CN101596835B - 大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单件重量在60克(含60克)以上的钢制车轮平衡块，包括平衡配重块和弹簧挂钩，所述弹簧挂钩的上部为卡装部，下部为与平衡配重块固定在一起的结合部，所述平衡配重块的上表面设有一定位槽并在该定位槽的槽底面上至少设有一凸起，与该凸起相对应的平衡配重块的下表面为平面；所述弹簧挂钩的结合部上设有与平衡配重块的凸起匹配的铆孔，以使弹簧挂钩通过凸起与平衡配重块铆接在一起。本发明还公开了上述平衡块中平衡配重块的制造方法，包括下列步骤：下料及冲裁定位槽；坯料弯曲；弯曲坯料表面清理；预热；涂覆润滑剂；感应加热；温塑性成型；切除飞边；表面抛丸处理；平衡配重块表面压制字符；与弹簧挂件铆接固定；外观涂装。

Description

大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法 

技术领域

本发明涉及一种车轮平衡块及其制造方法，具体涉及一种单件重量在60克(含60克)以上的大克重钢制汽车车轮平衡块及其制造方法。 

背景技术

不论钢轮毂或铝轮毂的汽车车轮，在其制造过程中，由于加工工艺、材质等因素，使轮轴和车轮之间不可能保证绝对的同心度，存在一定的偏心距。当汽车保持每小时70～80公里以上的速度行驶时，由于车轮和轮轴之间的偏心距，会使汽车产生剧烈的颠簸，影响汽车的性能和安全性。因此，无论钢轮毂车轮或铝轮毂车轮在安装前必须进行动平衡校验，根据动平衡的校验结果，每只车轮的两侧均需配置和安装一至数块不同重量的平衡块，以保证车轮在高速运转时的动平衡，确保行车安全。 

目前，汽车车轮平衡块基本上采用有色金属压铸成型，如用锌或铅等有色金属。压铸成型前将弹簧挂件嵌入模具型腔内，压铸后即被成型的金属包裹住，可以直接通过平衡块上的弹簧挂件卡在汽车车轮的轮毂上。有色金属压铸成型的汽车车轮平衡块具有成型性能好，成型工艺较简单等特点。但是，采用铅等有色金属在制造或废弃后对人体有较大的伤害，对环境也有一定的危害。特别是汽车车轮报废或车轮重新校验动平衡后，车轮上或置换下来的铅质平衡块就成了废弃物。被废弃的平衡块经日晒雨淋后，就会溶出超标准的铅渗入地面，对植物或对地下水造成重金属污染，对人体和环境造成严重的危害。针对铅质平衡块的污染现状，国际上部分汽车零部件生产企业开发了少污染的锌制汽车车轮平衡块，其零件的制造工艺与铅制平衡块完全相同。但是，采用贵重有色金属锌制造车轮平衡块，对原材料的要求较高。考虑到锌的成型性能，原材料必须选用0号锌，而 0号锌经过一次熔化成型后，余料再次熔化会出现渣化现象，不能再回用。由此可见，金属0号锌的除了本身原材料价格高以外，余料的回用率低，也相应增加了锌制车轮平衡块的生产成本。车轮平衡块其功能仅为车轮的动平衡块配重，显然采用锌制造车轮平衡块是不经济的。 

相对于铅制车轮平衡块的污染性和锌制车轮平衡块的经济性不足，钢制汽车车轮平衡块具有生产和使用、废弃后对人体和环境无危害及原材料成本低等特点。其中，采用冷锻工艺成型的钢制车轮平衡块，无论在环保和生产成本上均有有色金属成型的车轮平衡块无可比拟的优越性。但是，由于钢的成型性能逊于有色金属，当钢制车轮平衡块的重量达到或超过单件60克时，在室温时的成型性能显著下降，成型力急剧增加，模具的单位负荷接近或超过了常用模具钢的许用强度，维持正常生产极其困难。而冲压工艺成型的钢制车轮平衡块上的铆钉需要采用专门的冲半孔(盲孔)的方法冲制成型，在平衡块的正面上会留有半孔(盲孔)，不但影响外观，并且在车辆行驶一段时间后半孔(盲孔)内会嵌入尘土，不易清理。另外，因冲压特性所决定，冲压工艺成型的钢制车轮平衡块的轮廓交界处不能采用圆弧或倒角过渡，外形呆板，安装时可能与车轮发生干涉。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种安全可靠的大克重钢制汽车车轮平衡块，并且提供一种可以在保证零件的成型精度和成型性能的条件下，使成型性能显著提高，模具的单位负荷明显减轻的车轮平衡块的制造方法。 

