CN107803584A - 加工设备、轮毂及轮毂的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加工设备、轮毂及轮毂的制造方法，属于轮毂技术领域。加工设备，用于对模块化的轮毂进行加工，其包括机架、圆台、内撑机构和搅拌摩擦焊机，圆台与机架连接，圆台用于卡设于轮辋本体内且支撑轮辋本体，内撑机构用于支撑轮辋本体与轮辐本体的连接处，且使连接处具有沿轮辐本体的径向向外扩张的运动趋势，搅拌摩擦焊机包括焊机本体和搅拌头，搅拌头可转动的连接于焊机本体，搅拌头用于对连接处进行焊合。加工设备能够使轮辋和轮辐进行模块化生产，通过搅拌摩擦焊的方式进行焊接，实现轮毂的模块化流水作业，且大大提高了其成品率，保证了其性能。该结构设计合理，实用性强。

Description

加工设备、轮毂及轮毂的制造方法

技术领域

本发明涉及轮毂技术领域，具体而言，涉及一种加工设备、轮毂及轮毂的制造方法。

背景技术

轮毂是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件。又叫轮圈、钢圈、轱辘、胎铃。轮毂根据直径、宽度、成型方式、材料不同种类繁多。

发明人在研究中发现，传统的轮毂生产过程中至少存在以下缺点：

现有的轮毂不能满足模块化生产；

即使可以模块化生产，其成品率极低。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种加工设备，改善现有技术的不足，其能够使轮辋和轮辐进行模块化生产，通过搅拌摩擦焊的方式进行焊接，实现轮毂的模块化流水作业，且大大提高了其成品率，保证了其性能。该结构设计合理，实用性强。

本发明的另一目的在于提供了一种轮毂，其由上述提到的加工设备加工成型，生产出的轮毂性能较佳，极大提高了轮毂生产的成品率。

本发明的另一目的在于提供了一种轮毂的制造方法，通过该方法，可以提高轮毂的生产效率，并且保证其性能。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的实施例提供了一种加工设备，用于对模块化的轮毂进行加工，其包括：

机架；

圆台，所述圆台与所述机架连接，所述圆台用于卡设于轮辋本体内且支撑轮辋本体；

内撑机构，所述内撑机构用于支撑轮辋本体与轮辐本体的连接处，且使连接处具有沿轮辐本体的径向向外扩张的运动趋势；

搅拌摩擦焊机，所述搅拌摩擦焊机包括焊机本体和搅拌头，所述搅拌头可转动的连接于所述焊机本体，所述搅拌头用于对连接处进行焊合；

所述圆台可转动的连接于所述机架，或所述焊机本体可转动的连接于所述机架；

所述加工设备具有所述搅拌头沿轮辐本体的径向钻入连接处的第一状态，以及所述搅拌头沿轮辐本体的周向移动且将连接处焊合的第二状态。

具体的，加工设备能够使轮辋和轮辐进行模块化生产，通过搅拌摩擦焊的方式进行焊接，实现轮毂的模块化流水作业，且大大提高了其成品率，保证了其性能。该结构设计合理，实用性强。

可选的，所述圆台可转动的连接于所述机架，所述内撑机构包括拉块、滑块、内撑块和驱动件，所述拉块沿竖向可滑动的设置于所述机架，所述拉块具有倾斜的导轨部，所述滑块沿所述导轨部可滑动的连接于所述拉块，所述内撑块的数量为多个且绕所述圆台的转动轴心线均匀分布，所述内撑块的一端与所述滑块连接，所述内撑块的另一端用于抵接连接处的内侧，所述驱动件用于驱动所述拉块；

所述内撑机构具有所述拉块远离轮辐本体且所述内撑块靠近并相对于所述圆台缩回的第三状态，以及所述拉块靠近轮辐本体且所述内撑块相对于所述圆台伸出并抵住连接处的第四状态。

可选的，所述搅拌摩擦焊机的数量为至少三个，其中三个所述搅拌摩擦焊机的搅拌头呈锐角三角形或直角三角形分布。

可选的，所述搅拌摩擦焊机还包括轴肩，所述轴肩与所述搅拌头连接且随所述搅拌头的转动而转动，其中一个所述搅拌头为主搅拌头，其中一个所述搅拌头为副搅拌头，所述主搅拌头相对于所述主搅拌头对应的轴肩所伸出的高度大于所述副搅拌头相对于所述副搅拌头对应的轴肩所伸出的高度。

可选的，所述第四状态下，相邻的两个所述内撑块之间的间隙小于或等于所述轴肩的直径。

可选的，所述加工设备还包括顶压块和油缸，所述油缸与所述机架连接，所述顶压块与所述油缸连接且在所述油缸的驱动下竖向移动，所述顶压块用于顶压在轮辐本体的上方且使轮辐本体压紧轮辋本体。

可选的，所述顶压块设置有定位件，所述定位件用于固定轮辐本体，且使所述定位件随轮辐本体的转动而转动。

可选的，所述加工设备还包括底座和支撑板，所述底座可转动的连接于所述机架，所述圆台与所述底座连接且相对固定，所述支撑板呈环状且相对套设所述圆台，所述支撑板与所述底座连接且相对固定，所述支撑板远离所述底座的一侧用于抵住轮缘。

可选的，所述加工设备还包括调节块，所述调节块位于所述底座与所述支撑板之间，所述调节块的一端与所述底座抵接，所述调节块的另一端与所述支撑板抵接。

可选的，所述加工设备还包括预固定装置，所述预固定装置包括旋转平台、电机和发热件，所述旋转平台具有工作面，所述工作面用于放置轮辋和轮辐的复合体，所述电机用于驱动所述旋转平台转动且令复合体转动，所述发热件用于对轮辋和轮辐的复合区域加热。

