車輪輪輻的製造工藝的製作方法

2023-04-25 11:00:51

車輪輪輻的製造工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了車輪輪輻的製造工藝，其工藝如下：下料→鍛造制坯輾環→正火→精車加工，其特點是：（1）鍛造制坯輾環步驟如下：首先用上衝頭和下衝頭對鐓粗後的坯鋼衝孔，製得初坯；然後使用圓柱狀主軋輥、輪緣芯輥對初坯異形軋制，製得車輪輪輻毛坯；（2）正火步驟如下：把車輪輪輻毛坯空冷至300℃以下；然後以不大於110℃/h的速率將其升溫至910±10℃；再保溫1.3～1.8h；然後根據車輪輪輻毛坯最厚處的厚度，按照每25mm延長保溫時間1h來計算還需要保溫的時間；最後空冷；其優點是：本發明所述製造工藝採用了合理的工藝步驟和模具工裝，提高了車輪輪輻毛坯的機械性能和尺寸穩定性，減少了精車加工的難度和原料的消耗，提高了生產效率，降低了生產成本。
【專利說明】車輪輪輻的製造工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及車輪輪輻的製造工藝，屬於鍛造輾環加工製造領域。

【背景技術】
[0002] 車輪輪輻是汽車車輪的重要組成部分。目前，車輪輪輻的生產方法為：以坯鋼為原 料，經下料、鍛造制坯輾環，製得車輪輪輻毛坯，然後經熱處理、精車加工後，得到車輪輪輻； 其中的鍛造制坯輾環過程通常又分成二步工序，即鍛造初坯工序和初坯輾環工序。目前的 生產方法存在的主要缺點是：鍛造初坯和初坯輾環的生產工藝過程不太合理，導致輾環制 得的毛坯的機械性能較差並且毛坯的尺寸與所要製造零件的外形相差很大，加大了精車加 工的難度，原料消耗較多，降低了生產效率，增加了生產成本。


【發明內容】

[0003] 鑑於上述現有技術存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是：提供一種車輪輪 輻的製造工藝，能提高車輪輪輻毛坯的機械性能和尺寸穩定性，以減少精車加工的難度，提 高生產效率。
[0004] 本發明的目的，將通過以下技術方案得以實現：車輪輪輻的製造工藝，其工藝步驟 如下：下料一鍛造制坯輾環一正火一精車加工，其特點是： (1)在鍛造制坯輾環過程中，分成鍛造初坯和初坯輾環兩個工序，鍛造初坯步驟如下： a.先製作如下工裝：上衝頭和下衝頭，上衝頭從上至下依次為上圓柱體段、上倒截頭圓錐 體段、中倒截頭圓錐體段、下圓柱體段同軸設置成一個整體，上倒截頭圓錐體段的大直徑等 於上圓柱體段的直徑，中倒截頭圓錐體段的小直徑等於下圓柱體段的直徑，上倒截頭圓錐 體段和中倒截頭圓錐體段之間通過半徑為25?35mm的圓弧相切連接，半徑優選為30mm ; 下衝頭從上至下依次為上截頭圓錐體段、中截頭圓錐體段、下截頭圓錐體段同軸設置成一 個整體，上截頭圓錐體段的大直徑等於中截頭圓錐體段的小直徑，中截頭圓錐體段和下截 頭圓錐體段之間通過半徑為45?55mm的圓弧相切連接，半徑優選為50mm ;上衝頭的下 圓柱體段的直徑等於下衝頭的上截頭圓錐體段的小直徑；b.把下料所得坯鋼在油壓機上， 以2800?3200噸壓力進行鐓粗；c.在下衝頭和上衝頭上分別塗抹碳粉和工具機潤滑油以 1:1. 5?1:2. 5比例混合的潤滑劑；d.在油壓機上，以2800?3200噸壓力用下衝頭對鐓粗 後的坯鋼衝下盲孔，下盲孔與坯鋼同軸；然後再以2800?3200噸壓力用上衝頭對坯鋼衝上 透孔，上透孔和下盲孔同軸並連通；最後以2800?3200噸壓力用上砧板對坯鋼進行鐓平， 製得初坯；初坯輾環步驟如下：對初坯進行異形軋制，製得車輪輪輻毛坯；首先需要製作如 下工裝：圓柱狀主軋輥和輪緣芯輥，輪緣芯輥從上至下依次為上第一圓柱體段、上第二倒截 頭圓錐體段、上第三倒截頭圓錐體段、中圓柱體段、下第三截頭圓錐體段、下第二截頭圓錐 體段、下第一圓柱體段同軸設置成一個整體，上第一圓柱體段的直徑等於上第二倒截頭圓 錐體段的大直徑，上第三倒截頭圓錐體段的小直徑、中圓柱體段的直徑、下第三截頭圓錐體 段的小直徑都相等，下第二截頭圓錐體段的大直徑等於下第一圓柱體段的直徑，上第二倒 