实现上述目的的一种技术方案是：一种大克重钢制汽车车轮平衡块，包括平衡配重块和连接于其上的弹簧挂钩，所述弹簧挂钩的上部为与车轮毂边缘固定在一起的弯弧形的卡装部，所述弹簧挂钩的下部为与平衡配重块固定在一起的结合部，其中，所述平衡配重块的上表面设有一用于安装弹簧挂钩结合部的定位槽并在该定位槽的槽底面上至少设有一凸起，与该凸起相对应的平衡配重块的下表面为平面；所述弹簧挂钩的结合部上设有与平衡配重块的凸起匹配的铆孔，以使弹簧挂钩的通过凸起与平衡配重块 铆接在一起。 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块，其中，所述凸起为由平衡配重块挤压成型的铆钉；所述凸起的数量最优选的是两个，其外形为与平衡配重块相连的圆柱体；所述凸起只有一个时，其截面形状为椭圆形。 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块，其中，所述平衡配重块所采用的材料为矩形截面钢料段，它的轮廓形状及凸起采用温塑性成型工艺直接形成。 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块，其中，所述平衡配重块的外形边缘处均为圆角或倒角光滑连接。 

实现上述目的的另一种技术方案是：一种大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，包括平衡配重块的制造方法和弹簧挂钩的制造方法，其中，所述平衡配重块的制造方法包括下列步骤：(1)下料及冲裁控制挤出凸起长度及起定位作用的定位槽；(2)坯料弯曲；(3)弯曲坯料表面清理；(4)预热；(5)涂覆润滑剂；(6)感应加热；(7)温塑性成型；(8)切除飞边；(9)表面抛丸处理；(10)平衡块上表面压制重量标志等字符；(11)与弹簧挂件铆接固定；(12)外观涂装。 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述的预热的温度为200℃ 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述的润滑剂为原液与水1∶1稀释的水剂石墨。 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述感应加热的温度为710℃～730℃。 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述温塑性成型是将感应加热到710℃～730℃坯料在温塑性成型模的型腔内直接成型。 

上述的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述弹簧挂钩的制造方法包括由65Mn弹簧钢板在冲压级进模上经冲孔、多道弯曲和冲裁落料成型后并经过淬火处理。 

本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块及其制造方法的技术方案，与采用冲压工艺成型的钢制汽车车轮平衡块相比，温塑性成型的钢制车轮平衡 块节约原材料5～10％。平衡配重块上的铆钉在温塑性成型时一次挤出成型。采用温塑性成型技术则可以在保证零件的成型精度和成型性能的条件下，使成型力显著提高，模具的单位负荷明显减轻。成型单件的平衡块重量达到60克或60克以上，使钢制车轮平衡块的制造范围由轿车延伸至大型客车及大型载重货车等大型车辆。 

附图说明

图1为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的结构示意图； 

图2为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的装配示意图； 

图3a为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法中下料步骤的坯料的结构示意图； 

图3b为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法中坯料弯曲步骤中的弯曲坯料的结构示意图； 

图3c为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法中温塑性成型步骤中的平衡配重块的结构示意图； 

图3d为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法中切除飞边步骤中的状态示意图； 

图3e为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法中弹簧挂钩与平衡配重块铆接时的状态示意图； 

图3f为本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法中弹簧挂钩与平衡配重块装配示意图。 

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明： 

请参阅图1和图2，本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块，弹簧挂钩1和平衡配重块2，弹簧挂钩1在连接平衡配重块2后与车轮毂边缘固定，其中： 

弹簧挂钩1的上部为与车轮毂边缘固定在一起的弯弧形的卡装部11，弹簧挂钩1的下部为与平衡配重块2固定在一起的结合部12；

平衡配重块2的上表面设有一用于安装弹簧挂钩结合部12的定位槽22，可以防止弹簧挂钩1与平衡配重块2结合后左右晃动并使平衡块的底面能与车轮毂的平面紧贴；在该定位槽22的槽底面上至少设有一凸起21，该凸起21为由平衡配重块2挤压成型的铆钉，凸起21的挤出长度可通过在坯料上加工出缺口的深浅方法进行调整。凸起21的数量最优选的是两个，其外形为与平衡配重块相连的圆柱体；与该凸起21相对应的平衡配重块2的下表面23为平面，无任何半孔(盲孔)，为温塑性成型时凸模的下端面自然形成。 

