乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工工艺及加工模具

摘要

乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工工艺，包括如下步骤：1)板料剪切，将长方形板料放在托料架上，其左右、前端由定位尺定位；压机向下行，上模芯外缘下部周边刃口与切边刀同时对板料剪切，形成轮辐板料；2)板料拉伸，将切边后的轮辐板料放在压边圈上，通过上模芯和压边圈将轮辐板料压紧下行；在压机下行过程中，轮辐板料中部首先与下模芯接触阻止轮辐板料中部下行，轮辐板料周边没有受到阻挡的部位继续随着上模芯和压边圈下行对轮辐板料进行拉伸；3)冲轮辐中心孔；4)复位取料。本发明将落料和拉伸工艺合二为一，采用一次定位的方式保证轮辐中心孔和轮辐外缘的同轴度，保证轮辐的加工质量；而且，比现有技术减少一道工序，大大提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明属于钢制车轮轮辐制造领域，特别涉及乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工工艺及加工模具。

背景技术

车轮轮辐是连接汽车轮毂和轮胎的主要支撑件，也是(决定车轮是否美观)车轮安全的关键部件。

目前，生产钢制车轮轮辐主要的工艺包括，剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切边、冲螺栓孔翻边、挤螺栓孔、冲风孔、挤毛刺、打钢印、精整等工序。

钢制车轮轮辐的生产一般先将长形板料通过剪切落料工艺剪切成轮辐片料，然后通过对片料进行多次冲压成型将片料加工成轮辐。在剪切落料后，对轮辐片料进行拉伸冲中心孔工艺，由于前一道剪切工艺和下一道拉伸冲中心孔工艺之间存在一定的定位误差(所造成的落料尺寸误差和本工艺的定位精度误差的累积)会使轮辐中心孔与轮辐外缘的同心度较差，同时会影响轮辐后续加工工艺的精度，进而易引起车轮的径向跳动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工工艺及加工模具，将落料和拉伸工艺合二为一，采用一次定位的方式保证轮辐中心孔和轮辐外缘的同轴度，以保证轮辐的加工质量；而且，轮辐生产工艺比现有技术减少一道工序，大大提高生产效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工模具，其包括，上、下模架，分别呈门字形结构，并相对设置，两侧分别通过导柱连接，其间设限位块；切边刀座，呈环形，设置于下模架中部，中部开设一容置空间；若干切边刀，分别设置于切边刀座上；下模垫块，设置于切边刀座中部容置空间内，垫块中央开有中心通孔；下模芯，设置于下模垫块上，下模芯中部凸起，并向两侧斜向延伸；凸起中央开有中心通孔及中心通孔上部的凹槽；下冲模，设于下模芯凹槽内，模中心设通孔；压边圈，设置于下模芯外缘，可上下移动；上顶模，弹簧连接于上模架，对应设置于下模芯中部凸起，中部开有通孔；上模芯，呈环形结构，外缘下部周边带有刃口；该上模芯套设于上顶模下部，对应于下模芯外侧，其内侧面形状与下模芯外侧形状匹配，底部与压边圈对应；并通过上模垫块连接于上模架；上冲头座，设置于上顶模中部的通孔内，其中间设可以伸缩的中心孔顶料杆；上冲模，设置于上冲头座下，对应下冲模；上冲模上开有供中心孔顶料杆伸缩的通孔；上模垫块，套置于上顶模外缘，下方对应下模芯，上方与上模架相连；中心孔顶料杆，置于上冲头座和上冲模内部，上方与弹簧连接，可伸缩式结构；导柱，圆柱状，设置于上下模架的四角，对应于上下模架的导柱孔内；压边圈座，圆环状，设置于压边圈下方，套置于下模垫块外缘；压边圈座下方设有顶棒，压边圈可上下移动；顶棒，圆柱状，设置于压边圈座下方，下模架顶棒孔内，顶棒下方与压机中顶杆相对应，通过压机中顶杆的升降来调节顶棒的升降。

