新型鋁合金輪轂旋壓模具

周凌云

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州 215163）

新型鋁合金輪轂旋壓模具

周凌云

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇蘇州 215163）

鋁合金輪轂是汽車工業中廣泛使用的一種輪轂。由于傳統的鑄造-機械加工存在諸多缺點，旋壓加工鋁合金輪轂越來越普遍。旋壓加工中，由上模和下模將坯料壓緊，當旋壓輪施加的壓力大于壓緊油缸施加給坯料的壓緊的力時，坯料容易發生竄動，影響了加工精度。本文提供了使得上模、坯料、下模中心位于同一軸線的固定和鎖緊方法，避免在毛坯在旋壓加工的過程中發生竄動。

輪轂 旋壓 竄動 固定 鎖緊

1 概述

中國汽車工業飛速發展，汽車的產量和保有量持續高速發展。輪轂作為汽車部件之一，是汽車行駛時車體與地面之間的傳力元件，發揮著承載車輛重量、關聯轉向和驅動、體現車輛外觀等諸多作用，對汽車的節能、環保和安全性能等等都有重要的影響［1］。輕鋁合金輪轂以其質輕、節能、美觀、散熱快等優點在汽車輕量化進程中扮演了越來越重要的角色。

鋁合金輪轂目前的主要工藝是鑄造-機械加工，這種傳統的加工工藝存在污染大、浪費材料、加工工序多和零件強度低的缺陷。鑒于上述缺點，國外從上世紀八十年代末鑄造鋁輪轂逐漸被鍛造-旋壓、鑄造-旋壓和板材旋壓鋁輪轂所代替。鋁輪轂旋壓工藝是在特定的溫度和壓力下，通過持續旋轉和擠壓作用，將車輪的輪輞部位的結構不斷地在滾動過程中延伸［2］。旋壓車輪在保持足夠強度的同時，大大減少了材料的厚度，與普通低壓鑄造車輪相比，同尺寸車輪質量可減輕約15%。

傳統的輪轂旋壓成形模具由軸向對中連接的上模和下模構成，對中連接的上模和下模的外周面形成完整的輪轂型面，上模的下表面和上面的下表面通常為平面。在旋壓加工的過程中，上模下行，與下模配合將坯料壓緊。旋輪首先將平板狀的坯料劈開，然后對被劈開的部分進行旋壓減薄使其貼緊上模和下模側面的型面上，使其獲得最終的形狀。現有的輪轂旋壓機在旋壓加工時，上下模在徑向上沒有固定或鎖緊，若旋輪給輪轂施加的力大于壓緊油缸施加給輪轂的壓緊的力時，在機床壓緊力不夠時坯料就容易竄動。本文對旋壓機的模具的進行了改進，避免了旋壓加工過程中毛坯的竄動。

2 新型輪轂旋壓模具

由于傳統的輪轂旋壓成形模具在只是在壓力機的作用下在軸向壓緊，使得上下主軸在同一軸向上，但是在旋輪對坯料加工時，坯料收到了旋輪施加的徑向分力和軸向分力，容易造成坯料的竄動。如果要避免這一缺陷，必須使得旋壓過程中，上模、坯料、下模的中心線始終在同一軸線上。本文采用以下兩種方案解決這一問題。

圖1

2.1 在模具上設置凸起和凹陷

參見圖1、2，在下模2上設置凸起4，并在上模上設置圓形卡槽3。在坯料的中心設置定位孔，加工前先將坯料置于下模上，下模上的凸起穿過坯料定位孔。旋壓加工時，下模2上的凸起與上模1上的卡槽相配合，使得上模和下模不會發生徑上的滑動，因而坯料也不會發生的竄動。并且，也可以將圓形卡槽設置于下模上，將定位凸起設置于上模上。

2.2 設置定位銷

在下模上設置凸起和在上模上設置圓形卡槽的情況下，旋壓加工時，下模上的凸起收到很大的徑向力，容易造成磨損和折斷，失去定位作用。因此本文提供了另一種旋壓模具，參見圖3、4，在上模1和下模2的表面的中心設置圓形卡槽3、4，并設置對應的定位銷6。旋壓成形前，先將定位銷插入下模的圓形卡槽中，然后再將坯料置于下模上表面，使得定位銷穿過坯料的中心定位孔，定位銷對上模1、下模2、坯料7進行徑向定位，避免了板坯的竄動。在下模中的圓形卡槽槽底設置有軸向貫通的通孔，以便在導向銷卡死時，通過該通孔將導向銷拆卸掉，通孔的直徑小于圓形卡槽的直徑。并且當定位銷磨損或者是折斷后，可以重新更換，節約了生產成本。

3 結語

本文針對現有的旋壓機在旋壓加工過程中所存在的傳動和軸向竄動的問題，提供了以下方法：（1）在下模上設置凸起、并在上模上設置相應的卡槽；（2）在上、下模上均設置卡槽，在卡槽內設置定位銷。使得旋壓加工的過程中，上模、坯料、下模的中心始終位于同一軸線上，避免了坯料的竄動，保證了輪轂的加工精度。

［1］張海渠，馬桂艷，宋鴻武，等.鋁合金輪轂成形工藝的應用與研究進展［J］.沈陽大學學報，2011，23（4）：1-4.

［2］李平，王祝堂.鋁合金車輪生產與性能［J］.輕合金加工技術，2011，39（11）：1-20.

圖2

圖3

圖4

周凌云（1987—），女，2012年畢業于南京理工大學材料科學工程專業，工學碩士。