重載工程車車輪擋圈的製作方法

2023-06-23 06:52:21

專利名稱：重載工程車車輪擋圈的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械配件衝壓加工技術領域，尤其是ー種用於重載工程車車輪擋圈製造的エ藝方法。
背景技術：
車輪擋圈是重載工程車車輪的重要組成件之一，它裝在輪輞上為輪胎提供軸向和徑向的支承，直接承受輪胎傳遞的壓力。有一種重載工程車的車輪擋圈，它是由弧形擋邊與座圈通過一弧形連接部連結成一體的環形件，所述弧形擋邊與所述弧形連接部的彎曲方向相反，所述座圈為設有斜角的上大下小的錐筒，該斜角的角度為5度 7度。這種車輪擋圈的製作方法是1、將長條坯料通過卷圓機卷圓，把卷圓的坯料首尾焊接成圓筒形的坯料；2、在第一壓制エ序，使用一種擋圈衝壓模具將圓筒形的坯料的下部壓製成車輪擋圈的座圈；3、在第二壓制エ序，使用一種擋圈成形模具將圓筒形的坯料的上部壓製成車輪擋圈的 弧形擋邊和與所述座圈連接的弧形連接部。這種車輪擋圈的製作方法在使用過程中存在如下問題
1、在對工程車輪的缺陷統計中，因車輪擋圈的弧形連接部的開裂造成的缺陷佔到車輪擋圈缺陷總量的60%以上，這是因為車輪擋圈在壓制過程中均是通過模具擴張成形，成形的車輪擋圈壁厚小於原料板的厚度，特別是弧形連接部的厚度只有原料板厚度的85%，降低了車輪擋圈的承載能力，工作一段時間後弧形連接部容易出現開裂現象；
2、為了方便車輪擋圈在壓製成形後的退料，在成形凹模上埠和成形凸模上端均設有5度 7度傾斜方向朝外的拔模斜角；因此在壓製成形的車輪擋圈的弧形擋邊端部有5度 7度的傾斜方向朝外的斜角，當車輪擋圈與輪胎裝配時，車輪擋圈弧形擋邊端部的傾斜朝外的邊緣會割傷輪胎，留下事故隱患。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供ー種可防止車輪擋圈的弧形連接部的厚度變薄的重載工程車車輪擋圈的製作方法。本發明解決技術問題所採用的技術方案為這種重載工程車車輪擋圈的製作方法，是將圓筒形的坯料分別使用兩種模具通過兩道エ序壓製成形，包括以下步驟
A、第一壓制エ序，使用一種擋圈衝壓模具，該擋圈衝壓模具包括凹模和凸模，所述凹模的型腔的下段為上大下小的錐孔；所述型腔的上段為上大下小的錐孔，所述錐孔的斜角c的角度為45度；所述凸模的下段為斜角與所述斜角a相同的錐體，所述凸模的上段為圓柱體，所述圓柱體外套裝有環形凸模；所述環形凸模具有斜角b與所述斜角c相對應的上大下小的錐體，所述錐體的所述斜角b的角度為48度；所述凹模和所述凸模呈合模狀態時，所述凹模的下段的錐孔與所述凸模的下段的錐體之間的間隙為H，H=h+x，其中h為坯料的厚度，X為衝壓間隙；
將所述坯料置於所述凹模的型腔內，驅動所述凸模和所述環形凸模自上而下對所述坯料進行壓制，當所述凸模和所述環形凸模下降至第一設定位置，所述凸模停止；再驅動所述環形凸模沿所述凸模的所述圓柱體向下擠壓至第二設定位置，退出所述環形凸模和所述凸模，卸下所述坯料即完成對所述坯料的第一次壓制；
B、第二壓制エ序，使用一種擋圈成形模具，該擋圈成形模具包括成形凹模和成形凸模，所述成形凹模的型腔的下段為斜角a的上大下小的錐孔，所述型腔的上部設有一段直徑大於所述錐孔大端直徑的內圓柱面，所述型腔的上部的所述內圓柱面的直徑大於所述型腔的下段的所述錐孔的大端直徑，所述內圓柱面與所述錐孔的內圓錐面之間至少有兩個圓滑過渡的曲面，與所述內圓錐面上端連接的曲面的頂端高幹與所述內圓柱面連接的曲面的底端；所述成形凸模的下段為斜角與所述錐孔的斜角a相同的錐體，所述成形凸模的上部設有一段直徑大於所述錐體大端直徑的圓柱面，所述圓柱面與所述錐體的外圓錐面之間至少有兩個圓滑過渡的曲面，與所述外圓錐面上端連接的曲面的頂端高幹與所述圓柱面連接的曲面的底端；所述成形凹模與所述成形凸模呈合模狀態時，所述錐體與所述錐孔之間的間隙為H，H=h+x,其中h為坯料的厚度，X為衝壓間隙，與所述圓柱面連接的曲面的底端和與所述內圓柱面連接的曲面的底端之間的間隙為L，L=H-1毫米，所述圓柱面與所述內圓柱面之間的間隙為S，S=h+2毫米；
