CN109622715A - 一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模 - Google Patents

一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模 Download PDF

Info

Publication number
CN109622715A
CN109622715A CN201910137555.3A CN201910137555A CN109622715A CN 109622715 A CN109622715 A CN 109622715A CN 201910137555 A CN201910137555 A CN 201910137555A CN 109622715 A CN109622715 A CN 109622715A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spinning
spinning roller
retainer
forming
blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910137555.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109622715B (zh
Inventor
黄长清
刘家兴
罗文哲
李新和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN201910137555.3A priority Critical patent/CN109622715B/zh
Publication of CN109622715A publication Critical patent/CN109622715A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109622715B publication Critical patent/CN109622715B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/30—Making other particular articles wheels or the like wheel rims
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Abstract

本发明公开了一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的模具芯模，为解决现有旋压工艺下铝合金车轮内轮缘处机械性能不足的问题，首先将现有“三旋轮三道次”工艺中的1#成形旋轮替换为4#托料旋轮。在旋压过程中，在托料旋轮和成形旋轮的共同作用下，坯料自由端材料受到一定的挤压墩粗作用，使自由端材料产生一定的预变形。同时将现有工艺中芯模内轮缘处未封闭的大角度拐角结构改进为封闭的光滑弧线滑移线结构，能够改善车轮旋压过程中该部位的材料流动情况，优化变形均匀性，提升内轮缘处的性能。本发明可增加车轮成形件内轮缘处材料的总变形量，改善旋压成形过程中材料流动状况并减小成形后的机加工量，达到改善车轮成形件内轮缘部位性能的目标。