可选的，所述预固定装置还包括配重块，所述配重块用于放置在轮辐本体的上方且使轮辐压紧轮辋。

本发明的实施例还提供了一种轮毂，由上述的加工设备加工成型，所述轮毂包括轮辋和轮辐；

所述轮辋包括轮辋本体，所述轮辋本体的边沿设置有环状的第一凸起，所述第一凸起在靠近所述轮辋本体外侧的方向上延伸，所述第一凸起形成所述轮辋的轮缘，所述轮缘与所述轮辋本体一体成型；

所述轮辐包括轮辐本体，所述轮辐本体的端部设置有环状的第二凸起，所述第二凸起在靠近所述轮辐本体一侧的方向上延伸且形成凸峰，所述凸峰与所述轮辐本体一体成型，所述凸峰远离所述轮辐本体的一端与所述轮辋本体远离所述轮缘的一端通过搅拌摩擦焊实现连接。

可选的，所述轮辋本体的厚度为a，2mm≤a≤5mm。

可选的，所述轮辋本体采用5052铝合金制成。

可选的，所述轮辋本体采用5083铝合金制成。

可选的，所述轮辐本体采用A356铝合金制成。

可选的，所述凸峰靠近所述轮辐本体中心的一侧形成第一缓冲空间；

所述轮辋本体远离所述轮缘的一端设置有弯折件，所述弯折件在靠近所述轮辋本体外侧的方向上延伸，所述弯折件与所述轮辋本体的连接区域相对凹陷且形成槽底，所述弯折件与所述轮辋本体一体成型，所述弯折件远离所述轮辋本体的一端与所述凸峰远离所述轮辐本体的一端通过搅拌摩擦焊实现连接，所述弯折件远离所述槽底的一侧形成第二缓冲空间；

所述第一缓冲空间与所述第二缓冲空间连通且形成相对中空的区域。

可选的，所述凸峰相对于所述轮辐本体端部凸出的高度为b，12mm≤b≤40mm。

可选的，所述凸峰远离所述轮辐本体的一端与所述轮辋本体远离所述轮缘的一端的间距为c，20mm≤c≤40mm。

可选的，所述弯折件包括连接部和延伸部，所述连接部与所述延伸部一体成型，所述连接部沿所述轮辋本体的径向延伸且相对于所述轮辋本体的径向倾斜设置，所述连接部的一端与所述轮辋本体一体成型，所述延伸部的一端与所述连接部的另一端一体成型，所述延伸部的另一端沿所述轮辋本体的轴向延伸，所述延伸部的另一端与所述凸峰远离所述轮辐本体的一端通过搅拌摩擦焊实现连接。

可选的，所述连接部与所述延伸部之间所形成的角度为d，110°≤d≤130°。

可选的，所述轮辋本体与所述连接部一体成型的部分为连接部分，所述连接部分与所述连接部围合且形成所述槽底，所述连接部分与所述连接部之间形成的角度为e，110°≤e≤130°。

可选的，所述轮辐本体的端部设置有环状的第三凸起，所述第三凸起沿所述轮辐本体的径向延伸，所述第三凸起形成胎圈座，所述胎圈座与所述轮辐本体一体成型。

本发明的实施例还提供了一种车轮，其包括轮胎和上述的轮毂，所述轮胎与所述轮毂可拆卸的连接。

本发明的实施例还提供了一种汽车，其包括上述的车轮。

本发明的实施例还提供了一种轮毂的制造方法，使用上述的加工设备，该制造方法包括：

将轮辋本体远离轮缘的一端抵住轮辐本体的端部，使所述轮辋与所述轮辐成为一个复合体；

将所述复合体放置在所述圆台上，使所述轮辋本体套设所述圆台且与所述圆台相对固定，使所述轮辋相对靠近地面，所述轮辐相对远离地面；

使所述内撑机构撑住所述连接处的内侧，且令所述连接处具有沿所述轮辐本体的径向向外扩张的运动趋势；

操作所述搅拌摩擦焊机，使所述搅拌头钻入所述轮辋和所述轮辐的复合区域，所述搅拌头沿所述轮辐本体的周向将所述连接处焊合完毕。

可选的，所述制造方法还包括：

所述轮辋本体相对于所述圆台固定并定位后，控制驱动件，使拉块竖直向上移动，使内撑块水平移动并相对于所述圆台伸出，所述内撑块抵住所述连接处的内侧；

所述搅拌头将所述连接处焊合完毕后，控制驱动件，使所述拉块竖直向下移动，使所述内撑块水平移动并相对于所述圆台缩回，所述内撑块远离所述连接处的内侧，取下所述复合体。

可选的，所述制造方法还包括：

在所述复合体的定位过程中，先使圆周分布的三个所述搅拌头钻入所述连接处，三个所述搅拌头钻入一定的深度，并驱使所述轮辐本体的轴线、所述轮辋本体的轴线和所述圆台的转动轴心线共线，使三个所述搅拌头同时焊接；

将顶压块顶压在轮辐本体的上方，使所述轮辐压紧所述轮辋；

转动所述圆台，使所述顶压块随所述圆台的转动而同步转动。

可选的，所述制造方法还包括：

其中一个所述搅拌头为主搅拌头，其中一个所述搅拌头为副搅拌头，所述主搅拌头沿所述轮辐本体的周向将所述连接处焊合后，使焊合的起点和终点相同或大致相同，所述副搅拌头将所述主搅拌头焊合的起点位置进行焊合，所述主搅拌头相对于所述主搅拌头对应的轴肩所伸出的高度大于所述副搅拌头相对于所述副搅拌头对应的轴肩所伸出的高度。

可选的，所述制造方法还包括：

在所述轮辋和所述轮辐成为复合体之前，将所述轮辋竖向放置，轮辋本体的轴线相对垂直于水平面，使轮缘相对靠近地面，使轮辋本体远离轮缘的一端相对远离地面；

将所述轮辋放置在旋转平台的工作面上，所述工作面相对于水平面平行，将所述轮辐本体的端部抵靠在所述轮辋本体远离所述轮缘的一端上，并使所述连接处对齐；

将配重块放置在轮辐的上方，使所述轮辐向下压紧所述轮辋；

转动旋转平台，使所述复合体绕所述轮辐本体的轴线自转，用发热件对准所述连接处，并对所述连接处加热，将所述轮辋和所述轮辐进行预固定成为所述复合体。

与现有的技术相比，本发明实施例的有益效果是：

综上所述，加工设备能够使轮辋和轮辐进行模块化生产，通过搅拌摩擦焊的方式进行焊接，实现轮毂的模块化流水作业，且大大提高了其成品率，保证了其性能。该结构设计合理，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的轮辋的结构示意图；