將在A步驟中完成第一壓制エ序的坯料置於所述成形凹模的型腔內，驅動所述成形凸模自上而下對所述坯料進行壓制，當所述成形凸模下降至設定位置，壓製成形車輪擋圈，退出所述成形凸模，卸下所述車輪擋圈即可。上述重載工程車車輪擋圈的製作方法的技術方案中，更具體的技術方案還可以是B步驟中的所述擋圈成形模具的所述成形凹模在與所述內圓柱面連接的曲面和與所述內圓錐面上端連接的曲面之間連接有一段內圓錐面，所述內圓錐面的斜角e的角度為87. 6度；所述成形凸模在與所述圓柱面連接的所述曲面和與所述外圓錐面上端連接的所述曲面之間連接有一段外圓錐面，所述外圓錐面的斜角f的角度為85. 6度。進ー步的，所述內圓錐面的斜角e的角度為87. 6度，所述外圓錐面的斜角f的角度為85. 6度。由於採用了上述技術方案，本發明與現有技術相比，具有如下有益效果
1、在第一壓制エ序，當凸模和環形凸模同時向下壓制直至第一設定位置，凸模停止，這時圓筒形的坯料形成由兩段上大下小錐筒連接的錐筒，坯料下部形成車輪擋圈的座圈部；而此時，環形凸模繼續向下擠壓直至第二設定位置，由於凹模的型腔的上段的錐孔與環形凸模的錐體之間形成上小下大錐環形空間，當環形凸模向下擠壓坯料時，則把上段錐筒的坯料組織朝與下段錐體連接處的方向擠壓，從而使連接部的厚度増加。在第二壓制エ序，當成形凸模下降到設定值時，成形凸模的與圓柱面連接的曲面的底端和成形凹模的與內圓柱面連接的曲面的底端之間的間隙小於坯料的厚度，成形凹模兩段曲面之間的內圓錐面和成形凸模兩段之間的外圓錐面之間形成朝弧形連接部方向逐漸變大的錐環形空間，成形凸模對坯料進行壓制時把坯料組織朝弧形連接部方向擠壓，使得弧形連接部的厚度増加，壓製成形的車輪擋圈的弧形連接部的厚度增厚了 10%，大大提升了車輪擋圈的承載能力；
2、當成形凸模下降到設定值時，成形凸模的與圓柱面連接的曲面的底端和成形凹模的與內圓柱面連接的曲面的底端之間的間隙小於坯料的厚度，這樣會使得在壓制形成的弧形擋邊處形成ー個方向朝中心的カ矩，從而使弧形擋邊的端部向中心線彎曲，角度在3度 4度的範圍內；成形凸模的圓柱面與成形凹模的內圓柱面之間的間隙大於坯料的厚度，這樣就確保弧形擋邊的端部向中心線彎曲時有足夠的空間；成形凹模兩段曲面之間的內圓錐面的斜角e和成形凸模兩段之間的外圓錐面的斜角f的角度之差為3度，使得車輪擋圈在壓制時弧形擋邊產生3度的反凹角度，當卸下壓制完成的車輪擋圈，弧形擋邊在弾性應變的作用下變為水平，同時帶動弧形擋邊的端部向中心彎曲至5度 7度，達到產品的設計要求；當車輪擋圈與輪胎裝配，車輪擋圈傾斜向內的弧形擋邊端部不會割傷輪胎。


圖1是本發明實施例的車輪擋圈結構示意圖。圖2是本發明實施例的擋圈衝壓模具的結構示意圖。圖3是本發明實施例的擋圈成形模具的結構示意圖。圖4是圖3的B處的局部放大圖。
具體實施例方式實施例1:
如圖1所示的重載工程車的車輪擋圈是由弧形擋邊6-1與座圈6-3通過ー弧形連接部6-2連結成一體的環形件，弧形擋邊6-1與弧形連接部6-2的彎曲方向相反，座圈是斜角的角度為5度 7度的上大下小的錐筒，車輪擋圈的厚度即為坯料的厚度h，h為16毫米。這種重載工程車車輪擋圈的製作方法，是將圓筒形的坯料分別使用兩種模具通過兩道エ序壓製成形，包括以下步驟
