CN116078895B - 一种车轮窗口的倒角成型装置及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金生产制造技术领域，且公开了一种车轮窗口的倒角成型装置及成型方法，其包括用于挤压处理车轮窗口内棱边的上挤压部和用于支撑定位车轮的下模，还包括用于挤压处理车轮窗口外棱边的下挤压部，所述下挤压部利用上挤压部对车轮窗口内棱边的挤压倒角动作，完成对车轮外棱边的同步挤压，只需一次定位装卡，即可完成对车轮窗口内外棱边的同时挤压倒角，挤压成型质量及作业效率得到了有效保障；预压紧装置的配置，避免了车轮受力发生偏斜，影响挤压倒角效果的情况；旋转挤压方式的设计使旋转伸出的挤压头作用在窗口棱边上还产生一定的径向碾压力，进一步提升了挤压倒角成型的外观质量，并延长了车轮窗口处的疲劳寿命。

Description

一种车轮窗口的倒角成型装置及成型方法

技术领域

本发明涉及轮毂生产制造技术领域，尤其涉及一种车轮窗口的倒角成型装置及成型方法。

背景技术

铝合金车轮已成为乘用车的首选配置，并且在商用车领域也得到了广泛应用。在铝合金车轮的制造过程中，无论是锻造工艺还是铸造工艺生产出的车轮，在机加工工序后，窗口造型的上下边缘通常会形成非常尖锐的棱边，即行业内所称的“尖角毛刺”，窗口棱边是车轮应力集中部位，会降低车轮的疲劳寿命。对于该部位的处理一般是由人工使用刮刀进行手工处理，或采用机加工方式处理。然而，人工处理效率低，且因手动操作受限于作业人员的经验手法影响，处理质量得不到有效保障；机械加工的处理方式虽然能较好保证处理质量，但加工工艺繁琐，不便于实施，且由于窗口造型的花样繁多，结构各异，机加工处理的难度较大。

公开号为CN114535426B的专利文献公开了一种铝合金车轮轮辐挤压倒角模具及倒角加工方法，其通过设置挤压倒角模具，采用对风孔的棱边进行冲压加工，从而冲压出倒角或者圆角结构，使得倒角或圆角处内部组织致密，并在表层形成加工硬化层，提高车轮疲劳寿命。上述方案存在如下缺陷：

1、该方案只能对车轮轮井内的单面窗口棱边进行冲压处理，而窗口均有内、外两个棱边，该方案对于窗口外部棱边的处理存在盲区，其仅适用于窗口内部的棱边处理。然而，窗口外部棱边除需保证疲劳强度外，对外观质量具有更高的要求，因此，对窗口外部棱边的处理是迫切需要解决的问题。

2、该方案在挤压过程中，缺少对车轮的可靠预紧固定措施，易出现车轮偏斜，影响挤压倒角效果。

3、该方案中冲压端头的挤压动作为单一的轴向伸缩运动，挤压倒角效果有待进一步提升。

基于此，开发一种车轮窗口的倒角成型装置及成型方法，对车轮窗口内外棱边进行同时挤压倒角的挤压成型装置及成型方法是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种车轮窗口的倒角成型装置及成型方法，解决现有技术中对车轮窗口棱边处理过程中只能对窗口内棱边进行挤压倒角，而无法实现内外棱边同时挤压成型的问题；同时解决挤压倒角过程中缺少对车轮可靠预紧措施的问题及挤压动作单一，成型效果不理想的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种车轮窗口的倒角成型装置及成型方法，包括用于挤压处理车轮窗口内棱边的上挤压部和用于支撑定位车轮的下模，还包括用于挤压处理车轮窗口外棱边的下挤压部，所述上挤压部包括若干对应车轮窗口内棱边设置的上挤压头，上挤压头固定连接上挤压杆，所述上挤压杆可伸缩的连接套架，对应上挤压杆的尾端设置有顶出体，用以提供上挤压杆伸出套架对窗口内棱边实施挤压的动力及下挤压部对窗口外棱边实施挤压的动力；所述套架底部对应车轮窗口开设有导向穿孔，上挤压杆可伸缩的设置在导向穿孔内，套架上固定设置有中心导向柱，所述顶出体为开设有顶出中心孔的倒T形结构，顶出中心孔与套架中心导向柱轴孔配合，顶出体顶端固定连接顶板，所述中心导向柱下端延伸出一定长度，所述下模对应中心导向柱开设有中心定位孔，套架上的中心导向柱与下模的中心定位孔轴孔配合。

