CN109226437A - 一种大通风孔钢制轮辐及其冲裁方法 - Google Patents

一种大通风孔钢制轮辐及其冲裁方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车零部件及其制造领域，提供一种大通风孔钢制轮辐及其冲裁方法；该大通风孔钢制轮辐在轮辐的型面上均布有大通风孔，使其具有优美的外观和良好的散热性能；该大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，以已完成成型翻边工序的轮辐工件为毛坯，使用专用的冲裁模，以全新的冲裁角度，将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁，钝化冲裁面的角度，提高了冲裁稳定性及产品质量，适宜于大通风孔钢制轮辐的批量生产。

Description

一种大通风孔钢制轮辐及其冲裁方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件及其制造领域，提供一种大通风孔钢制轮辐及其冲裁方法；该大通风孔钢制轮辐在轮辐的型面上均布有大通风孔，使其具有优美的外观和良好的散热性能；该大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，以已完成成型翻边工序的轮辐工件为毛坯，使用专用的冲裁模，以全新的冲裁角度，将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁，钝化冲裁面的角度，提高了冲裁稳定性及产品质量，适宜于大通风孔钢制轮辐的批量生产。
背景技术
车轮是固定轮胎内缘、支持轮胎，介于轮胎和车轴之间并与轮胎共同承受负荷的刚性轮，通常包括轮辋和轮辐。轮辋是在车轮上安装和支承轮胎的部件，轮辐是在车轮上介于轮辋和车轴之间的支承部件。车轮除轮辐和轮辋外，有时还包含轮毂。
轿车及小载重汽车多采用辐板式车轮。辐板式车轮所用辐板较薄，常冲压成起伏多变的形状，以提高其刚度。少辐板轮辐上的大通风孔，可以减轻重量，也有利于制动器的散热，方便于接近气门。
现代汽车的轮辐多种多样，已发展成为车辆上比较醒目的外观件之一，与汽车造型融为一个整体，对整车起到很好的装饰作用。即，对车轮的设计及制造除了车轮材料的选用、车轮结构的设计要确保车轮性能安全外，车轮的美观要求也成为现今车轮设计的一个重要课题，大通风孔钢制车轮轮辐既是一种全新的车轮结构。
目前，传统钢制车轮基本上仅占有汽车的备轮市场，其主要原因就是车轮在选用不同的材料（钢制、铝合金或镁合金制）时使车轮具有够用的结构强度和优美的外观这两者之间难以有有效的平衡点。究其具体原因是，由于受传统的钢制车轮的制造材料及生产工艺所限，钢制车轮如果做成铝合金、铝合金车轮的外观结构，则车轮的结构强度很差；若仅仅靠提高车轮材料的厚度提高车轮的结构强度，则会带来车轮重量超重及加大生产加工工艺难度。
随着高强钢材料在车轮轮辐产品上的普及应用，大通风孔钢制车轮在重量及结构强度上已经不成障碍，但大通风孔的加工工艺难度较大，限制了大通风孔钢制车轮的生产推广。
由于大通风孔存在于轮辐的弧形曲面上，通风孔从轮辐中心的安装面延伸到轮辐直边，通风孔前后边缘的曲面法线夹角接近90°，给正常的冲裁工艺带来了难度。
目前国内车轮行业内的加工工艺主要有轮辐整体冲裁和单孔整体冲裁。现有整体冲裁的冲裁方向是从轮辐弧形曲面的上方外侧向轮辐弧形曲面的下方内侧，为了克服冲裁方向与通风孔前后边缘曲面法线的夹角太大（接近45°），导致冲裁截面尖锐，将轮辐外圆翻边工序放在冲孔后再进行，但是冲孔后再翻边会导致风孔外缘被拉伸变形，而且变形量不稳定，影响产品生产的后续工序及影响产品的外观质量；另有一种方案是轮辐翻边后的整体冲裁，由于冲裁模的上下端刀口截面夹角接近45°，刀口强度很差，不能适应产品的批量生产。单孔整体冲裁的冲裁方向是从轮辐弧形曲面的下方内侧向轮辐弧形曲面的上方外侧，它克服了冲裁模刀口强度差及风孔外缘被拉伸变形二个缺陷，但是由于冲裁是在冲裁方向与被冲材料曲面法线偏离45°左右的情况下进行的，冲裁质量很差，通风孔的冲裁背面（轮辐的外观正面）会产生较多的毛刺，通风孔的截面夹角太尖（接近45°），给后续的生产操作带来了不安全因素及外观质量问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种大通风孔钢制轮辐及其冲裁方法；该大通风孔钢制轮辐在轮辐的型面上均布有大通风孔，使其具有优美的外观和良好的散热性能；该大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，以已完成成型翻边工序的轮辐工件为毛坯，使用专用的冲裁模，以全新的冲裁角度，将