图2为图1所示的轮辋的另一种视角下的结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的轮毂的结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的轮辐和安装盘的结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大示意图；

图6为本发明实施例5提供的加工设备的结构示意图，其中，内撑机构处于第三状态下；

图7为本发明实施例5提供的加工设备的结构示意图，其中，内撑机构处于第四状态下；

图8为本发明实施例5提供的三个搅拌头分布情况的结构示意图；

图9为本发明实施例5提供的预固定装置第一种状态下的结构示意图；

图10为本发明实施例5提供的预固定装置第二种状态下的结构示意图。

图标：10-轮辋；11-轮辋本体；111-连接部分；12-轮缘；120-通道；14-弯折件；140-第二缓冲空间；141-槽底；142-连接部；143-延伸部；20-轮辐；21-轮辐本体；22-凸峰；220-第一缓冲空间；23-胎圈座；30-安装盘；40-轮毂；41-连接处；50-加工设备；51-机架；52-圆台；53-内撑机构；531-拉块；532-导轨部；533-滑块；534-内撑块；535-拉杆；54-搅拌摩擦焊机；541-焊机本体；542-搅拌头；543-主轴；544-轴肩；55-顶压块；551-定位件；56-底座；57-支撑板；58-调节块；59-预固定装置；591-旋转平台；592-发热件；593-配重块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参考图1和图2，本实施例提供了一种轮辋10，其包括轮辋本体11，轮辋本体11的边沿设置有环状的第一凸起，第一凸起在靠近轮辋本体11外侧的方向上延伸，第一凸起形成轮辋10的轮缘12，轮缘12与轮辋本体11一体成型。

轮缘12和轮辋本体11一体成型，两者同时成型，两者的材质可以是完全相同的，可以保证其性能的稳定性。

轮缘12成型后呈凸起状，也就是说其整体的尺寸大于轮辋本体11的尺寸，一般的，可以理解为其厚度相对大于轮辋本体11的厚度，使用过程中，由于采用凸起状的成型方式，当其与轮辐20等结合成型为轮毂40后(图3、图4中示出)，轮毂40表现出的性能：显著提高其抗疲劳能力，提高了其运行的稳定性。

使得轮辋本体11的厚度可以降低或者采用更加轻质的材质制成，在保证该优良性能的同时，当轮毂40安装在车轮，车轮安装在汽车上后，同样的条件下进行测试，该汽车相对于现有的汽车能够省油6％以上。

同时，在运行过程中，若发生故障，该轮毂40整体变形、开裂等情况的发生率大大降低。

具体的，该轮辋10能够增强轮毂40的抗疲劳能力，并且其安装在汽车上后，运行更加稳定，大大改良了轮毂40的性能，其结构设计合理，市场应用潜力巨大。

可选的，轮辋本体11的厚度为a，2mm≤a≤5mm。

具体实施时，轮辋本体11的厚度可以为2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等。

通过降低其厚度，可以使得轮辋10更加轻量化，汽车的省油效果更加明显。

可选的，轮辋本体11采用5052铝合金制成。

可选的，轮辋本体11采用5083铝合金制成。

通过上述结构的改进，使得轮辋本体11可以采用更加轻量化的材质制成，其抗拉强度由现有的230MPa，上升至290MPa，直至更高。

其屈服强度由现有的130MPa，上升至210MPa，直至更高。

轮辋10表现出的延伸率≥7％，最大可至15％。

本实施例中的轮辋10可以和轮辐20进行模块化生产，最终成型成轮毂40，其具有的优良性能在轮毂40中同样得到了体现。

可选的，第一凸起具有中空的第一通道，第一通道呈环状。

其第一通道为图1、图2中展示的通道120，通过实验检测出，当选用中空的轮缘12时，其具有的优良性能不会降低，反而使得运行更加省油。

可选的，第一凸起的外围轮廓呈弧形。

轮缘12的外轮廓呈弧形，其更加贴合轮胎，能够便于使用者安装或拆卸轮胎。采用中空、弧形等的设计，使得车轮的运行更加稳定，受径向、轴向冲击后，其同样可以表现出优异的平稳性。

可选的，第一凸起为卷边结构，卷边结构由轮辋本体11的边沿向轮辋本体11的外侧卷边形成。

可以理解的，在一种实施方式下，可以将轮辋本体11的端部进行卷边，最终成型出轮缘12，使得其成为凸起状，加工设备50可以采用卷边机，对轮辋本体11的端部进行加压，成型成凸起状。

可选的，卷边结构的端部在靠近轮辋本体11的方向上延伸且与轮辋本体11紧密抵接。

可以理解的，在一种实施方式下，卷边的程度较为完整，一般操作时，可以先进行翻边，再进行卷边，也就是说采用两道工序进行操作，以保证轮辋本体11的端部翻边后局部形成环状。

可选的，卷边结构的中部形成中空且密封的第二通道，第二通道呈环状。

可以理解的，在一种实施方式下，卷边后，轮缘12内形成相对密闭的第二通道(第二通道为图1、图2中的通道120)。

本实施例中形成的通道120可以起到较佳的缓冲作用，可以承受一定的轴向或径向的力。

根据本实施例提供的轮辋10，轮辋10的设计原理如下：

现有的轮毂40结构，大体上包括轮辋10、轮辐20和安装盘30(该结构可以参考图3)。

当前的背景下，汽车节能减排是个趋势，而省油这个环节成了重中之重，发明人在研究中发现，要实现省油的目的，车轮的轻量化是必要的，而车轮中，轮毂40又是其驱动力的源泉，因此研究轮毂40成为了重点。