截頭圓錐體段與上第三倒截頭圓錐體段之間通過半徑為25?35mm的圓弧相切連接，半徑 優選為30mm，下第二截頭圓錐體段與下第三截頭圓錐體段之間通過半徑為45?55mm的圓 弧相切連接，半徑優選為50mm，輪緣芯輥的上第一圓柱體段的直徑小於上衝頭的下圓柱體 段的直徑，輪緣芯輥的下第一圓柱體段的直徑小於下衝頭的下截頭圓錐體段的大直徑；然 後在軋環機上進行異形軋制，徑向軋制力為160?190噸，軸向軋制力為115?145噸，通過 圓柱狀主軋輥軋制車輪輪輻毛坯的外部形狀，輪緣芯輥軋制其內部形狀；異形軋制時，圓柱 狀主軋輥的轉速為26?32轉/分；輪緣芯輥的平移速度根據成型階段而定，S卩：在咬入階 段，平移速度為3?5mm/秒，在平穩軋制階段，平移速度為5?8mm/秒，在結束軋制階段， 平移速度為1?3mm/秒，在整圓階段，平移速度為0 ;上、下錐輥的轉速為32?38轉/分； 上錐輥的下壓速度也是根據成型階段而定，即：在咬入階段，下壓速度為〇. 5?1. 5_/秒， 在平穩軋制階段，下壓速度為2?5mm/秒，在結束軋制階段和整圓階段，下壓速度都為0 ; (2)正火步驟如下：把從鍛造制坯輾環工序中，製得的車輪輪輻毛坯空冷至300°C以 下；然後以不大於ll〇°C /h的速率將車輪輪輻毛坯升溫至910±10°C;再保溫1. 3?1. 8h ; 然後根據車輪輪輻毛坯最厚處的厚度，按照每25mm延長保溫時間lh來計算還需要保溫的 時間；最後放置在空氣中冷卻。
[0005] 進一步的，前述的車輪輪輻的製造工藝，其中：在下料工序中，以牌號為16Mn、 Φ 600的圓鋼為原料。
[0006] 進一步的，前述的車輪輪輻的製造工藝，其中：所述上衝頭的中倒截頭圓錐體 段和下圓柱體段之間的過渡處為圓弧光滑過渡；所述下衝頭的上截頭圓錐體段與中截頭圓 錐體段之間的過渡處為圓弧光滑過渡；所述輪緣芯輥的中圓柱體段與上第三倒截頭圓錐體 段、以及與下第三截頭圓錐體段之間的過渡處為圓弧光滑過渡。
[0007] 進一步的，前述的車輪輪輻的製造工藝，其中：下衝頭的上截頭圓錐體段的母 線與軸線的夾角為5?8度，優選為7度，中截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為5? 8度，優選為7度，下截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為3?6度，優選為5度；上衝頭 的上倒截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為3?6度，優選為5度，中倒截頭圓錐體段的 母線與水平面的夾角為5?8度，優選為7度；輪緣芯輥的上第二倒截頭圓錐體段的母線 與軸線的夾角為3?6度，優選為5度，上第三倒截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為 5?8度，優選為7度，下第三截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為5?8度，優選為7 度，下第二截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為3?6度，優選為5度。
[0008] 本發明的有益效果為：本發明所述製造工藝能提高車輪輪輻毛坯的機械性能和尺 寸穩定性，減少精車加工的難度和原料的損耗，提高了生產效率，從而降低生產成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是上衝頭的結構示意圖。
[0010] 圖2是下衝頭的結構示意圖。
[0011] 圖3是輪緣芯輥的結構示意圖。
[0012] 圖4是初坯的結構示意圖。
[0013] 圖5是車輪輪輻毛坯的結構示意圖（圖中虛線為車輪輪輻的過其軸線的截面輪 廓）。

【具體實施方式】
[0014] 下面通過具體實施例和附圖對本發明作進一步的詳細描述。