Description

一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模
技术领域
本发明属于铝合金车轮制造领域，具体为一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模。
背景技术
随着汽车轻量化的发展，铝合金在汽车行业中应用越来越广泛，特别体现在铝合金车轮的应用。20世纪90年代末，旋压技术开始应用于铸造车轮轮辋部位的成形加工，即轮辐由低压铸造成形，轮辋由强力旋压加工成形。
低压铸造+轮辋热旋压是目前车轮加工中较安全、经济、高效的方法，得到了广泛应用。低压铸造满足外观需求，轮辋经过热旋压成形，晶粒细化，组织上产生明显的纤维流线，铸造缺陷如：疏松、缩孔通过旋压后消失，轮辋强度和延伸率得到了明显提高，提高了车轮的整体性能和耐腐蚀性。
目前国内一般采取“三旋轮三道次”旋压工艺，旋压时上模压紧铸坯，使铸坯与下芯模同步旋转，轮辐主要起固定和支撑作用。旋轮按照编程设计的轨迹对轮辋处进行局部连续旋转挤压，使之与模具形面贴合，进而使轮辋成形。
图1为现有的一种“三旋轮三道次”旋压工艺示意图。从图1中可以看出，坯料3通过上模1和芯模6装配夹紧，并可随芯模转动。三个旋轮的分布如图5所示，2#旋轮和3#旋轮呈180°对称布置，对称中心面为芯模的轴向中心面，1#旋轮与2#、3#旋轮之间的夹角均为90°。1#、2#、3#三旋轮分别按照图1中所示的旋轮轨迹3、4、5先后进行非对称错距旋压。图6为三个旋轮的结构示意图。图7为各旋轮加工路径和芯模结构局部放大示意图。1#旋轮完成第一道次旋压，2#旋轮完成第二道次旋压，3#旋轮完成第三道次旋压。
由于轮辋处轴向截面差异较大，在成形加工过程中易受变形量与温度场的影响导致组织与性能的不均匀分布，从而引起局部性能下降。上述工艺旋压加工中，因内轮缘部位结构复杂，其旋轮分布结构、加工轨迹和旋压模具芯模结构使内轮缘部位材料不能较好的贴模，不能充分变形。而铸旋车轮选用的A356铸造坯料，由于其微观组织形态主要是羽毛状或粗大针状组织，并且可能的铸造缺陷会使其力学性能较差且不稳定。若在后续塑形加工中变形不充分均匀，容易导致成形件性能不足。因此，上述旋压工艺下生产的铸旋车轮内轮缘部位机械性能较轮辋部位低了很多，从而影响了轮辋的整体机械性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高铝合金内轮缘处机械性能的旋压工艺及工艺中应用的模具芯模。
本发明提供的这种铝合金车轮轮辋旋压工艺，设置三个旋轮，其中一个为进行预成形的托料旋轮，另外两个为成形旋轮，托料旋轮和成形旋轮配合使坯料自由端挤压墩粗预变形，然后通过成形旋轮完成内轮缘部位的旋压成形，包括以下步骤：
(1)将坯料通过上模和芯模夹紧，使坯料可随芯模转动；
(2)将两个成形旋轮关于芯模轴向中心面对称布置，将托料旋轮布置于两成形旋轮的对称中心面上；
(3)设定坯料的墩粗预变形量；
(4)根据坯料的墩粗预变形量分别设定三个旋轮的进给轨迹、初始进给量及托料旋轮到达初始进给量位置的停留时间；
(5)使下芯模带着坯料旋转；
(6)按设定时间间隙先后使托料旋轮和两个成形旋轮旋转并进给初始进给量，使托料旋轮迅速沿其设定的进给轨迹进给至托料位置，并停留设定的时间托住坯料，使坯料自由端材料在两个成形旋轮的旋压挤压作用下往前流动至托料旋轮的上侧，成形旋轮继续进给，直至坯料达到设定的墩粗预变形量；
(7)使托料旋轮迅速退刀；
(8)使两成形旋轮继续按设定的进给轨迹完成内轮缘部分的旋压成形。
上述技术方案的一种实施方式中，所述托料旋轮托料处的形面结构包括上、下光滑弧面和两光滑弧面之间的过渡斜面。
本发明提供的这种适用于上述工艺的芯模，它对应轮辋内轮缘成形部位的形面结构包括内凹的光滑弧面和水平平台面，水平平台面位于光滑弧面的下端外侧，使轮辋内轮缘旋压成形区域形成闭式光滑弧线滑移线结构。
上述技术方案的一种实施方式中，所述光滑弧面上端的对应高度大于下端的对应高度。
上述技术方案的一种实施方式中，所述光滑弧面和水平平台面之间有光滑弧线过渡面。
上述技术方案的一种实施方式中，所述水平平台面对应的高度大于所述光滑弧面下端对应的高度。
本发明设置一个进行预成形的托料旋轮、两个成形旋轮共三个旋轮，对铝合金车轮轮辋进行旋压成形，与现有技术“三旋轮三道次”工艺中有本质不同。在旋压成形过程中，首先通过托料旋轮和成形旋轮的共同挤压作用，使坯料的自由端材料被挤压墩粗，从而使自由端材料产生一定的预变形；然后在两个成形旋轮的作用下完成轮辋内轮缘处的旋压成形。为了提高轮辋内轮缘部位的机械性能，将旋压模具芯模对应内轮缘部位的形面结构改进为光滑弧面、光滑弧线过渡面和水平平台面围成的闭式光滑弧线滑移线结构。闭式光滑弧线滑移线结构可使内轮缘处旋压成形时摩擦流动阻力减小，同时可使该部位材料流动时形成相应的三向压应力挤压区间，优化变形均匀性，增加内轮缘处材料的总变形量，提升内轮缘处的机械性能，还能减小成形后的机加工量。