进一步，本发明设有5把切边刀，分别环设于切边刀座上。

又，上冲模中间设有可伸缩、弹性连接的中心孔顶料杆，防止冲切废料粘贴在上冲模上。

另外，本发明在切边刀座上设三把定位尺，分别位于放在切边刀座的左右两边和前端，成品字形布置，长方形板料放在定位尺间，其中，左定位尺比右定位尺长。

本发明一种乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工工艺，其包括如下步骤：

1)板料剪切

将长方形板料放在托料架--切边刀座上，其左右两边和前端由定位尺定位；当压机向下行时，上模芯外缘下部周边刃口与切边刀同时对长方形板料进行剪切，形成轮辐板料；

2)板料拉伸

将切边后的轮辐板料放在压边圈上，通过上模芯和压边圈将轮辐板料压紧下行；在压机下行过程中，轮辐板料中间部位首先与下模芯接触阻止轮辐板料中间部位下行，轮辐板料周边没有受到阻挡的部位继续随着上模芯和压边圈下行对轮辐板料进行拉伸；

3)冲轮辐中心孔

当压机下行一定距离后，上顶模与轮辐板料中间部位接触，由于上顶模与上模架之间是弹簧连接，当上模架随着压机不断下行时，弹簧不断地压紧，从而上顶模也不断地压紧轮辐板料；当压机继续下行时，上冲模接触到轮辐板料，通过上冲模和下冲模作用冲出轮辐中心孔，由于轮辐板料上涂有润滑油，为了防止从中心孔冲下来的圆料贴在上冲模上，通过中心孔顶料杆将圆片料顶下，废料通过模具中的废料出口进行收集；

4)复位取料

压机继续下行，当上模架到达限位后，压机停止下行开始返程，同时压边圈也在与压机中的顶杆对应的顶棒作用下缓缓地拖着拉伸后的轮辐板料上升，当上模架返程到一定高度，压边圈也返回到初始位置后，将轮辐板料取下。

进一步，长方形板料在切边刀座上的定位方式采用三把定位尺，分别位于放在托料架上长方形板料的左右两边和前端，其中，左定位尺比右定位尺长。

本发明将长方形板料放在轮辐冲压模具的下刀座上，通过左右和前方的定位尺实现板料的定位，上模芯外缘下部周边是刃口，内部是拉伸模腔。当上模芯下行接触工件时，上模芯外缘下部周边刃口先将板料剪切成轮辐片料，上模芯继续下行实现片料的拉伸冲中心孔工艺。

本发明轮辐落料拉伸复合模工艺与传统工艺相比，

1、减少了多次定位带来的累积误差，从而保证了中心孔与轮辐外缘的同轴度

轮辐落料拉伸后形状见图4、图5所示，此时中心孔和轮辐外缘应保持良好的同轴度，这样轮辐在成型翻边后中心孔和轮辐外圆才能保持良好的同轴度，轮辐具有良好的同轴度是保证总成后车轮避免出现过大径向跳动的必要条件。

由图1～图3可知，将方板料落成带圆弧的板料需定一次位，以保证4段圆弧在同一圆周上，将带有圆弧的板料拉伸时，对板料还需定一次位，以保证中心孔和轮辐边缘的同轴度。由于模具的加工精度限制以及工艺的自身缺陷，在完成落料和拉伸两道工序后，误差的积累往往使轮辐中心孔和外边缘的同轴度较差，从而易引起车轮的径向跳动。

2、减少了加工工序，提高了轮辐的生产效率

原先的两道工序现在合成一道工序，显然节省了生产时间。假设原先两道加工工序生产轮辐需要20秒，现在合成一道工序后，完成同样的事情需要15秒，即生产每个轮辐节省5秒。如果一个班生产2000个轮辐，只是通过改进落料拉伸复合模就能节省时间近2.8小时。

3、节约成本

落料拉伸复合模是集落料和拉伸于一身，将原先的两副模具合成为一幅模具，首先节约了开模成本。其次，由于减少了一道工序，同时也减少了相应的操作人员，从而也减少了人力成本。再则，生产轮辐不一定非要将板料剪切成方料，可以只剪切成长方形条料即可，如果按剪切刀数计算加工费用的话，剪切刀数要比以前少2/3，因此剪切成本也会相应的减少2/3。

