淺談型鋼輪輞圓跳動誤差影響因素

文 周永紅 石家莊中興機(jī)械制造股份有限公司

車輪是車輛行駛中的主要部件，是固定輪胎并將輪胎連接到底盤上的重要部件，也是車輛最重要的承載件之一。車輪的動平衡以及輪輞的圓跳動直接影響到車輛的平順性、抓地性以及使用壽命，可以說車輪的動平衡以及輪輞的圓跳動是決定車輪質(zhì)量好壞的主要因素。

型鋼輪輞加工工藝現(xiàn)狀

車輪20-7.50V 產(chǎn)品圖如圖1 所示，從圖中可以看出輪輞氣門孔、輪輻氣門孔對車輪動的平衡有較大影響，這對于只能配充氣輪胎的型鋼車輪來說是不可避免的。保證上述產(chǎn)品焊接總成設(shè)計基準(zhǔn)、檢驗(yàn)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)這“三準(zhǔn)”合一的型鋼輪輞圓跳動示意圖如圖2 所示，輪輻圓跳動示意圖如圖3 所示。

圖1 車輪20-7.50V 產(chǎn)品圖

圖2 輪輞圓跳動示意圖

圖3 輪輻圓跳動示意圖

常見型鋼輪輞加工工藝路線如圖4 所示，目前該工藝路線難以保證制造出來的型鋼輪輞圓跳動公差達(dá)到圖紙要求。車輪20-7.50V 標(biāo)準(zhǔn)型鋼截面尺寸如圖5 所示，鎖槽底部尺寸為mm，公差值0.7mm。

圖4 型鋼輪輞加工工藝路線

圖5 車輪20-7.50V 標(biāo)準(zhǔn)型鋼截面尺寸

原因分析

⑴工序8 擴(kuò)脹時的擴(kuò)脹量A、B 值不等，如圖6 所示，可以很明顯地看出擴(kuò)脹前輪輞是個錐體，這是行業(yè)俗稱的“倒錐”，主要發(fā)生在工序2。造成“倒錐”的原因有很多，如型鋼輪輞的軋制水平、卷圓機(jī)的質(zhì)量以及模具設(shè)計水平等。有很多行業(yè)前輩做過這方面的研究設(shè)計，最好的狀態(tài)也只能將加工工藝路線中的工序2 卷圓的錐度值降低到2°。“倒錐”只能減少，不能消除，朝著這個方向的研究可以說已經(jīng)達(dá)到極限，最根本、最直接的原因是型鋼輪輞是不等截面的，卷圓時截面上各點(diǎn)形成的線的伸長率是不同的。

圖6 工序8 擴(kuò)脹放大圖

⑵“倒錐”導(dǎo)致工序8 擴(kuò)脹時會出現(xiàn)三種狀態(tài)，即A 大于B 或A 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于B，最糟糕的狀態(tài)是A 遠(yuǎn)大于0 而B 等于0，這樣使得擴(kuò)脹后不等厚型鋼截面內(nèi)的殘余應(yīng)力差異化程度隨上述三種狀態(tài)逐漸加大，這是造成工序9 收縮達(dá)不到工藝要求的根本原因。

⑶工序9 收縮的目的是收縮定徑，消除前道工序產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，保證徑向圓跳動。圓跳動其實(shí)是一個綜合指標(biāo)，是指輪輞外輪廓上任何一點(diǎn)形成的圓都是同心圓，也可以說是要保證外輪廓面的同軸度。由于擴(kuò)脹后不等厚型鋼截面內(nèi)的殘余應(yīng)力差異化較大，導(dǎo)致徑向圓跳動誤差較大。控制輪輞外輪廓的收縮模，只能保證輪輞外輪廓面的圓跳動，無法保證內(nèi)外輪廓面的同軸度。再則，輪輞標(biāo)定直徑φQ±0.4mm，再加上鎖槽底部尺寸為mm，公差較大，造成收縮后內(nèi)圓一致性非常差，只有通過工序11 車底槽內(nèi)徑來保證內(nèi)外圓同軸度，這樣勢必加大了車輪的不平衡量。

解決方案

在工序8 擴(kuò)脹前增加一道收縮工序，消除“倒錐”，使得擴(kuò)脹時擴(kuò)脹量A、B 相等，減少擴(kuò)脹后不等厚型鋼截面內(nèi)的殘余應(yīng)力差異化，進(jìn)一步減少收縮后輪輞回彈量，保證輪輞外輪廓面的圓跳動。

型鋼輪輞二次收縮時所用的收縮模如圖7 所示，是在原有收縮模的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。增加壓縮彈簧、拉伸彈簧、擴(kuò)脹塊、脹錐，目的是在收縮的同時能夠通過擴(kuò)脹的形式控制住型鋼輪輞的槽底內(nèi)徑φD，保證“三準(zhǔn)”合一，同時還能減少增加模具的制造成本及生產(chǎn)成本等；增加導(dǎo)向柱，目的是保證擴(kuò)脹、收縮過程中輪輞內(nèi)外輪廓面的同軸度；增加墊板（多備幾塊），依據(jù)型鋼輪輞的來料不同隨時調(diào)整內(nèi)擴(kuò)脹及外收縮對鎖槽底部的擠壓量，保證內(nèi)圓的公差值在0.4mm 以內(nèi)。

結(jié)束語

改進(jìn)后的工藝路線為：下條料→卷圓→壓平攏口→閃光對焊→除渣→修磨內(nèi)外焊縫→壓圓→收縮→擴(kuò)脹→二次收縮→沖氣門孔。盡管同樣是11 道工序，但是零件的質(zhì)量卻得到大大提高。

07

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