[0015] 實施例1 車輪輪輻的製造工藝，其工藝步驟如下：下料一鍛造制坯輾環一正火一精車加工，其特 點是： (1) 在下料工序中，以牌號為ASME694F50、Φ800的圓鋼為原料在切割機上下料； (2) 在鍛造制坯輾環過程中，始鍛溫度不大於1250°C，終鍛溫度不低於850°C，加熱速 率為125°C /時，鍛造加熱保溫溫度為1230°C，鍛造比為5 ;鍛造制坯輾環過程包括鍛造初 坯和初坯輾環兩個工序，鍛造初坯步驟如下：a.先製作如下工裝：上衝頭1和下衝頭2,如 圖1、圖2所示，上衝頭1從上至下依次為上圓柱體段11、上倒截頭圓錐體段12、中倒截頭圓 錐體段13、下圓柱體段14同軸設置成一個整體，上倒截頭圓錐體段12的大直徑等於上圓柱 體段11的直徑，中倒截頭圓錐體段13的小直徑等於下圓柱體段14的直徑，上倒截頭圓錐 體段12和中倒截頭圓錐體段13之間通過半徑為25mm的圓弧相切連接；下衝頭2從上至下 依次為上截頭圓錐體段21、中截頭圓錐體段22、下截頭圓錐體段23同軸設置成一個整體， 上截頭圓錐體段21的大直徑等於中截頭圓錐體段22的小直徑，中截頭圓錐體段22和下截 頭圓錐體段23之間通過半徑為45mm的圓弧相切連接；上衝頭1的下圓柱體段14的直徑等 於下衝頭2的上截頭圓錐體段21的小直徑；上衝頭1和下衝頭2的外輪廓與車輪輪輻毛 坯的內側輪廓相對應，所以使用上衝頭1和下衝頭2對毛坯衝孔，可以起到預成型的作用， 使車輪輪輻毛坯內側環形凸臺更加容易成型，上衝頭1和下衝頭2上的圓錐面，有利於衝孔 後脫模的進行；b.把下料所得坯鋼在3500噸油壓機上，以3200噸壓力進行鐓粗；c.在上 衝頭1和下衝頭2上分別塗抹碳粉和工具機潤滑油（長城L-HG32液壓導軌油）以1:1. 5比 例混合的潤滑劑，潤滑劑能使衝孔順滑，減少衝孔的阻力，使其成型充分；d.如圖4所示，在 3500噸油壓機上，以3200噸壓力用下衝頭2對鐓粗後的坯鋼衝下盲孔41，下盲孔41與坯 鋼同軸；然後再以2800噸壓力用上衝頭1對坯鋼衝上透孔42,上透孔42和下盲孔41同軸 並連通；最後以2800噸壓力用上砧板對坯鋼進行鐓平，製得初坯4 ;初坯輾環步驟如下：對 初坯4進行異形軋制，製得如圖5所示的車輪輪輻毛坯5 ;首先需要製作如下工裝：圓柱狀 主軋輥和輪緣芯輥3,如圖3所示，輪緣芯輥3從上至下依次為上第一圓柱體段31、上第二 倒截頭圓錐體段32、上第三倒截頭圓錐體段33、中圓柱體段34、下第三截頭圓錐體段331、 下第二截頭圓錐體段321、下第一圓柱體段311同軸設置成一個整體，上第一圓柱體段31 的直徑等於上第二倒截頭圓錐體段32的大直徑，上第三倒截頭圓錐體段33的小直徑、中圓 柱體段34的直徑、下第三截頭圓錐體段331的小直徑都相等，下第二截頭圓錐體段321的 大直徑等於下第一圓柱體段311的直徑，上第二倒截頭圓錐體段32與上第三倒截頭圓錐體 段33之間通過半徑為25mm的圓弧相切連接，下第二截頭圓錐體段321與下第三截頭圓錐 體段331之間通過半徑為45mm的圓弧相切連接，相關部位以圓弧相切連接有利於金屬的流 動，但是圓弧的半徑不能過小或過大，半徑過小，會不利於毛坯內部環形凸臺的形成，半徑 過大，會使成型後的毛坯與所要製作的零件的外形相差很大，輪緣芯輥3的上第一圓柱體 段31的直徑小於上衝頭1的下圓柱體段14的直徑，輪緣芯輥3的下第一圓柱體段311的 直徑小於下衝頭2的下截頭圓錐體段23的大直徑；輪緣芯輥3上的上第一圓柱體段31和 下第一圓柱體段311的直徑受到限制，是為了使輪緣芯輥3能夠伸入初坯4中進行輾環；輪 緣芯輥3上的圓錐面，不僅有利於輾環後脫模的進行，還有利於金屬的流動，使充型更加的 充分，提高毛坯的尺寸精度，其中上第三倒截頭圓錐體段33和下第三截頭圓錐體段331的 圓錐面還起到對車輪輪輻毛坯內部環形凸臺的定位和導向作用；然後在4500mm軋環機上 進行異形軋制，徑向軋制力為160噸，軸向軋制力為145噸，通過圓柱狀主軋輥軋制車輪輪 輻毛坯5的外部形狀，輪緣芯輥3軋制其內部形狀；異形軋制時，圓柱狀主軋輥的轉速為26 轉/分；輪緣芯輥3的平移速度根據成型階段而定，S卩：在咬入階段，平移速度為5_/秒，在 平穩軋制階段，平移速度為8mm/秒，在結束軋制階段，平移速度為1mm/秒，在整圓階段，平 移速度為〇 ;上、下錐輥的轉速為32轉/分；上錐輥的下壓速度也是根據成型階段而定，即： 在咬入階段，下壓速度為〇. 7mm/秒，在平穩軋制階段，下壓速度為3mm/秒，在結束軋制階段 和整圓階段，下壓速度都為〇; (2)正火步驟如下：把從鍛造制坯輾環工序中，製得的車輪輪輻毛坯5空冷至300°C以 下；然後以不大於ll〇°C /h的速率將車輪輪輻毛坯5升溫至900°C;再保溫1. 3h ;然後根據 車輪輪輻毛坯最厚處的厚度，按照每25mm延長保溫時間lh來計算還需要保溫的時間；最後 放置在空氣中冷卻。