根据公式：驱动力矩＝转动惯量X角加速度。

驱动力矩的大小与耗油量有直接的关系，而对于同样的轮毂40，试验时，其角加速度往往是相同的。

转动惯量I＝MR²。

根据微积分原理，可以初略的进行计算。

I≈M₁R₁ ²+M₂R₂ ²+M₃R₃ ²

M₁可以理解为安装盘30所对应的质量；R₁可以理解为其所对应的半径。

M₂可以理解为轮辐20所对应的质量；R₂可以理解为其所对应的半径。

M₃可以理解为轮辋10所对应的质量；R₃可以理解为其所对应的半径。

对于同样的轮毂40，半径不变，而由于半径存在平方的关系，在计算中，M₁R₁ ²+M₂R₂ ²由于半径较小，可以不作重点研究，而重点研究M₃R₃ ²，因此降低轮辋10质量则成为了研究中的重点。

发明人在研究中，将轮辋10的材质换成更加轻量化的材质，发现其省油的效果较为明显，并且将轮缘12设计成中空的卷边结构，可以在保证轻量化的设计过程中，降低其变形、开裂等的发生率。采用卷边的工艺，将轮缘12部分的强度、硬度进行了加强，可以理解为局部施加了预应力，大大改善了其性能。

发明人在研究中提出，为了使轮毂40的发展更加规范化，提高其适应性，采用模块化设计思路，将轮辋10和轮辐20分开加工制造，再进行成型。即使在其他结构不变的情况下，将轮辋10改用本实施例中的轮辋10，也能保持其优良的特征，其表现出的省油率高达6％。

采用该设计思路成型出的轮辋10，具体试验时，意外的发现其表现出的抗冲击韧性大大增强，车轮90°冲击试验在180MM高度下不断裂，一般铸造车轮在同等条件下试验后轮辋会断裂。

实施例2

请参考图3-5，本实施例提供了一种轮毂40，其包括轮辐20和上述的轮辋10，轮辐20包括轮辐本体21，轮辐本体21的端部与轮辋本体11远离轮缘12的一端焊接。

轮辋10的结构可以参考实施例1，其涉及到的结构示意图可以结合图1和图2。

本实施例中的轮毂40采用模块化生产，轮辐20和轮辋10的生产是分开的，最终进行焊接成型，该轮毂40具有轮辋10的所有优良特性。

可选的，轮辐本体21的端部与轮辋本体11远离轮缘12的一端通过搅拌摩擦焊实现连接。

焊接的设备、操作方式等有很多种，只要能够实现两者的固定即可。本实施例中选用搅拌摩擦焊，可以实现两种不同材质的结构进行有效的焊合，因此，通过该焊接方式，轮辐20可以选用一种材质制成，而轮辋10则可以采用另一种材质制成。

可选的，轮辐本体21采用A356铝合金制成。

本实施例中，轮辐本体21选用A356铝合金，其可以保证轮辐20性能的同时，外加了轮辋10后，轮毂40能够具有较强的抗疲劳能力，和运行的稳定性。

可选的，轮辐本体21的端部设置有环状的第二凸起，第二凸起在靠近轮辐本体21一侧的方向上延伸且形成凸峰22，凸峰22与轮辐本体21一体成型，凸峰22与轮辋本体11远离轮缘12的一端焊接，凸峰22靠近轮辐本体21中心的一侧形成第一缓冲空间220。

结合图5，该凸峰22形成的第一缓冲空间220可以起到较佳的缓冲空间，当轮辐20的径向或周向受到冲击力后，该缓冲空间的存在，可以缓和冲击，避免刚性冲击，造成部件的损坏。

在该区域形成的缓冲空间，具体试验时，发明人发现，其使得该区域内流体的流向不受阻碍，进一步降低了能耗。其原理可以参考空气动力学原理。

可选的，轮辋本体11远离轮缘12的一端设置有弯折件14，弯折件14在靠近轮辋本体11外侧的方向上延伸，弯折件14与轮辋本体11的连接区域相对凹陷且形成槽底141，弯折件14与轮辋本体11一体成型，弯折件14远离轮辋本体11的一端与轮辐本体21的端部焊接，弯折件14远离槽底141的一侧形成第二缓冲空间140。

本实施例中，该弯折件14由轮辋10的端部折弯形成，因此轮辋本体11和弯折件14是一体成型的，通过该方式进行的第二缓冲空间140和第一缓冲空间220的作用、效果相同或类似。

槽底141的形成，便于安装或拆卸轮胎。

可选的，轮辐本体21的端部设置有环状的第二凸起，第二凸起在靠近轮辐本体21一侧的方向上延伸且形成凸峰22，凸峰22靠近轮辐本体21中心的一侧形成第一缓冲空间220；

轮辋本体11远离轮缘12的一端设置有弯折件14，弯折件14在靠近轮辋本体11外侧的方向上延伸，弯折件14与轮辋本体11的连接区域相对凹陷且形成槽底141，弯折件14与轮辋本体11一体成型，弯折件14远离轮辋本体11的一端与凸峰22远离轮辐本体21的一端焊接，弯折件14远离槽底141的一侧形成第二缓冲空间140；

第一缓冲空间220与第二缓冲空间140连通且形成相对中空的区域。

通过模块化的设计，相较于传统工艺，该区域所对应的结构在保证其强度、硬度等的同时，可以将该中空区域的空间尽可能扩大。使得其抗冲击能力明显提高。

发明人在研究中发现，采用新的设计思路(模块化)，可以使得轮毂40的抗疲劳能力、稳定性等大幅提高，同时保证其安装在汽车上后，省油效果明显。

可选的，凸峰22相对于轮辐本体21端部凸出的高度为b，12mm≤b≤40mm。

该b参数直接决定了第一缓冲空间220的大小，具体实施时，可以选用12mm、13mm、16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、32mm、37mm、40mm等。

