一種輪輞環軋成型設備及方法與流程

2023-05-11 12:50:06 2

本發明涉及輪輞加工技術領域，特別是涉及一種輪輞環軋成型設備及方法。

背景技術：

輪轂作為車輛結構中重要的安全部件，其各項性能的優劣直接影響到車輛的安全性能。目前輪輞結構由整體式、兩片式、多片式等。對於兩片式及多片式，輪輞部分的製作，通常採用的方式有：板材焊接成筒體後滾壓成型；鍛壓成形；鍛壓-旋壓成型；鑄造成型等。

對於板材焊接成筒體後滾壓成型存在焊縫，影響輪輞重心。對於鍛壓成型輪輞，存在成型壓力大、模具設計複雜、容易產生折料夾層等問題。對於鑄造成型，存在強度低、輪輞厚重等問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種能夠生產高強度、低厚度的輪輞環軋成型設備以及一種模具簡單、成型壓力小的輪輞環軋成型方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種輪輞環軋成型設備，包括機架、上成型輥、下成型輥、為所述上成型輥提供動力的第一動力系統、為所述下成型輥提供動力的第二動力系統以及下成型輥軸固定支撐和下成型輥軸活動支撐；

所述機架上部設置有兩個用於控制所述上成型輥升降的第一液壓缸，每個所述第一液壓缸上設置有一連杆；所述第一動力系統包括上成型輥軸，每個所述連杆下方連接有一第一軸承座，每個所述第一軸承座內設有一第一軸承，所述上成型輥軸貫串兩個所述第一軸承，兩個所述第一軸承座之間的所述上成型輥軸上套設有所述上成型輥；

所述第二動力系統包括下成型輥軸，所述下成型輥設置在所述下成型輥軸上並與所述上成型輥對應，所述下成型輥軸上位於所述下成型輥一側間隔套設有兩個第二軸承座，兩個所述第二軸承座內分別設有一第二軸承，所述第二軸承座與所述下成型輥軸固定支撐固定連接；所述下成型輥軸活動支撐包括底板和支架，所述下成型輥軸活動支撐的支架上設有一第三軸承座，所述第三軸承座內設有第三軸承，所述第三軸承座可拆卸的套設於位於所述下成型輥另一側的所述下成型輥軸上所述下成型輥軸活動支撐的底板上設置有託料輪液壓缸，所述託料輪液壓缸上轉動設置有託料輪，所述託料輪用於支撐坯料；

所述下成型輥軸活動支撐通過設置在所述機架下部的第二液壓缸左右移動。

可選的，所述第一動力系統包括第一電機，所述第一電機的輸出軸通過第一萬向節與所述上成型輥軸相連接；所述第二動力系統包括第二電機，所述第二電機的輸出軸通過第二萬向節與所述下成型輥軸相連接。

可選的，所述第一電機的輸出軸通過第三萬向節與一傳動軸相連接，所述傳動軸通過第四萬向節與所述上成型輥軸相連接，所述傳動軸包括用於調節所述傳動軸長度的伸縮套管。

可選的，所述輪輞環軋成型設備還包括第四電機，所述第四電機的輸出軸通過傳動裝置分別連接所述上成形輥和所述下成形輥。

一種使用所述輪輞環軋成型設備的輪輞環軋成型方法，包括如下步驟：

坯料製備：採用離心鑄造、空心管坯半連續鑄造、機加工、鍛壓、擠壓或反向擠壓工藝製成坯料；

預熱：將坯料、上成型輥和下成型輥分別進行預熱到成型工藝溫度；

填料：啟動第一液壓缸，第一液壓缸通過連杆帶動上成型輥上移，使上成型輥遠離下成型輥；移動下成型輥軸活動支撐，使下成型輥軸活動支撐帶動第三軸承座遠離下成型輥；將預熱後的坯料放置到下成型輥上；移動下成型輥軸活動支撐，使下成型輥軸安裝到第三軸承座中；再次啟動第一液壓缸，第一液壓缸通過連杆帶動上成型輥下移，使上成型輥接觸坯料；

成型：動力系統動力系統啟動所述第一動力系統和所述第二動力系統，所述第一動力系統通過上成型輥軸帶動所述上成型輥轉動，所述第二動力系統通過下成型輥軸帶動所述下成型輥轉動，所述下成型輥帶動坯料轉動；在第一液壓缸的作用下，所述上成型輥繼續下移，通過所述上成型輥與所述下成型輥的旋轉軋制使坯料成型，成為輪輞；