附图说明
图1为现有“三旋轮三道次”旋压工艺的示意图(未画剖面线)。
图2为图1中芯模的结构示意图。
图3为图2中的B部放大示意图。
图4为图1中的A部放大示意图。
图5为现有工艺的三旋轮分布示意图。
图6为图5中各旋轮的结构示意图。
图7为现有工艺中各旋轮的进给轨迹及芯模局部放大示意图。
图8为本发明一个实施例的旋压示意图(未画剖面线)。
图9为图8中芯模的结构示意图。
图10为图9中的D部放大示意图。
图11为图8中的C部放大示意图。
图12为本实施例的三旋轮分布示意图。
图13为图12中各旋轮的结构示意图。
图14为本实施例中各旋轮的进给轨迹及芯模局部放大示意图。
图中序号：
1-上模，2-坯料，3-1#旋轮运动轨迹，
4-2#旋轮运动轨迹，5-3#旋轮运动轨迹，6-芯模。
具体实施方式
本实施例针对图1至图7所示的现有技术“三旋轮三道次”旋压工艺进行改进。
本实施例的设备改进主要包括两个方面。
一个方面为将现有技术图5和图6中所示的1#成形旋轮替换为图12和图13中的4#托料旋轮，托料旋轮托料处的形面结构包括上、下光滑弧面和两光滑弧面之间的过渡斜面。同时将图12中2#旋轮运动轨迹更改为图7中的1#旋轮运动轨迹，保持3#旋轮运动轨迹不变。将4#托料旋轮运动轨迹更改为图14(a)中的3号轨迹线。
另一个方面为对图1中的芯模进行改进，具体为将图1中芯模对应铝合金车轮轮辋成形部位的开式大角度拐角形面结构改进为闭式光滑弧线滑移线结构。
从图1至图4可以看出，现有技术的这种旋压模具芯模对应轮辋内轮缘成形部位的形面结构为依次往下外侧顺延的多曲面。即该部位开式大角度拐角结构。
现有技术芯模的开式大角度拐角结构使内轮缘处旋压成形过程中材料流动的摩擦阻力较大，不利于内轮缘部位材料的流动，有成形死角，且该部位料无法与模具形面紧密贴合，所以内轮缘处材料变形不够，从而使得内轮缘部位的机械性能不足。
结合图8至图11可以看出，本实施例对应轮辋内轮缘成形部位的形面结构包括光滑弧面及光滑弧下端外侧依次布置的光滑弧线过渡面和水平平台面。且光滑弧面上端的对应高度大于下端的对应高度，水平平台面对应的高度大于光滑弧下端对应的高度。即本改进芯模该部位的形面结构为闭式光滑弧线滑移线结构。
本实施例优选光滑弧面的半径为16mm，圆心角优选146°，光滑弧面上端与下端的对应高度高4.8mm。光滑弧线过渡面的半径优选为5mm，圆心角为64°。水平平台面比光滑弧面下端对应高低高2.8mm。
本芯模内轮缘成形部位的形面结构可使内轮缘处旋压成形过程中材料流动的摩擦阻力减小，成形情况改善，消除成形死角，同时可使该部位材料流动时形成相应的三向压应力挤压区间，使材料与芯模该部位的成形面完全贴合，增加材料塑性变形中位错变形的比例，有利于组织流线的形成，增加材料的总变形量，从而改善内轮缘部位的机械性能。
图4为现有模具旋压成形后的内轮缘形状，图11为本实施例改进模具旋压成形后的内轮缘形状。很明显，图11所示内轮缘形状的机械性能会优于图4所示内轮缘形状的机械性能。
本实施例轮辋旋压成形的具体步骤如下：
(1)将坯料2通过上模1和芯模6夹紧，使坯料可随芯模转动；
(2)将2#和3#成形旋轮关于芯模轴向中心面对称布置，将4#托料旋轮布置于两成形旋轮的对称中心面上；
(3)设定坯料的墩粗预变形量；
(4)根据坯料的墩粗预变形量分别设定三个旋轮的运动轨迹、初始进给量及托料旋轮到达初始进给量位置的停留时间；
(5)使芯模带着坯料旋转；
(6)按设定时间间隙先后使托料旋轮和两个成形旋轮旋转并进给初始进给量，使4#托料旋轮迅速沿图14a中所示的3号轨迹线进给至图示托料位置(距离坯料下端35mm，距回转中心500mm)，并停留设定的时间托住坯料，使坯料自由端材料在两个成形旋轮的旋压挤压作用下往前流动至4#托料旋轮的上侧，成形旋轮继续进给，直至坯料达到设定的墩粗预变形量；
(7)使4#托料旋轮迅速退刀；
(8)使两成形旋轮继续按设定的运动轨迹完成内轮缘部位的旋压成形。
综上所述，本发明首先将现有“三旋轮三道次”工艺中的1#成形旋轮替换为4#托料旋轮。在旋压过程中，在托料旋轮和成形旋轮的共同作用下，自由端材料受到一定的挤压墩粗作用，使自由端材料产生一定的预变形；然后在两个成形旋轮的作用下完成轮辋内轮缘处的旋压成形。
墩粗预变形不仅可以有效的消除铸造缺陷，还可以对毛坯起到一定扩径作用，增加变形量，使组织更为致密，强化纤维流线；墩粗过程中产生的大的塑形变形产生的变形热使变形区产生温升效应，一定的温度升高使得旋压成形内轮缘处时得到一定的温度补偿，降低材料变形抗力。
本发明将现有工艺中芯模内轮缘成形处未封闭的大角度拐角形面结构改进为封闭的光滑弧线滑移线结构，能够改善车轮旋压过程中该部位的材料流动情况，优化变形均匀性，增加内轮缘处材料的总变形量，提升内轮缘处的性能，还能减小成形后的机加工量，达到改善车轮成形件内轮缘部位性能的目标。