优选地，所述下挤压部为对应车轮窗口外棱边设置的挤压凸台，所述挤压凸台为突出于下模表面的实体结构，挤压凸台对应外棱边的轮廓及空间角度设置，挤压凸台的根部设置挤压圆台，挤压圆台的径向尺寸大于窗口孔径。

优选地，所述下挤压部包括下挤压头，所述下模对应车轮窗口外棱边开设贯穿下模的下冲孔，连接于下挤压头尾端的下挤压杆可伸缩的装配在下冲孔中，对应下挤压杆的尾端设置有顶出盘。

优选地，所述换向座内开设有U形导槽，所述第一换向块和第二换向块分别设置在U形导槽的两个端口，并分别对应顶出块和顶出盘底部设置，U形导槽内设置有换向介质，所述换向介质为U形滑块和/或刚性球。

优选地，所述换向座内开设有缸筒，第一换向块和第二换向块均作为活塞连接缸筒，连接第一换向块的缸筒筒径大于连接第二换向块的缸筒筒径，各个缸筒底部通过液压油连通。

优选地，所述上挤压部上设置有预紧机构，所述预紧机构包括固定设置在套架上的预紧支架，所述预紧支架顶端与顶板之间通过预紧弹簧连接，套架底部设置有用于压紧车轮的预紧环台。

优选地，所述导向穿孔和下冲孔内均开设有螺旋凹槽，上挤压杆与下挤压杆均对应所述螺旋凹槽分别设置有螺旋凸棱，所述螺旋凸棱与螺旋凹槽旋转配合。

一种基于上述装置的车轮窗口的倒角成型方法，所述方法包括对车轮窗口内外棱边同时挤压倒角的步骤。

进一步，所述方法还包括在挤压倒角过程中对车轮进行预压紧的步骤。

进一步，所述方法还包括对车轮窗口进行旋转挤压的步骤。

本发明的有益效果在于：

本发明通过设置下挤压部，实现了车轮窗口内外棱边的同时挤压倒角成型，省去了单独处理窗口外棱边的繁琐步骤，且不必单独配置下挤压部的挤压动力，利用上挤压部对车轮窗口内棱边的挤压倒角动力，形成下挤压部的挤压成型动作，只需一次定位装卡，即可完成对车轮窗口内外棱边的同时挤压倒角，挤压成型质量及作业效率得到了有效保障；预压紧装置的配置，确保了车轮在挤压倒角作业过程中，始终贴近下模，保证了车轮的定位精度，避免了车轮受力发生偏斜，影响挤压倒角效果的情况；旋转挤压方式的设计使旋转伸出的挤压头作用在窗口棱边上时同时产生了一定的径向碾压力，从而在车轮窗口处形成更加均匀致密的金属组织，进一步提升了挤压倒角成型的外观质量，延长了车轮窗口处的疲劳寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为图1的局部放大结构示意图。

图3为本发明第一实施例挤压状态的结构示意图。

图4为本发明第一实施例中下模的结构示意图。

图5为本发明第二实施例的结构示意图。

图6为本发明第二实施例挤压状态的结构示意图。

图7为本发明中换向机构的优选实施方式示意图。

图8为本发明的三维结构示意图。

图9为图8的爆炸视图。

图中：10--上挤压头； 11--上挤压杆； 12--套架； 13--导向穿孔； 14--顶出体；15--顶出中心孔； 16--中心导向柱； 17--顶板； 18--连杆； 20--挤压凸台； 21--下挤压头； 22--下挤压杆； 23--下冲孔； 24--顶出盘； 241--环形凸台； 242--导向孔； 25--顶出杆； 26--顶出块； 27--换向机构； 271--第一换向块； 272--第二换向块； 273--换向座； 274--U形导槽； 275--换向介质； 276--缸筒； 277--液压油； 28--底板； 29--导向杆； 30--预紧支架； 31--预紧弹簧； 32--预紧环台； 40--下模； 41--中心定位孔； 50--车轮。

具体实施方式

如图1-9所示，一种车轮窗口的倒角成型装置，包括用于挤压处理车轮50窗口内棱边的上挤压部和用于挤压处理车轮50窗口外棱边的下挤压部和用于支撑定位车轮50的下模40。