弹簧挂钩1的结合部12上设有与平衡配重块2的凸起21匹配的铆孔13，以使弹簧挂钩1的通过凸起21与平衡配重块2铆接在一起，当凸起21只有一个时，其截面形状为椭圆形，以防止弹簧挂钩1与平衡配重块2铆接连接时发生相对偏移； 

所述的平衡配重块2所采用的材料为矩形截面钢料段。在制造的时候，平衡配重块2的轮廓形状及凸起22由矩形钢料段直接采用温塑性技术成型，两者是成一体化的。经温塑性成型后的平衡配重块2的边缘处均为圆角或倒角光滑连接，可以防止平衡块涂装后外形边缘的锐角处油漆在车轮高速旋转中因沙石碰撞而剥落，并防止平衡块在安装时与车轮其他部位的干涉。 

再请参阅图3a至图3f，本发明的大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，包括平衡配重块的制造方法和弹簧挂钩的制造方法，其中， 

弹簧挂钩的制造方法全部采用常用的冲压工艺，它包括下列步骤： 

(1)卷板展平、落料；(2)在级进模上完成冲孔、弯曲、落料；(3)简单模上整形；(4)热处理淬火；(5)外观涂装。 

上述弹簧挂钩的制造方法使弹簧挂钩达到规定的硬度，满足其力学性能的要求。 

平衡配重块的制造方法包括下列步骤： 

(1)下料、冲裁定位槽：本工序为冲裁定位槽和下料级进模，在装有冲裁定位槽、剪切模的曲柄压力机上进行冲裁定位槽和下料。根据指定的钢制汽车车轮平衡块，计算其坯料重量、坯料尺寸，选定相应尺寸矩形截面的普通碳素钢原材料。 

本工序冲裁定位槽的目的是人为控制成型铆钉的挤出长度，使挤出铆钉的长度符合铆接装配要求。因为铆钉的挤出孔兼有顶出工件的作用，顶杆的直径受到铆钉直径的限制，不能形成封闭的型腔，故铆钉的挤出长度可根据冲裁缺口的深度进行调节。 

(2)坯料弯曲：将下料后的料段按钢制汽车车轮平衡块的曲率半径在弯曲模内弯曲成型，以便坯料能顺利地放入弧形成型凹模内。 

(3)弯曲坯料表面清理：表面清理的目的是清除坯料表面的油污、毛刺等，以便坯料能附着润滑剂。表面清理的方法采用抛丸机抛丸处理。处理后的坯料应表面光整，无油污、细小的毛刺等异物，表面呈现细小的麻点，以便牢固地附着润滑剂。 

(4)预热：将表面清理后的坯料装入料筒。然后进入台车式烘箱内进行预热，热透至200℃出烘箱。预热后的坯料应立即浸入润滑剂液中涂覆润滑剂。 

(5)浸涂润滑剂：将预热后的坯料浸入按原液与水1∶1稀释的温塑性成型用水剂石墨润滑剂中，搅匀，然后在坯料未完全冷却时，将涂覆润滑剂后的坯料迅速吊起，沥干残液，在干燥的木板上摊开晾干，以备感应加热、温塑性成型用。 

(6)感应加热：将涂覆润滑剂的坯料在贯通式感应加热炉内加热，加热温度至720±10℃。加热至720℃可以有效防止钢在800℃左右及以上温度的剧烈氧化过程，以免氧化皮影响成型件的表面质量和模具寿命。同时，720℃的温塑性成型温度时，钢的塑性好，其变形抗力仅为冷锻成型时的三分之一至二分之一，可以有效地减轻模具的负荷，减小成型设备的吨位，并且720℃成型后制件的尺寸精度和表面粗糙度接近冷锻时的水平，完全能满足钢制平衡块的质量要求。 

(7)温塑性成型：将经感应加热至720℃的坯料放入温塑性模具的模膛内直接成型。使钢制汽车车轮平衡配重块的外形轮廓、边缘倒角(圆角)和两个圆柱形铆钉同时温塑性成型。在平衡配重块的分模面处留有少量飞 边，以保证金属充满模膛，得到外形饱满的零件。 

