CN112465927A - 基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法、电子设置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，所述方法具体包括如下步骤：对输入的成品轮廓图进行预处理，形成成品轮廓图Ⅰ；依次对成品轮廓图Ⅰ进行加余量、热膨胀及下沉处理形成压弯坯的坯形图；对压弯坯的坯型图进行辐板拉直，形成辐板拉直的压弯坯坯形图；基于辐板拉直压的弯坯坯形图依次自动生成模锻成型坯的坯形图、预成形坯的坯形图，预成形坯为原料钢坯经压痕工艺形成。本发明提供一种车轮成品图纸的自动设计方法，减少人工参与度，极大缩短了设计周期，此外，实现所有成品图纸相关联，数据源头一旦变化，相关的成图图纸自动进行适应性的修改，有利于提高设计工作效率。

Description

基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法、电子设置及存储 介质

技术领域

本发明属于轧机辊缝标定技术领域，更具体地，本发明涉及一种基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法、电子设置及存储介质。

背景技术

产品工艺是将客户的要求转化为生产制造过程的技术要求，以确保产品经过生产线加工以后可以满足客户的需求，车轮产品的要求主要为客户技术要求或产品标准。一般分为两部分，一部分为车轮成品图纸，另外一部分为外形之外的其他技术要求，主要包括产品的内部物理化学性能、静平衡、无损检测、表面硬度、表面防腐及包装等要求，目前车轮成品图纸设计主要靠人工方式完成，依靠人工设计出预成型、成型、压弯等工序的坯型图，各工序的坯型图间关联性差，数据源头一旦变化，关联的坯型图需要重新设计，费时费力，此外，人工设计车轮成品图纸还存在设计周期长的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，所述方法具体包括如下步骤：

对输入的成品轮廓图进行预处理，形成成品轮廓图Ⅰ；

依次对成品轮廓图Ⅰ进行加余量、热膨胀及下沉处理形成压弯坯的坯形图；

对压弯坯的坯型图进行辐板拉直，形成辐板拉直的压弯坯坯形图；

基于辐板拉直的压弯坯坯形图依次自动生成模锻成型坯的坯形图、预成形坯的坯形图，预成形坯为原料钢坯经压痕工艺形成。

进一步的，对热态毛坯坯形图进行下沉操作，获得压弯坯的坯形图，下沉操作具体如下：

1)保持辐板轴向厚度不变，辐板轮廓应当按线性梯度下沉：

2)保持轮辋、轮毂部分的轮廓不变，而轴向相对位置变化；

3)在轮毂内侧面的中部加上冲块，冲块的中心线与轮毂部分辐板中心线平齐，可设置偏移量，冲块的厚度为Thr，毂孔角度为α和β，冲块与轮毂内侧面间的过渡圆弧为R₁和R₂；

成品轮廓图Ⅰ加余量后形成冷态毛坯的坯形图，按指定系数对冷态毛坯坯形图中的冷态毛坯进行缩放，获得不含辐板变形的热态毛坯坯形图。

进一步的，辐板拉直压弯坯的坯形图的形成方法具体如下：

将压弯坯的辐板拉直，保证辐板轴向厚度相等，并在内辋面及外辋面都留压弯的平整量m、n。

进一步的，模锻成型坯的坯型图获取方法具体如下：

1)若压弯坯内侧内径面角度Σ1和压弯坯外侧内径面角度Σ2较小，成形坯需要作一定的角度补偿θ1和θ2；

2)插入成形坯踏面轮廓，计算出成形坯轮缘喉部到外辋面高度h2；

3)预判欠充满圆弧，绘成形坯辋面的圆角，包括外侧内径面处R3和踏面处R4，内侧内径面处R5，R3、R4及R5的取值均是经验参数；

4)根据拉直辐板压弯坯的轮辋与辐板交接的圆弧RW1和RN1，绘制成形坯的轮辋与辐板圆弧RW2和RN2，若RN1≤35，则RN2＝RN1+5，否则，RN2＝RN1，若RW1≤35，则RW2＝RW1+5，否则，RW2＝RW1，绘辐板与轮辋内径面斜线的圆弧；

5)基于上述步骤1)至步骤4)对拉直辐板的压弯坯进行调整，即模锻成形坯的坯型图，旋转模锻成形坯轮廓计算成形坯的芯部体积。

进一步的，轮缘喉部到外辋面高度h2的确定方法具体如下：模锻件踏面到成型环喉部拐点高度差h’，成形坯辋高(H+m+n+r+t)，则h2*＝H+m+n-h，将h2*除以4向上取整再乘4，以该数值为成型环轮缘喉部到外辋面高h2。

