CN110238343B - 轮毂成形方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种轮毂成形方法。该轮毂成形方法包括：选取环形坯料作为加工原料；对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形；对预成形的环形坯料进行轮辋的扩口和轮缘的翻边成形；对轮毂的轮辐进行缩孔和精确成形。根据本申请的轮毂成形方法，能够简化生产工序，提高成形效率，提高材料利用率，降低生产成本。

Description

轮毂成形方法

技术领域

本申请属于挤压成形技术领域，具体涉及一种轮毂成形方法。

背景技术

镁合金轮毂因其轻质而高强度、优越的减震性能以及对于能源节约的重要影响而成为汽车行业未来发展趋势中轮毂的主要形式，而采用塑性成形方法制备该类型轮毂是获得高强度制件的主要途径。

当前采用塑性成形技术制备镁合金轮毂大都先采用多道次成形毛坯，然后切削加工、表面处理的工艺流程，即便是采用集中工序(一次成形)的工艺，也还是普遍存在材料利用率极低(<40％)、设备吨位大、生产成本高等制约镁合金轮毂市场化的瓶颈问题，无法满足此类型零件多品种、大批量、低成本生产的要求。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种轮毂成形方法，能够简化生产工序，提高成形效率，提高材料利用率，降低生产成本。

为了解决上述问题，本申请提供一种轮毂成形方法，包括：

选取环形坯料作为加工原料；

对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形；

对预成形的环形坯料进行轮辋的扩口和轮缘的翻边成形；

对轮毂的轮辐进行缩孔和精确成形。

优选地，轮毂成形装置包括活动芯轴，活动芯轴位于上模部分，对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形的步骤包括：

使环形坯料在活动芯轴约束下进行正挤压变形，其中活动芯轴的直径小于环形坯料内径。

优选地，轮毂成形方法还包括：在对环形坯料进行正挤压成形之前，将环形坯料加热至预设温度。

优选地，轮毂成形装置还包括正挤压凸模、组合凹模和下模模芯，对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形的步骤包括：

控制活动芯轴下行；

控制正挤压凸模下行第一高度；

通过组合凹模与下模模芯之间的间隙，完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形。

优选地，轮毂成形装置还包括扩口翻边模圈，对预成形的环形坯料进行轮辋的扩口和轮缘的翻边成形的步骤包括：

在轮辐高度达到预设高度后，控制正挤压凸模停止运动；

控制扩口翻边模圈上行，实现轮辋的扩口和轮缘的翻边成形。

优选地，对轮毂的轮辐进行缩孔和精确成形的步骤包括：

控制活动芯轴上行回退；

控制正挤压凸模继续下行第二高度，使环形坯料流入活动芯轴让出的空间，实现轮辐的缩孔及精确成形。

优选地，轮毂成形方法还包括：

获取欲成形轮毂的体积；

根据获取的欲成形轮毂体积确定所需环形坯料的体积。

优选地，选取的环形坯料为成品。

优选地，环形坯料的内孔直径为轮毂外形最大尺寸的4/15～2/5。

优选地，环形坯料的外径D0与轮毂的轮辐外径D之间的关系满足D0＝0.8～1D；环形坯料的内径d0与轮辋的最小内径d1之间的关系满足d0＝0.5～0.75d1。

本申请提供的轮毂成形方法，包括：选取环形坯料作为加工原料；对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形；对预成形的环形坯料进行轮辋的扩口和轮缘的翻边成形；对轮毂的轮辐进行缩孔和精确成形。本申请的轮毂成形方法，直接选取环形坯料作为加工原料，无需再度加工环形坯料，可以直接采用成品的环形坯料进行挤压成形，能够通过环形坯料的环形结构降低最大成形力，而且无需再对环形坯料进行额外加工，减少额外工序，工序更加简单，有助于实现一次成形轮毂毛坯。采用环形坯料成形轮毂，能够简化生产工序，提高成形效率，提高材料利用率，降低生产成本，且更加适合于大批量低成本生产。