[0016] 在本實施例中，所述上衝頭1的中倒截頭圓錐體段13和下圓柱體段14之間的過 渡處為圓弧光滑過渡；所述下衝頭2的上截頭圓錐體段21與中截頭圓錐體段22之間的過 渡處為圓弧光滑過渡；所述輪緣芯輥3的中圓柱體段34與上第三倒截頭圓錐體段33、以及 與下第三截頭圓錐體段331之間的過渡處為圓弧光滑過渡；相關部位的過渡處為圓弧光滑 過渡，有利於金屬的流動，使充形更加充分，提高了毛坯的尺寸精度。在本實施例中，下衝頭 2的上截頭圓錐體段21的母線與軸線的夾角為5度，中截頭圓錐體段22的母線與水平面 的夾角為5度，下截頭圓錐體段23的母線與軸線的夾角為6度；上衝頭1的上倒截頭圓錐 體段12的母線與軸線的夾角為6度，中倒截頭圓錐體段13的母線與水平面的夾角為5度； 輪緣芯輥3的上第二倒截頭圓錐體段32的母線與軸線的夾角為6度，上第三倒截頭圓錐體 段33的母線與水平面的夾角為5度，下第三截頭圓錐體段331的母線與水平面的夾角為5 度，下第二截頭圓錐體段321的母線與軸線的夾角為6度；對上衝頭1、下衝頭2、輪緣芯輥 3上的圓錐面的角度進行限制，是為了防止圓錐面角度過小或過大，角度過小，會不利於金 屬的流動，角度過大，會使成型後的毛坯與所要製作的零件的外形相差很大。
[0017] 實施例2 車輪輪輻的製造工藝，其工藝步驟如下：下料一鍛造制坯輾環一正火一精車加工，其特 點是： (1) 在下料工序中，以牌號為16Μη、Φ600的圓鋼為原料在切割機上下料； (2) 在鍛造制坯輾環過程中，始鍛溫度不大於1250°C，終鍛溫度不低於850°C，加熱速 率為145°C /時，鍛造加熱保溫溫度為1250°C，鍛造比為6 ;鍛造制坯輾環過程包括鍛造初 坯和初坯輾環兩個工序，鍛造初坯步驟如下：a.先製作如下工裝：上衝頭1和下衝頭2,如 圖1、圖2所示，上衝頭1從上至下依次為上圓柱體段11、上倒截頭圓錐體段12、中倒截頭圓 錐體段13、下圓柱體段14同軸設置成一個整體，上倒截頭圓錐體段12的大直徑等於上圓柱 體段11的直徑，中倒截頭圓錐體段13的小直徑等於下圓柱體段14的直徑，上倒截頭圓錐 體段12和中倒截頭圓錐體段13之間通過半徑為30mm的圓弧相切連接；下衝頭2從上至下 依次為上截頭圓錐體段21、中截頭圓錐體段22、下截頭圓錐體段23同軸設置成一個整體， 上截頭圓錐體段21的大直徑等於中截頭圓錐體段22的小直徑，中截頭圓錐體段22和下截 頭圓錐體段23之間通過半徑為50mm的圓弧相切連接；上衝頭1的下圓柱體段14的直徑等 於下衝頭2的上截頭圓錐體段21的小直徑；上衝頭1和下衝頭2的外輪廓與車輪輪輻毛坯 的內側輪廓相對應，所以使用上衝頭1和下衝頭2對毛坯衝孔，可以起到預成型的作用，使 車輪輪輻毛坯內側環形凸臺更加容易成型，上衝頭1和下衝頭2上的圓錐面，有利於衝孔後 脫模的進行；b.把下料所得坯鋼在3500噸油壓機上，以3000噸壓力進行鐓粗；c.在上衝 頭1和下衝頭2上分別塗抹碳粉和工具機潤滑油（哈斯太68號導軌油）以1:2比例混合的 潤滑劑，潤滑劑能使衝孔順滑，減少衝孔的阻力，使其成型充分；d.如圖4所示，在3500噸 油壓機上，以3000噸壓力用下衝頭2對鐓粗後的坯鋼衝下盲孔41，下盲孔41與坯鋼同軸； 然後再以3000噸壓力用上衝頭1對坯鋼衝上透孔42,上透孔42和下盲孔41同軸並連通； 最後以3000噸壓力用上砧板對坯鋼進行鐓平，製得初坯4 ;初坯輾環步驟如下：對初坯4 進行異形軋制，製得如圖5所示的車輪輪輻毛坯5 ;首先需要製作如下工裝：圓柱狀主軋輥 和輪緣芯輥3,如圖3所示，輪緣芯輥3從上至下依次為上第一圓柱體段31、上第二倒截頭 圓錐體段32、上第三倒截頭圓錐體段33、中圓柱體段34、下第三截頭圓錐體段331、下第二 