本發(fā)明屬于旋輪施壓加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓加工成形方法及脫模機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著安全和環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格，在汽車(chē)制造業(yè)，減重節(jié)能的要求也不斷提高。材料及其加工技術(shù)的創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的關(guān)鍵。汽車(chē)輪轂發(fā)揮著承載車(chē)輛重量、關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)、體現(xiàn)車(chē)輛外觀等諸多作用。輪轂的結(jié)構(gòu)和制造對(duì)汽車(chē)的節(jié)能、環(huán)保和安全性能等都有重要的影響。目前鋁合金的輪轂的成形方法主要有鑄造法、鍛造法和旋壓法等。旋壓工藝技術(shù)是在特定的溫度和壓力下，通過(guò)持續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和擠壓作用，將輪轂的輪輞部位的結(jié)構(gòu)不斷地在滾壓過(guò)程中延展。該工藝是一種先進(jìn)的成形技術(shù)，使輪轂具有金屬流線完整、抗疲勞壽命強(qiáng)和材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，保持了金屬的致密度和整個(gè)輪轂的動(dòng)平衡，使輪輞變得更輕更耐用。旋壓出的輪轂在保持了足夠剛度的同時(shí)，能大大減少材料的厚度，與普通低壓鑄造鋁輪轂相比，同尺寸的輪轂重量減少可以達(dá)到15％。雖然鋁合金輪轂旋壓加工成形方法具有諸多優(yōu)點(diǎn)且在發(fā)達(dá)國(guó)家獲得推廣，但仍存在參數(shù)復(fù)雜及成形后脫模困難的問(wèn)題。因此，優(yōu)化鋁合金輪轂旋壓工藝，設(shè)計(jì)理想的脫模機(jī)構(gòu)便顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提供一種鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓加工成形方法及脫模機(jī)構(gòu)，目的是便于輪轂成形后脫膜。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓脫模機(jī)構(gòu)，包括芯模結(jié)構(gòu)，所述芯模結(jié)構(gòu)包括內(nèi)芯膜和套接于內(nèi)芯膜外的外芯模，所述脫模機(jī)構(gòu)還包括用于與受力沿徑向移動(dòng)的外芯模鎖緊固定的禁錮塊和用于推動(dòng)芯模結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)且?guī)?dòng)外芯模脫離禁錮塊的限位伸縮機(jī)構(gòu)。

所述限位伸縮機(jī)構(gòu)包括限位桿和設(shè)于前模導(dǎo)向通道內(nèi)的彈簧，所述限位桿的推動(dòng)端通過(guò)彈簧與前模連接，且限位桿的推動(dòng)端可通過(guò)彈簧的彈性復(fù)位推動(dòng)芯模結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

所述內(nèi)芯膜為傾斜面圓柱結(jié)構(gòu)，所述外芯模包括瓣塊結(jié)構(gòu)，所述瓣塊結(jié)構(gòu)的內(nèi)傾面包覆于內(nèi)芯膜的周向外傾面。

所述內(nèi)芯膜的錐角為10°-12°。

所述瓣塊結(jié)構(gòu)包括三個(gè)第一瓣塊結(jié)構(gòu)和三個(gè)第二瓣塊結(jié)構(gòu)，第一瓣塊結(jié)構(gòu)與第二瓣塊結(jié)構(gòu)兩兩相鄰圍合包覆于內(nèi)芯膜周向外傾面。

所述第一瓣塊結(jié)構(gòu)和第二瓣塊結(jié)構(gòu)的中心沿軸向方向均設(shè)有與禁錮塊配合定位禁錮的方孔。

所述外芯模與內(nèi)芯膜之間設(shè)有凹凸配合的防滑結(jié)構(gòu)。

一種鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓加工成形方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一，通過(guò)尾頂將板料頂至芯模結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，使內(nèi)芯膜被擠壓，外芯模受力沿徑向移動(dòng)至與禁錮塊配合鎖定；

步驟二，旋轉(zhuǎn)芯模結(jié)構(gòu)，帶動(dòng)尾頂和板料旋轉(zhuǎn)；

步驟三，通過(guò)多輪旋壓工藝使輪轂成形。

所述多輪旋壓工藝為三旋輪錯(cuò)距旋壓成形工藝，三個(gè)旋輪的徑向平面內(nèi)夾角為120°，旋輪工作角為銳角，旋輪沿軸向錯(cuò)距排列，錯(cuò)距小于旋輪半徑。