Claims (6)

1.一种铝合金车轮轮辋旋压工艺，设置三个旋轮，其中一个为进行预成形的托料旋轮，另外两个为成形旋轮，托料旋轮和成形旋轮配合使坯料自由端挤压墩粗预变形，然后通过成形旋轮完成内轮缘部位的旋压成形，包括以下步骤：
(1)将坯料通过上模和芯模夹紧，使坯料可随芯模转动；
(2)将两个成形旋轮关于芯模轴向中心面对称布置，将托料旋轮布置于两成形旋轮的对称中心面上；
(3)设定坯料的墩粗预变形量；
(4)根据坯料的墩粗预变形量分别设定三个旋轮的进给轨迹、初始进给量及托料旋轮到达初始进给量位置的停留时间；
(5)使芯模带着坯料旋转；
(6)按设定时间间隙先后使托料旋轮和两个成形旋轮旋转并进给初始进给量，使托料旋轮迅速沿其设定的进给轨迹进给至托料位置，并停留设定的时间托住坯料，使坯料自由端材料在两个成形旋轮的旋压挤压作用下往前流动至托料旋轮的上侧，成形旋轮继续进给，直至坯料达到设定的墩粗预变形量；
(7)使托料旋轮迅速退刀；
(8)使两成形旋轮继续按设定的进给轨迹完成内轮缘部分的旋压成形。
2.如权利要求1所述的铝合金车轮轮辋旋压工艺，其特征在于：所述托料旋轮托料处的形面结构包括上、下光滑弧面和两光滑弧面之间的过渡斜面。
3.一种适用于权利要求1所述工艺的芯模，其特征在于：它对应轮辋内轮缘成形部位的形面结构包括内凹的光滑弧面和水平平台面，水平平台面位于光滑弧面的下端外侧，使轮辋内轮缘旋压成形区域形成闭式光滑弧线滑移线结构。
4.如权利要求3所述的芯模，其特征在于：所述光滑弧面上端的对应高度大于下端的对应高度。
5.如权利要求4所述的芯模，其特征在于：所述光滑弧面和水平平台面之间有光滑弧线过渡面。
6.如权利要求4所述的芯模，其特征在于：所述水平平台面对应的高度大于所述光滑弧面下端对应的高度。
CN201910137555.3A 2019-02-25 2019-02-25 一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模 Active CN109622715B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910137555.3A CN109622715B (zh) 2019-02-25 2019-02-25 一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910137555.3A CN109622715B (zh) 2019-02-25 2019-02-25 一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109622715A true CN109622715A (zh) 2019-04-16
CN109622715B CN109622715B (zh) 2023-07-14

