CN220837762U - 一种铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统 - Google Patents

Abstract

一种铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，包括：铝合金轮毂液锻模具、热旋压模具和热处理炉，铝合金轮毂液锻模具包括：下模部，包括：下模板、紧固于下模板的下模、紧固于下模板上平面两侧的导向键、置于下模和下模板中心的下中心顶杆；侧模部，包括：设置于下模板及导向键的两侧平面的边模、与边模连接的侧连接板、与侧连接板连接且在导向键导向作用下拉动边模左右滑动开合模的侧拉杆；上模部，包括：上模固定板、紧固于上模固定板的上模、经由导杆与上模固定板连接的上连接板以及上模板、与上连接板连接的上滑动板、上端置于上连接板与上滑动板中的顶料杆。如此可通过余热减轻旋压的难度，使车轮内部微观组织更致密晶粒更细化，提高产品力学性能。

Description

一种铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统

技术领域

本实用新型涉及一种车轮成型技术，具体地说是一种铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统。

背景技术

车轮液锻工艺是介于低压铸造和锻造之间的一种金属成形工艺，通过将熔炼后融熔的液态金属注入热态模具中，液态金属在模具外界的压力作用下将从液态流变充型到冷却凝固结晶变成固态毛坯。毛坯具有锻造产品特点如性能好、组织致密优点，兼有铸造工艺简单、容易成型、正面花样多等特点。

然而，因为车轮本身结构原因，轮辋部位壁薄，不管是低压铸造或液锻都会增加金属量或容易出现缺陷，所以很难成形，组织性能、致密度仍不够强化，成品率低、缺陷多。

另一方面，我国经济的高速发展，工业化加快，生产过程中存在着大量的中高温余热，尤其冶金行业是耗能大户，如何合理利用工业余热将其变废为宝是一直以来要面对的技术问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，克服现有技术将车轮的轮辋壁薄及轮唇部位很难液锻或锻造成形部分，由液锻容易成型为短厚壁轮辋结构；将液锻成形的短厚轮辋毛坯部位后序通过热旋成形为车轮最终壁薄轮辋结构。

根据本实用新型，提供一种铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，包括：用于通过液锻成形毛坯的铝合金轮毂液锻模具、用于对通过铝合金轮毂液锻模具成形的热毛坯进行旋压以对轮辋进行塑性成形的热旋压模具、设有保温炉轨道的保温炉和机器人，其中，机器人用于将从铝合金轮毂液锻模具顶出的热毛坯经过保温炉轨道转入热旋压模具。

优选地，铝合金轮毂液锻模具包括：下模部、侧模部、上模部，下模部包括：下模板、紧固于下模板上的下模、紧固于下模板上平面两侧的导向键、置于下模和下模板中心的下中心顶杆；侧模部包括：设置于下模板及导向键的两侧平面上的边模、与边模连接的侧连接板、与侧连接板连接且在导向键导向作用下拉动边模左右滑动开模合模的侧拉杆；上模部包括：上模固定板、紧固于上模固定板的上模、经由穿过导套的导杆与上模固定板连接的上连接板以及上模板、与上连接板连接的上滑动板、上端置于上连接板与上滑动板中的顶料杆。

优选地，热旋压模具包括：旋压上模、旋压下模、置于旋压下模上的旋压托盘、从下方贯通旋压下模地与旋压托盘连接的下顶杆连接块。

优选地，铝合金轮毂液锻模具还包括：置于侧连接板与边模所形成的空腔中的第一风或水管及接头。

优选地，铝合金轮毂液锻模具还包括：置于下模板下端两侧的第二风或水管及接头。

优选地，铝合金轮毂液锻模具还包括：通入并置于下模芯部下端的第四风或水管。

优选地，铝合金轮毂液锻模具还包括：设置于上模固定板的管支架、设置于管支架上且头端伸入上模背腔中的第三风或水管及接头。

优选地，铝合金轮毂液锻模具还包括：用于顶起下中心顶杆的下顶块，下顶块与液压缸的活塞杆头连接。

优选地，所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统还包括热处理炉，经由热旋压模具旋压后的热毛坯直接入热处理炉进行热处理。

根据本实用新型，由于高温状态下的金属毛坯容易变形，利用液锻成型的余热来减轻进行热旋压工艺时的旋压难度，从而可节省前道工序热量损耗，降低后道工序的加热成本，在热旋压工序直接进入热处理炉。如此，可以尽可能回收液锻后毛坯温度225度的余热，减少后序的热旋压成形难度并且能将液锻成型组织流线强化，可以节约热旋压工序能耗，提高能源利用效率。