A、第一壓制エ序，使用一種如圖2所示的擋圈衝壓模具，這種擋圈衝壓模具包括設有型腔的凹模I和凸模3，凹模I的型腔的下段為斜角a的上大下小的錐孔，錐孔的斜角a的角度為5度；型腔的上段為上大下小的錐孔，錐孔的斜角c的角度為45度。凸模3的下段為斜角與凹模I的型腔的下段的錐孔的斜角a的角度相同的錐體，凸模3的上段為圓柱體，圓柱體外套裝有環形凸模2，環形凸模2具有斜角b與錐孔的斜角c相對應的上大下小的錐體，錐體的斜角b的角度為48度。凹模I和凸模3呈合模狀態時，凹模I的下段的錐孔與凸模3的下段的錐體之間的間隙為H，H為16. 3毫米，其中H=h+x，本實施例中的坯料的厚度h為16毫米，x=0. 3毫米，X為衝壓間隙，根據坯料的屈服強度設置；凸模3和環形凸模2均裝在壓カ機上。將坯料置於凹模I的型腔內，驅動凸模3和環形凸模2自上而下對坯料進行壓制，當凸模3和環形凸模2下降至第一設定位置，即凹模I的下段的錐孔與凸模3的下段的錐體之間的間隙為16. 3毫米，凸模3停止；再驅動環形凸模2沿凸模3的圓柱體向下擠壓直至第二設定位置，即環形凸模2的錐體下端下降至圓柱體的下端；退出環形凸模2和凸模3，卸下坯料即完成對坯料的第一次壓制。B、第二壓制エ序，使用一種如圖3所示的擋圈成形模具，該擋圈成形模具包括設有型腔的成形凹模4和成形凸模5，成形凹模4型腔的下段為斜角與凹模I的下段的錐孔的斜角a的角度相同的錐孔。成形凹模4型腔的上部設有一段直徑大於型腔的下段的錐孔大端直徑的內圓柱面，在本實施例中內圓柱面與錐孔的內圓錐面之間設有兩個圓滑過渡的曲面，與內圓錐面上端連接的曲面的頂端的端點P高幹與內圓柱面連接的曲面的底端的端點O，如圖4所示。成形凹模4在與內圓柱面連接的曲面和與內圓錐面上端連接的曲面之間連接有一段內圓錐面，本實施例中的內圓錐面的斜角e的角度為87度。成形凸模5的下段為斜角與凹模I型腔的下段的錐孔的斜角a的角度相同的錐體，成形凸模5的上部設有一段直徑大於成形凸模5的下段的錐體大端直徑的圓柱面，在本實施例中的圓柱面與錐體的外圓錐面之間有兩個圓滑過渡的曲面，與外圓錐面上端連接的曲面的頂端的端點N高於與圓柱面連接的曲面的底端的端點M，如圖4所示。成形凸模5在與圓柱面連接的曲面和與外圓錐面上端連接的曲面之間連接有一段外圓錐面，本實施例中的外圓錐面的斜角f的角度為85度；本實施例中的成形凹模4與成形凸模5呈合模的狀態時，成形凸模5的下段的錐體與成形凹模4型腔的下段的錐孔之間的間隙為H，H為16. 3毫米；成形凸模5的與圓柱面連接的曲面的底端的端點M和成形凹模4的與內圓柱面連接的曲面的底端的端點O之間的間隙L為15. 3毫米，成形凸模5的圓柱面與成形凹模4的內圓柱面之間的間隙S為18毫米。成形凹模4和成形凸模5均裝在壓カ機上。將在A步驟中完成第一壓制エ序的坯料置於成形凹模4的型腔內，驅動成形凸模5自上而下對坯料進行壓制，當成形凸模5下降至設定位置時，壓製成形車輪擋圈，退出成形凸模5，卸下車輪擋圈即可。實施例2:
如圖2所示的擋圈衝壓模具，該擋圈衝壓模具的凹模I的型腔的下段為斜角a的上大下小的錐孔，錐孔的斜角a的角度為7度；型腔的上段為上大下小的錐孔，錐孔的斜角c的角度為47度。環形凸模2具有斜角b與錐孔的斜角c相對應的上大下小的錐體，錐體的斜角b的角度為50度。如圖3所示的擋圈成形模具，該擋圈成形模具的成形凹模4的兩段曲面之間的內圓錐面的斜角e的角度為89度；成形凸模5的兩段曲面之間的外圓錐面的斜角f的角度為87度。其他特徵與實施例1相同。實施例3:
