一種車輪輪輻的加工方法以及車輪輪輻與流程

本申請涉及汽車車輪制造領域，具體提供了一種車輪輪輻的加工方法；本申請同時提供一種車輪輪輻。

背景技術：

車輪輪輻是車輪的關鍵件之一，是連接汽車輪轂與輪胎的主要支撐件，也是決定車輪是否美觀的關鍵部件，它的外圓與輪輞相連，中心孔和螺栓孔與車橋相連，每只輪輻承受車的部分負載，因而，對輪輻的強度有較高的要求。

現有技術中，車輪輪輻制造工藝根據取料方法分為兩種主要的加工方式；其加工工藝分別如圖1、圖2所示。

圖1示出現有技術下最常用的輪輻的加工工序。該加工工序的特點是，取料環節直接在平板材料上落圓形板坯料，后續加工工藝一般為將圓形板坯通過旋壓加工成規定的形狀，隨后進行修整、沖孔等工序，其常用工序包括如圖1所示：下料(圓形板坯料)——沖工藝孔——旋壓成型——沖螺栓孔——沖中心孔——沖散熱孔——車加工。

現有技術下的另外一種加工方式如圖2所述。此種加工方式的特點是，取料環節為將平板材料剪切成條形狀，后將條形料加工成圓筒料或錐筒料。其常用加工工序為：下料(條形坯料)——刨坡口——卷成筒體(或錐筒體)——焊接——打磨——整形——車加工——鉆孔。

然而，以上現有技術提供的加工工藝的取料方式及后續加工方式存在一定的缺陷。

首先，用圓形板坯料加工輪輻時，在落料和中心孔加工環節能夠產生較多廢料，致使材料利用率偏低。

其次，用條形料卷圓焊接成圓筒料或者錐筒料來加工輪輻時，因其內部存在焊縫，所以在后續的整形環節容易開裂，造成輪輻強度較差。

技術實現要素：

本申請提供一種車輪輪輻加工方法，以解決現有加工方法中的剪切落料和中心孔加工過程中的材料利用率低、以及用條形料卷圓焊接成圓筒料或錐筒料后所造成的輪輻強度較差的問題。

該方法包括：

將符合預定參數的無縫圓筒形坯料一端進行縮口，另一端進行擴口；

對經過縮口、擴口所得制件進行整形，使制件形成輪輻的基本形狀；

對整形后的制件進行后續加工，獲得標準輪輻。

優選的，所述無縫圓筒形坯料是按預定長度從具有預定直徑和預定厚度的無縫圓筒管材上獲得的。

優選的，所述縮口，其方式為旋壓縮口。

優選的，所述將另一端進行擴口的同時，還包括：

將所述制件的縮口端進行壓平。

優選的，所述對經過縮口、擴口所得制件進行整形的過程采用旋壓工藝實現，使得所述輪輻側壁形成變截面、等強度結構。

優選的，所述對整形后的制件進行后續加工，獲得標準輪輻，包括：

加工螺栓孔；

加工散熱孔；

對輪輻中心孔、外徑和端頭進行車加工。

與現有技術相比，本申請具有以下優點：

首先，在本申請的車輪輪輻的加工方法中，落料為無縫圓筒形料，該種方法在落料和后續的中心孔加工環節中不會產生多余廢料，與現有技術下采用圓形板坯料加工輪輻的方法相比，有效提高了材料利用率。

其次，本申請所述的無縫圓筒形料在結構上是完整的，其圓筒壁壁厚相同，在后續的整形環節不易出現裂縫，與現有技術提供的用條形料卷圓焊接成圓筒形或者錐筒形的加工工藝相比，輪輻強度顯著提高。

附圖說明

圖1是用圓形板坯料加工車輪輪輻的制造工序示意圖；

圖2是用條形料焊接后加工車輪輪輻的制造工序流程圖；

圖3是本申請的車輪輪輻的加工方法流程圖；

圖4是本申請實施例的車輪輪輻制造工序示意圖；

圖5是本申請實施例的旋壓縮口工藝示意圖；

圖6是本申請實施例的擴口工藝示意圖；

圖7是本申請實施例的旋壓成型工藝示意圖。

具體實施方式

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本申請。但是本申請能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本申請內涵的情況下做類似推廣，因此本申請不受下面公開的具體實施的限制。