附图说明

图1示出铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统的工艺流程图。

图2示出液锻模具的装配主视图。

图3示出液锻模具的装配开模浇注状态的主视图。

图4示出液锻模具的毛坯脱膜状态的主视图。

图5示出热旋压模具的装配主视图。

图6示出最终毛坯示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。下文描述的和附图示出的示例性实施例旨在教导本实用新型的原理，使本领域技术人员能够在若干不同环境中和对于若干不同应用实施和使用本实用新型。因此，本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定，示例性实施例并不意在、并且不应该被认为是对本实用新型保护的范围的限制性描述。而且，为了便于描述，附图中相同的元件由相同或相近的附图标记来表示，所示出的各个部分的尺寸并不一定是按照实际的比例关系绘制的，涉及到方位描述，例如对应主体纵长的纵向，以及上、下、左、右、顶、底等指示的方位或位置关系，皆为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。下文对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述，各不同实施例中的技术特征可以根据设计需要自由组合形成更多的实施例。

<液锻及热旋>

如图1所示，在根据本实用新型的铝合金车轮液锻及热旋工艺流程图中，包括：熔炼、浇注、加压、保压冷却、脱模、保温、热旋压、热处理、机加及喷涂，下面对其中的尤其是热旋压（亦简称为“热旋”）工序简要说明如下。

由于车轮本身结构原因，车轮的轮辋壁薄及轮唇部位很难液锻或锻造成形，故通过在后序加入热旋工序，以将液锻成形毛坯的短粗轮辋部位加工成形为车轮最终轮辋结构。由于毛坯为高温状态，金属变形容易，所以通过利用毛坯余热，用热旋工艺来减轻旋压的难度，节省前道工序热量损耗、降低加热成本。热旋后，热毛坯直接进入热处理炉，也同样可利用毛坯余热，节省前道工序热量损耗、降低加热成本。

热毛坯热旋后，比液锻组织材料有更高的致密性，明显增强力学性能。热旋后，轮辋部位晶粒由等轴晶转变成了纤维状晶粒，纤维间的宽度减小。在热旋过程中，轮辋中的金属晶粒会在三向变形力的作用下，沿变形区域滑移面错移，滑移面各滑移层的方向与变形方向一致，因此金属纤维保持连续完整。

<铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统>

根据本实施例的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，包括：通过液锻成形毛坯的铝合金轮毂液锻模具、设有保温炉轨道的保温炉、分别利用毛坯余热进行热旋压及热处理的热旋压模具和热处理炉、用于将从铝合金轮毂液锻模具顶出的热毛坯36经过保温炉轨道转入热旋压模具的机器人。

铝合金轮毂液锻模具包括：下模部、侧模部、上模部。

下模部包括：下模板26、紧固于下模板26上的下模27、紧固于下模板26上平面两侧的导向键19、紧固于模板26两端的下吊耳20、置于下模板26下端两侧的第二风或水管及接头21、置于下模27和下模板26中心的下中心顶杆25。

在一个实施例中，在下模部中，下模板26（通过螺栓）紧固于平台31上，下模27（通过螺栓23）紧固于下模板26上，导向键19（通过螺栓22）紧固于下模板26上平面两侧起导向作用，吊耳20紧固于下模板26两端。第二风或水管及接头21置于下模板26下端两侧，第四风或水管24通入并置于下模27芯部下端目的是风冷或水冷下模27。下中心顶杆25置于下模27和下模板26中心起到顶毛坯作用。如图3所示，下顶块32顶起下中心顶杆25。下顶块32与液压缸34的活塞杆头连接，液压缸34置于液压缸支架33下。

侧模部包括：设置于下模板26及导向键19的两侧平面上的边模17、与边模17连接的侧连接板14、与侧连接板14连接且在导向键19导向作用下拉动边模左右滑动开模合模的侧拉杆16、置于侧连接板14与边模17所形成的空腔中的第一风或水管及接头15（即，根据现场流体介质的不同，可以为风管及接头，或者为水管及接头）。图中只是示意图，实际使用时可根据具体轮型尺寸、轮型正面或背面形态和厚度，决定具体布局是用风管还是用水管还是两者都使用，此处不进行赘述。

