新型铝合金轮毂旋压模具

周凌云

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州 215163）

新型铝合金轮毂旋压模具

周凌云

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州 215163）

铝合金轮毂是汽车工业中广泛使用的一种轮毂。由于传统的铸造-机械加工存在诸多缺点，旋压加工铝合金轮毂越来越普遍。旋压加工中，由上模和下模将坯料压紧，当旋压轮施加的压力大于压紧油缸施加给坯料的压紧的力时，坯料容易发生窜动，影响了加工精度。本文提供了使得上模、坯料、下模中心位于同一轴线的固定和锁紧方法，避免在毛坯在旋压加工的过程中发生窜动。

轮毂 旋压 窜动 固定 锁紧

1 概述

中国汽车工业飞速发展，汽车的产量和保有量持续高速发展。轮毂作为汽车部件之一，是汽车行驶时车体与地面之间的传力元件，发挥着承载车辆重量、关联转向和驱动、体现车辆外观等诸多作用，对汽车的节能、环保和安全性能等等都有重要的影响［1］。轻铝合金轮毂以其质轻、节能、美观、散热快等优点在汽车轻量化进程中扮演了越来越重要的角色。

铝合金轮毂目前的主要工艺是铸造-机械加工，这种传统的加工工艺存在污染大、浪费材料、加工工序多和零件强度低的缺陷。鉴于上述缺点，国外从上世纪八十年代末铸造铝轮毂逐渐被锻造-旋压、铸造-旋压和板材旋压铝轮毂所代替。铝轮毂旋压工艺是在特定的温度和压力下，通过持续旋转和挤压作用，将车轮的轮辋部位的结构不断地在滚动过程中延伸［2］。旋压车轮在保持足够强度的同时，大大减少了材料的厚度，与普通低压铸造车轮相比，同尺寸车轮质量可减轻约15%。

传统的轮毂旋压成形模具由轴向对中连接的上模和下模构成，对中连接的上模和下模的外周面形成完整的轮毂型面，上模的下表面和上面的下表面通常为平面。在旋压加工的过程中，上模下行，与下模配合将坯料压紧。旋轮首先将平板状的坯料劈开，然后对被劈开的部分进行旋压减薄使其贴紧上模和下模侧面的型面上，使其获得最终的形状。现有的轮毂旋压机在旋压加工时，上下模在径向上没有固定或锁紧，若旋轮给轮毂施加的力大于压紧油缸施加给轮毂的压紧的力时，在机床压紧力不够时坯料就容易窜动。本文对旋压机的模具的进行了改进，避免了旋压加工过程中毛坯的窜动。

2 新型轮毂旋压模具

由于传统的轮毂旋压成形模具在只是在压力机的作用下在轴向压紧，使得上下主轴在同一轴向上，但是在旋轮对坯料加工时，坯料收到了旋轮施加的径向分力和轴向分力，容易造成坯料的窜动。如果要避免这一缺陷，必须使得旋压过程中，上模、坯料、下模的中心线始终在同一轴线上。本文采用以下两种方案解决这一问题。

图1

2.1 在模具上设置凸起和凹陷

参见图1、2，在下模2上设置凸起4，并在上模上设置圆形卡槽3。在坯料的中心设置定位孔，加工前先将坯料置于下模上，下模上的凸起穿过坯料定位孔。旋压加工时，下模2上的凸起与上模1上的卡槽相配合，使得上模和下模不会发生径上的滑动，因而坯料也不会发生的窜动。并且，也可以将圆形卡槽设置于下模上，将定位凸起设置于上模上。

2.2 设置定位销

在下模上设置凸起和在上模上设置圆形卡槽的情况下，旋压加工时，下模上的凸起收到很大的径向力，容易造成磨损和折断，失去定位作用。因此本文提供了另一种旋压模具，参见图3、4，在上模1和下模2的表面的中心设置圆形卡槽3、4，并设置对应的定位销6。旋压成形前，先将定位销插入下模的圆形卡槽中，然后再将坯料置于下模上表面，使得定位销穿过坯料的中心定位孔，定位销对上模1、下模2、坯料7进行径向定位，避免了板坯的窜动。在下模中的圆形卡槽槽底设置有轴向贯通的通孔，以便在导向销卡死时，通过该通孔将导向销拆卸掉，通孔的直径小于圆形卡槽的直径。并且当定位销磨损或者是折断后，可以重新更换，节约了生产成本。

3 结语

本文针对现有的旋压机在旋压加工过程中所存在的传动和轴向窜动的问题，提供了以下方法：（1）在下模上设置凸起、并在上模上设置相应的卡槽；（2）在上、下模上均设置卡槽，在卡槽内设置定位销。使得旋压加工的过程中，上模、坯料、下模的中心始终位于同一轴线上，避免了坯料的窜动，保证了轮毂的加工精度。

［1］张海渠，马桂艳，宋鸿武，等.铝合金轮毂成形工艺的应用与研究进展［J］.沈阳大学学报，2011，23（4）：1-4.

［2］李平，王祝堂.铝合金车轮生产与性能［J］.轻合金加工技术，2011，39（11）：1-20.

图2

图3

图4

周凌云（1987—），女，2012年毕业于南京理工大学材料科学工程专业，工学硕士。