在本申請中，提供了一種車輪輪輻的加工方法，以下提供實施例對所述方法進行說明。

本實施例提供一種車輪輪輻的加工方法，請參考圖3，其為本申請中車輪輪輻的加工方法流程圖。以下結合圖3介紹該實施例。

s101：將符合預定參數的無縫圓筒形坯料一端進行縮口，另一端進行擴口。

車輪輪輻的組成結構為中心孔、外徑和端面，中心孔與輪轂連接，其外周均勻分布有螺栓孔，外徑與輪輞連接，端面上沿中心孔均勻分布有散熱孔。

在輪輻加工時，要按預制輪輻的規格預先確定該輪輻的材料用量，本申請的輪輻加工方法所預定的材料來源為圓筒形料，所以，所述預定參數體現為圓筒形坯料的直徑、厚度以及長度三個方面。在取料環節，需要根據預定的厚度和直徑取不同長度的坯料。在本申請中，所述預定直徑、預定長度以及預定厚度的無縫圓筒形坯料，指的是按照所述預制輪輻的材料用量與所述預制輪輻的規格的對應關系，結合所述預制輪輻預定的加工流程和工藝參數要求，從與上述預定的材料用量具有相同直徑和厚度的無縫圓筒管材上按所述預定長度所獲得的輪輻加工坯料，所述獲得所述輪輻加工坯料的方法可以為通過機械切割、火焰切割、等離子切割或激光切割等從所述無縫圓筒管材上切割獲得，也可以從無縫圓筒管材生產廠商直接訂購所述符合預制輪輻用量的預定長度的坯料。

所述無縫圓筒管材是一種具有中空截面、周邊沒有接縫、圓周面上管壁厚度相同且承壓相同的圓筒狀管材，作為車輪輪輻的坯料來源，其材質可以為鋁合金或者鋼，本實施例中以無縫鋼管作為所述用于獲得輪輻加工坯料的無縫圓筒管材。

所述對符合標準的無縫圓筒形坯料一端進行縮口，其目的在于初步形成輪輻輻底，所述輻底指的是含有中心孔與螺栓孔的平面區域。常見的縮口工藝為沖壓縮口和旋壓縮口，若使用沖壓縮口工藝，輪輻底面材料厚度差異較大，靠近中心孔處材料厚度最大，輪輻底面需經過后續車削處理，并且，變形稍大的沖壓縮口需要將圓筒型胚料加熱后進行熱壓成型(當然也有變形較為容易的產品可以進行冷沖壓，但只是少數)，因此，在本實施例中，所述縮口作為輪輻的預成型工藝的一部分，其采用的縮口工藝為普通旋壓縮口。該過程為(如圖5所示)：旋壓之前，在錐形頂桿1向下壓力作用下，夾緊鑲塊5(一組三件、均布)向外張開夾緊工件4，旋輪2根據芯模3的形狀對工件4進行旋壓，旋壓完成后，錐形頂桿1向上退回，夾緊鑲塊5在拉簧6作用下向內收縮松開工件4，退料板7在氣缸作用下向上運動，頂出工件4。在該過程中，為了確保所述預制輪輻只通過一次旋壓完成縮口，所述旋壓縮口需滿足：縮口后口部直徑÷胚料外徑＞0.6(筒形件旋壓成形極限比值)，否則需要進行多次旋壓。在上述普通旋壓縮口后，所述制件保持胚料厚度不變或少許減小，基本可以保持所述輻底各處材料的厚度均勻。

所述對符合標準的無縫圓筒形坯料另一端進行擴口，該擴口端將作為所述預制輪輻的外徑，并且在擴口的同時對輪輻輻底平面進行壓平。該過程采用沖壓成型擴口工藝，使用油壓機配合擴口模加工完成，其工藝如圖6所示，其為擴口工藝示意圖，該過程為：擴口前，凹模3對工件2進行粗定位，凸模1下行，其小端進入工件起導正作用，凸模1繼續下行，工件2被擴口，擴口完成時，凸模1強力壓平工件底平面。在該擴口過程中，為了避免擴口開裂，取實際延伸率小于工件材料理論延伸率，即：(輪輻外徑-胚料外徑)÷胚料外徑＜工件材料理論延伸率。經過擴口后，擴口端的最大外徑需大于等于預制輪輻的最大外徑。所述對輪輻輻底平面進行壓平，其目的在于保證輪輻輻底內、外平面的平面度符合要求。