在一个实施例中，侧连接板14与边模17（4个）（通过螺栓18）连接紧固，侧拉杆16（4个）与侧连接板14连接紧固。第一风或水管及接头15置于侧连接板14与边模17（4个）所形成的空腔中并连接紧固。边模17（4个）置于下模板26及导向键19两侧平面上，在导向键19导向作用下，侧拉杆16（4个）拉动边模（4个）左右滑动开模合模。

上模部包括：上模固定板12、紧固于上模固定板12的上模28、设置于上模固定板12的管支架X、设置于管支架X上且头端伸入上模28背腔中的第三风或水管及接头30、经由穿过导套3的导杆2与上模固定板12连接的上连接板7以及上模板1、与上连接板7连接的上滑动板8、上端置于上连接板7与上滑动板8中的顶料杆。

在一个实施例中，上模板1与设备连接。导套3置于上模板1中。导杆2穿过导套3，通过螺栓将上模板1、上连接板7、上模固定板12连接，上连接板7、上模固定板12之间的导杆2上套设有弹簧4。上模28（通过螺栓29）紧固于上模固定板12下，管支架X置于上模固定板12上。第三风或水管及接头30紧固置于管支架X上，其头端入上模28背腔中，目的是风冷或水冷上模28。上连接板7（通过螺栓6）与上滑动板8连接。上滑动板8置于上模板1中，沿上模板1内侧滑动。通过螺栓6将第一顶料杆9、第二顶料杆5、第三顶料杆10上端置于上滑动板8下、上连接板7中。作为顶料杆，第一顶料杆9、第二顶料杆5、第三顶料杆10前端穿过上模固定板12、进入上模28中。

此外，如图4所示，机器人38置于地面。

另一方面，如上述的铝合金轮毂液锻模具，也可以按结构功能分类如下：成型机构：边模17，下模27，上模28；开、合模机构：侧拉杆16，导向键19；导向机构：导杆2，导向键19；卸料机构：弹簧4，第一顶料杆9，第二顶料杆5、第三顶料杆10，下中心顶杆25，下顶块32；冷却系统：第一风或水管及接头15、第三风或水管及接头30，第二风或水管及接头21，第四风或水管24。

<热旋压模具>

用于热旋的热旋压模具包括：旋压上模103、旋压下模105、置于旋压下模105上的旋压托盘104、从下方贯通旋压下模105地与旋压托盘104连接的下顶杆连接块108。

更具体地，旋压连接套101上端与设备（压力机）连接。旋压连接套101与旋压上模103通过螺栓102连接，旋压托盘104与托盘连接块106及下顶杆连接块108通过螺栓107连接，其置于旋压下模105上，旋压下模105下端与设备连接。

相应地，热旋工序主要是对轮辋进行塑性成形。

<工作过程>

铝合金轮毂液锻模具的具体工作实施过程包括：

1，模具工作前预热温度400～500℃。将机台上的热态模具毛坯成型表面喷涂润滑剂。

2，边模17（4个）合模。下中心顶杆25下落归位。

3，就绪后将合适量熔融的铝合金液态（液态铝水35）浇注入边模17（4个）和下模27空腔（参见图3）。

4，接着在压力机滑块带动下，上模板1、上连接板7、上模固定板12、上模28下行。

5，上模28下行使得在1200～1400T压力下挤压边模17和下模27中熔融的液态铝合金。

6，保压时间50～60s。

7，熔融的铝合金液态流变充型到结晶凝固、水冷或风冷变成固态毛坯，卸压后冷却时间为45-55s。

8，边模17（4个）向外侧开模，随后液压缸34的活塞杆伸出，将下中心顶杆25顶起，同时在压力机滑块带动下，上模板1、上连接板7、上模固定板12、上模28上行，达到毛坯脱模高度后，压力机上顶杆作用于上滑动板8、其带动上连接板7、第一顶料杆9和第二顶料杆5、第三顶料杆10将毛坯36顶出落到毛坯托盘37上。机器人将毛坯36取走，经过保温炉轨道转入热旋压工序。

9，热旋模具温度控制在250~280℃，旋压机主轴转速为650~700r/min，旋辊进给率为300mm/min；热旋压完成对车轮轮辋的旋压。热旋压后热毛坯直接入热处理炉进行热处理，由于毛坯为高温状态金属变形容易，所以借助液锻后毛坯温度的余热，通过热旋压工艺减轻旋压的变形难度，并且节省前道工序热量损耗降低加热成本，热旋压后直接入热处理炉，也同样节省前道工序热量损耗降低加热成本。