截頭圓錐體段321、下第一圓柱體段311同軸設置成一個整體，上第一圓柱體段31的直徑等 於上第二倒截頭圓錐體段32的大直徑，上第三倒截頭圓錐體段33的小直徑、中圓柱體段34 的直徑、下第三截頭圓錐體段331的小直徑都相等，下第二截頭圓錐體段321的大直徑等於 下第一圓柱體段311的直徑，上第二倒截頭圓錐體段32與上第三倒截頭圓錐體段33之間 通過半徑為30mm的圓弧相切連接，下第二截頭圓錐體段321與下第三截頭圓錐體段331之 間通過半徑為50_的圓弧相切連接，相關部位以圓弧相切連接有利於金屬的流動，但是圓 弧的半徑不能過小或過大，半徑過小，會不利於毛坯內部環形凸臺的形成，半徑過大，會使 成型後的毛坯與所要製作的零件的外形相差很大，輪緣芯輥3的上第一圓柱體段31的直徑 小於上衝頭1的下圓柱體段14的直徑，輪緣芯輥3的下第一圓柱體段311的直徑小於下衝 頭2的下截頭圓錐體段23的大直徑；輪緣芯輥3上的上第一圓柱體段31和下第一圓柱體 段311的直徑受到限制，是為了使輪緣芯輥3能夠伸入初坯4中進行輾環；輪緣芯輥3上的 圓錐面，不僅有利於輾環後脫模的進行，還有利於金屬的流動，使充型更加的充分，提高毛 坯的尺寸精度，其中上第三倒截頭圓錐體段33和下第三截頭圓錐體段331的圓錐面還起 到對車輪輪輻毛坯內部環形凸臺的定位和導向作用；然後在4500mm軋環機上進行異形軋 制，徑向軋制力為175噸，軸向軋制力為130噸，通過圓柱狀主軋輥軋制車輪輪輻毛坯5的 外部形狀，輪緣芯輥3軋制其內部形狀；異形軋制時，圓柱狀主軋輥的轉速為29轉/分；輪 緣芯輥3的平移速度根據成型階段而定，S卩：在咬入階段，平移速度為4_/秒，在平穩軋制 階段，平移速度為6. 5mm/秒，在結束軋制階段，平移速度為2mm/秒，在整圓階段，平移速度 為0 ;上、下錐輥的轉速為35轉/分；上錐輥的下壓速度也是根據成型階段而定，S卩：在咬入 階段，下壓速度為1mm/秒，在平穩軋制階段，下壓速度為3. 5mm/秒，在結束軋制階段和整圓 階段，下壓速度都為〇; (2)正火步驟如下：把從鍛造制坯輾環工序中，製得的車輪輪輻毛坯5空冷至300°C以 下；然後以不大於ll〇°C /h的速率將車輪輪輻毛坯5升溫至910°C;再保溫1. 5h ;然後根據 車輪輪輻毛坯最厚處的厚度，按照每25mm延長保溫時間lh來計算還需要保溫的時間；最後 放置在空氣中冷卻。
[0018] 在本實施例中，所述上衝頭1的中倒截頭圓錐體段13和下圓柱體段14之間的過 渡處為圓弧光滑過渡；所述下衝頭2的上截頭圓錐體段21與中截頭圓錐體段22之間的過 渡處為圓弧光滑過渡；所述輪緣芯輥3的中圓柱體段34與上第三倒截頭圓錐體段33、以及 與下第三截頭圓錐體段331之間的過渡處為圓弧光滑過渡；相關部位的過渡處為圓弧光滑 過渡，有利於金屬的流動，使充形更加充分，提高了毛坯的尺寸精度。在本實施例中，下衝頭 2的上截頭圓錐體段21的母線與軸線的夾角為7度，中截頭圓錐體段22的母線與水平面 的夾角為7度，下截頭圓錐體段23的母線與軸線的夾角為5度；上衝頭1的上倒截頭圓錐 體段12的母線與軸線的夾角為5度，中倒截頭圓錐體段13的母線與水平面的夾角為7度； 輪緣芯輥3的上第二倒截頭圓錐體段32的母線與軸線的夾角為5度，上第三倒截頭圓錐體 段33的母線與水平面的夾角為7度，下第三截頭圓錐體段331的母線與水平面的夾角為7 度，下第二截頭圓錐體段321的母線與軸線的夾角為5度；對上衝頭1、下衝頭2、輪緣芯輥 3上的圓錐面的角度進行限制，是為了防止圓錐面角度過小或過大，角度過小，會不利於金 屬的流動，角度過大，會使成型後的毛坯與所要製作的零件的外形相差很大。