所述上挤压部包括若干对应车轮50窗口内棱边设置的上挤压头10，上挤压头10固定连接上挤压杆11，所述上挤压杆11活动连接套架12，所述套架12为上挤压杆11提供定位及导向作用。优选地，所述套架12底部对应车轮50窗口开设有导向穿孔13，上挤压杆11可伸缩的设置在导向穿孔13内。对应上挤压杆11的尾端设置顶出体14，用以提供上挤压杆11伸出套架12对窗口内棱边实施挤压的动力。

优选地，所述套架12内开设有容纳顶出体14的空腔，所述顶出体14为开设有顶出中心孔15的倒T形结构，套架12上固定设置有中心导向柱16，顶出中心孔15与套架12中心导向柱16轴孔配合，用于顶出体14上下活动的定位导向。所述中心导向柱16下端延伸出一定长度，用于与下模40配合定位。具体地，所述下模40对应中心导向柱16开设有中心定位孔41，套架12上的中心导向柱16与下模40的中心定位孔41轴孔配合。

使用时，车轮50放置在下模40上，套架12中心导向柱16下端插入下模40中心定位孔41内，将上挤压部定位在下模40上，通过使用压力机等动力装置对顶出体14施压，使顶出体14受力下行，带动上挤压杆11、上挤压头10沿导向穿孔13伸出套架12，对准车轮50窗口内棱边进行挤压倒角，内棱边的金属材料在上挤压头10的压力作用下发生形变，形成倒角，消除了棱边处的“尖角毛刺”，改善了该处的应力集中问题，延长了车轮50的疲劳寿命。

为了实现对车轮50窗口外棱边的同步挤压，本发明对应车轮50窗口外棱边设置了下挤压部。

作为下挤压部的第一实施例，如图1-4所示，所述下挤压部为对应车轮50窗口外棱边设置的挤压凸台20，所述挤压凸台20为突出于下模40表面的实体结构，挤压凸台20对应外棱边的轮廓及空间角度设置，挤压凸台20的根部开设挤压圆台，挤压圆台的径向尺寸大于窗口孔径，便于车轮50窗口外棱边挤压成型。

使用时，顶出体14带动挤压头伸出对车轮50窗口内棱边进行挤压，此时，车轮50受力发生下移，外棱边在挤压凸台20的支撑挤压作用下产生形变，实现了车轮50窗口内外棱边的同时挤压。

第一实施例实现了窗口内外棱边的同时挤压成型，结构简单，便于实施。但在实施过程中，车轮50预先放置在下模40上，并被挤压凸台20支撑，车轮50并未坐实在下模40之上，即使设置了相应的定位结构，仍无法有效避免车轮50偏斜情况的发生，影响挤压成型效果。

为解决上述问题，本发明提出了下挤压部的第二实施例作为优选方案，以解决车轮50无法坐实在下模40之上，存在偏斜风险的问题。如图5-7所示，所述下挤压部包括下挤压头21，所述下模40取消挤压凸台20结构，对应车轮50窗口外棱边开设贯穿下模40的下冲孔23，连接于下挤压头21尾端的下挤压杆22可伸缩的装配在下冲孔23中，对应下挤压杆22的尾端设置顶出盘24，用于将下挤压头21顶出下模40下冲孔23对窗口外棱边实施挤压。

本实施例中，套架12的中心导向柱16为开设有中心孔的中空管状结构，顶出杆25滑动配合于中心导向柱16的中心孔内。顶出盘24对应下模40中心定位孔41开设顶出孔，所述顶出孔内滑动配合有顶出块26，所述顶出块26下端贯穿顶出盘24的顶出孔，上端滑动配合中心定位孔41。对应所述顶出块26设置换向机构27，用于将顶出杆25向下的压力转换为顶出盘24向上顶出下挤压头21的动力。

优选地，如图5-6所示，所述换向机构27包括对应顶出块26底部设置的第一换向块271和对应顶出盘24底部设置的第二换向块272，所述第一换向块271与第二换向块272通过反方向运动实现动力换向。具体地，所述换向机构27还包括固定设置在底板28上的换向座273，所述第一换向块271和第二换向块272浮动连接换向座273，所述换向座273内开设有U形导槽274，所述第一换向块271和第二换向块272分别设置在U形导槽274的两个端口，U形导槽274的两个端口分别对应顶出块26和顶出盘24底部设置，U形导槽274内设置有用于连接第一换向块271和第二换向块272的换向介质275。