进一步的，绘制压痕坯坯形图的获取方法具体如下：

1)设定成形坯坯图上确定分流面，分流面是指从成形坯变成预成形坯过程中，流经过该平面的金属净流量为零，即从该平面流出的金属流量与从该平面流入的金属流量相等；

2)将压痕模平台面上下移动，基于分流面轮毂侧芯部体积相等原则确定压痕模平台面相对于预成型上模的相对位置；

3)基于压痕工艺生成与成型坯芯部体积相等的预成形坯，压痕坯坯形图。

进一步的，余量毛坯踏面的形成方法具体如下：

生成模锻件，获取模锻件踏面的基点，然后将模锻件向左移至接触成品轮踏面为止，再根据所设置的踏面余量l向右移动，模锻件踏面所在面即为余量毛坯踏面。

进一步的，模锻件的踏面形成方法具体如下：

模锻件踏面是依据成形环型面轮廓衍化来的，对上端延长，以适用于不同辋高的预处理坯和成形坯；对下端考虑欠充满，针对不同类型模锻件定制欠充满圆弧，模锻件踏面的基点也即成形环型面基点。

本发明是这样实现的，一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法。

本发明是这样实现的，一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储实现如上所述的基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法。

本发明提供一种车轮成品图纸的自动设计方法，减少人工参与度，极大缩短了设计周期，此外，实现所有成品图纸相关联，数据源头一旦变化，相关的成图图纸自动进行适应性的修改，有利于提高设计工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法流程图；

图2为本发明实施例提供的成品轮廓预处理图；

图3为本发明实施例提供的成品轮廓的加余量图；

图4为本发明实施例提供的成品踏面的结构分解图；

图5为本发明实施例提供的下沉操作示意图；

图6为本发明实施例提供的压弯坯到成形坯的坯型图形成示意图；

图7为本发明实施例提供的预成形坯的坯形图形成示意图；

图8为本发明实施例提供的成形坯轮缘喉部到外辋面高度的平面示意图，其中(a)表示基点位置的示意图，(b)为h2的计算示意图；

图9为本发明实施例提供的踏面轮廓形成示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明提供一种车轮成品图纸的自动设计方法，减少人工参与度，极大缩短了设计周期，此外，实现所有成品图纸相关联，数据源头一旦变化，相关的成图图纸自动进行适应性的修改，有利于提高设计工作效率。

图1为发明实施例提供的基于模锻工艺的车轮坯型图自动生成方法流程图，该方法具体如下：

对输入的成品轮廓图进行预处理，形成成品轮廓图Ⅰ；

依次对成品轮廓图Ⅰ进行加余量、热膨胀及下沉处理形成压弯坯的坯形图；

对压弯坯的坯型图进行辐板拉直，形成拉直辐板的压弯坯坯形图；

基于拉直辐板的压弯坯坯形图依次自动生成模锻成型坯的坯形图、预成形坯的坯形图，预成形坯为原料钢坯经压痕工艺形成。

在实际的车轮加工过程中，原料钢坯(连铸圆坯)经压痕工艺形成预成形坯，预成形坯经过成形工艺形成模锻成形坯，对模锻成形坯进行模锻形成了压弯坯，压弯坯冷却、打磨形成车轮成品，车轮成品的坯形型图即为成品轮廓图。

在本发明实施例中，原始成品轮廓图的预处理过程具体如下：

1)去圆角：对产品轮廓图中的成品轮廓进行标准化处理，即车轮轮毂、轮辋有圆角或倒角，为便于加余量并考虑后续毛坯和模具设计，先将轮毂、轮辋去圆角或倒角，如图2所述。

2)区段定义：对成品轮廓各区段进行划分和定义。按图2所示，定义1～12各部位，其中，轮毂斜面角度≥10°，内径面角度≥10°。且成品轮廓线不得有重叠、断续、多段线。

在本发明实施例中，加余量的方法具体如下：

针对指定余量部位，如图3中的a～l部位，根据一定的余量规则，在成品轮廓图Ⅰ的各个部位添加余量，形成冷态毛坯坯形图，各个部位的余量值是基于经验参数来进行设置的，输入各部位的余量值，如图3中的黑色线条图为成品轮廓图Ⅰ，灰色线图为成品轮廓图Ⅰ加余量后的冷态毛坯坯形图。针对未指定余量的部位，冷态毛坯坯形图对应的轮廓(圆弧或线段)进行平滑交接。

在本发明实施例中，成品轮廓图Ⅰ中的踏面，简称为成品踏面，依次由踏面段、咽部段及轮缘段组成，如图4所示，喉部段的上端为踏面段，其下端为轮缘段，对成品踏面添加余量形成余量毛坯踏面，余量毛坯踏面的形成方法具体如下：

