CN101402301A - 铝合金车轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金车轮，其包括轮辋和设于轮辋内圈中的中心盘。所述轮辋由外圈和内圈轴向对接成一整体，其轮缘为中空结构，所述中心盘的轮辐为中空结构，中心盘连接于所述内、外圈对接处。本发明还公开了制作铝合金车轮的方法，即采用旋压成型法制作出内外圈两段轮辋，再利用摩擦搅拌焊接将轮辋与中心盘焊接成一整体，中心盘在轮辋中的位置可以根据要求选定。由于采用旋压成型和采用了“中空结构”，可以节省一半材料，使得轮子重量轻、强度高、外形美观、环保节能。这种结构和工艺适合批量生产，效率高、成本低。

Description

铝合金车轮及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金车轮，尤其涉及一种拼接成中空式高性能的铝合金车轮及其制造方法。
背景技术
广泛用于机动车、特别是用于高档小汽车的铝合金车轮，是由外面一圈轮辋和连接于轮辋内面的中心盘组合而成。目前，车轮的制作都是采用铸造工艺或锻造工艺，这种传统工艺制作的车轮重量大、耗材多、成本高；对于不同结构和尺寸的车轮，制作不方便，即制作周期长、成本高。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种强度高、重量轻、外形美观的铝合金车轮及其一种效率高、环保节能的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的一种铝合金车轮，其包括轮辋和设于轮辋内圈中的中心盘。轮辋由外圈和内圈轴向对接成一整体，其轮缘为中空结构，所述中心盘的轮辐为中空结构，所述中心盘连接于所述内、外圈对接处。
第一优选方案中，可以将内、外圈和中心盘的对接口设置成阶梯状的对接止口，通过摩擦搅拌焊将中心盘与内、外圈连接为一体。
第二优选方案中，也可以将内、外圈的内表面对接处设置一中空的连接环，内、外圈和对接环的对接口成阶梯状的对接止口，通过摩擦搅拌焊将连接环和内、外圈连接成一体，而中心盘通过螺栓与连接环连接成一体。
第三优选方案中，还可以将内、外圈的对接端各自向内折弯形成装配边，其中一装配边上开有一环形槽，槽中设有环形密封圈，而中心盘通过螺栓将内、外圈连接成一体。
本发明提出的铝合金车轮的制作方法，其包括下列步骤：
将铝合金板材制作成空心的圆形柱体；
利用旋压机将空心的圆形柱体旋压出一端轮缘为中空结构、另一端为直边的内圈和外圈；
制作轮辐为空心结构的中心盘，中心盘的制作与内、外圈的制作可以同时进行，也可以先后进行；
将内、外圈的直边端对接，再将中心盘置于内、外圈内表面的对接处，并将内、外圈与中心盘连接成一体；
经热处理后，再机加工完成铝合金车轮的最后制作。
本发明采用旋压成型制作出内外圈两段，再连接成一整体轮辋，该种轮辋的轮缘为中空结构，再利用摩擦搅拌焊接或螺栓连接将轮辋与轮辐中空的中心盘连接成一整体。由于采用旋压成型和设计有“中空结构”，可以节省一半材料，使得轮子重量轻、强度高、外形美观。
产品性能参数对照表如下：
Figure A20081021715100051
轮子抛光性能好，可达到电镀的效果，因而可用抛光替代电镀，环保节能。采用焊接工艺以及分内外圈旋压制作轮辋，使得可以便捷的制作不同规格和结构的轮辋，可以成功的焊接6毫米以下的板材，这种结构和工艺可以批量生产，效率高、成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，其中：
图1为本发明车轮第一实施例的主视图；
图2a为图1的剖视图；
图2b为图2a中A-A向的剖面图；
图3、4、5分别为本发明车轮制作较佳实施例的工艺成型图；
图6、7分别为本发明第一、第二实施例轮辋的内、外圈的剖视图；