优选地，换向介质275可以采用与U形导槽274滑动配合的U型滑块和/或刚性球，也可以在U形导槽274内填充液压油等其他介质实现动力换向。

使用时，车轮50放置在下模40上，套架12中心导向柱16下端插入下模40中心定位孔41内，将上挤压部定位在下模40上，上挤压部动作，顶出体14下行，带动上挤压杆11、上挤压头10沿导向穿孔13伸出套架12，当上挤压头10下行抵住车轮50窗口内棱边时，顶出杆25顶端与顶板17接触，顶出体14继续下行将带动顶出杆25同步下行，顶出杆25底部推动顶出块26连通第一换向块271同步下行，第一顶出块26下行并在U形导槽274内通过换向介质275将动力换向，形成第二换向块272上升并顶升顶出盘24的动力，顶出盘24上行将下挤压头21对准窗口外棱边伸出并实时挤压，实现了窗口内外棱边的同步挤压成型。

进一步，所述顶出盘24上设置有连接下挤压头21尾端的环形凸台241，顶出盘24上开设有导向孔242，所述导向孔242与固定设置在底板28上的导向杆29滑动配合。所述顶出体14顶端固定连接顶板17。

作为另一种实施方式，如图7所示，所述换向座273内开设有缸筒276，第一换向块271和第二换向块272均作为活塞连接缸筒276，连接第一换向块271的缸筒276筒径大于连接第二换向块272的缸筒276筒径，各个缸筒276底部通过液压油277彼此连通。当第一换向块271受顶出块26顶出作用力下行时，推动连接第一换向块271的缸筒276内的液压油277向连接第二换向块272的缸筒276推进，从而推动第二换向块272向上顶出，顶升顶出盘24，进而顶出下挤压头21对窗口外棱边实施同步挤压。

本实施方式中，通过调整连接第一换向块271的缸筒276筒径相对于连接第二换向块272的缸筒276筒径大小，可调整第二换向块272的顶升速比，从而便于调节对窗口外棱边的挤压力度及挤压时机。提升了针对不同应用场景的适用性。

进一步，如图5、6、8、9所示，为了确保挤压倒角过程中车轮50定位稳固牢靠，所述上挤压部上设置有预紧机构，所述预紧机构包括固定设置在套架12上的预紧支架30，所述预紧支架30顶端与顶板17通过预紧弹簧31连接，套架12底部设置用于车轮50压紧的预紧环台32。具体地，固定连接顶板17的预紧导杆穿入预紧弹簧31，由预紧弹簧31及预紧支架30提供预紧导杆的导向及支撑作用。

使用时，套架12底部的预紧环台32压紧在车轮50轮辋处，顶板17带动顶出体14下行对车轮50窗口棱边实施挤压，此过程中顶板17将压缩预紧弹簧31并对套架12产生压紧力，从而形成预紧环台32端面对车轮50牢靠定位的预紧力，避免车轮50在挤压成型过程中发生偏移，影响挤压倒角效果。

进一步，所述顶出体14通过连杆18与上挤压杆11连接，连杆18一端铰接顶出体14，另一端铰接上挤压杆11。使得本装置的结构更加紧凑，同时传动更加平稳，对窗口棱边的挤压动作精准度更高。同理下挤压部中，顶出盘24与下挤压头21也可以采用上述连接方式。

作为另一种实施方式，所述上挤压头10和下挤压头21以旋转挤压的方式，分别对车轮50窗口内、外棱边实施挤压，使挤压力度更加均匀，在挤压倒角作业时，车轮50窗口内外棱边受到挤压头的轴向挤压力的同时，旋转伸出的挤压头作用在窗口棱边上还产生一定的径向碾压力，从而在车轮50窗口处形成更加均匀致密的金属组织。

具体地，所述导向穿孔13和下冲孔23内均设置有螺旋凹槽，上挤压杆11与下挤压杆22上均对应所述螺旋凹槽设置螺旋凸棱，所述螺旋凸棱与螺旋凹槽旋转配合，使上挤压杆11和下挤压杆22可分别在导向穿孔13和下冲孔23内旋转顶出，从而实现对车轮50窗口的棱边实施旋转挤压。

需要说明的是，本实施例中，所述螺旋凸棱与螺旋凹槽的螺距设置应避免影响挤压头的轴向顶出动作，顶出头的形状为中心对称的柱体结构。另外，顶出体14通过连杆18与上挤压杆11连接的连接方式并不适用于本实施例。

同时，本发明提供了一种基于上述成型装置的车轮窗口挤压倒角方法，所述方法包括对车轮50窗口内外棱边同时挤压倒角的步骤，利用上挤压部对车轮窗口内棱边的挤压倒角动作，完成同时对车轮窗口外棱边进行挤压倒角，省去了单独处理窗口外棱边的繁琐步骤，且不必单独配置下挤压部的挤压动力，一次定位挤压，完成对车轮50窗口内、外棱边的同时挤压倒角。