可选的，凸峰22远离轮辐本体21的一端与轮辋本体11远离轮缘12的一端的间距为c，20mm≤c≤40mm。

该c参数在一定程度上可以体现第二缓冲空间140的大小，也可以表示弯折件14所对应的宽度。具体实施时，可以选用20mm、24mm、24.5mm、25mm、25.5mm、26mm、32mm、37mm、40mm等。

可选的，弯折件14包括连接部142和延伸部143，连接部142与延伸部143一体成型，连接部142沿轮辋本体11的径向延伸且相对于轮辋本体11的径向倾斜设置，连接部142的一端与轮辋本体11一体成型，延伸部143的一端与连接部142的另一端一体成型，延伸部143的另一端沿轮辋本体11的轴向延伸，延伸部143的另一端与凸峰22远离轮辐本体21的一端焊接。

该延伸部143的设置，相当于弯折件14在成型过程中，至少弯折了两次。其在一定程度上扩大了第二缓冲空间140的大小。

可选的，连接部142与延伸部143之间所形成的角度为d，110°≤d≤130°。

该d参数在一定程度上体现了弯折件14端部弯折的程度，通过此处的多次弯折，相当于施加了预应力，在后期轮毂40的使用过程中，可以延长其使用寿命，保证其优良的性能。具体实施时，该d可以为110°、111°、112°、113°、114°、115°、116°、117°、118°、119°、120°、121°、122°、123°、124°、125°、126°、127°、128°、129°、130°等。

可选的，轮辋本体11与连接部142一体成型的部分为连接部分111，连接部分111与连接部142围合且形成槽底141，连接部分111与连接部142之间形成的角度为e，110°≤e≤130°。

该连接部分111和延伸部143可以是相对平行的，也就是说d和e相同，也可以是不同的。同理，该e可以为110°、111°、112°、113°、114°、115°、116°、117°、118°、119°、120°、121°、122°、123°、124°、125°、126°、127°、128°、129°、130°等。

该弯折件14选用上述的参数后，不仅形成了第二缓冲空间140，还由于其预应力的存在，使得当轮毂40受到径向、轴向或多角度的冲击后，仍能保证其优良的特性，保证运行的平稳性，进一步保证了驾驶员、乘客的安全。

可选的，轮辐本体21的端部设置有环状的第三凸起，第三凸起沿轮辐本体21的径向延伸，第三凸起形成胎圈座23，胎圈座23与轮辐本体21一体成型。

综上，轮毂40不仅具有上述轮辋10本身优良的特性，还由于轮辐20和轮辋10的结合部分采用特殊的结构设计，提高了轮毂40的运行稳定性，在保证使用者安全的前提下，提高了省油率。

本实施例中，轮毂40的轮辋10一个端部具有卷边的结构，其与轮胎组合构成车轮后，其表现出的冲击韧性大大增强，车轮90°冲击试验在180MM高度下不断裂，一般铸造车轮在同等条件下试验后轮辋会断裂。

实施例3

本实施例提供了一种车轮，其包括轮胎和上述的轮毂40，轮胎与轮毂40可拆卸的连接。

该车轮具有上述轮毂40的全部功能。轮毂40的结构、效果等可以参考实施例2。

实施例4

本实施例提供了一种汽车，其包括上述提到的车轮。

该汽车具有上述车轮的全部功能。车轮的结构、效果等可以参考实施例3。

实施例5

请参考图6-10，本实施例提供了一种加工设备50，用于对模块化的轮毂40进行加工，其包括：

机架51；

圆台52，圆台52与机架51连接，圆台52用于卡设于轮辋本体11内且支撑轮辋本体11；

内撑机构53，内撑机构53用于支撑轮辋本体11与轮辐本体21的连接处41，且使连接处41具有沿轮辐本体21的径向向外扩张的运动趋势；

搅拌摩擦焊机54，搅拌摩擦焊机54包括焊机本体541和搅拌头542，搅拌头542可转动的连接于焊机本体541，搅拌头542用于对连接处41进行焊合；

圆台52可转动的连接于机架51，或焊机本体541可转动的连接于机架51；

加工设备50具有搅拌头542沿轮辐本体21的径向钻入连接处41的第一状态，以及搅拌头542沿轮辐本体21的周向移动且将连接处41焊合的第二状态。

本实施例中，轮毂40的轮辐20、轮辋10等采用不同材质制成，使其同时具有不同材质的优良特性。但是具体焊接时，发明人发现，两者的结合要么结合后易坏，要么直接失败。

采用摩擦搅拌焊后，可以提高两种不同材质结构的复合率，焊接过程中，会存在膨胀现象，由于两个结构的材质不同，其膨胀系数也不相同，为了克服这一问题，通过内撑机构53对两者的结合处施加外力，使得膨胀过程中，两者的焊合处始终对齐，保证其焊合的稳定性。同时，对该区域也施加了一定的预应力，在后期的使用过程中，可以延长其使用寿命，并且有效保证了其结构本身优良的特性。

内撑机构53可以选用现有的扩张设备，由电机、气缸或油缸等驱动，实现自动化作业。

将轮辋10和轮辐20相对固定后，使其与圆台52相对固定，圆台52和搅拌头542相对运动，使得搅拌头542将轮辐20和轮辋10两者的连接处41进行焊合。

本实施例选用搅拌头542相对于地面不动，而圆台52相对于地面转动的方式，可以理解为圆台52相对于机架51自转带动轮毂40转动，搅拌头542在焊机本体541的驱动下转动实现焊合。

具体的，加工设备50能够使轮辋10和轮辐20进行模块化生产，通过搅拌摩擦焊的方式进行焊接，实现轮毂40的模块化流水作业，且大大提高了其成品率，保证了其性能。该结构设计合理，实用性强。