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁，钝化冲裁面的角度，提高了冲裁稳定性及产品质量，适宜于大通风孔钢制轮辐的批量生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种大通风孔钢制轮辐，包括轮辐安装盘，轴线与轮辐安装盘轴线重合的轮辐外圆直边，由轮辐安装盘始、随轮辐型面起伏延伸至轮辐外圆直边、呈放射状分布的若干发散型辐条，在相邻两发散型辐条之间的轮辐型面上开设有呈三角形状的大通风孔；制成轮辐的材料为钢；大通风孔三角形状的两腰为发散型辐条的边缘、顶点为相邻两发散型辐条中心交叉点、底延续至轮辐外圆直边；大通风孔三角形状的顶点在轮辐型面上的法线与轮辐的轴线间的夹角为0°-5°，底在轮辐型面上的法线与轮辐的轴线间的夹角为85°-90°。
本发明的有益效果是：
上述大通风孔钢制轮辐，以钢为原材料，在轮辐的型面上均布有大通风孔，在保证轮辐具有够用的结构强度前提下，使其具有优美的外观和良好的散热性能。
作为对本发明的改进，三角形状的大通风孔的三条边中每相邻的两条边间光滑过渡。
这种改进，使三角形状的大通风孔的三条边间过渡流畅、优美，又减小过渡处的应力集中，也有利于提高轮辐的结构强度。
作为对本发明的进一步改进，发散型辐条为横截面带有凹槽的加强筋结构。
辐条为加强筋结构，可进一步提高轮辐的结构强度，另外，还可以加强筋结构的起伏外形进行设计，使车轮与整车的设计风格相融合。
大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，包括已完成成型翻边工序的轮辐工件，还包括将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁、冲裁方向是从轮辐型面的上方外侧向轮辐型面的下方内侧的冲裁工艺，冲裁工艺包括如下步骤：
A、第一次冲裁，以轮辐工件为毛坯，使用第一冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔顶部位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为0°-5°，形成第一次冲裁坯件；
B、第二次冲裁，以第一次冲裁坯件为毛坯，使用第二冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔底部位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为85°-90°，形成第二次冲裁坯件；
C、第三次冲裁，以第二次冲裁坯件为毛坯，使用第三冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔中间位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为40°-45°，形成轮辐。
上述大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，以已完成成型翻边工序的轮辐工件为毛坯，使用专用的冲裁模，以全新的冲裁角度，将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁，钝化冲裁面的角度，提高了冲裁稳定性及产品质量，适宜于大通风孔钢制轮辐的批量生产。
作为对本发明的改进，在每次冲裁的交界位置设置断刀缺口。
设置断刀缺口这种冲裁工艺缺口，有利于冲件与冲材分离、脱料。
作为对本发明的进一步改进，断刀缺口的形状是圆形。
作为对本发明的另一种改进，断刀缺口的形状是上底与两腰光滑过渡的等腰梯形。
上述改进，皆是为尽可能减小应力集中。
附图说明
图1是一种大通风孔钢制轮辐的结构示意图；
图2是图1的剖面图；
图3是图1的D处放大图；
图4是二次分段冲裁的轮辐结构示意图；
图5是二次分段冲裁的轮辐截面示意图；
图6是三次分段冲裁的轮辐结构示意图；
图7是三次分段冲裁的轮辐截面示意图；
图8是带有断刀缺口的轮辐结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步说明：
参见图1、图2、图3所示的一种大通风孔钢制轮辐100，包括轮辐安装盘2，轴线与轮辐安装盘2轴线重合的轮辐外圆直边4，由轮辐安装盘2始、随轮辐型面3起伏延伸至轮辐外圆直边4、呈放射状分布的若干发散型辐条1，在相邻两发散型辐条1之间的轮辐型面上开设有呈三角形状的大通风孔5。
制成轮辐的材料为钢。选用延展性好的高强度钢板材下料。
轮辐安装盘2，用于与车轴或轮毂连接，是轮辐的基准，本案中所述轮辐安装盘轴线2也可以是轮辐轴线；轮辐外圆直边4，用于与轮毂连接或直接与轮胎连接。轮辐安装盘和轮辐外圆直边均已标准化，为现有技术，此不赘述。