附图说明

图1为本申请实施例的轮毂成形装置的结构示意图；

图2为本申请实施例的轮毂成形装置成形的轮毂毛坯结构示意图；

图3为本申请实施例的轮毂成形装置成形的轮毂毛坯尺寸结构图；

图4为本申请实施例的轮毂成形装置采用的环形坯料尺寸结构图；

图5为本申请实施例的轮毂成形装置采用的轮毂毛坯的环形坯料图；

图6为本申请实施例的轮毂成形装置进行正挤压之后的轮毂毛坯结构图；

图7为本申请实施例的轮毂成形装置进行扩口翻边后的轮毂毛坯结构图；

图8为本申请实施例的轮毂成形装置进行整形缩孔后的轮毂毛坯结构图；

图9为本申请实施例的轮毂成形方法流程图。

附图标记表示为：

1、下模模芯；2、组合凹模；3、凹模座圈；4、滑块；5、扩口翻边模圈；6、避让台阶；7、环形槽；8、滑动部；9、成形部；10、下模板；11、安装支架；12、伸缩机构；13、第一止挡台阶；14、第二止挡台阶；15、顶出块；16、中模板；17、应力圈；18、上模板；19、凸模垫板；20、正挤压凸模；21、活动芯轴；22、弹簧；23、顶杆；24、顶板；25、轮辐；26、轮辋；27、轮缘。

具体实施方式

结合参见图1至图8所示，根据本申请的实施例，轮毂成形方法所应用的轮毂成形装置包括上模部分和下模部分，上模部分与下模部分之间形成轮毂挤压型腔，下模部分包括下模模芯1和设置在下模模芯1的外周侧的多个组合凹模2，组合凹模2沿着靠近或者远离下模模芯1的方向活动设置，组合凹模2组合在一起时，与下模模芯1配合形成下模腔。

该轮毂成形装置在进行轮毂成型时，可以通过组合凹模2的活动实现挤压模的成形和顶出，在需要对轮毂进行挤压成形时，可以控制组合凹模2向着靠近下模模芯1的方向运动，并使得多个组合凹模2组合在一起，与下模模芯1相配合，围成轮辋成形腔，在轮毂完成最后的挤压成形后，此时轮毂通过翻边扩口，正常情况下是无法顺利进行脱模的，采用本申请的轮毂成形装置之后，就可以控制组合凹模2向远离下模模芯1的外侧运动，从而避免组合凹模2对轮毂的脱模形成阻碍，使得轮毂可以顺利脱模。

在增加组合凹模2的结构之后，能够通过组合凹模的可活动性能在该装置中集中实现轮辋26正挤压预成形、轮辋26扩口与轮缘27翻边成形以及轮辐25精整与缩孔成形等工序，达到一次成形轮毂毛坯的目的，无需多次更换下模部分，减少轮毂成型所需的零部件，降低零件成本，简化生产工序，降低加工难度，提高成形效率。组合凹模2的数量优选地为三个和三个以上，既能够更加有效地降低组合凹模2的成形难度，又能够方便组合凹模2的组合和分离。

上述的轮毂成形装置尤其适用于环形坯料的轮毂挤压成形。

下模部分还包括凹模座圈3，下模模芯1固定设置在凹模座圈3上，组合凹模2包括滑动设置在凹模座圈3上的滑块4，滑块4与下模模芯1配合形成下模腔。滑块4朝向下模模芯1的一侧具有与待成型的轮毂毛坯形状相匹配的表面结构，当滑块4向下模模芯1运动至预设位置且固定之后，就能够在滑块4与下模模芯1之间形成与最终成型的轮毂毛坯形状相匹配的成形腔，从而方便对轮毂毛坯的成形，当最终成型完成后，由于轮毂毛坯的轮缘27凸起和扩口翻边的影响，轮毂毛坯是难以顺利脱模的，此时可以控制滑块4向着远离下模模芯1的方向运动，由于滑块4为多个，因此在沿着远离下模模芯1的中心的方向向外运动时，不会受到轮毂毛坯的干涉，能够顺利脱出轮毂毛坯脱模的影响范围，使得轮毂毛坯在完成最终成型之后能够顺利脱出。