(8)切除飞边：将温塑性成型后带有飞边的平衡配重块放在装有专用模具的曲柄压力机上切除飞边。 

(9)表面抛丸处理：采用喷丸或滚筒等窜光机器，窜光平衡配重块，以去除毛刺及表面的润滑剂等。 

(10)平衡配重块上表面压制重量标志：将窜光后的平衡配重块放在压印模上压出零件的重量等规格标志。 

(11)与弹簧挂钩铆接固定：将钢质汽车车轮平衡配重块的铆钉嵌入弹簧挂钩的铆孔内，在压力机上铆接固定。 

(12)外观涂装：将装配完成后的平衡块进行镀膜、油漆等防锈处理。 

上述大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法具有以下优点： 

(1)与用锌或铅等有色金属压铸成型的汽车车轮平衡块相比，具有原材料成本低，对人体和环境无危害等优点。 

(2)与现有的采用冲压工艺成型的钢制汽车车轮平衡块相比，成型模具可以减少二至三副，具有成型工序少，成型质量稳定等特点。 

(3)与现有的采用冲压工艺成型的钢制汽车车轮平衡块相比，平衡配重块上的铆钉在温塑性成型时一次完成。而冲压工艺成型的平衡配重块上的铆钉是在冲压成型后专门进行冲半孔(盲孔)工序使铆钉挤出，由于半孔的深度大于铆钉的直径，冲半孔凸模的寿命非常有限。 

(4)与钢制车轮平衡块的冷锻工艺相比，温塑性成型力明显低于冷锻工艺，单位成型力仅为冷锻的三分之一至二分之一，尺寸精度和表面粗糙度接近冷锻工件，符合零件的技术要求。一般情况下，考虑到成型力和模具的单位负荷，钢制车轮平衡块的冷锻成型仅限于单件重量在60克以下的规格，而大克重钢制车轮平衡块的温塑性成型工艺则可以覆盖包括大型客车、大型货车在内的几乎所有的钢制汽车车轮平衡块的成型。 

(5)本发明采用的温塑性成型工艺，在成型时可以在平衡配重块上下表面的边缘处同时成型光滑连接的圆角或倒角。平衡配重块边缘的圆角或倒角，可以使零件外形圆滑过渡，涂装后能有效防止涂层在车轮高速旋转中与沙石碰撞而剥落，能达到有色金属压铸成型的平衡块同样的外观效 果。也可以防止在装配平衡块时与车轮发生干涉。而采用冲压成型工艺生产的钢制平衡配重块，因其工艺的特性所决定，不可能在上下表面的边缘都成型圆角或倒角，且冲裁后会在平衡配重块的一端形成毛刺，后道工序也难以去除，涂装后锐角处的油漆容易剥落。 

(6)由于温塑性成型是在几乎封闭的模膛内成型，平衡配重块的坯料在模膛内处于强烈的三向压应力状态，故使得零件的强度、塑性等有了明显的提高，组织更加致密。经检测：采用温塑性成型工艺生产的平衡配重块的抗拉强度比冲压成型的平衡配重块的抗拉强度高三倍，铆接强度高一倍。 

本发明所述的大克重平衡块的平衡配重块是以普通钢材为原材料，经温塑性成形，然后将弹簧挂钩与平衡配重块上挤出的铆钉铆接固定。安装时通过平衡块上的弹簧挂钩卡在汽车车轮的轮毂上即可。其安装尺寸与现有有色金属压铸成型的汽车平衡块完全相同。 

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。 

Claims (1)

1.一种大克重钢制汽车车轮平衡块的制造方法，该平衡块包括弹簧挂钩和平衡配重块，该弹簧挂钩是由65Mn弹簧钢板在冲压级进模上经冲孔、多道弯曲和冲裁落料成型后并经过淬火处理而成，所述平衡配重块的制造方法包括下列步骤：

(1)下料及冲裁控制挤出凸起长度及起定位作用的定位槽；

(2)坯料弯曲；

(3)弯曲坯料表面清理；

(4)预热，所述的预热的温度为200℃；

(5)涂覆润滑剂，所述的润滑剂为原液与水1∶1稀释的水剂石墨；

(6)感应加热，所述感应加热的温度为710℃～730℃；

(7)温塑性成型，所述温塑性成型是将感应加热到710℃～730℃坯料在温塑性成型模的型腔内直接成型；

(8)切除飞边；

(9)表面抛丸处理；

(10)平衡块上表面压制重量标志等字符；

(11)与弹簧挂件铆接固定；

(12)外观涂装。

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