如圖2所示的擋圈衝壓模具，該擋圈衝壓模具的凹模I的型腔的下段為斜角a的上大下小的錐孔，錐孔的斜角a的角度為7度；型腔的上段為上大下小的錐孔，錐孔的斜角c的角度為47度。環形凸模2具有斜角b與錐孔的斜角c相對應的上大下小的錐體，錐體的斜角b的角度為50度。如圖3所示的擋圈成形模具，該擋圈成形模具的成形凹模4的兩段曲面之間的內圓錐面的斜角e的角度最好為87. 6度；成形凸模5的兩段曲面之間的外圓錐面的斜角f的角度為最好為85. 6度。其他特徵與實施例1相同。在第一壓制エ序，當驅動凸模3和環形凸模2同時向下擠壓，當凸模3和環形凸模向2下擠壓至第一設定位置，凸模3停止，這時圓筒形的坯料形成由兩段上大下小錐筒連接的錐筒，錐筒的下部形成斜角a的角度為5度 7度的重載工程車車輪擋圈的座圈6-3 ;而此時，環形凸模2繼續向下擠壓至第二設定位置，由於凹模I的上段的型腔的斜角c為45度 47度，環形凸模2的上段的錐體的斜角b為48度 50度，凹模I型腔的上段的錐孔和環形凸模2錐體之間形成上小下大的錐環形空間，當環形凸模2向下擠壓坯料吋，則把上段錐筒的坯料組織朝與下段錐體連接部的方向擠壓，從而使連接部的厚度増加。在第二壓制エ序，當成形凸模5下降到設定值時，成形凸模5的與圓柱面連接的曲面的底端和成形凹模4的與內圓柱面連接的曲面的底端之間的間隙L為15. 3毫米，成形凹模4的兩段曲面之間的內圓錐面的斜角e和成形凸模5兩段之間的外圓錐面的斜角f的角度之差為3度，內圓錐面和外圓錐面之間形成朝弧形連接部6-2方向逐漸變大的錐環形空間，對坯料進行壓制時把坯料組織朝弧形連接部6-2方向擠壓，使得弧形連接部6-2的厚度増加，壓製成形的車輪擋圈的弧形連接部6-2的厚度為17. 6毫米，增厚了 10%，大大提升了車輪擋圈的承載能力；尤其是當斜角e的角度為87. 6度，斜角f的角度為85.6時成形凹模4和成形凸模5的擠壓效果最好。此外，當成形凸模5下降至設置位置時，成形凸模5的下段的錐體與成形凹模4型腔的下段的錐孔之間的間隙H為16. 3毫米，成形凸模5的與圓柱面連接的曲面的底端和成形凹模4的與內圓柱面連接的曲面的底端之間的間隙L為15. 3毫米，這樣會使得在壓制形成的弧形擋邊6-1形成ー個方向朝中心的カ矩，從而使弧形擋邊6-1的端部向中心彎曲，彎曲的角度為3度 4度；成形凸模5的圓柱面與成形凹模4的內圓柱面之間的間隙S則為18毫米，這樣確保弧形擋邊的端部向中心線彎曲時有足夠的空間。由於成形凹模4的兩段曲面之間的內圓錐面的斜角e與成形凸模的兩段曲面之間的外圓錐面的斜角f的角度之差為3度，使得壓制坯料形成車輪擋圈的弧形擋邊6-1產生ー個3度的反凹角度。當卸下壓制完成的車輪擋圈時，弧形擋邊6-1在弾性應變的作用下變為水平，同時會帶動弧形擋邊6-1的端部向中心彎曲至5度 7度，達到產品的設計要求；當車輪擋圈與輪胎裝配，車輪擋圈傾斜向內的弧形擋邊6-1端部不會割傷輪胎，尤其是氣壓偏小的時候。
權利要求
1.一種重載工程車車輪擋圈的製作方法，是將圓筒形的坯料分別使用兩種模具通過兩道工序壓製成形，其特徵在於包括以下步驟 A、第一壓制工序，使用一種擋圈衝壓模具，該擋圈衝壓模具包括凹模(I)和凸模(3)，所述凹模(I)的型腔的下段為斜角a的上大下小的錐孔；所述型腔的上段為上大下小的錐孔，所述錐孔的斜角c的角度為45度 47度；所述凸模(3)的下段為斜角與所述錐孔的斜角a相同的錐體，所述凸模(3)的上段為圓柱體，所述圓柱體外套裝有環形凸模(2);所述環形凸模(2)具有斜角b與所述錐孔的斜角c相對應的上大下小的錐體，所述錐體的斜角b的角度為48度 