卸料：輪輞成型後，所述上成型輥上移，所述第一動力系統和所述第二動力系統均停止轉動，移動下成型輥軸活動支撐，使第三軸承座遠離下成型輥軸，卸下成型的輪輞。

可選的，所述坯料為鋼材時預熱溫度為700-1100℃，所述坯料為鋁合金或鎂合金時預熱溫度為20-550℃。

可選的，所述坯料為鋼材時成型過程中不再加熱，所述坯料為鋁合金或鎂合金時成型過程中繼續加熱，使所述坯料溫度保持在300-450℃。

本發明相對於現有技術取得了以下技術效果：

本發明通過上下軸輥的旋轉帶動坯料旋轉並對坯料施加壓力的加工方法，加工過程中一邊旋轉一邊施加壓力，大大減輕了對設備的壓力要求，加工過程中使坯料實現動態再結晶，充分細化及均勻消除坯料組織中鑄態組織，使得加工成型的輪輞重心位於輪輞的幾何中心，輪輞圓度高、強度高、厚度低、力學性能高且均勻、成形性能好、用料省、成本低等優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明輪輞加工方法示意圖；

圖中，1、第一液壓缸；2、上成型輥；3、上成型輥軸；4、下成型輥；5、第三軸承座；6、下成型輥軸；7、下成型輥軸活動支撐；8、第二液壓缸；9、託料輪液壓缸；10、託料輪；11、下成型輥軸固定支撐；12、第二軸承座；13、第二萬向節；14、第一萬向節；15、第一軸承座；16、坯料；17、輪輞。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例一：

本實施例提供一種輪輞環軋成型設備，包括機架、上成型輥2、下成型輥4、為所述上成型輥2提供動力的第一動力系統、為所述下成型輥4提供動力的第二動力系統以及下成型輥軸固定支撐11和下成型輥軸活動支撐7；

所述機架上部設置有兩個用於控制所述上成型輥2升降的第一液壓缸，每個所述第一液壓缸上設置有一連杆；所述第一動力系統包括上成型輥軸，每個所述連杆下方連接有一第一軸承座15，每個所述第一軸承座15內設有一第一軸承，所述上成型輥軸貫串兩個所述第一軸承，兩個所述第一軸承座15之間的所述上成型輥軸上套設有所述上成型輥2；

所述第二動力系統包括下成型輥軸，所述下成型輥4設置在所述下成型輥軸上並與所述上成型輥2對應，所述下成型輥軸上位於所述下成型輥4一側間隔套設有兩個第二軸承座12，兩個所述第二軸承座12內分別設有一第二軸承，所述第二軸承座12與所述下成型輥軸固定支撐11固定連接；所述下成型輥軸活動支撐7包括底板和支架，所述下成型輥軸活動支撐7的支架上設有一第三軸承座5，所述第三軸承座5內設有第三軸承，所述第三軸承座5可拆卸的套設於位於所述下成型輥4另一側的所述下成型輥軸上所述下成型輥軸活動支撐7的底板上設置有託料輪液壓缸9，所述託料輪液壓缸9上轉動設置有託料輪10，所述託料輪10用於支撐坯料16；

所述下成型輥軸活動支撐7通過設置在所述機架下部的第二液壓缸8左右移動。

所述第一動力系統帶動所述上成型輥2轉動，所述兩個第一液壓缸使所述上成型輥2保持水平，並對所述上成型輥2施加一定的壓力；所述第二動力系統帶動所述下成型輥4轉動，所述下成型輥軸固定支撐11用於支撐所述下成型輥軸的一端和中部，使所述下成型輥4保持水平，所述下成型輥軸活動支撐7用於支撐所述下成型輥軸的另一端，使所述下成型輥軸在受到來自所述上成型輥2的壓力時依然能夠保持水平。

所述託料輪液壓缸9為所述託料輪10提供支撐力，使託料輪10能夠有效承載坯料16，使坯料16在加工過程中，位於所述上成型輥2與所述下成型輥4之間的坯料16部分不會因承受較大的重力而影響加工質量，使加工成型的輪輞17圓度不夠或厚度不均。