轮辐型面3，也称为轮辐弧形曲面。
现有技术中，发散型辐条1的数量一般取奇数的3根-9根， 本案中，选取发散型辐条1的数量为5根。
为美观及增大轮辐100的结构强度，发散型辐条1为横截面带有凹槽101的加强筋结构。
大通风孔5三角形状的两腰为发散型辐条1的边缘、顶点为相邻两发散型辐条1中心交叉点、底延续至轮辐外圆直边4。即，三角形状的通风孔5二侧501受带有凹槽101的发散型辐条1的边缘限定、顶端502受相邻两发散型辐条1中心交叉位置的限定，外边503一直延续到轮辐外圆直边4。三角形状的大通风孔5的三条边中每相邻的两条边间光滑过渡。
大通风孔5三角形状的顶点在轮辐型面3上的法线与轮辐100的轴线间的夹角为0°-5°，底在轮辐型面3上的法线与轮辐100的轴线间的夹角为85°-90°。本案中，选取大通风孔5三角形状的顶点在轮辐型面3上的法线与轮辐100的轴线间的夹角为2.5°，底在轮辐型面3上的法线与轮辐100的轴线间的夹角为87.5°。
该大通风孔钢制轮辐在轮辐的型面上均布有大通风孔，使其具有优美的外观和良好的散热性能。
下面以一个轮辐上开设5个大通风孔5的大通风孔钢制轮辐的冲裁为例，详细说明大通风孔钢制轮辐的冲裁方法。
大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，包括已完成成型翻边工序的轮辐工件，还包括将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁、冲裁方向是从轮辐型面的上方外侧向轮辐型面的下方内侧的冲裁工艺，冲裁工艺包括如下步骤：
A、第一次冲裁，以轮辐工件为毛坯，使用第一冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔顶部位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为0°-5°，形成第一次冲裁坯件；
B、第二次冲裁，以第一次冲裁坯件为毛坯，使用第二冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔底部位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为85°-90°，形成第二次冲裁坯件；
C、第三次冲裁，以第二次冲裁坯件为毛坯，使用第三冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔中间位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为40°-45°，形成轮辐。
大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，可以分为轮辐的成型翻边工序和钢制轮辐的大通风孔冲裁等两个主要工序。其中，轮辐的成型翻边工序的产品为轮辐工件，为大通风孔冲裁提供坯料物质准备，为现有技术，此不赘述。
冲裁工艺的所述步骤，事实上是大通风孔冲裁主要工序中的工步。对于较小的轮辐，冲裁工艺可以采取仅包括步骤A和步骤B的简化工艺，也可以采取包括步骤A至步骤B的完整工艺，对于较大的轮辐，冲裁工艺一般采取包括步骤A至步骤B的完整工艺。
上述冲裁工艺中的第一冲裁模、二冲裁模、第三冲裁模皆为整体冲裁模，即一次冲裁既可以完成所有大通风孔中相同部位的冲裁。
参见图4、图5所示，采取仅包括步骤A和步骤B的简化工艺（二次分段冲裁）时：
A工步，将轮辐工件放入第一冲裁模（图中未示出）内，完成轮辐100三角形状的大通风孔5的顶端502位置（A区）的冲裁，冲裁方向F1是从轮辐型面3的上方外侧向轮辐型面3的下方内侧，且与轮辐轴线Z有一夹角α，形成第一次冲裁坯件。夹角α为0°-5°，本案中，取夹角α为2.5°。
B工步，将完成A工步的第一次冲裁坯件放入第二冲裁模（图中未示出）内，完成轮辐三角形状的大通风孔5外边503位置（B区）的冲裁，冲裁方向F2是从轮辐弧形曲面3的上方外侧向轮辐弧形曲面3的下方内侧，且与轮辐轴线Z有一夹角β，形成第二次冲裁坯件，即轮辐冲裁成品（轮辐）。夹角β为85°-90°，本案中，取夹角β为87.5°。
参见图6、图7所示，采取包括步骤A至步骤B的完整工艺（三次分段冲裁）时：
A工步，将轮辐工件放入第一冲裁模（图中未示出）内，完成轮辐100三角形状的大通风孔5的顶端502位置（A区）的冲裁，冲裁方向F1是从轮辐型面3的上方外侧向轮辐型面3的下方内侧，且与轮辐轴线Z有一夹角α，形成第一次冲裁坯件。夹角α为0°-5°，本案中，取夹角α为2.5°。
B工步，将完成A工步的第一次冲裁坯件放入第二冲裁模（图中未示出）内，完成轮辐三角形状的大通风孔5外边503位置（B区）的冲裁，冲裁方向F2是从轮辐弧形曲面3的上方外侧向轮辐弧形曲面3的下方内侧，且与轮辐轴线Z有一夹角β，形成第二次冲裁坯件，即轮辐冲裁成品。夹角β为85°-90°，本案中，取夹角β为87.5°。