在輪輻加工環節，坯料規格的選擇與預制輪輻的預定加工方法有較為密切的關系，例如本實施例中，預制輪輻的材質為380cl車輪鋼，其理論延伸率為35％，已知該預制輪輻的最大直徑、輪輻輻底厚度以及輪輻中心孔直徑，根據輪輻規格尺寸和輪輻截面形狀可求得生產該輪輻所需鋼材的體積，由上述輪輻的工藝尺寸和預定的加工方法可確定所述輪輻的坯料尺寸以及相應的工藝參數，例如，因為所述輪輻輻底是所述坯料經普通旋壓(厚度基本不變)后經壓平所得，所以，本實施例中坯料厚度取值應略大于輪輻輻底厚度；坯料外徑取值時，需預先確定所述縮口直徑取值，本實施例中所述縮口直徑取值應小于中心孔直徑以便為后續的車加工預留車削余量；根據所述縮口環節中的經過一次旋壓完成輪輻縮口所要求的筒形件旋壓成形極限比值的規定，即：縮口直徑÷坯料外徑＞0.6，以及根據擴口環節中為了防止擴口開裂所要求的實際延伸率＜理論延伸率，即：(輪輻外徑-胚料外徑)÷胚料外徑＜35％，可確定所述坯料外徑的取值范圍，本實施例中所述坯料外徑取值為該范圍內的任意值即可；確定所述胚料外徑、厚度以及輪輻的鋼材體積后，根據輪輻成形前后材料體積相等原則可求得所需胚料的理論長度值，考慮后續加工環節可能出現的車削余量，該胚料實際長度取值為略大于所求得的理論長度值即可。

通過上述實例可知，在本申請中，所取坯料的直徑、厚度和長度并不是唯一的，只要可以滿足本申請的加工工藝的要求的坯料取值都是合理取值，所以，在實際生產中可根據實際需要靈活變動。

本步驟通過對無縫圓筒形坯料進行縮口和擴口，使之形成輪輻的輪廓，以便于后續加工，縮口端將作為輪輻輻底，擴口端將作為輪輻側壁。之所以采用“先縮口、后擴口”的工序，其目的是為了每道工序的材料變形都不會超出材料的極限變形程度，如果僅使用縮口工藝或者擴口工藝使所述輪輻坯料形成輪輻的輪廓，則無法達到符合材料的極限變形程度以及預期工藝效果。例如，在上述實例中，如果只用擴口工藝使所述坯料形成輪輻的輪廓，假設上述擴口后最大直徑處為400mm，縮口直徑(中心孔車削前直徑)為255mm，坯料厚度為10mm，則胚料外徑最大只能取275mm左右(該取值原則為：坯料外徑減去坯料厚度之后，應保證縮口直徑為255mm左右)，由此可求得擴口時的實際延伸率為45％，該實際延伸率大于理論延伸率35％，所以將導致擴口開裂從而無法實現該工藝；如果在上述實例中只用縮口工藝使所述坯料形成輪輻的輪廓，因其中心孔和最大外徑的直徑相差較大，所以必須經過兩次或以上旋壓縮口，其工藝相對來說較為復雜。

s102：對經過縮口、擴口所得制件進行整形，使制件形成輪輻的基本形狀。

所述整形，指的是對制件按照預先規定的形狀進行加工，使之達到預定工藝要求。輪輻的整形方法主要有沖壓成型和旋壓成型，例如常見的翻邊成型就是沖壓成型的一種。

本實施例中，所述整形指的是對所述第一步經過縮口和擴口后所形成的制件通過旋壓加工成輪輻的基本形狀。所述輪輻沿徑向上的每一處材料厚度都不相同，為了減重的同時保證輪輻的強度，本實施例中采用能夠滿足輪輻側壁上等強度不等厚度要求的強力旋壓工藝，該工藝如圖7所示，其為本實施例中使用旋壓機將上述經擴口和縮口后所得到的制件的側壁進行強力旋壓而使輪輻成型的工藝示意圖，該過程為：經縮口和擴口后的工件倒扣于芯模3上，工件4以內輻底平面以及內圓角定位，頂塊1向下運動壓緊工件，旋輪2對工件4進行旋壓。輪輻內型面與芯模3對應處基本一致；輪輻外型面取決于旋輪2的運動軌跡，該運動軌跡可使所述輪輻側壁從中心到邊緣依次減薄。所述旋輪2的運動軌跡可以通過數控實現或采用模板仿形實現。上述s101中所述的擴口后的擴口端的最大外徑大于等于預制輪輻的最大外徑，其目的就在于能夠滿足本步驟的旋壓成型過程中，所述工件材料能夠順利流動到所述預制輪輻的最大直徑處。