可选的，圆台52可转动的连接于机架51，内撑机构53包括拉块531、滑块533、内撑块534和驱动件，拉块531沿竖向可滑动的设置于机架51，拉块531具有倾斜的导轨部532，滑块533沿导轨部532可滑动的连接于拉块531，内撑块534的数量为多个且绕圆台52的转动轴心线均匀分布，内撑块534的一端与滑块533连接，内撑块534的另一端部用于抵接连接处41的内侧，驱动件用于驱动拉块531；

内撑机构53具有拉块531远离轮辐本体21且内撑块534靠近并相对于圆台52缩回的第三状态，以及拉块531靠近轮辐本体21且内撑块534相对于圆台52伸出并抵住连接处41的第四状态。

本实施例中，驱动件选用油缸，内撑机构53相对位于圆台52内，拉块531在油缸的驱动下上下运动，在导轨部532和圆台52的作用下，将上下运动转化为内撑块534的水平运动，导轨部532采用滑槽的结构，该滑块533与内撑块534的连接方式可以为铰接、固定连接或一体成型。

油缸通过与拉杆535连接从而给拉杆535提供驱动力，其与拉块531连接从而驱动拉块531运动。

本实施例中的滑块533与拉块531的配合可以理解为锥度配合，通过挤压作用，对滑块533施加一个水平方向的力，最终使内撑块534水平运动。

结合图8，可选的，搅拌摩擦焊机54的数量为至少三个，其中三个搅拌摩擦焊机54的搅拌头542呈锐角三角形或直角三角形分布。

优选的，为等边三角形，也就是相当于圆周均布。

本实施例中选用三个搅拌头542，具体实施时，三个搅拌头542先进行定位，使得轮辋10的轴线、轮辐20的轴线和圆台52的转动轴心线共线，保证焊接过程中，始终对齐。

可选的，搅拌摩擦焊机54还包括轴肩544，轴肩544与搅拌头542连接且随搅拌头542的转动而转动，其中一个搅拌头542为主搅拌头542，其中一个搅拌头542为副搅拌头542，主搅拌头542相对于主搅拌头542对应的轴肩544所伸出的高度大于副搅拌头542相对于副搅拌头542对应的轴肩544所伸出的高度。

一般的，主搅拌头542进行焊合，圆台52转动360°，实现主搅拌头542从起点焊合到终点，保证起点和终点为一个点或大致为一个点，副搅拌头542将焊合后的起点再进行焊合，实现该区域的完美复合。

一般的，搅拌头542安装在主轴543上，主轴543由电机驱动，主轴543、电机等均可以理解为焊机本体541的一部分，轴肩544安装在主轴543上，副搅拌头542相对轴肩544伸出的高度较低，保证起点、终点复合的效果。

可选的，第四状态下，相邻的两个内撑块534之间的间隙小于或等于轴肩544的直径。

本实施例中，内撑块534的数量为八个，每个内撑块534呈扇形，相邻的两个内撑块534的间隙较小，可以保证焊合到任意区域，内撑块534始终对该处有直接抵接的作用，保证了连接处41复合的效果。

可选的，加工设备50还包括顶压块55和油缸，油缸与机架51连接，顶压块55与油缸连接且在油缸的驱动下竖向移动，顶压块55用于顶压在轮辐本体21的上方且使轮辐本体21压紧轮辋本体11。

在圆台52的转动过程中，顶压块55可以始终对轮辐本体21施加外力，使轮辐20牢牢作用在轮辋10上，提高复合的效果。

可选的，顶压块55设置有定位件551，定位件551用于固定轮辐本体21，且使定位件551随轮辐本体21的转动而转动。

该定位件551可以扣住安装盘30，保证圆台52在转动的过程中，轮辋10的轴线、轮辐20的轴线和圆台52的转动轴心线始终共线。

可选的，加工设备50还包括底座56和支撑板57，底座56可转动的连接于机架51，圆台52与底座56连接且相对固定，支撑板57呈环状且相对套设圆台52，支撑板57与底座56连接且相对固定，支撑板57远离底座56的一侧用于抵住轮缘12。

支撑板57支撑住轮缘12，以提高复合效果。

可选的，加工设备50还包括调节块58，调节块58位于底座56与支撑板57之间，调节块58的一端与底座56抵接，调节块58的另一端与支撑板57抵接。

针对不同的轮辋10，可以替换不同的调节块58，以实现一一对应。

结合图9和图10，可选的，加工设备50还包括预固定装置59，预固定装置59包括旋转平台591、电机和发热件592，旋转平台591具有工作面，工作面用于放置轮辋10和轮辐20的复合体，电机用于驱动旋转平台591转动且令复合体转动，发热件592用于对轮辋10和轮辐20的复合区域加热。

本实施例中发热件592选用喷火头，通过液化气或天然气燃烧产生的热量对该复合区域进行加热，实现预固定。当然了，具体实施时，通过电进行制热也是可以的。

通过预固定，可以提高在圆台52上进行复合的效果。

可选的，预固定装置59还包括配重块593，配重块593用于放置在轮辐本体21的上方且使轮辐20压紧轮辋10。

配置块压在轮辐20上，对其施加外力，使其压紧轮辋10，以提高预固定的效果。

综上，加工设备50能够使轮辋10和轮辐20进行模块化生产，通过搅拌摩擦焊的方式进行焊接，实现轮毂40的模块化流水作业，且大大提高了其成品率，保证了其性能。该结构设计合理，实用性强。

实施例6

本实施例提供了一种轮毂40的制造方法，用于制造上述提到的轮毂40，该制造方法包括：

将轮辋本体11远离轮缘12的一端抵住轮辐本体21的端部，将轮辋10与轮辐20作为一个复合体，且使轮缘12相对靠近地面，轮辐20相对远离地面；

将搅拌摩擦焊机54的搅拌头542对准轮辋10与轮辐20的复合区域，且搅拌头542位于轮辋本体11的外侧，使复合区域形成连接处41；

对连接处41施加外力，使连接处41具有沿轮辐本体21的径向向外扩张的运动趋势；

使复合体绕轮辐本体21的轴线转动或使搅拌头542沿轮辐本体21的周向运动，搅拌头542将连接处41焊合。

对连接处41施加外力，其可以采用现有的扩张设备，也可以采用流体增压的方式，因此可实施的方式有很多种，只要实现连接处41在焊合的过程中具有向外扩张的运动趋势即可。

流体增压的一种实施方式可以为，在轮毂40内形成一个高压空间，其可以通过液体实现，也可以通过气体实现，在高压环境下，使流体膨胀从而使连接处41产生向外扩张的运动趋势。

