一種複合式車圈及其製造方法與流程
2024-02-15 12:49:15 4
本發明涉及車輪的車圈製造技術領域，具體涉及一種複合式車圈及其相應的製造方法。
背景技術：
現有的沙灘車、高爾夫球車、草坪及園林機械等的車輪用的車圈通常包括一個圓環形的圈體、連接在圈體內的支承幅板，支承幅板上設有車軸孔，以便和車軸相連接。車圈通常採用如下兩種材質製成，第一種是鋁合金車圈，其採用鋁合金壓鑄工藝整體鑄造成型，此類鋁合金車圈雖然具有生產效率高，重量輕以及外形美觀等優點，但是受壓鑄工藝的技術限制，車圈的形狀、結構較為簡單，不能滿足人們一些複雜形狀的車圈的要求。特別是，其成本較高，對於諸如沙灘車這樣的車輛，不利於降低整車的製造成本；第二種是鋼質車圈，此類車圈是將鋼板通過輥壓工藝先卷繞成具有一定截面形狀的初始圈體，然後將初始圈體的對接處焊接形成一個完整的初始圈體，接著對初始圈體進行整形、打磨等工序形成具有固定形狀的圓環形圈體，再在圓環形圈體內側壁的中間位置壓入圓片形的支承幅板，支承幅板上設置相應的車軸孔並與圓環形圈體焊接成一體，以便和車軸連接。和鋁合金車圈相比，此類車圈具有製造成本低，車圈的強度高等優點，然而此類車圈的製造工序複雜、生產效率低，並且外形美觀度差，特別是，車圈焊接處會使整個車圈在圓周方向上形成一個薄弱點，從而降低車圈的整體強度，無法滿足車輪重負載、大扭矩的需求，並且不利於提高車圈的檔次，無法適應一些高品質車輛的要求。
在中國專利文獻上公開了一種「全自動不鏽鋼圈焊接機」，其申請公布號為cn105057889a，包括機體和固定在機體兩側的鋼帶傳送處理裝置、鋼帶雷射焊接裝置，鋼帶傳送處理裝置依次由固定在機體外側的料盤、固定在機體內側的鋼帶一次驅動、儲料裝置、鋼帶二次驅動、鋼帶引導裝置、鋼帶繞國裝置和切料裝置，鋼帶一次驅動和鋼帶二次驅動由膠輪和鋼輪呈上下設置，並在兩者外側固定有拉杆，拉杆上固定有調節扳於，鋼帶一次驅動靠近料盤固定，並由存料驅動電機提供動力，鋼帶二次驅動由伺服電機驅動，上述儲料裝置由存料導軌、滑動固定在存料導軌上的滑塊組成，並在滑塊上固定有滾輪。上述焊接機雖然可提高鋼質車圈焊接時的生產效率，但是不能簡化整個車圈的製造工藝，特別是，難以有效地提高車圈的抗壓、抗扭強度和美觀度，因而難以適應高品質車輛的要求。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有的鋼質車圈所存在的生產效率低、強度受限制、以及鋁合金車圈所存在的價格高、難以製造出形狀複雜車圈的問題，提供一種複合式車圈及其製造方法，既可確保車圈的強度，同時可顯著地提高生產效率，並降低製造成本，以適應諸如沙灘車一類車輛的使用。
為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
一種複合式車圈，包括圈體和幅板，所述圈體包括同軸地並排布置的左圈體和右圈體，左圈體通過衝壓成型工藝在與右圈體靠近一端的邊緣形成一體地向內彎折延伸的左連接圓環，右圈體通過衝壓成型工藝在與左圈體靠近一端的邊緣形成一體地向內彎折延伸的右連接圓環，所述左、右連接圓環相互貼靠在一起，在左、右圈體上分別設有若干圈體連接過孔，在左連接圓環上設有若干左幅板連接過孔，在右連接環上與左幅板連接過孔對應處設有右幅板連接過孔，所述幅板包括貼靠左連接圓環的左幅板、貼靠右連接圓環的右幅板、以及包覆在圈體外側的抱箍，所述左幅板和右幅板之間通過嵌設在左、右幅板連接過孔內的軸向連接塊連接成一體，所述左幅板和抱箍之間通過嵌設在左圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊連接成一體，所述右幅板和抱箍之間通過嵌設在右圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊連接成一體。