本實施例中，該旋壓成型工藝為所述縮口和擴口工藝的延伸，其目的在于將完成縮口和擴口后的預成型工件進一步整形成輪輻的形狀，該過程與所述縮口和擴口工藝為統一的整體。如果省略所述縮口和擴口工藝而直接對所述圓筒坯料進行旋壓成型，則最少需經過三次旋壓。例如本實施例中的預制輪輻，如果只采用旋壓工藝，則胚料外徑應該取該預制輪輻的最大直徑，這樣的胚料需經過兩次旋壓縮口和一次旋壓成型，然而，旋壓過程中材料的硬化程度比沖壓時要大得多，如果對同一區域的材料進行多次旋壓，則導致材料的硬化程度急劇增大，從而使工件加工難度增大。

該步驟的整形方法也可使用沖壓成型工藝，然而在本實施例中，相較于優選的旋壓成型，所述沖壓成型工藝存在一定的弊端，其主要原因在于采用所述沖壓成型，無法得到變截面、等強度輪輻，無法實現輪輻的輕量化要求。

s103：對整形后的制件進行后續加工，獲得標準輪輻。

在上述整形步驟結束之后，要對該制件進行后續加工，使之成為輪輻標準件，該過程包括加工螺栓孔、加工散熱孔以及對制件進行車加工。

所述加工螺栓孔的方式有沖螺栓孔、鉆螺栓孔或擠螺栓孔，本實施例中，當上述制件通過強力旋壓整形成輪輻的基本形狀之后，使用壓力機在輪輻中心孔外周沖出螺栓孔，然后使用壓力機在輪輻斷面沖裁出沿中心均布的散熱孔。

當螺栓孔和散熱孔加工完成后，將使用車床對所述制件進行車加工，具體包括車中心孔、車輪輻外徑以及車輪輻端頭。

上述加工過程中，部分工藝參數的選取也預先考慮到車加工環節，所以在該環節需結合上述加工流程，例如，上述旋壓縮口將造成中心孔形成不規則的有尖角的圓，需對該中心圓進行車削使之形成規定尺寸的中心孔。再例如，所述輻底為含有中心孔和螺栓孔的平面區域，本實施例中，其經過旋壓縮口工藝，使得所述輻底厚度非常均勻，再經過擴口工序壓平后，其平面度已符合工藝要求，所以不需要再對所述輻底的內、外平面進行車削，如果采用沖壓縮口工藝，則輪輻底面靠近中心孔處材料較厚，遠離中心孔處材料厚度小，所以必須車削輪輻輻底內、外平面才能解決輪輻輻底平面度差的問題。而本申請采用旋壓縮口和擴口壓平工藝，在增強了中心孔區域的強度的同時，還有效節省了材料消耗和能源消耗(相較于熱壓成型)。

所述外徑指的是輪輻最大直徑處與輪輞貼合的直邊，車削該部分的目的在于使之達到能夠與輪輞配合的尺寸要求。所述端頭指的是輪輻最大直徑的開口處，車削該部位的目的在于將旋壓后所產生的尖角車平，并且使輪輻前后端達到規定高度。由于本申請的旋壓成型環節使得所述輪輻的型面的光潔度已達到輪輻要求，所以在輪輻側壁部分，除外徑和端頭外，其他型面部分無需進行車加工。

本實施例至此已完成了所述輪輻的所有加工工序，該加工工序可參照圖4，其為本實施例的車輪輪輻制造工藝工序示意圖。

本申請同時提供一種按上述車輪輪輻的加工方法加工而成的車輪輪輻，該車輪輪輻的所有加工流程及加工細節嚴格按照上述實施例所提供的車輪輪輻的加工方法進行加工，由于上述實施例對該方法已作了較為充分的說明，在此不作贅述。

本申請雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本申請，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本申請的保護范圍應當以本申請權利要求所界定的范圍為準。