通过该方法，其可以使得轮毂40快速成型，且使轮毂40具有良好的抗疲劳能力和运行稳定性。当轮辐20、轮辋10采用不同的材质时，该方法有效解决了两者膨胀系数不同的问题。

可选的，制造方法还包括：

将轮辋10竖向放置，轮辋本体11的轴线相对垂直于水平面，使轮缘12相对靠近地面，使轮辋本体11远离轮缘12的一端相对远离地面；

将轮辐本体21的端部抵靠在轮辋本体11远离轮缘12的一端上，并将连接处41对齐；

对连接处41进行加热，使轮辋10与轮辐20进行预固定成为复合体。

通过预固定，以提高后期复合的效果。

可选的，制造方法还包括：

在成为复合体之前，将配重块593放置在轮辐本体21的上方，使轮辐20压紧轮辋10。

通过配重块593，以提高预固定的效果。

可选的，制造方法还包括：

将复合体放置在搅拌摩擦焊机54对应的圆台52上，使轮辋本体11套设圆台52且与圆台52过盈配合，圆台52内的内撑机构53撑住连接处41的内侧，使连接处41具有沿轮辐本体21的径向向外扩张的运动趋势；

使搅拌头542钻入连接处41，使复合区域焊合；

转动圆台52，使搅拌头542沿轮辐本体21的周向将复合区域焊合完毕。

通过圆台52的自转，带动复合体转动，从而使搅拌头542对其进行焊合，有效提高焊合的效果。

可选的，制造方法还包括：

在轮辋本体11与圆台52过盈配合之后，使至少三个搅拌头542抵住连接处41，其中三个搅拌头542呈锐角三角形或直角三角形分布；

搅拌头542钻入连接处41，使轮辐本体21的轴线、轮辋本体11的轴线与圆台52的转动轴心线共线且完成定位。

通过定位，使得复合后不会出现间隙或错位的现象。

优选的，为等边三角形，相当于圆周均布。

可选的，制造方法还包括：

完成定位之后，使顶压块55顶压在轮辐本体21的上方，使轮辐20压紧轮辋10；

转动圆台52，使顶压块55随圆台52的转动而同步转动。

可选的，制造方法还包括：

顶压块55与油缸连接，且顶压块55在油缸的驱动下竖向移动，顶压块55设置有定位件551，顶压块55下移并到达指定位置后，定位件551与轮辐本体21固定，且在圆台52的转动过程中，轮辐本体21的轴线与圆台52的转动轴心线始终共线。

顶压块55和定位件551的使用，有效提高后期焊合的稳定性。

实施例7

结合图6-图10，本实施例还提供了一种轮毂40的制造方法，使用上述的加工设备50，该制造方法包括：

将轮辋本体11远离轮缘12的一端抵住轮辐本体21的端部，使轮辋10与轮辐20成为一个复合体；

将复合体放置在圆台52上，使轮辋本体11套设圆台52且与圆台52相对固定，使轮辋10相对靠近地面，轮辐20相对远离地面；

使内撑机构53撑住连接处41的内侧，且令连接处41具有沿轮辐本体21的径向向外扩张的运动趋势；

操作搅拌摩擦焊机54，使搅拌头542钻入轮辋10和轮辐20的复合区域，搅拌头542沿轮辐本体21的周向将连接处41焊合完毕。

可选的，制造方法还包括：

轮辋本体11相对于圆台52固定并定位后，控制驱动件，使拉块531竖直向上移动，使内撑块534水平移动并相对于圆台52伸出，内撑块534抵住连接处41的内侧；

搅拌头542将连接处41焊合完毕后，控制驱动件，使拉块531竖直向下移动，使内撑块534水平移动并相对于圆台52缩回，内撑块534远离连接处41的内侧，取下复合体。

可选的，制造方法还包括：

在复合体的定位过程中，先使圆周分布的三个搅拌头542钻入连接处41，三个搅拌头542钻入一定的深度，并驱使轮辐本体21的轴线、轮辋本体11的轴线和圆台52的转动轴心线共线，使三个搅拌头542同时焊接；

将顶压块55顶压在轮辐本体21的上方，使轮辐20压紧轮辋10；

转动圆台52，使顶压块55随圆台52的转动而同步转动。

可选的，制造方法还包括：

其中一个搅拌头542为主搅拌头542，其中一个搅拌头542为副搅拌头542，主搅拌头542沿轮辐本体21的周向将连接处41焊合后，使焊合的起点和终点相同或大致相同，副搅拌头542将主搅拌头542焊合的起点位置进行焊合，主搅拌头542相对于主搅拌头542对应的轴肩544所伸出的高度大于副搅拌头542相对于副搅拌头542对应的轴肩544所伸出的高度。

可选的，制造方法还包括：

在轮辋10和轮辐20成为复合体之前，将轮辋10竖向放置，轮辋本体11的轴线相对垂直于水平面，使轮缘12相对靠近地面，使轮辋本体11远离轮缘12的一端相对远离地面；

将轮辋10放置在旋转平台591的工作面上，工作面相对于水平面平行，将轮辐本体21的端部抵靠在轮辋本体11远离轮缘12的一端上，并使连接处41对齐；

将配重块593放置在轮辐20的上方，使轮辐20向下压紧轮辋10；

转动旋转平台591，使复合体绕轮辐本体21的轴线自转，用发热件592对准连接处41，并对连接处41加热，将轮辋10和轮辐20进行预固定成为复合体。

通过使用实施例5提供的加工设备50，也可以实现同样的技术效果。

综上所述，本发明提供了一种加工设备50，加工设备50能够使轮辋10和轮辐20进行模块化生产，通过搅拌摩擦焊的方式进行焊接，实现轮毂40的模块化流水作业，且大大提高了其成品率，保证了其性能。该结构设计合理，实用性强。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加工设备，用于对模块化的轮毂进行加工，其特征在于，包括：