所述三旋輪錯(cuò)距旋壓成形工藝的成形參數(shù)為：

a、設(shè)定第一旋輪旋壓后，板料減薄率為25％～30％；第二旋輪旋壓后，減薄率為28％～33％；第三旋輪旋壓后，減薄率為100％；

b、旋輪工作半徑為11～14mm；

c、進(jìn)給比為0.8～0.9mm/r；

d、芯模轉(zhuǎn)速設(shè)定為2r/s。

本發(fā)明的有益效果：

(1)為鋁合金輪轂成形，提供優(yōu)化的強(qiáng)力旋壓工藝參數(shù)(減薄率、旋輪工作圓弧半徑、進(jìn)給比和芯模轉(zhuǎn)速等參數(shù))，減少旋壓道次，保證成形質(zhì)量，避免了旋壓鋁合金輪轂易撕裂、易隆起的缺陷。

(2)本發(fā)明解決了復(fù)雜截面輪轂旋壓成形后脫模困難的問(wèn)題，脫模原理簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

本說(shuō)明書(shū)包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是：

圖1是本發(fā)明脫膜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a-a剖視圖；

圖3是圖1中b-b剖視圖；

圖4是第一瓣塊結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是第二瓣塊結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6旋輪工作形式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是旋輪布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是旋輪錯(cuò)距排列結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是鋁合金輪轂結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記為：

1、前模，2、限位桿，3、彈簧，4、禁錮塊，5、板料，6、內(nèi)芯膜，7、尾頂，8、瓣塊結(jié)構(gòu)，8-1，第一瓣塊結(jié)構(gòu)，8-2、第二瓣塊結(jié)構(gòu)，9、輪轂。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實(shí)施。

如圖1至圖9所示，一種鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓脫模機(jī)構(gòu)，包括芯模結(jié)構(gòu)，芯模結(jié)構(gòu)包括內(nèi)芯膜6和套接于內(nèi)芯膜6外的外芯模，該脫模機(jī)構(gòu)還包括用于與受力沿徑向移動(dòng)的外芯模鎖緊固定的禁錮塊4和用于推動(dòng)芯模結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)且?guī)?dòng)外芯模脫離禁錮塊的限位伸縮機(jī)構(gòu)。

限位伸縮機(jī)構(gòu)包括限位桿2和設(shè)于前模1導(dǎo)向通道內(nèi)的彈簧3，限位桿2的推動(dòng)端通過(guò)彈簧3與前模1連接，且限位桿2的推動(dòng)端可通過(guò)彈簧3的彈性復(fù)位推動(dòng)芯模結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)外芯模受力沿徑向移動(dòng)，彈簧彈簧壓縮，當(dāng)外芯模移動(dòng)至與禁錮塊配合鎖定后，此時(shí)的芯模用于旋壓成形，輪轂成形后，尾頂7右移，限位桿在彈簧的作用力下推動(dòng)內(nèi)芯膜右移，當(dāng)限位桿右移與外芯模接觸后，繼續(xù)推動(dòng)內(nèi)芯膜與外芯模右移，使外芯模脫離禁錮塊的約束作用。禁錮塊設(shè)有螺紋，便于限位安裝緊固。

為了便于脫膜，芯模結(jié)構(gòu)包括帶凸起防止滑動(dòng)的內(nèi)芯模6和帶凹槽的外芯模結(jié)構(gòu)。內(nèi)芯模6為傾斜面圓柱結(jié)構(gòu)，錐角為10°～12°；內(nèi)芯模6柱面有三個(gè)凸起與外芯模配合，三個(gè)凸起均布于內(nèi)芯膜的外周，使得內(nèi)芯膜能夠與外芯模配合防滑的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。外芯模由六個(gè)相應(yīng)瓣塊組合而成的結(jié)構(gòu)，瓣塊結(jié)構(gòu)包括三個(gè)第一瓣塊結(jié)構(gòu)8-1和三個(gè)第二瓣塊結(jié)構(gòu)8-2，第一瓣塊結(jié)構(gòu)8-1與第二瓣塊結(jié)構(gòu)8-2兩兩相鄰圍合包覆于內(nèi)芯膜6周向外傾面；外芯模瓣塊結(jié)構(gòu)8內(nèi)傾面與內(nèi)芯模6相匹配；外芯模有三個(gè)瓣塊(第一瓣塊結(jié)構(gòu))內(nèi)表面具有凹槽結(jié)構(gòu)，與內(nèi)芯模的凸起配合防止模具滑動(dòng)；外芯模六個(gè)瓣塊結(jié)構(gòu)中心，沿軸向各有一個(gè)起定位及禁錮作用的方孔。鋁合金輪轂幾何形狀復(fù)雜，輪輞通常為不規(guī)則的曲母線，成形后脫模困難，采用上述鑲嵌塊結(jié)構(gòu)的芯模結(jié)構(gòu)，便于強(qiáng)力旋壓后進(jìn)行脫膜，脫膜原理簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。