[0019] 實施例3 車輪輪輻的製造工藝，其工藝步驟如下：下料一鍛造制坯輾環一正火一精車加工，其特 點是： (1) 在下料工序中，以牌號為45#、Φ 500的圓鋼為原料在切割機上下料； (2) 在鍛造制坯輾環過程中，始鍛溫度不大於1250°C，終鍛溫度不低於850°C，加熱速 率為165°C /時，鍛造加熱保溫溫度為1270°C，鍛造比為7 ;鍛造制坯輾環過程包括鍛造初 坯和初坯輾環兩個工序，鍛造初坯步驟如下：a.先製作如下工裝：上衝頭1和下衝頭2,如 圖1、圖2所示，上衝頭1從上至下依次為上圓柱體段11、上倒截頭圓錐體段12、中倒截頭圓 錐體段13、下圓柱體段14同軸設置成一個整體，上倒截頭圓錐體段12的大直徑等於上圓柱 體段11的直徑，中倒截頭圓錐體段13的小直徑等於下圓柱體段14的直徑，上倒截頭圓錐 體段12和中倒截頭圓錐體段13之間通過半徑為35mm的圓弧相切連接；下衝頭2從上至下 依次為上截頭圓錐體段21、中截頭圓錐體段22、下截頭圓錐體段23同軸設置成一個整體， 上截頭圓錐體段21的大直徑等於中截頭圓錐體段22的小直徑，中截頭圓錐體段22和下截 頭圓錐體段23之間通過半徑為55mm的圓弧相切連接；上衝頭1的下圓柱體段14的直徑等 於下衝頭2的上截頭圓錐體段21的小直徑；上衝頭1和下衝頭2的外輪廓與車輪輪輻毛坯 的內側輪廓相對應，所以使用上衝頭1和下衝頭2對毛坯衝孔，可以起到預成型的作用，使 車輪輪輻毛坯內側環形凸臺更加容易成型，上衝頭1和下衝頭2上的圓錐面，有利於衝孔後 脫模的進行；b.把下料所得坯鋼在3500噸油壓機上，以2800噸壓力進行鐓粗；c.在上衝 頭1和下衝頭2上分別塗抹碳粉和工具機潤滑油（美孚威達系列導軌油）以1:2. 5比例混合 的潤滑劑，潤滑劑能使衝孔順滑，減少衝孔的阻力，使其成型充分；d.如圖4所示，在3500 噸油壓機上，以2800噸壓力用下衝頭2對鐓粗後的坯鋼衝下盲孔41，下盲孔41與坯鋼同 軸；然後再以3200噸壓力用上衝頭1對坯鋼衝上透孔42,上透孔42和下盲孔41同軸並連 通；最後以3200噸壓力用上砧板對坯鋼進行鐓平，製得初坯4 ;初坯輾環步驟如下：對初坯 4進行異形軋制，製得如圖5所示的車輪輪輻毛坯5 ;首先需要製作如下工裝：圓柱狀主軋 輥和輪緣芯輥3,如圖3所示，輪緣芯輥3從上至下依次為上第一圓柱體段31、上第二倒截 頭圓錐體段32、上第三倒截頭圓錐體段33、中圓柱體段34、下第三截頭圓錐體段331、下第 二截頭圓錐體段321、下第一圓柱體段311同軸設置成一個整體，上第一圓柱體段31的直徑 等於上第二倒截頭圓錐體段32的大直徑，上第三倒截頭圓錐體段33的小直徑、中圓柱體段 34的直徑、下第三截頭圓錐體段331的小直徑都相等，下第二截頭圓錐體段321的大直徑等 於下第一圓柱體段311的直徑，上第二倒截頭圓錐體段32與上第三倒截頭圓錐體段33之 間通過半徑為35mm的圓弧相切連接，下第二截頭圓錐體段321與下第三截頭圓錐體段331 之間通過半徑為55_的圓弧相切連接，相關部位以圓弧相切連接有利於金屬的流動，但是 圓弧的半徑不能過小或過大，半徑過小，會不利於毛坯內部環形凸臺的形成，半徑過大，會 使成型後的毛坯與所要製作的零件的外形相差很大，輪緣芯輥3的上第一圓柱體段31的直 徑小於上衝頭1的下圓柱體段14的直徑，輪緣芯輥3的下第一圓柱體段311的直徑小於下 衝頭2的下截頭圓錐體段23的大直徑；輪緣芯輥3上的上第一圓柱體段31和下第一圓柱 體段311的直徑受到限制，是為了使輪緣芯輥3能夠伸入初坯4中進行輾環；輪緣芯輥3上 的圓錐面，不僅有利於輾環後脫模的進行，還有利於金屬的流動，使充型更加的充分，提高 毛坯的尺寸精度，其中上第三倒截頭圓錐體段33和下第三截頭圓錐體段331的圓錐面還 起到對車輪輪福毛述內部環形凸臺的定位和導向作用；然後在4500mm乳環機上進行異形 軋制，徑向軋制力為190噸，軸向軋制力為115噸，通過圓柱狀主軋輥軋制車輪輪輻毛坯5 的外部形狀，輪緣芯輥3軋制其內部形狀；異形軋制時，圓柱狀主軋輥的轉速為32轉/分； 輪緣芯輥3的平移速度根據成型階段而定，S卩：在咬入階段，平移速度為3_/秒，在平穩軋 制階段，平移速度為5mm/秒，在結束軋制階段，平移速度為3mm/秒，在整圓階段，平移速度 為0 ;上、下錐輥的轉速為38轉/分；上錐輥的下壓速度也是根據成型階段而定，S卩：在咬入 階段，下壓速度為1. 5mm/秒，在平穩軋制階段，下壓速度為5mm/秒，在結束軋制階段和整圓 階段，下壓速度都為〇; (2)正火步驟如下：把從鍛造制坯輾環工序中，製得的車輪輪輻毛坯5空冷至300°C以 下；然後以不大於ll〇°C /h的速率將車輪輪輻毛坯5升溫至920°C;再保溫1. 8h ;然後根據 車輪輪輻毛坯最厚處的厚度，按照每25mm延長保溫時間lh來計算還需要保溫的時間；最後 放置在空氣中冷卻。