生成模锻件，获取模锻件踏面的基点，然后将模锻件向左移至接触成品轮踏面为止，再根据所设置的踏面余量l向右移动，模锻件踏面所在面即为余量毛坯踏面。在本发明实施例中，模锻件的踏面是根据锻压成形工步的成形环型面进行设计的，其形成方法具体如下：

模锻件踏面是依据目前已经通用化的成形环型面轮廓衍化来的，对上端延长，以适用于不同辋高的预处理坯和成形坯；对下端考虑欠充满即可，可以针对不同类型模锻件定制欠充满圆弧，模锻件踏面的基点也即成形环型面基点。

在本发明实施例中，热膨胀及下沉处理具体如下：

以对称轴上一点为基点，按指定系数(热膨胀系数)对冷态毛坯坯形图中的冷态毛坯进行缩放(放大)，获得不含辐板变形(下沉)的热态毛坯坯形图，对称轴为图5中左侧虚线。

对热态毛坯坯形图中的热态毛坯进行下沉操作，获得模锻工序后形成的压弯坯坯形图，下沉操作具体如下：

1)保持辐板轴向厚度不变，辐板轮廓应当按线性梯度下沉，推荐下沉方法：拉线法，如图5示意，按线性的径向梯度下沉，

2)保持轮辋、轮毂部分的轮廓不变，而轴向相对位置变化；

3)在轮毂内侧面的中部加上冲块，冲块的中心线与轮毂部分辐板中心线平齐，可设置偏移量，冲块的厚度为Thr，毂孔角度为α和β，冲块与轮毂内侧面间的过渡圆弧为R₁和R₂。如图5所示，角度α、β和过渡圆弧R₁、R₂的取值设定，既要考虑芯棒冷却、变形、粘模，也须考虑冲孔时不带肉、不粘冲块和不留过大的冲孔台。

在本发明实施例中，拉直辐板的压弯坯坯形图获取方法如图6所示，具体如下：将压弯坯的辐板拉直，同“下沉”一样保证辐板轴向厚度相等，并在内辋面及外辋面都留压弯的平整量m、n。

在本发明实施例中，模锻成形坯的坯形图获取方法如图6所示，具体如下：

1)若压弯坯内侧内径面角度Σ1和压弯坯外侧内径面角度Σ2较小，成形坯需要作一定的角度补偿θ1和θ2，调整后角度为Τ1和Τ2，Τ1＝Σ1+θ1，Τ2＝Σ2+θ2，据此调整内径面斜线；

2)插入成形坯踏面轮廓，计算出成形坯轮缘喉部(即图8(a)基点位置)到外辋面高度，即h2，即其相对于成形坯外辋面插入的轴向位置，成形坯踏面轮廓是依据目前已经通用化的成形环型面轮廓衍化来的，对上端延长、对下端考虑欠充满即可，如图9所示；

在本发明实施例中，轮缘喉部到外辋面高度h2的确定方法具体如下：

模锻件踏面到成型环喉部拐点高度差h’，将h’定义为模锻件踏面的特征参数，不同模锻件踏面的特征参数h’不同，成形坯辋高(H+m+n+r+t)，则h2*＝H+m+n-h，将h2*除以4向上取整再乘4，以该数值为成型环轮缘喉部到外辋面高h2，n为压弯坯的内辋压下量,m为压弯坯的外辋压下量，r为成形坯的外辋轧下量，t为成形坯的内辋轧下量。

3)预判欠充满圆弧，绘成形坯辋面的圆角，包括外侧内径面处R3和踏面处R4，内侧内径面处R5，R3、R4及R5的取值均是经验参数；

4)根据拉直辐板的压弯坯轮辋与辐板交接的圆弧RW1和RN1，绘制成形坯的轮辋与辐板圆弧RW2和RN2，若RN1≤35mm，则RN2＝RN1+5mm，否则，RN2＝RN1，若RW1≤35mm，则RW2＝RW1+5mm，否则，RW2＝RW1，方便成形，绘辐板与轮辋内径面斜线的圆弧；

5)基于上述步骤1)至步骤4)对拉直辐板的压弯坯进行调整，即模锻成形坯的坯型图，旋转模锻成形坯轮廓计算成形坯的芯部体积。

成形坯轮廓为欠充满的状态，但也需要保留不含R3，R4，R5的充满状态的“全充满成形坯”。

在本发明实施例中，绘制压痕坯坯形图的获取方法具体如下：

1)设定成形坯坯图上确定分流面，

分流面是指从成形坯变成预成形坯过程中，流经过该平面的金属净流量为零，即从该平面流出的金属流量与从该平面流入的金属流量相等；

2)将压痕模平台面上下移动，基于分流面轮毂侧芯部体积相等原则确定压痕模平台面相对于预成型上模的相对位置；

3)基于压痕工艺生成与成型坯芯部体积相等的预成形坯，压痕坯坯形图，如图7所示。

本发明的一个实施例是一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该程序时实现前述方法。

本发明的一个实施例是一种存储介质，该存储介质存储实现前述方法的程序。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程说明(包括流程图、方框图、文字说明)来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程说明中的每一流程。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程中一项或多项指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程说明中的一项或多项指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程说明中一项或多项指定的功能的步骤。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