實施例二：

本實施例是在實施例一的基礎上進行改進的實施例，所述輪輞環軋成型設備中，所述第一動力系統包括第一電機，所述第一電機的輸出軸通過第一萬向節14與所述上成型輥軸相連接；所述第二動力系統包括第二電機，所述第二電機的輸出軸通過第二萬向節13與所述下成型輥軸相連接，由於輪輞環軋成型設備工作時會快速旋轉，且所述上成型輥軸與所述下成型輥軸均會收到一定的壓力，導致所述上成型輥軸與所述下成型輥軸變形，採用萬向節與動力系統連接，能夠避免因所述上成型輥軸與所述下成型輥軸變形而造成的輪輞環軋成型設備的損壞。

實施例三：

本實施例是在實施例一的基礎上進行改進的實施例，所述輪輞環軋成型設備中，所述第一電機的輸出軸通過第三萬向節與一傳動軸相連接，所述傳動軸通過第四萬向節與所述上成型輥軸相連接，所述傳動軸包括用於調節所述傳動軸長度的伸縮套管，所述上成型輥2向上運動時，所述伸縮套管伸長，使所述傳動軸長度增加，保持所述上成型輥2與所述第一電機的輸出軸的動力連接。

所述輪輞環軋成型設備還包括第四電機，所述第四電機的輸出軸通過傳動裝置分別連接所述上成形輥和所述下成形輥。

實施例四：

本實施例提供一種輪輞環軋成型方法，包括如下步驟：

坯料16製備：採用離心鑄造製成坯料16，坯料16採用鋼材；

預熱：將坯料16、上成型輥2和下成型輥4分別進行預熱，坯料16預熱溫度為800℃，上成型輥2和下成型輥4預熱溫度為650℃；

填料：啟動第一液壓缸，第一液壓缸通過連杆帶動上成型輥2上移，使上成型輥2遠離下成型輥4；移動下成型輥軸活動支撐7，使下成型輥軸活動支撐7帶動第三軸承座5遠離下成型輥4；將預熱後的坯料16放置到下成型輥4上；移動下成型輥軸活動支撐7，使下成型輥軸安裝到第三軸承座5中；再次啟動第一液壓缸，第一液壓缸通過連杆帶動上成型輥2下移，使上成型輥2接觸坯料16；

成型：動力系統動力系統啟動所述第一動力系統和所述第二動力系統，所述第一動力系統通過上成型輥軸帶動所述上成型輥2轉動，所述第二動力系統通過下成型輥軸帶動所述下成型輥4轉動，所述下成型輥4帶動坯料16轉動；在第一液壓缸的作用下，所述上成型輥2繼續下移，通過所述上成型輥2與所述下成型輥4的旋轉軋制使坯料16成型，成為輪輞17；

卸料：輪輞17成型後，所述上成型輥2上移，所述第一動力系統和所述第二動力系統均停止轉動，移動下成型輥軸活動支撐7，使第三軸承座5遠離下成型輥軸，卸下成型的輪輞17。

本實施例中的坯料16也可以是鋁合金或鎂合金，坯料16預熱溫度為400℃，上成型輥2和下成型輥4預熱溫度為420℃，在成型工藝中，繼續對坯料16以及上成型輥2和下成型輥4進行加熱，使坯料16以及上成型輥2和下成型輥4的溫度保持在350℃以上。

由於金屬材質的韌性隨溫度變化，溫度低時金屬材料的韌性差，而成型過程中，坯料16受到上成型輥2和下成型輥4的旋轉軋制，會導致坯料16以及上成型輥2和下成型輥4的溫度上升，因此，坯料16是鋁合金或鎂合金時，也可以不進行預熱，而直接採用室溫環境下的坯料，如採用室溫環境20攝氏度時的坯料，成型步驟中，開始時，通過限定所述第一液壓缸輸出的壓力以及上成型輥2和下成型輥4的轉速，隨著成型步驟的進行，逐步增加所述第一液壓缸輸出的壓力以及上成型輥2和下成型輥4的轉速。

本發明中的輪輞環軋成型方法，開創性的採用了嚙合後形成工件要求形狀的成形空間的上下成型輥，上下成型輥對坯料同時起到減薄、成形、擴孔、拓展等作用。本方法生產的輪輞具有圓度高、力學性能高且均勻、成形性能好、用料省、成本低等優點。

本說明書中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。