C工步，将完成B工步的第二次冲裁坯件放入第三冲裁模（图中未示出）内，完成轮辐三角形状的大通风孔5中间位置（C区）的冲裁，冲裁方向F3是从轮辐弧形曲面3的上方外侧向轮辐弧形曲面3的下方内侧，且在轮辐轴线和第二次冲裁方向的中间位置，且与轮辐轴线Z有一夹角γ，形成第三次冲裁坯件，即轮辐冲裁成品（轮辐）。夹角β为40°-45°，本案中，取夹角β为42.5°。
参见图8所示，在上述仅包括步骤A和步骤B的简化工艺和包括步骤A至步骤B的完整工艺中，呈三角形状的通风孔5在每次冲裁的交界位置设置断刀缺口6，断刀缺口6的形状可以是圆（弧）形，也可以是其他形状，如上底与两腰光滑过渡的等腰梯形等。本案中，断刀缺口6的形状是圆形。
本发明通过上述具体实施方式完成的轮辐三角形状的大通风孔冲裁，将冲裁方向与风孔前边缘曲面法线的夹角有原来的接近45°降低至22°左右(二次分段冲裁)或0°(三次分段冲裁)，冲裁方向与风孔后边缘曲面法线的夹角有原来的接近45°降低至22°左右(二次分段冲裁)或10°左右(三次分段冲裁)，也就是说风孔冲裁截面的夹角有原来的接近45°提升至67°左右(二次分段冲裁)或80°-90°左右(三次分段冲裁)，大大改善了冲裁条件，提高了冲裁稳定性及产品质量，同时也提高了冲裁模具的使用寿命，为批量生产大通风孔钢制车轮轮辐提供了保障。
本发明的有益效果是：
上述大通风孔钢制轮辐在轮辐的型面上均布有大通风孔，使其具有优美的外观和良好的散热性能；上述大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，以已完成成型翻边工序的轮辐工件为毛坯，使用专用的冲裁模，以全新的冲裁角度，将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁，钝化冲裁面的角度，提高了冲裁稳定性及产品质量，适宜于大通风孔钢制轮辐的批量生产。

Claims (7)

1.一种大通风孔钢制轮辐，包括轮辐安装盘，轴线与轮辐安装盘轴线重合的轮辐外圆直边，由轮辐安装盘始、随轮辐型面起伏延伸至轮辐外圆直边、呈放射状分布的若干发散型辐条，在相邻两发散型辐条之间的轮辐型面上开设有呈三角形状的大通风孔，其特征是，制成轮辐的材料为钢；大通风孔三角形状的两腰为发散型辐条的边缘、顶点为相邻两发散型辐条中心交叉点、底延续至轮辐外圆直边；大通风孔三角形状的顶点在轮辐型面上的法线与轮辐的轴线间的夹角为0°-5°，底在轮辐型面上的法线与轮辐的轴线间的夹角为85°-90°。
2.根据权利要求1所述的大通风孔钢制轮辐，其特征是，三角形状的大通风孔的三条边中每相邻的两条边间光滑过渡。
3.根据权利要求1所述的大通风孔钢制轮辐，其特征是，发散型辐条为横截面带有凹槽的加强筋结构。
4.大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，其特征是，包括已完成成型翻边工序的轮辐工件，还包括将大通风孔的冲裁分段对大通风孔的不同部位分开冲裁、冲裁方向是从轮辐型面的上方外侧向轮辐型面的下方内侧的冲裁工艺，冲裁工艺包括如下步骤：
A、第一次冲裁，以轮辐工件为毛坯，使用第一冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔顶部位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为0°-5°，形成第一次冲裁坯件；
B、第二次冲裁，以第一次冲裁坯件为毛坯，使用第二冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔底部位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为85°-90°，形成第二次冲裁坯件；
C、第三次冲裁，以第二次冲裁坯件为毛坯，使用第三冲裁模，完成轮辐工件上大通风孔中间位置的冲裁，冲裁方向与轮辐轴线间的夹角为40°-45°，形成轮辐。
5.根据权利要求4所述的大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，其特征是，在每次冲裁的交界位置设置断刀缺口。
6.根据权利要求4或5所述的大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，其特征是，断刀缺口的形状是圆形。
7.根据权利要求4或5所述的大通风孔钢制轮辐的冲裁方法，其特征是，断刀缺口的形状是上底与两腰光滑过渡的等腰梯形。
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