此外，由于滑块4是分体设置，因此在进行加工时可以分开加工，滑块4的成形表面并非位于封闭的内周侧，对于成形表面的加工，其加工工艺会更加简单，加工精度也能够有效提高，加工成本也会降低，加工效率也会提高，加工精度更加易于保证。

下模模芯1外滑动套设有扩口翻边模圈5，扩口翻边模圈5具有与滑块4配合形成扩口腔的第一滑动位置以及远离滑块4以形成预成形腔的第二滑动位置。扩口翻边模圈5具有两个滑动位置，可以在轮毂成形装置处于不同的轮毂挤压成形阶段时位于不同的滑动位置，从而能够方便地实现轮毂毛坯的阶段式挤压成形，而且不会对轮毂的成形造成干涉，因此更加便于轮毂成形装置对轮毂毛坯进行一道次加工成型，只需要一套模具即可，无需多套模具进行配合，可以有效降低模具成本和轮毂毛坯的成形难度，提高轮毂成型效率。

下模模芯1包括避让台阶6，扩口翻边模圈5滑动设置在下模模芯1的小径段，扩口翻边模圈5的外周壁为沿着远离避让台阶6截面面积递增的锥面，扩口翻边模圈5的外周壁与避让台阶6在衔接处齐平。

扩口翻边模圈5具有锥面结构，能够在合模状态下与滑块4之间形成扩口结构，从而方便地实现轮毂毛坯的扩口，同时扩口翻边模圈在滑块4的底部位置能够与滑块4之间形成翻边腔，从而在轮毂成形装置对环形坯料进行挤压时，能够顺利进入到翻边腔内进行挤压翻边，使得环形坯料可以通过扩口翻边模圈5、滑块4以及下模模芯1的配合顺利完成扩口翻边工序。优选地，扩口翻边模圈5与滑块4在翻边腔的底部边缘位置形成有向下的分流腔，在最终进行环形坯料的扩口翻边过程中，可以使得坯料充分填充翻边腔，避免坯料过量或者腔内气体积压导致翻边无法到位，或者翻边质量较差的问题，保证扩口翻边工序的顺利精确完成，在轮毂毛坯上由于分流腔所形成的翻边底部的凸起，可以通过后续的机械加工工序进行去除。

由于扩口翻边模圈5的外周壁与避让台阶6在衔接处齐平，因此，在环形坯料挤压成形轮辐25和轮辋26的过程中，环形坯料在滑块4与下模模芯1的挤压作用下向下延展，在此过程中，不会受到扩口翻边模圈5的顶出作用而发生弯折，可以保证轮辐25和轮辋26的预成形质量。在扩口翻边模圈5上行以进行扩口翻边的过程中，由于扩口翻边模圈5的外周壁与避让台阶6在衔接处齐平，因此轮辋26会在扩口翻边模圈5的锥面作用下外扩，在外扩作用下，轮辋26基本上不会受到扩口翻边模圈5顶部的刮擦作用力，因此可以保证扩口翻边过程中轮辋26的成形质量。

下模模芯1与凹模座圈3之间形成环形槽7，扩口翻边模圈5包括滑动部8和成形部9，滑动部8滑动设置在环形槽7内，并与环形槽7的形状相适配，成形部9设置在滑动部8上，并与滑块4相配合，形成扩口腔。扩口翻边模圈5的滑动部8与环形槽7相配合，可以方便对滑动部8形成导向定位，保证扩口翻边模圈5在进行轮毂挤压成形过程中结构的稳定性，保证成形质量，而成形部9能够方便地与滑块4进行配合，形成扩口翻边腔，方便进行坯料的扩口翻边。

扩口翻边模圈5的底部还固定设置有顶杆，在顶杆的底部设置有顶板24，顶板24、顶杆和扩口翻边模圈5能够相对于下模模芯1、凹模座圈3、下模板10滑动，从而能够方便地调节扩口翻边模圈5的滑动位置，实现不同工序的轮毂毛坯的挤压成形。