10，后序经过机加、喷涂工序加工为成品车轮。

<技术效果>

根据本实用新型，铝合金车轮液锻及热旋压及处于热态时直接进入后序热处理炉相结合的工艺及车轮特点：1、车轮内部微观组织更致密晶粒更细化，2、提高产品力学性能，3、表面光滑实现产品轻量化目的，4、材料消耗低为实现生产成本降低，取得了较好的经济效益提供可行性技术解决方案。5、节能环保，在确保产品安全性基础上，能大幅提高产品成型效率。6、通过余热利用热旋压工艺减轻旋压的难度，节省前道工序热量损耗降低加热成本，热旋压后直接入热处理炉，也同样余热利用节省前道工序热量损耗降低加热成本。可得到更高的材料致密性，明显增强力学性能，如此构成了铝合金车轮的液锻和热旋及热处理连续热态自动成型系统。

一公斤铝合金从225℃降到室温25℃节省等于0.88x10³焦耳x(225-25)=176 x10³焦耳热量，就按每个轮毂25公斤每个轮毂可省4400 x10³焦耳热量。如果按每年生产50万件车轮计算可节省热量4400 x10³焦耳乘以500 x10³件换算后等于220 x10³千瓦·时（一年节省能耗）。换算成热旋工序一年工业电价可节省10多万元。后序热旋后热态毛坯直接热处理，即使按减少损失一半热量计算可节省5多万元。可见一年可节省电价15万多元。通过采用热态毛坯进炉，充分利用余温，可节省成本为0.3-0.5元/件。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。尽管已经参考各种具体实施例描述了本实用新型，但是应当理解，可以在所描述的实用新型构思的精神和范围内做出变形。因此，意图是本实用新型不限于所描述的实施例，而是将具有由所附权利要求的语言所定义的全部范围。

Claims (9)

1.一种铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，包括：用于通过液锻成形毛坯的铝合金轮毂液锻模具、用于对通过铝合金轮毂液锻模具成形的热毛坯进行旋压以对轮辋进行塑性成形的热旋压模具、设有保温炉轨道的保温炉和机器人，其中，机器人（38）用于将从铝合金轮毂液锻模具顶出的热毛坯（36）经过保温炉轨道转入热旋压模具。

2.根据权利要求1所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，铝合金轮毂液锻模具包括：下模部、侧模部、上模部，下模部包括：下模板（26）、紧固于下模板（26）上的下模（27）、紧固于下模板（26）上平面两侧的导向键（19）、置于下模（27）和下模板（26）中心的下中心顶杆（25）；侧模部包括：设置于下模板（26）及导向键（19）的两侧平面上的边模（17）、与边模（17）连接的侧连接板（14）、与侧连接板（14）连接且在导向键（19）导向作用下拉动边模左右滑动开模合模的侧拉杆（16）；上模部包括：上模固定板（12）、紧固于上模固定板（12）的上模（28）、经由穿过导套（3）的导杆（2）与上模固定板（12）连接的上连接板（7）以及上模板（1）、与上连接板（7）连接的上滑动板（8）、上端置于上连接板（7）与上滑动板（8）中的顶料杆。

3.根据权利要求1所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，热旋压模具包括：旋压上模（103）、旋压下模（105）、置于旋压下模（105）上的旋压托盘（104）、从下方贯通旋压下模（105）地与旋压托盘（104）连接的下顶杆连接块（108）。

4.根据权利要求2所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，铝合金轮毂液锻模具还包括：置于侧连接板（14）与边模（17）所形成的空腔中的第一风或水管及接头（15）。

5.根据权利要求2所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，铝合金轮毂液锻模具还包括：置于下模板（26）下端两侧的第二风或水管及接头（21）。

6.根据权利要求2所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，铝合金轮毂液锻模具还包括：通入并置于下模（27）芯部下端的第四风或水管（24）。

7.根据权利要求2所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，铝合金轮毂液锻模具还包括：设置于上模固定板（12）的管支架、设置于管支架上且头端伸入上模（28）背腔中的第三风或水管及接头（30）。

8.根据权利要求2所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，铝合金轮毂液锻模具还包括：用于顶起下中心顶杆（25）的下顶块（32），下顶块（32）与液压缸（34）的活塞杆头连接。

9.根据权利要求1所述的铝合金车轮液锻及热旋自动成型系统，其特征在于，还包括热处理炉，经由热旋压模具旋压后的热毛坯直接入热处理炉进行热处理。