图8为本发明第一实施例去除摩擦搅拌焊终点孔前车轮的剖视图；
图9为发明车轮第二实施例的剖视图；
图10为发明第二实施例去除摩擦搅拌焊终点孔前车轮的剖视图；
图11、图12分别为本发明第三实施例轮辋的内、外圈的剖视图；
图13为本发明第三实施例的剖视图。
具体实施方式
图1、图2a示出了本发明轮子第一实施例的基本结构，所述的铝合金车轮，包括铝合金的轮辋1和设于轮辋内圈中的铝合金的中心盘2。所述轮辋由外圈5和内圈6轴向对接成一整体，轮辋的轮缘3外翻成中空结构，而中心盘的轮辐4设置成中空结构(参阅图2b)，中心盘2连接于内、外圈对接处。
本实施例中，请参阅图2a、图6、图7，所述轮辋由外圈5和内圈6两段轴向对接成一整体，通过摩擦搅拌焊将中心盘2连接于内、外圈对接处。内、外圈和中心盘的对接口成阶梯状的对接止口8。内、外圈的壁厚可以采用小于或等于6毫米板材制作。
本发明第二实施例的基本结构与第一实施例大体相同，请参阅图2a、图9、图10，所不同的是：内、外圈6、5的内表面对接处设有一中空11的连接环10，内、外圈6、5和对接环10的对接口设置成阶梯状的对接止口8，通过摩擦搅拌焊将连接环和内、外圈连接成一体，而中心盘2则是通过螺栓12与连接环10连接成一体。这种结构便于根据用户的喜爱更换中心盘。
本发明第三实施例的基本结构与第一实施例大体相同，请参阅图11、图12、图13，所不同的是：内、外圈6、5的对接端各自向内折弯形成装配边13、14，其中内圈上的装配边13上开有一环形槽，槽中设有环形密封圈15，而中心盘2通过螺栓12将内、外圈6、5连接成一体。这种结构便于根据用户的喜爱更换中心盘、内圈或外圈。
本发明铝合金车轮的第一实施例的制作方法，步骤如下：
先将铝合金板材卷成三角形的空心柱体，如图3所示；
采用摩擦搅拌焊将空心柱体对接边焊接成整体结构，如图4所示；
再将该三角形的空心柱体卷压成空心的圆形柱体，如图5所示；
根据设计要求，利用旋压机将空心的圆形柱体旋压出右边轮缘3为翻边的中空结构、另一边为直边的内6和外圈5，如图6、图7所示；
将内、外圈6、5的直边机加工出对接止口8，请参阅图2a；
锻压制作轮辐4为空心结构的中心盘2(参阅图2a、图2b)，轮辐的外圆机加工出与所述内、外圈6、5对接止口适配的对接止口8(参阅图2a)。中心盘的制作与内、外圈的制作可以同时进行，也可以先后进行；
将内、外圈6、5的对接止口与中心盘2的对接止口对接固定，采用环缝的摩擦搅拌焊将内、外圈与中心盘焊接成一体；
在摩擦搅拌焊的终点孔7中置入堵塞，并利用平面摩擦搅拌焊接去除该终点孔，请参阅图8。
将铝合金车轮进行热处理，然后，再机加工完成铝合金车轮的最后制作，使得车轮的径向跳动和轴向跳动以及动平衡等参数达到设计要求，以提高车轮的综合性能。
本发明第二实施例的制作方法与第一实施例的大体相同，请参阅图2a、图9、图10，所不同的是：
当内、外圈6、5旋压出来后，将内、外圈6、5的直边加工出对接止口8；
制作与内、外圈内表面适配的中空11的连接环10，该连接环的外圆加工出与内、外圈6、5对接止口适配的对接止口。连接环10制作与内、外圈的制作可以同时进行，也可以先后进行；
将内、外圈的对接止口与连接环的对接止口对接固定，采用摩擦搅拌焊将内、外圈与连接环焊接成一体；
然后，再将中心盘2通过螺栓12与连接环10连接成一体。
本发明第三实施例的制作方法与第一实施例的也大体相同，请参阅图11、图12、图13，所不同的是：
将所述内、外圈6、5旋压出来时，将内、外圈的直边各自向内折弯形成装配边13、14；并在内圈的装配边13上开设一环形槽，该槽中置入一环形密封圈15；
将内、外圈的装配边对靠，并将中心盘2通过螺栓将内、外圈6、5连接成一体；
再在内、外圈装配边对靠的外表面缝隙中填入硅酮密封胶16。