机架；

圆台，所述圆台与所述机架连接，所述圆台用于卡设于轮辋本体内且支撑轮辋本体；

内撑机构，所述内撑机构用于支撑轮辋本体与轮辐本体的连接处，且使连接处具有沿轮辐本体的径向向外扩张的运动趋势；

搅拌摩擦焊机，所述搅拌摩擦焊机包括焊机本体和搅拌头，所述搅拌头可转动的连接于所述焊机本体，所述搅拌头用于对连接处进行焊合；

所述圆台可转动的连接于所述机架，或所述焊机本体可转动的连接于所述机架；

所述加工设备具有所述搅拌头沿轮辐本体的径向钻入连接处的第一状态，以及所述搅拌头沿轮辐本体的周向移动且将连接处焊合的第二状态。

2.根据权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述圆台可转动的连接于所述机架，所述内撑机构包括拉块、滑块、内撑块和驱动件，所述拉块沿竖向可滑动的设置于所述机架，所述拉块具有倾斜的导轨部，所述滑块沿所述导轨部可滑动的连接于所述拉块，所述内撑块的数量为多个且绕所述圆台的转动轴心线均匀分布，所述内撑块的一端与所述滑块连接，所述内撑块的另一端用于抵接连接处的内侧，所述驱动件用于驱动所述拉块；

所述内撑机构具有所述拉块远离轮辐本体且所述内撑块靠近并相对于所述圆台缩回的第三状态，以及所述拉块靠近轮辐本体且所述内撑块相对于所述圆台伸出并抵住连接处的第四状态。

3.根据权利要求2所述的加工设备，其特征在于，所述搅拌摩擦焊机的数量为至少三个，其中三个所述搅拌摩擦焊机的搅拌头呈锐角三角形或直角三角形分布。

4.根据权利要求2所述的加工设备，其特征在于，所述加工设备还包括顶压块和油缸，所述油缸与所述机架连接，所述顶压块与所述油缸连接且在所述油缸的驱动下竖向移动，所述顶压块用于顶压在轮辐本体的上方且使轮辐本体压紧轮辋本体。

5.根据权利要求4所述的加工设备，其特征在于，所述顶压块设置有定位件，所述定位件用于固定轮辐本体，且使所述定位件随轮辐本体的转动而转动。

6.一种轮毂，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的加工设备加工成型，所述轮毂包括轮辋和轮辐；

所述轮辋包括轮辋本体，所述轮辋本体的边沿设置有环状的第一凸起，所述第一凸起在靠近所述轮辋本体外侧的方向上延伸，所述第一凸起形成所述轮辋的轮缘，所述轮缘与所述轮辋本体一体成型；

所述轮辐包括轮辐本体，所述轮辐本体的端部设置有环状的第二凸起，所述第二凸起在靠近所述轮辐本体一侧的方向上延伸且形成凸峰，所述凸峰与所述轮辐本体一体成型，所述凸峰远离所述轮辐本体的一端与所述轮辋本体远离所述轮缘的一端通过搅拌摩擦焊实现连接。

7.根据权利要求6所述的轮毂，其特征在于，所述凸峰靠近所述轮辐本体中心的一侧形成第一缓冲空间；

所述轮辋本体远离所述轮缘的一端设置有弯折件，所述弯折件在靠近所述轮辋本体外侧的方向上延伸，所述弯折件与所述轮辋本体的连接区域相对凹陷且形成槽底，所述弯折件与所述轮辋本体一体成型，所述弯折件远离所述轮辋本体的一端与所述凸峰远离所述轮辐本体的一端通过搅拌摩擦焊实现连接，所述弯折件远离所述槽底的一侧形成第二缓冲空间；

所述第一缓冲空间与所述第二缓冲空间连通且形成相对中空的区域。

8.根据权利要求7所述的轮毂，其特征在于，所述弯折件包括连接部和延伸部，所述连接部与所述延伸部一体成型，所述连接部沿所述轮辋本体的径向延伸且相对于所述轮辋本体的径向倾斜设置，所述连接部的一端与所述轮辋本体一体成型，所述延伸部的一端与所述连接部的另一端一体成型，所述延伸部的另一端沿所述轮辋本体的轴向延伸，所述延伸部的另一端与所述凸峰远离所述轮辐本体的一端通过搅拌摩擦焊实现连接。

9.一种轮毂的制造方法，其特征在于，使用如权利要求1-5任一项所述的加工设备，所述制造方法包括：

将轮辋本体远离轮缘的一端抵住轮辐本体的端部，使所述轮辋与所述轮辐成为一个复合体；

将所述复合体放置在所述圆台上，使所述轮辋本体套设所述圆台且与所述圆台相对固定，使所述轮辋相对靠近地面，所述轮辐相对远离地面；

使所述内撑机构撑住所述连接处的内侧，且令所述连接处具有沿所述轮辐本体的径向向外扩张的运动趋势；

操作所述搅拌摩擦焊机，使所述搅拌头钻入所述轮辋和所述轮辐的复合区域，所述搅拌头沿所述轮辐本体的周向将所述连接处焊合完毕。

10.根据权利要求9所述的轮毂的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

所述轮辋本体相对于所述圆台固定并定位后，控制驱动件，使拉块竖直向上移动，使内撑块水平移动并相对于所述圆台伸出，所述内撑块抵住所述连接处的内侧；

所述搅拌头将所述连接处焊合完毕后，控制驱动件，使所述拉块竖直向下移动，使所述内撑块水平移动并相对于所述圆台缩回，所述内撑块远离所述连接处的内侧，取下所述复合体。