[0020] 在本實施例中，所述上衝頭1的中倒截頭圓錐體段13和下圓柱體段14之間的過 渡處為圓弧光滑過渡；所述下衝頭2的上截頭圓錐體段21與中截頭圓錐體段22之間的過 渡處為圓弧光滑過渡；所述輪緣芯輥3的中圓柱體段34與上第三倒截頭圓錐體段33、以及 與下第三截頭圓錐體段331之間的過渡處為圓弧光滑過渡；相關部位的過渡處為圓弧光滑 過渡，有利於金屬的流動，使充形更加充分，提高了毛坯的尺寸精度。在本實施例中，下衝頭 2的上截頭圓錐體段21的母線與軸線的夾角為8度，中截頭圓錐體段22的母線與水平面 的夾角為8度，下截頭圓錐體段23的母線與軸線的夾角為3度；上衝頭1的上倒截頭圓錐 體段12的母線與軸線的夾角為3度，中倒截頭圓錐體段13的母線與水平面的夾角為8度； 輪緣芯輥3的上第二倒截頭圓錐體段32的母線與軸線的夾角為3度，上第三倒截頭圓錐體 段33的母線與水平面的夾角為8度，下第三截頭圓錐體段331的母線與水平面的夾角為8 度，下第二截頭圓錐體段321的母線與軸線的夾角為3度；對上衝頭1、下衝頭2、輪緣芯輥 3上的圓錐面的角度進行限制，是為了防止圓錐面角度過小或過大，角度過小，會不利於金 屬的流動，角度過大，會使成型後的毛坯與所要製作的零件的外形相差很大。
[0021] 本發明的有益效果為：本發明所述製造工藝採用了合理的工藝步驟和模具工裝， 提高了內梯形槽環形件毛坯的機械性能和尺寸穩定性，減少了精車加工的難度和原料的消 耗，提高了生產效率，降低了生產成本。
【權利要求】
1. 車輪輪輻的製造工藝，其工藝步驟如下：下料一鍛造制坯輾環一正火一精車加工， 其特徵在於： (1) 在鍛造制坯輾環過程中，分成鍛造初坯和初坯輾環兩個工序，鍛造初坯步驟如下： a.先製作如下工裝：上衝頭和下衝頭，上衝頭從上至下依次為上圓柱體段、上倒截頭圓錐 體段、中倒截頭圓錐體段、下圓柱體段同軸設置成一個整體，上倒截頭圓錐體段的大直徑等 於上圓柱體段的直徑，中倒截頭圓錐體段的小直徑等於下圓柱體段的直徑，上倒截頭圓錐 體段和中倒截頭圓錐體段之間通過半徑為25?35mm的圓弧相切連接；下衝頭從上至下依 次為上截頭圓錐體段、中截頭圓錐體段、下截頭圓錐體段同軸設置成一個整體，上截頭圓錐 體段的大直徑等於中截頭圓錐體段的小直徑，中截頭圓錐體段和下截頭圓錐體段之間通過 半徑為45?55mm的圓弧相切連接；上衝頭的下圓柱體段的直徑等於下衝頭的上截頭圓錐 體段的小直徑；b.把下料所得坯鋼在油壓機上，以2800?3200噸壓力進行鐓粗；c.在下 衝頭和上衝頭上分別塗抹碳粉和工具機潤滑油以1:1. 5?1:2. 5比例混合的潤滑劑；d.在油 壓機上，以2800?3200噸壓力用下衝頭對鐓粗後的坯鋼衝下盲孔，下盲孔與坯鋼同軸；然 後再以2800?3200噸壓力用上衝頭對坯鋼衝上透孔，上透孔和下盲孔同軸並連通；最後 以2800?3200噸壓力用上砧板對坯鋼進行鐓平，製得初坯；初坯輾環步驟如下：對初坯進 行異形軋制，製得車輪輪輻毛坯；首先需要製作如下工裝：圓柱狀主軋輥和輪緣芯輥，輪緣 芯輥從上至下依次為上第一圓柱體段、上第二倒截頭圓錐體段、上第三倒截頭圓錐體段、中 圓柱體段、下第三截頭圓錐體段、下第二截頭圓錐體段、下第一圓柱體段同軸設置成一個整 體，上第一圓柱體段的直徑等於上第二倒截頭圓錐體段的大直徑，上第三倒截頭圓錐體段 的小直徑、中圓柱體段的直徑、下第三截頭圓錐體段的小直徑都相等，下第二截頭圓錐體段 的大直徑等於下第一圓柱體段的直徑，上第二倒截頭圓錐體段與上第三倒截頭圓錐體段之 間通過半徑為25?35mm的圓弧相切連接，下第二截頭圓錐體段與下第三截頭圓錐體段之 間通過半徑為45?55mm的圓弧相切連接，輪緣芯輥的上第一圓柱體段的直徑小於上衝頭 的下圓柱體段的直徑，輪緣芯輥的下第一圓柱體段的直徑小於下衝頭的下截頭圓錐體段的 大直徑；然後在軋環機上進行異形軋制，徑向軋制力為160?190噸，軸向軋制力為115? 