文/周永紅·吉?jiǎng)P恩車輪（連云港）有限公司

導(dǎo) 語

將擋圈圓筒體工藝、擋座圈圓筒體工藝有機(jī)結(jié)合起來運(yùn)用，使對(duì)開式輪輞由圓盤料常規(guī)工藝變成了圓筒體工藝，雖然工序有一定增加，但是材料的利用率卻從原來的45%～65%大幅度提高到95%，大大節(jié)約了材料，降低了成本。

車輪是連接輪胎與制動(dòng)轂的一個(gè)零部件，本文介紹的車輪是一種對(duì)開式車輪，由兩個(gè)半邊對(duì)開式輪輞組合而成，如圖1所示，其輪輞輪廓符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12939—2002《工業(yè)車輛輪輞規(guī)格系列》中的對(duì)開式輪輞。

圖1 車輪結(jié)構(gòu)示意圖

加工工藝現(xiàn)狀

對(duì)開式輪輞常規(guī)加工工藝是：下圓盤料、拉深成形、復(fù)合沖孔、沖氣門孔，工藝雖然相對(duì)簡單，但是材料利用率卻非常低，以24-W10對(duì)開式輪輞下圓環(huán)料為例，尺寸φ970mm×φ460mm×6mm，加工方法：沖圓環(huán)料或等離子弧切割（激光切割）。但不論何種加工方法進(jìn)行圓環(huán)落料，材料利用率最高也只能達(dá)到57.28%，如圖2所示，這是最適宜的原材料尺寸，若是原材料再寬或窄一些，板料的利用率還會(huì)更低，這樣就造成了原材料很大的浪費(fèi)。從落料圖上可以看出，圓環(huán)料剩下的邊角料、中心圓餅料都是廢料，那么怎樣才能提高材料利用率、降低生產(chǎn)成本，就成了工程技術(shù)人員必須研究的課題。

圖2 落料圖

工藝改進(jìn)設(shè)想

用常規(guī)方式看，對(duì)開式輪輞就是一個(gè)簡單的拉深件，但若將這個(gè)拉深件看成是由一個(gè)工程圈四件式擋圈與一個(gè)工程圈三件式擋座圈組合成的對(duì)開式輪輞，如圖3所示，這樣就可以將工程圈的圓筒體省料工藝引入到對(duì)開式輪輞的加工工藝上來，即將一個(gè)圓筒體擋圈工藝與一個(gè)圓筒體擋座圈工藝分別組合在同一個(gè)零件上制造，將對(duì)開式輪輞由原來簡單的拉深工藝（費(fèi)料）改成較為復(fù)雜的圓筒體工藝（省料），這樣就可以大大提高材料利用率，降低成本。

圖3 對(duì)開式輪輞

加工工藝新方案

圓筒體加工具體工藝路線如下：①下條料、②卷圓、③焊接、④收口、⑤壓平、⑥擴(kuò)口、⑦壓形、⑧復(fù)合沖孔。其主要加工工藝如圖4、圖5所示。

圖4 圓筒體擋圈工藝

圖5 圓筒體擋座圈工藝

關(guān)鍵工序模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

工序④收口模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

圓筒體加工工藝中工序④收口是關(guān)鍵工序，其加工所用模具也是保證質(zhì)量的重要模具，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6所示，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

圖6 收口工序模具結(jié)構(gòu)示意圖

⑴一般情況下，工序②卷圓、工序③焊接后能保證圓筒體圓度不大于要求的1.3mm，當(dāng)卷圓設(shè)備老化、穩(wěn)定性差或原材料機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到對(duì)應(yīng)型號(hào)要求，但其他機(jī)械性能如伸長率差等原因，造成卷圓、焊接后圓筒體圓度大于要求的1.3mm，那么就需要在工序④收口前增加一道正圓返修工序，以保證圓筒體圓度不大于要求的1.3mm，即采用老舊設(shè)備加工時(shí)，需要在工序④收口前增加一道正圓工序，新的工藝路線為：①下條料、②卷圓、③焊接、④正圓、⑤收口、⑥壓平、⑦擴(kuò)口、⑧壓形、⑨復(fù)合沖孔。這也充分說明了設(shè)備質(zhì)量、原材料質(zhì)量與工藝質(zhì)量要求是正相關(guān)的。