50度；所述凹模(I)和所述凸模(3)呈合模狀態時，所述凹模(I)的下段的錐孔與所述凸模(3)的下段的錐體之間的間隙為H，H=h+x，其中h為坯料的厚度，X為衝壓間隙； 將所述坯料置於所述凹模(I)的型腔內，驅動所述凸模(3)和所述環形凸模(2)自上而下對所述坯料進行壓制，當所述凸模(3)和所述環形凸模(2)下降至第一設定位置，所述凸模(3)停止；再驅動所述環形凸模(2)沿所述凸模(3)的所述圓柱體向下擠壓至第二設定位置，退出所述環形凸模(2)和所述凸模(3)，卸下所述坯料即完成對所述坯料的第一次壓制； B、第二壓制工序，使用一種擋圈成形模具，該擋圈成形模具包括成形凹模(4)和成形凸模(5)，所述成形凹模(4)的型腔的下段為斜角a的上大下小的錐孔，所述型腔的上部設有一段直徑大於所述錐孔大端直徑的內圓柱面，所述型腔的上部的所述內圓柱面的直徑大於所述型腔的下段的所述錐孔的大端直徑，所述內圓柱面與所述錐孔的內圓錐面之間至少有兩個圓滑過渡的曲面，與所述內圓錐面上端連接的曲面的頂端高於與所述內圓柱面連接的曲面的底端；所述成形凸模(5)的下段為斜角與所述錐孔的斜角a相同的錐體，所述成形凸模(5)的上部設有一段直徑大於所述錐體大端直徑的圓柱面，所述圓柱面與所述錐體的外圓錐面之間至少有兩個圓滑過渡的曲面，與所述外圓錐面上端連接的曲面的頂端高於與所述圓柱面連接的曲面的底端；所述成形凹模(4)與所述成形凸模(5)呈合模狀態時，所述錐體與所述錐孔之間的間隙為H，H=h+x，其中h為坯料的厚度，X為衝壓間隙，與所述圓柱面連接的曲面的底端和與所述內圓柱面連接的曲面的底端之間的間隙為L，L=H-1毫米，所述圓柱面與所述內圓柱面之間的間隙為S，S=h+2毫米； 將在A步驟中完成第一壓制工序的坯料置於所述成形凹模(4)的型腔內，驅動所述成形凸模(5)自上而下對所述坯料進行壓制，當所述成形凸模(5)下降至設定位置，壓製成形車輪擋圈，退出所述成形凸模(5 )，卸下所述車輪擋圈即可。
2.根據權利要求1所述的重載工程車車輪擋圈的製作方法，其特徵在於B步驟中的所述擋圈成形模具的所述成形凹模(4)在與所述內圓柱面連接的曲面和與所述內圓錐面上端連接的曲面之間連接有一段內圓錐面，所述內圓錐面的斜角e的角度為87度 89度；所述成形凸模(5)在與所述圓柱面連接的所述曲面和與所述外圓錐面上端連接的所述曲面之間連接有一段外圓錐面，所述外圓錐面的斜角f的角度為85度 87度。
3.根據權利要求2所述的重載工程車車輪擋圈的製作方法，其特徵在於所述內圓錐面的斜角e的角度為87. 6度，所述外圓錐面的斜角f的角度為85. 6度。
全文摘要
本發明公開了一種重載工程車車輪擋圈的製作方法，涉及衝壓加工技術領域，將坯料分別使用兩種模具通過兩道工序壓製成形，第一壓制工序是使用一種擋圈衝壓模具，將坯料置於凹模型腔內，驅動凸模和環形凸模同時向下壓制至第一設定位置，凸模停止；然後驅動環形凸模繼續向下擠壓至第二設定位置；退出環形凸模和凸模，卸下坯料完成對坯料的第一次壓制；第二壓制工序是使用一種擋圈成形模具，將完成第一壓制的坯料置於成形凹模的型腔內，驅動成形凸模自上而下對坯料進行壓制，當成形凸模下降至設定位置，退出成形凸模，卸下完成壓制的車輪擋圈即可。較之現有技術，本發明壓制車輪擋圈弧形連接部的厚度增加10%，大大提升了重載工程車車輪擋圈的承載能力。
文檔編號B21D53/30GK103008424SQ20131001717
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者鄒業煒, 崔振山, 隋大山 申請人:柳州市宇翔工程機械鋼圈有限公司, 上海交通大學