本發(fā)明脫膜的工作過(guò)程：如圖1所示，尾頂7將板料左頂至左側(cè)芯模固定，此時(shí)，內(nèi)芯模6被向左擠壓，外芯模受力沿徑向移動(dòng)，彈簧3處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)外芯模移動(dòng)至與禁錮塊4配合后，芯模結(jié)構(gòu)處于鎖定狀態(tài)，此時(shí)芯模結(jié)構(gòu)可用于旋壓成形。當(dāng)芯模結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，可帶動(dòng)尾頂和坯料旋轉(zhuǎn)。輪轂成形后，尾頂7右移，限位桿2在彈簧3作用力下推動(dòng)內(nèi)芯模6右移，當(dāng)限位桿2右移與外芯模接觸后，繼續(xù)推動(dòng)內(nèi)芯模6與外芯模右移，使外芯模脫離禁錮塊4的約束作用。芯模結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，當(dāng)脫離禁錮塊4約束作用完成，芯模將解體，從成形后輪轂脫離。

針對(duì)現(xiàn)有的汽車(chē)鋁合金輪轂旋壓成形技術(shù)，采用厚鋁板料作為坯料，多旋輪工藝以降低旋壓道次。鋁合金輪轂成形采用厚板強(qiáng)力旋壓成形技術(shù)，旋輪形式如圖6所示，旋輪工作角α小于90°。如圖7所示，圍繞芯模結(jié)構(gòu)布置三個(gè)旋輪9，徑向平面內(nèi)夾角為120°；沿軸向錯(cuò)距排列，錯(cuò)距小于旋輪半徑，以減少旋壓道次。

該鋁合金輪轂強(qiáng)力旋壓加工成形方法，包括如下步驟：

步驟一，通過(guò)尾頂7將板料頂至芯模結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，使內(nèi)芯膜6被擠壓，外芯模受力沿徑向移動(dòng)至與禁錮塊4配合鎖定；

步驟二，旋轉(zhuǎn)芯模結(jié)構(gòu)，帶動(dòng)尾頂7和板料旋轉(zhuǎn)；

步驟三，通過(guò)多輪旋壓工藝使輪轂成形。

多輪旋壓工藝采用現(xiàn)有的旋壓工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的改進(jìn)主要體現(xiàn)在其工藝參數(shù)的改進(jìn)，多輪旋壓工藝優(yōu)選為三旋輪錯(cuò)距旋壓成形工藝，可以有效減少旋壓道次，旋壓道次減少比為1:1.3～1.5，且表面光潔。旋輪錯(cuò)距旋壓成形工藝的成形參數(shù)為：

a、設(shè)定第一旋輪旋壓后，板料減薄率為25％～30％；第二旋輪旋壓后，減薄率為28％～33％；第三旋輪旋壓后，減薄率為100％，即整形工序，以保障成形質(zhì)量；減薄率是旋壓成形的一個(gè)重要的工藝參數(shù)，壁厚減薄率的選擇直接影響到旋壓生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性，減薄率的選取是制定合理旋壓工藝的首要因素，采用上述旋輪旋壓后的板料減薄率設(shè)定形式，能夠使得成品產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性均達(dá)到較好的水平；

b、旋輪工作半徑ρ為11～14mm；

c、進(jìn)給比為0.8～0.9mm/r；進(jìn)給比進(jìn)是指芯模每旋轉(zhuǎn)一周，旋輪沿芯模母線運(yùn)動(dòng)的距離，單位為mm/r。針對(duì)鋁合金的塑性變形能力，反復(fù)試驗(yàn)，采用0.8～0.9mm/r的進(jìn)給比，為最佳進(jìn)給比設(shè)定范圍；

d、芯模轉(zhuǎn)速設(shè)定為2r/s。

通過(guò)優(yōu)化上述設(shè)定的減薄率、旋輪工作圓弧半徑、進(jìn)給比和芯模轉(zhuǎn)速等參數(shù)，能夠有效解決旋壓鋁合金輪轂易撕裂、易隆起的缺陷。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述。顯然，本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要是采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)；或未經(jīng)改進(jìn)，將本發(fā)明的上述構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。