Family

ID=66065954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910137555.3A Active CN109622715B (zh) 2019-02-25 2019-02-25 一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109622715B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101648329A (zh) * 2008-08-15 2010-02-17 六和轻合金（昆山）有限公司 铝合金车轮制造工艺
CN102581103A (zh) * 2011-09-29 2012-07-18 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 改进的铝车轮旋压加工方法
CN203343252U (zh) * 2013-07-22 2013-12-18 中信戴卡股份有限公司 改进的铸旋车轮成形旋轮
CN204934295U (zh) * 2015-07-21 2016-01-06 秦皇岛燕大现代集成制造技术开发有限公司 轻合金车轮强力旋压机
CN205110487U (zh) * 2015-11-26 2016-03-30 中信戴卡股份有限公司 改进的铝合金车轮成形旋轮
KR101699242B1 (ko) * 2015-08-10 2017-01-24 핸즈코퍼레이션주식회사 무허브형 원피스 휠 제조방법
CN209647329U (zh) * 2019-02-25 2019-11-19 中南大学 一种铝合金车轮轮辋旋压成形模具的下模

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101648329A (zh) * 2008-08-15 2010-02-17 六和轻合金（昆山）有限公司 铝合金车轮制造工艺
CN102581103A (zh) * 2011-09-29 2012-07-18 中信戴卡轮毂制造股份有限公司 改进的铝车轮旋压加工方法
CN203343252U (zh) * 2013-07-22 2013-12-18 中信戴卡股份有限公司 改进的铸旋车轮成形旋轮
CN204934295U (zh) * 2015-07-21 2016-01-06 秦皇岛燕大现代集成制造技术开发有限公司 轻合金车轮强力旋压机
KR101699242B1 (ko) * 2015-08-10 2017-01-24 핸즈코퍼레이션주식회사 무허브형 원피스 휠 제조방법
CN205110487U (zh) * 2015-11-26 2016-03-30 中信戴卡股份有限公司 改进的铝合金车轮成形旋轮
CN209647329U (zh) * 2019-02-25 2019-11-19 中南大学 一种铝合金车轮轮辋旋压成形模具的下模

Also Published As

Publication number Publication date
CN109622715B (zh) 2023-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104307908B (zh) 一种厚壁管材的等通道成形模具及其成型管材的方法
CN106513456B (zh) 一种高强2024铝合金薄壁角型材生产工艺
CN105880310B (zh) 一种超细晶中空镁合金型材的成型模具及成型方法
CN107486477B (zh) 一种Al/Mg/Al复合板材分流模挤压成形装置及方法
CN108097733B (zh) 一种可实现多方向剪切的挤扭复合加工模具与方法
CN105014321A (zh) 一种镁合金车轮锻造成形方法
TWI473674B (zh) 平模鍛造成形均勻度之改良方法
CN104226777B (zh) 一种大曲率薄壁构件粘性介质外压成形方法
CN108580638A (zh) 一种大长径比薄壁铝合金异形构件旋压成形方法
CN103008381A (zh) 一种搅拌分流模具和应用搅拌分流模具挤压型材的方法
JP2020519447A (ja) 金属合金において押し出された形材／部分の湾曲したものを形成する方法
CN109351835A (zh) 带环向加强筋曲母线薄壁壳体的整体旋压成形方法
CN106670249A (zh) 带法兰凸缘轮辋挤扩成形方法
CN104772358A (zh) 金属交替挤压成形装置及方法
CN210450757U (zh) 一种用于制造内弓形锻件的模具
CN110340273A (zh) 一种汽车铝合金控制臂的锻造方法
CN103521668B (zh) 一种高强复杂铝合金异形外六边座钣挤压成形方法
CN103286151B (zh) 制作带内外加厚形式变截面铝合金管的制备装置及方法
CN109622715A (zh) 一种铝合金车轮轮辋旋压工艺及工艺中应用的芯模
CN109702068A (zh) 一种铝合金轮毂旋压工艺及工艺中应用的芯模
CN107282682A (zh) 一种变截面旋挤模具及其使用方法
CN209647328U (zh) 一种铝合金轮毂旋压模具的下模
JP5405802B2 (ja) 鍛造加工方法
CN209647329U (zh) 一种铝合金车轮轮辋旋压成形模具的下模
CN1040185C (zh) 一种花毂的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant