CN106734477A - 一种旋压加工车轮工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋压加工车轮工艺，包括下坯料、喷砂处理、定位、粗旋压、精旋压、反旋压、滚型等步骤，其特征在于，在下坯料步骤中，所述坯料平面形状为椭圆形。本发明的技术方案中，坯料形状的选取突破了通常的技术手段，采用不规则的形状，充分考虑轧制钢板具有各向异性的特性，减少了加工过程中“凸耳”的形成，提高了材料的利用率,也明显提高了加工效率。

Description

一种旋压加工车轮工艺

技术领域

本发明涉及一种旋压加工车轮的工艺方法，尤其涉及一种冷旋压加工车轮的工艺方法。

背景技术

冷旋压工艺加工一体车轮轮辋是一种较成熟的旋压加工工艺，相对于卷制焊接轮毂加冲压轮辐后焊接而成的车轮加工工艺、卷制焊接轮毂加旋压轮辐后焊接而成的车轮加工工艺，得到的产品一体车轮为无焊缝的一体结构，具有明显的安全性，外形也更加整齐美观。

传统的冷旋压工艺加工的一体车轮多采用等体积原则裁制圆毛胚料。这种方法虽然简单易行，但隐含了毛胚料一定属于各向同性的先决条件。而实际冷旋压加工因成本、供货源等因素，多选用轧制钢板切割成圆形毛胚料的工艺。轧制钢板因工艺过程原因属于各向异性，所以旋压加工成型车轮外边缘存在“凸耳”现象；同时，外边缘也存在冷作硬化现象，加工时一般会采取切除外边缘的方法，而“凸耳”现象会使需要切除的外边缘的量增加，致使材料利用率降低。

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种旋压加工车轮的工艺方法，尤其提供一种针对加工坯料的形状进行特殊设计的旋压加工车轮的工艺方法，充分考虑轧制钢板具有各向异性的特性，以减少加工过程中“凸耳”的形成，并提高材料的利用率。

技术方案

为了解决上述的技术问题，本发明的旋压加工车轮工艺包括下坯料、喷砂处理、定位、粗旋压、精旋压、反旋压、滚型等步骤，其中，在下坯料步骤中，所述坯料平面形状为椭圆形。

更进一步地，下坯料步骤中的坯料为轧制钢板。

以下对本发明技术方案的原理结合附图进行说明。

金属材料经过轧制形成板材后其物理与机械性能在板平面内将不再均匀，出现板平面内各向异性。采用轧制薄板经剪切成圆形毛胚料再经旋压形成回转类筒形件时在边缘上就会出现呈波浪形的高低错落不均匀边的现象，塑性成型加工领域把这种现象称为“凸耳”现象。“凸耳”的形成是由于轧制工艺使薄板产生各向异性所致，其位置对称于轧制方向。对于钢或者是合金钢薄板旋压形成回转类筒形件时一般有四个凸耳，它们的位置或者是在与轧制方向成45°的两条直径的端点上，或者是在与轧制方向各成0°和90^°的直径的端点上。

厚向异性系数r,是评定板料压缩类成形性能的一个重要参数。r值是板料试件单向拉伸试验中宽度应变ε_b与厚度应变ε_t之比，即：

r＝ε_b/ε_t (1)

板料r值的大小，反映板平面方向与厚度方向应变能力的差异。r＝1时，为各向同性；r≠1时，为各向异性。当r＞1，说明板平面方向较厚度方向更容易变形，或者说板料不易变薄。r值与板料中晶粒的择优取向有关，本质上是属于板料各向异性的一个量度。r值与塑性加工成形性能有密切的关系，尤其是与塑性加工成形性能直接相关。板料的r值大，塑性加工成形性能时，有利于凸缘的切向收缩变形和提高塑性加工成形性能底部的承载能力。

板平面中最主要的三个方向是与轧制方向呈0°、45°和90°，相应的用r₀、r₄₅和r₉₀表示。由于不同方向上测得的数值是变化的，板料的厚向异性系数常用加权平均值表示：

r＝(r₀+r₉₀+2r₄₅)/4 (2)

该值代表了板料的厚向异向性指标。

在主轴坐标下屈服准则即为：

σ_s为板材的面内单向拉伸屈服应力，σ₁、σ₂分别为主轴坐标下的最大应力。

式(3)为主轴坐标平面的椭圆方程，解得椭圆的长轴B和短轴A分别为：

工程上可以近似的认为应力椭圆对应于毛坯料椭圆存在比例关系，相应的应力椭圆的长轴B和短轴A对应毛坯料椭圆的长轴a和短轴b存在比例系数β，所以毛坯料椭圆的长轴a和短轴b分别与应力椭圆的长轴B和短轴A有式(6)与式(7)成立。

a＝βA (6)

b＝βB (7)

同时，在工程上认为毛坯料与旋压成型后体积相等，圆毛坯料的体积V_R1＝πR²t等于使用该圆毛坯料旋压成型后体积V_R2，椭圆毛坯料的体积V_T1＝πabt等于使用该椭圆毛坯料旋压成型后体积V_T2，而使用椭圆毛坯料要比使用圆毛坯料节省n。

V_R1＝V_R2＝πR²t (8)

V_T1＝V_T2＝πabt (9)

n＝(V_T1-V_R1)/V_R1＝(V_T2-V_R2)/V_R2 (10)

把式(6)、(7)、(8)及(9)带入式(10)后得式(11)：

(1-n)R²＝ab＝β²AB (11)

由式(11)可以求得β，进而可以求得a与b。

旋压件凸耳的大小和方向取决于Δr的数值，Δr的绝对值越大，形成的凸耳也越大。另外，当Δr＞0时，旋压件与轧制方向成0°、90°的方向上产生凸耳；当Δr＜0时，旋压件在与轧制方向成45°的方向上产生凸耳；当Δr＝0时，旋压件不产生明显的凸耳。

Δr＝(r₀+r₉₀-2r₄₅)/2 (12)

至此，可以说明本发明技术方案中对于坯料形状的选取是合理并可实现的。

有益效果

本发明的技术方案中，坯料形状的选取突破了通常的技术手段，采用不规则的形状，充分考虑轧制钢板具有各向异性的特性，减少了加工过程中“凸耳”的形成，提高了材料的利用率,也明显提高了加工效率。

附图说明

图1是现有技术中下料方法示意图；

图2是本发明技术方案中下料方法示意图；

图3是本发明技术方案中旋压加工成型过程中的坯料示意图。

图中标记说明：

1：胚料；2：圆形毛胚料；3：旋压成型后的毛胚料；4：椭圆形毛胚料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行进一步说明。

本实施例为一种旋压加工车轮工艺，具体包括下坯料、喷砂处理、定位、粗旋压、精旋压、反旋压、滚型等步骤，其中，在下坯料步骤中，所述坯料1平面形状为椭圆形，如图2中椭圆形毛胚料4的形状所示。更进一步的，所使用的坯料1为轧制钢板。

Claims (2)

1.一种旋压加工车轮工艺，包括下坯料、喷砂处理、定位、粗旋压、精旋压、反旋压、滚型等步骤，其特征在于，在下坯料步骤中，所述坯料平面形状为椭圆形。

2.如权利要求1所述的旋压加工车轮工艺，其特征在于，所述的坯料为轧制钢板。