进一步，所述方法还包括在挤压倒角过程中对车轮进行预压紧的步骤，确保了车轮在挤压倒角作业过程中，始终贴近下模，从而保证了车轮50的定位精度，避免了车轮50受力发生偏斜，影响挤压倒角效果的情况；

进一步，所述方法还包括对车轮窗口进行旋转挤压的步骤，通过旋转挤压的方式使旋转伸出的挤压头作用在窗口棱边上时，同时产生了一定的径向碾压力，从而在车轮50窗口处形成更加均匀致密的金属组织，进一步提升了挤压倒角成型的外观质量，延长了车轮50窗口处的疲劳寿命。

以上公开的仅为本专利的具体实施例，但本专利并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护。

Claims (2)

1.一种车轮窗口的倒角成型装置，包括用于挤压处理车轮（50）窗口内棱边的上挤压部和用于支撑定位车轮（50）的下模（40），其特征在于：还包括用于挤压处理车轮（50）窗口外棱边的下挤压部；

所述上挤压部包括若干对应车轮（50）窗口内棱边设置的上挤压头（10），上挤压头（10）固定连接上挤压杆（11），所述上挤压杆（11）可伸缩的连接套架（12），对应上挤压杆（11）的尾端设置有顶出体（14），用以提供上挤压杆（11）伸出套架（12）对窗口内棱边实施挤压的动力；

所述套架（12）底部对应车轮（50）窗口开设有导向穿孔（13），上挤压杆（11）可伸缩的设置在导向穿孔（13）内，套架（12）上固定设置有中心导向柱（16），所述顶出体（14）为开设有顶出中心孔（15）的倒T形结构，顶出中心孔（15）与套架（12）中心导向柱（16）轴孔配合，顶出体（14）顶端固定连接顶板（17），所述中心导向柱（16）下端延伸出一定长度，所述下模（40）对应中心导向柱（16）开设有中心定位孔（41），套架（12）上的中心导向柱（16）与下模（40）的中心定位孔（41）轴孔配合；

所述下挤压部包括下挤压头（21），所述下模（40）对应车轮（50）窗口外棱边开设贯穿下模（40）的下冲孔（23），连接于下挤压头（21）尾端的下挤压杆（22）可伸缩的装配在下冲孔（23）中，对应下挤压杆（22）的尾端设置有顶出盘（24）；

所述中心导向柱（16）为开设有中心孔的中空管状结构，顶出杆（25）滑动配合于中心导向柱（16）的中心孔内，顶出盘（24）对应下模（40）中心定位孔（41）开设顶出孔，所述顶出孔内滑动配合有顶出块（26），所述顶出块（26）下端贯穿顶出盘（24）的顶出孔，上端滑动配合中心定位孔（41）；

对应所述顶出块（26）设置换向机构（27），所述换向机构（27）包括对应顶出块（26）底部设置的第一换向块（271）和对应顶出盘（24）底部设置的第二换向块（272），所述第一换向块（271）和第二换向块（272）均浮动连接换向座（273）；所述换向座（273）内开设有U形导槽（274），所述第一换向块（271）和第二换向块（272）分别设置在U形导槽（274）的两个端口，并分别对应顶出块（26）和顶出盘（24）底部设置，U形导槽（274）内设置有换向介质（275），所述换向介质（275）为U形滑块和/或刚性球；或所述换向座（273）内开设有缸筒（276），第一换向块（271）和第二换向块（272）均作为活塞连接缸筒（276），连接第一换向块（271）的缸筒（276）筒径大于连接第二换向块（272）的缸筒（276）筒径，各个缸筒（276）底部通过液压油（277）连通；

所述导向穿孔（13）和下冲孔（23）内均开设有螺旋凹槽，上挤压杆（11）与下挤压杆（22）均对应所述螺旋凹槽分别设置有螺旋凸棱，所述螺旋凸棱与螺旋凹槽旋转配合。

2.根据权利要求1所述的一种车轮窗口的倒角成型装置，其特征在于：所述上挤压部上设置有预紧机构，所述预紧机构包括固定设置在套架（12）上的预紧支架（30），所述预紧支架（30）顶端与顶板（17）之间通过预紧弹簧（31）连接，套架（12）底部设置有用于压紧车轮（50）的预紧环台（32）。