下模部分还包括下模板10，凹模座圈3固定设置在下模板10上，组合凹模2还包括安装支架11和伸缩机构12，安装支架11固定连接在凹模座圈3和/或下模板10上，伸缩机构12固定设置在安装支架11上，伸缩机构12的伸缩端与滑块4固定连接。

在本实施例中，安装支架11为角钢，其一个侧板固定在凹模座圈3上，从而调节底部固定在下模板10上，从而能够同时通过下模板10和凹模座圈3进行固定，结构更加稳定可靠。角钢顶部的侧板可以用于固定安装伸缩机构12，从而通过较宽的支撑面对伸缩机构12形成更加稳定可靠的支撑固定。该伸缩机构12例如为伸缩油缸。在每个组合凹模2上都设置有至少一个伸缩油缸，且这些伸缩油缸之间均通过控制器进行控制，从而实现滑块4之间的同进同退，实现滑块4之间的同步控制，保证轮毂毛坯的成形质量。

滑块4底部设置有第一止挡台阶13，凹模座圈3的顶部设置有第二止挡台阶14，第一止挡台阶13的凸面滑动设置在第二止挡台阶14的凹面上，第一止挡台阶13的凹面滑动设置在第二止挡台阶14的凸面上，第二止挡台阶14设置在第一止挡台阶13的滑动路径上，并限定滑块4的滑动位置。在滑块4滑动过程中，由于需要保证挤压成形的轮毂毛坯的成形精度，因此需要对滑块4的滑动位置进行精确定位。通过设置相互配合的第一止挡台阶13和第二止挡台阶14，既能够通过两个止挡台阶的相互作用对滑块4的滑动位置进行定位，同时又能够利用两个止挡台阶的凹凸结构形成互补，对滑块4的滑动形成有效支撑，提高滑块4滑动结构的稳定性。

优选地，在合模状态下，下模模芯1与滑块4之间的成形间隙的宽度大于或等于扩口翻边模圈5与滑块4之间的成形间隙，能够保证环形坯料在挤压进入到下模模芯1与滑块4之间的成形间隙后，所形成的轮辋26厚度大于扩口翻边模圈5与滑块4之间的成形间隙，从而在扩口翻边模圈5上行过程中，能够与滑块4之间形成足够的挤压作用力，保证环形坯料能够充实，提高轮辋26成型质量，进而可以保证轮毂的扩口翻边质量。

下模模芯1朝向上模部分的一侧开设有安装槽，安装槽内活动设置有顶出块15，顶出块15与上模部分之间形成成形腔。该顶出块15的上表面形状与轮毂的轮辐25底部形状相匹配，能够在最终的轮毂毛坯成型过程中，与上模部分配合，保证轮辐25的成形质量。安装槽为从开口到底部截面面积递减的锥形槽，顶出块15的外形与安装槽的形状相匹配，从而能够方便顶出块15在安装槽内的运动，防止出现卡死现象，更加便于顶出成形后的轮毂毛坯。

在顶出块15的底部固定设置有顶杆23，该顶杆23穿过下模模芯1、凹模座圈3、下模板10和顶板24，然后设置在工作台面上，在需要顶出轮毂毛坯时，可以首先控制滑块4向外滑动到开模位置，此时顶杆23和顶出块15相对于下模模芯1向上滑动，从而将轮毂毛坯顶出下模模芯1，完成轮毂毛坯的脱模。

上模部分包括中模板16和固定设置在中模板16上的应力圈17，应力圈17为环形，并在合模状态下套设在组合凹模2外周，对组合凹模2施加向内的挤压作用力，从而更加有效地防止组合凹模2在受到环形坯料的反向作用力时向外运动，保证环形坯料的挤压成形质量。

