体积，主要考虑加热时的烧损和加工余量，根据坯料体积选择相应材料的钢管或用板材卷制后焊接成钢管或用整块钢材锻压成钢管；
（2）将钢管在加热炉中加热到始锻温度，自希望成为轮辋的开口端内伸入辊压头，并根据轮辋尺寸辊压头逐渐向内辊压，直到工件的右端，在此过程中辊压出轮辋槽底、轮缘，在后续的辊压过程中，当工件的温度低于终锻温度时，则对工件再加热到始锻温度；
（3）用辊压头在工件的外圆表面向内辊压出锁圈槽；
（4）当辊压头到达工件的右端时，借助在工件右端的靠模和辊压头，使工件的右端材料逐渐向内弯曲、收口、合拢，形成车轮的轮辐，在轮辐中心收口形成轮辐的中心孔；
（5）用精旋辊压头对工件曲面进行精辊；
（6）用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永泉，赵巧，王磊，
申请(专利权)人：江西久久车轮制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36