对输入的成品轮廓图进行预处理，形成成品轮廓图Ⅰ；

依次对成品轮廓图Ⅰ进行加余量、热膨胀及下沉处理形成压弯坯的坯形图；

对压弯坯的坯型图进行辐板拉直，形成辐板拉直的压弯坯坯形图；

基于辐板拉直压的弯坯坯形图依次自动生成模锻成型坯的坯形图、预成形坯的坯形图，预成形坯为原料钢坯经压痕工艺形成。

2.如权利要求1所述基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，对热态毛坯坯形图进行下沉操作，获得压弯坯的坯形图，下沉操作具体如下：

1)保持辐板轴向厚度不变，辐板轮廓应当按线性梯度下沉：

2)保持轮辋、轮毂部分的轮廓不变，而轴向相对位置变化；

3)在轮毂内侧面的中部加上冲块，冲块的中心线与轮毂部分辐板中心线平齐，可设置偏移量，冲块的厚度为Thr，毂孔角度为α和β，冲块与轮毂内侧面间的过渡圆弧为R₁和R₂；

成品轮廓图Ⅰ加余量后形成冷态毛坯的坯形图，按指定系数对冷态毛坯坯形图中的冷态毛坯进行缩放，获得不含辐板变形的热态毛坯坯形图。

3.如权利要求1所述基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，辐板拉直的压弯坯坯形图的形成方法具体如下：

将压弯坯的辐板拉直，保证辐板轴向厚度相等，并在内辋面及外辋面都留压弯的平整量m、n。

4.如权利要求1所述基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，模锻成型坯的坯型图获取方法具体如下：

1)若压弯坯内侧内径面角度Σ1和压弯坯外侧内径面角度Σ2较小，成形坯需要作一定的角度补偿θ1和θ2；

2)插入成形坯踏面轮廓，计算出成形坯轮缘喉部到外辋面高度h2；

3)预判欠充满圆弧，绘成形坯辋面的圆角，包括外侧内径面处R3和踏面处R4，内侧内径面处R5，R3、R4及R5的取值均是经验参数；

4)根据辐板拉直压弯坯的轮辋与辐板交接的圆弧RW1和RN1，绘制成形坯的轮辋与辐板圆弧RW2和RN2，若RN1≤35，则RN2＝RN1+5，否则，RN2＝RN1，若RW1≤35，则RW2＝RW1+5，否则，RW2＝RW1，绘辐板与轮辋内径面斜线的圆弧；

5)基于上述步骤1)至步骤4)对辐板拉直的压弯坯进行调整，即模锻成形坯的坯型图，旋转模锻成形坯轮廓计算成形坯的芯部体积。

5.如权利要求4所述基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，轮缘喉部到外辋面高度h2的确定方法具体如下：模锻件踏面到成型环喉部拐点高度差h’，成形坯辋高(H+m+n+r+t)，则h2*＝H+m+n-h，将h2*除以4向上取整再乘4，以该数值为成型环轮缘喉部到外辋面高h2。

6.如权利要求1所述基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，绘制压痕坯坯形图的获取方法具体如下：

1)设定成形坯坯图上确定分流面，分流面是指从成形坯变成预成形坯过程中，流经过该平面的金属净流量为零，即从该平面流出的金属流量与从该平面流入的金属流量相等；

2)将压痕模平台面上下移动，基于分流面轮毂侧芯部体积相等原则确定压痕模平台面相对于预成型上模的相对位置；

3)基于压痕工艺生成与成型坯芯部体积相等的预成形坯，压痕坯坯形图。

7.如权利要求1所述基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，余量毛坯踏面的形成方法具体如下：

生成模锻件，获取模锻件踏面的基点，然后将模锻件向左移至接触成品轮踏面为止，再根据所设置的踏面余量l向右移动，模锻件踏面所在面即为余量毛坯踏面。

8.如权利要求2所述基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法，其特征在于，模锻件的踏面形成方法具体如下：

模锻件踏面是依据成形环型面轮廓衍化来的，对上端延长，以适用于不同辋高的预处理坯和成形坯；对下端考虑欠充满，针对不同类型模锻件定制欠充满圆弧，模锻件踏面的基点也即成形环型面基点。

9.一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8任意一项所述的基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储实现如权利要求1至8任意一项所述的基于模锻工艺的车轮坯形图自动生成方法。

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