上模部分还包括上模板18、凸模垫板19、正挤压凸模20和活动芯轴21，正挤压凸模20和凸模垫板19固定设置在上模板18上，活动芯轴21活动设置于正挤压凸模20的中心部位，并能够与下模部分的配合表面相贴合。活动芯轴21能够从下模部分取出，从而在进行轮辐25的最终缩孔时，能够使得轮辐25的部分坯料能够变形，进入到活动芯轴21退出后留出的空间，保证轮辐25的中心孔可以满足轮毂毛坯的成形要求。

应力圈17的环形内周面与组合凹模2的环形外周面相适配并相贴合。应力圈17的内周壁具有一定锥度，例如3°～15°，组合凹模2的外周壁也具有一定锥度，其锥度与应力圈17的内周壁的锥度相同，也为3°～15°，两者的锥度需要保持一致，从而有效保证两者之间的贴合效果，使得两者之间的贴合面积能够大于75％。应力圈17与组合凹模2的严密贴合，一方面保证组合凹模2能够承受成形过程中的巨大载荷，另一方面也可以通过与应力圈17相连接的中模板16与正挤压凸模20的配合实现正挤压凸模20的精准导向。

在上模板18与中模板16之间设置有弹簧22，下模板18能够相对于中模板16滑动，并且可以通过弹簧22压紧中模板16，当与中模板16连接的应力圈17与组合凹模2的外侧接触时，中模板16可以在弹簧22作用下压实，保证应力圈17与组合凹模2之间的贴合效果。

全套装置中，上模部分通过上模板18固定在油压机活动横梁下底面上；下模部分通过下模板10与油压机工作台面连接并固定。

结合参见图1至图9所示，根据本申请的实施例，轮毂成形方法包括：选取环形坯料作为加工原料；对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐25与轮辋26的预成形；对预成形的环形坯料进行轮辋26的扩口和轮缘27的翻边成形；对轮毂的轮辐25进行缩孔和精确成形。

本申请的轮毂成形方法，直接选取环形坯料作为加工原料，无需再度加工环形坯料，可以直接采用成品的环形坯料进行挤压成形，能够通过环形坯料的环形结构降低最大成形力，而且无需再对环形坯料进行额外加工，减少额外工序，工序更加简单，有助于实现一次成形轮毂毛坯。采用环形坯料成形轮毂，能够简化生产工序，提高成形效率，提高材料利用率，降低生产成本，且更加适合于大批量低成本生产。

在采用环形坯料进行轮毂成形原料之后，最大成形力相比较实心坯料降低1/3至1/4，可以实现该类零件的快速、精确成形，材料利用率可以达到60％以上。

环形坯料的主要尺寸有外径D0、内径d0、高度H0等，与图4和图5相对应，环形坯料外径D0与轮毂的轮辐25外径D(一般轮毂两侧外径即轮辐25外径D及轮辋26最大直径D1相等或非常接近)之间的关系满足D0＝0.8～1D；环形坯料的内径d0与轮辋26最小内径d1之间的关系满足d0＝0.5～0.75d1。环形坯料加热后在模具型腔中的精确定位主要依赖精确下料以及机械手的精准定位来实现。通过限定环形坯料的外径与轮毂的轮辐25外径之间的关系，以及环形坯料的内径与轮辋26最小内径之间的关系，能够使得环形坯料具有较好的挤压比，使得环形坯料成形轮辋26与成形轮辐25的延展挤压作用力基本均衡，有效降低成形作用力，整个成形过程更加省力，挤压成形效果更佳。

结合参见图6所示，对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐25与轮辋26的预成形的步骤包括：使环形坯料在活动芯轴21约束下进行正挤压变形，其中活动芯轴21的直径小于环形坯料内径。环形坯料在活动芯轴21约束下实现挤压变形，完成轮毂的轮辐25与轮辋26的预成形，成形后获得的轮辋26高度应满足后续扩口翻边的要求。活动芯轴21的直径d2小于环形坯料内径d0，满足d2＝0.5～0.8d0，成形过程中环形坯料内外侧的空间有利于降低成形所需要的载荷。