145噸，通過圓柱狀主軋輥軋制車輪輪輻毛坯的外部形狀，輪緣芯輥軋制其內部形狀；異形 軋制時，圓柱狀主軋輥的轉速為26?32轉/分；輪緣芯輥的平移速度根據成型階段而定， 艮P :在咬入階段，平移速度為3?5mm/秒，在平穩軋制階段，平移速度為5?8mm/秒，在結 束軋制階段，平移速度為1?3mm/秒，在整圓階段，平移速度為0 ;上、下錐輥的轉速為32? 38轉/分；上錐輥的下壓速度也是根據成型階段而定，S卩：在咬入階段，下壓速度為0. 5? 1. 5mm/秒，在平穩軋制階段，下壓速度為2?5mm/秒，在結束軋制階段和整圓階段，下壓速 度都為〇 ; (2) 正火步驟如下：把從鍛造制坯輾環工序中，製得的車輪輪輻毛坯空冷至300°C以 下；然後以不大於ll〇°C /h的速率將車輪輪輻毛坯升溫至910±10°C;再保溫1. 3?1. 8h ; 然後根據車輪輪輻毛坯最厚處的厚度，按照每25mm延長保溫時間lh來計算還需要保溫的 時間；最後放置在空氣中冷卻。
2. 根據權利要求1所述的車輪輪輻的製造工藝，其特徵在於：在下料工序中，以牌號為 16Μη、Φ600的圓鋼為原料。
3. 根據權利要求1所述的車輪輪輻的製造工藝，其特徵在於：所述上衝頭的中倒截頭 圓錐體段和下圓柱體段之間的過渡處為圓弧光滑過渡；所述下衝頭的上截頭圓錐體段與中 截頭圓錐體段之間的過渡處為圓弧光滑過渡；所述輪緣芯輥的中圓柱體段與上第三倒截頭 圓錐體段、以及與下第三截頭圓錐體段之間的過渡處為圓弧光滑過渡。
4. 根據權利要求1或3所述的車輪輪輻的製造工藝，其特徵在於：下衝頭的上截頭圓 錐體段的母線與軸線的夾角為5?8度，中截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為5?8 度，下截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為3?6度；上衝頭的上倒截頭圓錐體段的母線與 軸線的夾角為3?6度，中倒截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為5?8度；輪緣芯輥的 上第二倒截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為3?6度，上第三倒截頭圓錐體段的母線與 水平面的夾角為5?8度，下第三截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為5?8度，下第二 截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為3?6度。
5. 根據權利要求4所述的車輪輪輻的製造工藝，其特徵在於：下衝頭的上截頭圓錐體 段的母線與軸線的夾角為7度，中截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為7度，下截頭圓錐 體段的母線與軸線的夾角為5度；上衝頭的上倒截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為5度， 中倒截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為7度；輪緣芯輥的上第二倒截頭圓錐體段的母 線與軸線的夾角為5度，上第三倒截頭圓錐體段的母線與水平面的夾角為7度，下第三截頭 圓錐體段的母線與水平面的夾角為7度，下第二截頭圓錐體段的母線與軸線的夾角為5度。
6. 根據權利要求1或3所述的車輪輪輻的製造工藝，其特徵在於：上衝頭的上倒截頭 圓錐體段和中倒截頭圓錐體段之間通過半徑為30_的圓弧相切連接；下衝頭的中截頭圓 錐體段和下截頭圓錐體段之間通過半徑為50mm的圓弧相切連接；輪緣芯輥的上第二倒截 頭圓錐體段與上第三倒截頭圓錐體段之間通過半徑為30mm的圓弧相切連接，下第二截頭 圓錐體段與下第三截頭圓錐體段之間通過半徑為50mm的圓弧相切連接。
【文檔編號】B21K1/34GK104084766SQ201410298738
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】吳劍, 戴玉同, 徐鋒, 陸亞娟, 黃誠 申請人:張家港海陸環形鍛件有限公司