附图说明

图1～图3为现有方板料落料成带圆弧板料的示意图；

图4、图5为本发明长方形板料落料的示意图；

图6为本发明的冲压加工模具的结构示意图；

图7为本发明落料定位的示意图。

具体实施方式

参见图6、图7，本发明的乘用车用钢制车轮轮辐冲压加工模具，其包括，上模架12、下模架1，分别呈门字形结构，并相对设置，两侧分别通过导柱2连接，其间设限位块3；切边刀座4，呈环形，设置于下模架1中部，中部开设一容置空间；5把切边刀10，分别设置于切边刀座4上；下模垫块8，设置于切边刀座4中部容置空间内，垫块中央开有中心通孔；下模芯7，设置于下模垫块8上，并设一定位圈9；下模芯7中部凸起，并向两侧斜向延伸；凸起中央开有中心通孔及中心通孔上部的凹槽；下冲模13，设于下模芯凹槽72内，模中心设通孔；压边圈5，设置于下模芯7外缘，可上下移动；上顶模17，弹簧连接于上模架12，对应设置于下模芯7中部凸起，中部开有通孔；上模芯19，呈环形结构，外缘下部周边带有刃口；该上模芯19套设于上顶模17下部，对应于下模芯7外侧，其内侧面形状与下模芯7外侧形状匹配，底部与压边圈5对应；并通过上模垫块18连接于上模架12；上冲头座16，设置于上顶模中部的通孔内，其中间设可以伸缩的中心孔顶料杆15；上冲模14，设置于上冲头座16下，对应下冲模13；上冲模14上开有供中心孔顶料杆15伸缩的通孔；上模垫块18，套置于上顶模17外缘，下方对应下模芯7，上方与上模架12相连；中心孔顶料杆15，置于上冲头座16和上冲模14内部，上方与弹簧连接，可伸缩；导柱2，圆柱状，设置于上下模架12、1的四角，对应于上、下模架12、1的导柱孔内导套22内；压边圈座6，圆环状，设置于压边圈5下方，套置于下模垫块8外缘；压边圈座6下方设有顶棒11，压边圈5可上下移动；顶棒11，圆柱状，设置于压边圈座6下方，下模架1顶棒孔内，顶棒下方与压机中顶杆相对应，通过压机中顶杆的升降来调节顶棒的升降；三把定位尺20、20’、20”，设置于切边刀座4上，成品字形布置，长方形板料21放在定位尺20、20’、20”间。

上冲模中间设有可伸缩、弹性连接的中心孔顶料杆，防止冲切废料粘贴在上冲模上。

加工时，切边后的轮辐板料此时放在压边圈5上，通过上模芯19和压边圈5将轮辐板料压紧下行。在压机下行过程中，轮辐板料中间部位首先与下模芯7接触阻止轮辐板料中间部位下行，轮辐板料周边没有受到阻挡的部位继续随着上模芯19和压边圈5下行对板料进行拉伸。

当压机下行一定距离后，上顶模17接触到轮辐板料，由于上顶模17与上模架12(上模架连接到机床上)之间是弹簧连接，当上模架12随着压机不断下行时，弹簧不断地压紧，从而上顶模17也不断地压紧轮辐板料。

当压机继续下行时，上冲模14接触到工件，通过上冲模14和下冲模13作用冲出轮辐中心孔。由于板料上涂有润滑油，为了防止从中心孔冲下来的圆料贴在上冲模14上，通过中心孔顶料杆15将圆片料顶下，废料通过模具中的废料出口进行收集。

压机继续下行，当上模架到达限位后，压机停止下行开始返程，同时压边圈也在顶棒(与压机中的顶杆对应)作用下缓缓地拖着拉伸后的轮辐板料上升，当上模架返程到一定高度，压边圈也返回到初始位置后，工人将轮辐板料取下。

参见图7，本发明轮辐落料拉伸复合模的定位：

现有技术由于原落料模和拉伸模分别定位，两次定位的误差积累会使拉伸后的轮辐中心孔和轮辐边缘的同轴度较差，从而会最终影响车轮的径向跳动。

本发明落料拉伸复合模采取一次定位的方式，减少了由于原落料和拉伸采取两次定位的积累误差，同时落料拉伸复合模左定位尺较长，更加保证了定位精度，从而保证了车轮的径向跳动在允许范围内。

长方形板料21在切边刀座4上的定位方式采用三把定位尺20、20’、20”，分别位于放在切边刀座4上长方形板料21的左右两边和前端，其中，左侧定位尺20比右侧定位尺20’长；5把切边刀10，分别设置于切边刀座4上。

综上所述，本发明将落料和拉伸工艺合二为一，采用一次定位的方式保证轮辐中心孔和轮辐外缘的同轴度，以保证轮辐的加工质量，也保证了两次定位所产生的外观质量(逃边、增厚和减薄四角不均)，同时减少了人员成本和模具加工成本，提高了轮辐的生产节拍。而且在整个轮辐生产工艺上也有了改变，落料拉伸复合比现有技术减少一道工序，这样将大大提高了生产效率。