由于本申请的轮毂成形方法采用了正挤压成形，因此可以在镦挤轮辐25成形的同时完成轮辋26的预成形，生产工序简化，效率更高，也更省力。

所述轮毂成形方法还包括：在对环形坯料进行正挤压成形之前，将环形坯料加热至预设温度。在轮毂的整个成形过程中，由于仅需要一套模具进行挤压成形，因此仅需在对环形坯料进行正挤压成形之前，对环形坯料进行一次加热即可，其加热温度可以在300℃～400℃之间，经过一次加热之后的环形坯料，就可以完成整个挤压成形过程，能够有效减少加热次数，集中成形，工序简化，便于集中，与相应的装置配合，可以实现轮毂的一道次整体精确成形。

由于本申请的轮毂成形方法仅有一次加热就可以完成轮毂的整体成形，金属向芯部及轮辋26部位的流动几乎同时进行，能够很好地保留坯料的形变强化效果，因此，获得的轮毂强度更高且性能更均匀。而如果采用多次加热，多套模具多次成形的方式，则金属向芯轴部位流动与反向流向轮辋26中心部分是分开进行的，结合轮辋26扩口与翻边的再次加热，变形态组织在加热及成形过程中会有再结晶或动态再结晶发生，导致材料软化，降低轮毂的强度，降低了轮毂的性能。

所述对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐25与轮辋26的预成形的步骤包括：控制活动芯轴21下行；控制正挤压凸模20下行第一高度；通过组合凹模2与下模模芯1之间的间隙，完成轮毂的轮辐25与轮辋26的预成形。在轮辐25和轮辋26预成形完成之后，轮辋26可以为直筒结构，也可以为直筒与锥筒的结合体，具体可以根据需要对扩口翻边模圈的高度和滑动位置进行调节来实现。

正挤压凸模20下行的第一高度根据轮辋26的体积确定，基本上能够保证轮辋26的成形所需原料，从而可以避免正挤压凸模20下行距离不够而导致轮辋26无法充实，无法顺利进行后续的扩口翻边操作的问题，也可以避免正挤压凸模20下行距离过大导致进入轮辋26成形腔内的原料过多，无法有效进行轮辋26的成形，以及可能产生的轮辐25原料不足的问题。

对预成形的环形坯料进行轮辋26的扩口和轮缘27的翻边成形的步骤包括：在轮辐25高度达到预设高度后，控制正挤压凸模20停止运动；控制扩口翻边模圈上行，实现轮辋26的扩口和轮缘27的翻边成形。在进入到轮辋26成形腔内的原料量足够之后，就可以控制扩口翻边模圈上行，实现轮辋26的扩口以及轮缘27的翻边。

对轮毂的轮辐25进行缩孔和精确成形的步骤包括：控制活动芯轴21上行回退；控制正挤压凸模20继续下行第二高度，使环形坯料流入活动芯轴21让出的空间，实现轮辐25的缩孔及精确成形。在正挤压凸模20继续下行第二高度的过程中，轮辋26部分已经成形，无法再行挤压，因此此次下行的主要目的是对轮辐25进行缩孔和精确成形，使得轮辐25的高度尺寸和缩孔尺寸满足轮毂毛坯的尺寸要求。缩孔后获得的中心孔直径d4应小于轮毂的内孔直径d；毛坯总高度能够达到H。

所述轮毂成形方法还包括：获取欲成形轮毂的体积；根据获取的欲成形轮毂体积确定所需环形坯料的体积。

在选取环形坯料时，可以首先根据最终成形的轮毂的体积，加上所需的加工余量等预估所需的环形坯料体积，然后根据所需环形坯料的体积来确定环形坯料的高度和内径、外径的数值，能够使得获取的环形坯料结构更加合理，材料利用率更高，成形更加省力，获得的轮毂强度更高且性能更均匀。

优选地，选取的环形坯料为成品。此处的环形坯料为成品是指，环形坯料直接由原料厂家订制，而非是通过对铸棒挤压冲孔后得到。对于大批量制造轮毂来说，原厂订制厚壁管材经精确下料获得环形坯料成本更低，精度更高，效率更高，且不会出现铸棒冲孔所带来的冲孔连皮等废料，能够避免不规则的外形对后续精确成形带来的不利影响，提高成形质量和成形效率。