本发明采用旋压成型制作出内外圈两段轮辋，该轮辋的轮缘为中空结构，再利用摩擦搅拌焊接将轮辋与轮辐中空的中心盘焊接成一整体，中心盘在轮辋中的位置可以根据要求选定。由于采用旋压成型和采用了“中空结构”，可以节省一半材料，使得轮子重量轻、强度高、外形美观。轮子抛光性能好，可达到电镀的效果，因而可用抛光替代电镀，环保节能。采用焊接工艺以及分内外圈旋压制作轮辋，内外圈的轴向长度可以根据要求选定，使得可以便捷的制作不同规格和结构的轮辋，可以成功的焊接6毫米以下的板材。利用平面摩擦搅拌焊接工艺成功实现了环缝环缝的摩擦搅拌焊终点孔堵塞，车轮不会产生变形，力学性能较好。这种结构便于机加工时准确定位装夹，成品的安全边的径向跳动和轴向跳动都较传统工艺的更小，更适合高性能的车使用。这种结构和工艺适合批量生产，效率高、成本低。

Claims (10)

1.一种铝合金车轮，包括轮辋和设于轮辋内圈中的中心盘，其特征在于，所述轮辋由外圈和内圈轴向对接成一整体，其轮缘为中空结构，所述中心盘的轮辐为中空结构，中心盘连接于所述内、外圈对接处。
2.如权利要求1所述的铝合金车轮，其特征在于，所述内、外圈和中心盘的对接口成阶梯状的对接止口，通过摩擦搅拌焊将中心盘与内、外圈连接为一体。
3.如权利要求1所述的铝合金车轮，其特征在于，所述内、外圈的内表面对接处设有一中空的连接环，内、外圈和对接环的对接口成阶梯状的对接止口，通过摩擦搅拌焊将连接环和内、外圈连接成一体，所述中心盘通过螺栓与连接环连接成一体。
4.如权利要求1所述的铝合金车轮，其特征在于，所述内、外圈的对接端各自向内折弯形成装配边，其中一装配边上开有一环形槽，槽中设有环形密封圈，所述中心盘通过螺栓将内、外圈连接成一体。
5.一种铝合金车轮的制作方法，其特征在于包括下列步骤：
将铝合金板材制作成空心的圆形柱体；
利用旋压机将空心的圆形柱体旋压出一端轮缘为中空结构、另一端为直边的内圈和外圈；
制作轮辐为空心结构的中心盘，中心盘的制作与内、外圈的制作可以同时进行，也可以先后进行；
将内、外圈的直边端对接，再将中心盘置于内、外圈内表面的对接处，并将内、外圈与中心盘连接成一体；
热处理后，再机加工完成铝合金车轮的最后制作。
6.如权利要求5所述铝合金车轮的制作方法，其特征在于，
先将铝合金板材卷成三角形空心柱体；
采用摩擦搅拌焊接将所述空心柱体对接口焊接成整体结构；
再将该三角形空心柱体卷压成空心的圆形柱体。
7.如权利要求6所述铝合金车轮的制作方法，其特征在于，所述内、外圈旋压出来后，将内、外圈的直边加工出对接止口；
将所述中心盘轮辐的外圆加工出与内、外圈对接止口适配的对接止口；
将内、外圈的对接止口与中心盘的对接止口对接固定，采用环缝的摩擦搅拌焊将内、外圈与中心盘焊接成一体。
8.如权利要求6所述铝合金车轮的制作方法，其特征在于，所述内、外圈旋压出来后，将内、外圈的直边加工出对接止口；
制作一与内、外圈内表面适配的中空的连接环，该连接环的外圆加工出与内、外圈对接止口适配的对接止口；
将内、外圈的对接止口与连接环的对接止口对接固定，采用摩擦搅拌焊将内、外圈与连接环焊接成一体；
再将中心盘通过螺栓与连接环连接成一体。
9.如权利要求7或8所述铝合金车轮的制作方法，其特征在于，所述采用摩擦搅拌焊将内、外圈焊接成一体后，在终点孔中置入堵塞，并利用平面摩擦搅拌焊接去除该终点孔。
10.如权利要求6所述铝合金车轮的制作方法，其特征在于，将所述内、外圈旋压出来时，将内、外圈的直边各自向内折弯形成装配边，并在一装配边上开设一环形槽，该槽中置入一环形密封圈；
将内、外圈的装配边对靠，并将中心盘通过螺栓将内、外圈连接成一体；
再在内、外圈装配边对靠的外表面缝隙中填入密封胶。
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