⑵將下定位板錐度上接口比下底面單邊設(shè)計(jì)小7.5mm，保證當(dāng)圓筒體內(nèi)圓圓度不大于1.3mm時(shí)，圓筒體能放進(jìn)下定位板。若在工序④收口前增加一道正圓工序，圓筒體內(nèi)圓圓度會(huì)遠(yuǎn)小于1.3mm，尺寸7.5mm相應(yīng)變小，雖增加工序滿足了加工精度要求，但必需要考慮設(shè)備、模具及制造成本。

⑶上整體收縮模圈深度及R設(shè)計(jì)，同樣是依據(jù)圓筒體圓度情況，確保圓筒體外圓順利進(jìn)入上整體收縮模圈，控制圓筒體外圓圓度。

⑷圓筒體放置在下定位板時(shí)，要確保上端面外圈為剪切帶，保證其與上整體收縮模圈從上往下剪切滑移并使收縮過程順暢，避免毛刺朝外在收縮模圈工作表面形成積屑瘤，拉傷圓筒體外表面。

⑸上整體收縮模圈材質(zhì)選用Cr12MoV，熱處理后硬度值要求達(dá)到58～62HRC，設(shè)計(jì)45°和5°角，整個(gè)表面要求拋光研磨，表面粗糙度值達(dá)到Ra0.4μm，保證收縮模工作表面不易形成積屑瘤，不拉傷圓筒體外表面。

⑹圓筒體從開始接觸整體收縮模到最后完成收口，整個(gè)行程較長，保證不拉傷圓筒體外表面是整個(gè)零件試制過程中的重難點(diǎn)問題。

工序⑥擴(kuò)口、⑦壓形模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

圓筒體加工工序⑥擴(kuò)口、⑦壓形也是提高生產(chǎn)效率、降低成本的關(guān)鍵工序，其一模兩序的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7所示，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

圖7 一模兩序結(jié)構(gòu)示意圖

⑴上模板雙凹梯形槽與滑板雙凸梯形臺(tái)配合，擴(kuò)口凸模、壓形凸模均裝在滑板上，通過人工或機(jī)械力推動(dòng)滑板移動(dòng)，當(dāng)擴(kuò)口凸模在壓形凹模上方時(shí)，進(jìn)行擴(kuò)口，完成后，再將壓形凸模推到壓形凹模上方，進(jìn)行壓形。這種一模兩序，既可以節(jié)約設(shè)備、模具的投入成本，又可以減少裝模時(shí)間、減少一次上下料時(shí)間，提高生產(chǎn)率，降低成本。

⑵模具設(shè)計(jì)時(shí)，擴(kuò)口凸模、壓形凸模不能設(shè)計(jì)成與對(duì)開式輪輞拉深件一樣深，只要保證胎圈座尺寸值就可以了，這樣既可以節(jié)省模具材料，又便于脫料。

⑶凹凸模材料依然選用Cr12MoV，熱處理后硬度值要求達(dá)到58～62HRC，整個(gè)表面要求拋光研磨，保證表面粗糙度值達(dá)到Ra0.4μm，保證凹凸模工作表面不易形成積屑瘤、不拉傷圓筒體內(nèi)外表面。

結(jié) 束 語

從事車輪工藝設(shè)計(jì)工作，也要有庖丁解牛、三年不見全牛的精神，跳出固有思維看問題，問題就不那么棘手，換一種思路，也許就有答案。將擋圈圓筒體工藝、擋座圈圓筒體工藝有機(jī)結(jié)合起來運(yùn)用，達(dá)到提高材料利用率，降低成本的目的。有了總體工藝設(shè)計(jì)思路，還要對(duì)每道工序的工藝狀態(tài)作具體分析，設(shè)計(jì)相適應(yīng)的模具。最后，經(jīng)過驗(yàn)證，在試制過程中，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，多次反復(fù)，就一定會(huì)有滿意的結(jié)果。