所述环形坯料的内孔直径为轮毂外形最大尺寸的4/15～2/5。优选地，环形坯料的内孔直径为轮毂外形最大尺寸的1/3。

下面对轮毂成形装置的轮毂成形方法进行描述。

在进行轮毂的成形时，需要首先控制组合凹模2的滑块4在液压缸的辅助下闭合，使得多个组合凹模2的滑块4组合在一起，与下模模芯1之间形成轮辋26的挤压成型腔。组合凹模2数量为三个以上，每一个组合凹模2的滑块4为一个模瓣，多个组合凹模2的滑块4组合后围成环形模圈，环形模圈视轮毂尺寸大小可选择3～6个瓣模构成。每一个瓣模连接一个单独的辅助液压缸，可以在凹模座圈3上开辟的沟槽内作往复运动，并由凹模座圈3上的第二止挡台阶14实现定位。

之后在上模部分和下模部分之间的模腔内放入环形坯料，在放置环形坯料时，应该保证放置的环形坯料位于下模模芯1的正中心。在进行批量生产时，可以选用机械手进行操作，保证放置位置的准确性以及上料效率。此时环形坯料的结构如图5所示。

控制上模部分下行，使得环形坯料被正挤压，实现轮辐25及轮辋26的预成形。该动作中，首先是与中模板16连接的应力圈17与组合凹模2的外周侧接触，并在弹簧22的作用下压实。之后正挤压凸模20接触环形坯料并开始挤压，环形坯料经镦粗变形充满正挤压凸模20、组合凹模2以及活动芯轴21之间的空间后进入组合凹模2与下模模芯1之间的缝隙形成轮辋26，当轮辋26部位的预成形高度达到要求时，上模部分停止运动，完成轮辐25与轮辋26的预成形。此处正挤压凸模20的底部可以根据需要加工成特定的花样，实现轮辐25花样的预制，进一步提高材料利用率，减少后续机械加工工作量，降低制造成本。此处的上模部分的下行高度为第一高度，该高度由预成形的轮辐25和轮辋26的体积分布确定，在该下行高度下，环形坯料只有预定量的体积被挤压进入到轮辋成形腔内，位于轮辋成形腔内的坯料体积等于或者略大于最终轮毂成形时的轮辋26体积。此时的环形坯料结构如图6所示。

在完成轮辐25和轮辋26的预成形之后，控制扩口翻边模圈5上行，实现轮辋26扩口及轮缘27的翻边精确成形。通过控制扩口翻边模圈5以及下模模芯1的精度以及表面质量，可以有效保证成形后的轮毂内表面达到使用要求而无需进一步切削加工，减少加工工序。

在扩口翻边模圈5上行到预设位置之后，此时轮辋26经过扩口且轮缘27翻边之后，轮辋26和轮缘27的成形已经完成，下模部分不再运动，此时剩下轮辐25的缩口和整形工序。此时的环形坯料的结构如图7所示。

在轮辐25的缩口和整形过程中，首先控制活动芯轴21上行回退以及上模部分二次下行，在活动芯轴21上行回退到位后，让出成形腔的中心位置，此时活动芯轴21在预设的上行位置与上模部分的其它结构一同运动，不再占据环形坯料的中心位置，使得环形坯料可以向中心流动进行缩孔。在此过程中，首先控制活动芯轴21上行至预设位置，退出正挤压凸模20的底面，然后上模部分第二次下行，轮辐25部分的坯料在上模部分二次下行的过程中二次变形，流入到活动芯轴21退出后留出的空间，直至挤压成形的中心孔的最大直径小于轮毂毛坯中心孔的最小直径，从而为轮毂毛坯的中心孔的加工留出加工余量。至此，轮毂毛坯完成全部成形。此时的环形坯料的结构如图8所示。

之后，在进行脱模过程中，首先控制上模部分上行回至初始位置，也即油压机活动横梁回程至上极限位置，之后控制应力圈17和中模板16随上模部分回程离开组合凹模2，回程后的上模部分的最下端距离滑块4的顶部之间的距离应大于轮毂毛坯的总高度，从而满足轮毂毛坯取出的最小空间要求。

之后控制组合凹模2的滑块4在液压缸的辅助下向着远离下模模芯1的方向打开，各滑块4复位至初始位置。该步骤要求各滑块4复位后的最小内接圆的直径大于轮毂毛坯的最大直径，保证能够顺利取出最终成形的轮毂毛坯。

之后可以控制顶杆23上行，将成形好的轮毂毛坯顶出。

取出轮毂毛坯。

控制扩口翻边模圈5以及顶杆23复位至初始位置，至此，整套装置恢复为初始状态。

本申请的轮毂成形装置承载能力强、运动机构稳固且成形轮毂需用载荷较传统的模具大幅度减小，成形得到的轮毂变形均匀、各项指标优于传统工艺。本申请选用了环形坯料作为成形原料，最大成形力相比较实心坯料降低1/3至1/4；工序集中安排，可以实现一道次快速、精确成形成形轮毂毛坯，生产效率高；通过控制扩口翻边模圈5与下模模芯1的精度，可实现轮毂类零件内表面高质量成形，无需进一步机械加工，总材料利用率可以达到60％以上；本申请的多工序变形集中实现方法，可以实现一次加热完成全部成形要求的目标，保证了生产的连续性，降低了轮毂制造成本。

上述的轮毂成形装置和轮毂成形方法尤其适用于铝合金或镁合金类的轮毂成形。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种轮毂成形方法，其特征在于，包括：

选取环形坯料作为加工原料；

对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形；

对预成形的环形坯料进行轮辋的扩口和轮缘的翻边成形；

对轮毂的轮辐进行缩孔和精确成形；

轮毂成形装置包括正挤压凸模、活动芯轴、组合凹模和下模模芯，所述活动芯轴位于上模部分，所述对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形的步骤包括：

控制活动芯轴下行；

控制正挤压凸模下行第一高度；

通过组合凹模与下模模芯之间的间隙，完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形；

所述轮毂成形装置还包括扩口翻边模圈，对预成形的环形坯料进行轮辋的扩口和轮缘的翻边成形的步骤包括：

在轮辐高度达到预设高度后，控制正挤压凸模停止运动；

控制扩口翻边模圈上行，实现轮辋的扩口和轮缘的翻边成形。

2.根据权利要求1所述的轮毂成形方法，其特征在于，所述对环形坯料进行正挤压成形，一次性同时完成轮毂的轮辐与轮辋的预成形的步骤包括：

使环形坯料在活动芯轴约束下进行正挤压变形，其中活动芯轴的直径小于环形坯料内径。

3.根据权利要求1所述的轮毂成形方法，其特征在于，所述轮毂成形方法还包括：在对环形坯料进行正挤压成形之前，将环形坯料加热至预设温度。

4.根据权利要求1所述的轮毂成形方法，其特征在于，对轮毂的轮辐进行缩孔和精确成形的步骤包括：

控制活动芯轴上行回退；

控制正挤压凸模继续下行第二高度，使环形坯料流入活动芯轴让出的空间，实现轮辐的缩孔及精确成形。

5.根据权利要求1所述的轮毂成形方法，其特征在于，所述轮毂成形方法还包括：

获取欲成形轮毂的体积；

根据获取的欲成形轮毂体积确定所需环形坯料的体积。

6.根据权利要求1所述的轮毂成形方法，其特征在于，选取的环形坯料为成品。

7.根据权利要求1所述的轮毂成形方法，其特征在于，所述环形坯料的内孔直径为轮毂外形最大尺寸的4/15～2/5。

8.根据权利要求1所述的轮毂成形方法，其特征在于，所述环形坯料的外径D0与轮毂的轮辐外径D之间的关系满足D0＝0.8～1D；所述环形坯料的内径d0与轮辋的最小内径d1之间的关系满足d0＝0.5～0.75d1。

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