本發明的複合式車圈包括衝壓工藝製成的鋼質的圈體以及由鋁合金壓鑄成型的幅板，尤其是，圈體的左圈體和右圈體可通過衝壓工藝直接拉伸成碗形，從而避免形成對接處。相對於現有的採用輥壓工藝製成的鋼質車圈，本發明的圈體所採用的衝壓工藝不僅比輥壓工藝具有更高的生產效率，更可省去焊接圈體的對接處的工序，從而有效地提高生產效率，並確保其整體強度，同時可充分地滿足車圈的形狀等結構要求，有利於提高車圈的美觀度。特別是，本發明在左、右圈體上分別設置若干圈體連接過孔，在左、右連接圓環上分別設有若干左、右幅板連接過孔，這樣在壓鑄成型處鋁合金的幅板時，左幅板和右幅板之間通過左、右幅板連接過孔內的軸向連接塊連接成一體，左幅板和抱箍之間通過左圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊連接成一體，右幅板和抱箍之間通過嵌設在右圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊連接成一體。也就是說，抱箍、左、右幅板形成一個高強度的整體結構，而左、右圈體則作為鋁合金壓鑄模具的鑲嵌件成型在鋁合金的幅板內，即可使鋼質的圈體和鋁合金的幅板高強度地連接成一個整體，同時可省去左、右圈體之間的焊接工序，有利於進一步提高生產效率。而鋁合金製成的幅板便於成型出與車軸連接的車軸孔，有利於和車軸的可靠連接，更可顯著地提升車圈的品質檔次，使其可適應高品質車輛的要求。
作為優選，所述左圈體上的圈體連接過孔與左幅板連接過孔數量相等、並且一一對應地相互連通，所述右圈體上的圈體連接過孔與右幅板連接過孔數量相等、並且一一對應地相互連通。
由於左、右幅板連接過孔分別與其對應的圈體連接過孔相連通，因此，左、右圈體上的徑向連接塊和軸向連接塊分別連接成一個l形的構件，而左右兩個l形的構件則連接成一個t形構件，該t形構件則將外側的抱箍、左、右幅板牢固地連接在一起，既有利於提高幅板的強度，同時有利於提高幅板和圈體的連接強度。
作為優選，所述左圈體在靠近右圈體一側設有縮小的階梯，所述右圈體在靠近左圈體一側設有縮小的階梯，左、右圈體的階梯在圈體的中間拼接成一個嵌入環槽，所述抱箍嵌設在所述嵌入環槽內。
本發明在左、右圈體上分別設置縮小的階梯，從而在圈體的中間拼接成一個嵌入環槽。這樣嵌設在該嵌入環槽內的抱箍可保持圈體表面的平整，同時有利於提高抱箍和圈體的結合力。
作為優選，在左圈體的內側設有和左幅板連接成一體的左支撐圈，在右圈體的內側設有和右幅板連接成一體的右支撐圈，左圈體的圈體連接過孔自左幅板連接過孔一側軸向延伸至靠近左支撐圈外側邊緣處，右圈體的圈體連接過孔自右幅板連接過孔一側軸向延伸至靠近右支撐圈外側邊緣處。
左、右支撐圈一方面可對圈體形成良好的徑向支撐，有利於提高複合式車圈的整體強度，同時與抱箍結合對圈體形成內外兩側的夾持，可進一步提高圈體和幅板的結合力。
一種複合式車圈的製造方法，包括如下步驟：
a.先通過衝孔工藝在第一塊圓形鋼板上靠近邊緣的外側衝出若干在圓周方向均勻分布的圈體連接過孔、並在該鋼板上靠近中心的內側衝出若干左幅板連接過孔，在另一塊圓形的鋼板上靠近邊緣的外側衝出若干在圓周方向均勻分布的圈體連接過孔、並在該鋼板上靠近中心的內側衝出若干右幅板連接過孔，然後通過拉伸成型工藝將第一塊鋼板拉伸成具有平底的碗形的左圈體，將另一塊鋼板拉伸成具有平底的碗形的右圈體；
b．採用衝孔工藝在左圈體的平底中心衝出一個圓孔，從而使左圈體的平底形成左連接圓環；採用衝孔工藝在右圈體的平底中心衝出一個圓孔，從而使右圈體的平底形成右連接圓環，此時的左幅板連接過孔位於左連接圓環上，右幅板連接過孔位於右連接圓環上；
c．將左圈體放置到安裝在壓鑄機上的鋁合金壓鑄成型模具下模的左抽芯滑塊上，將右圈體放置到鋁合金壓鑄成型模具下模的右抽芯滑塊上，壓鑄成型模具的抽芯機構動作，左抽芯滑塊帶動左圈體向下模的中心橫向移動，右抽芯滑塊帶動右圈體向下模的中心橫向移動，從而使左圈體上的左連接圓環和右圈體上的右連接圓環相互貼靠在一起，並且左連接圓環上的左幅板過孔和右連接圓環上的右幅板過孔一一對應；
d．鋁合金壓鑄成型模具上模和下模完成合模動作，左、右圈體的部分位於由上、下模以及左、右抽芯滑塊構成的型腔內，然後壓鑄機通過鋁合金壓鑄模具的澆道系統將熔融的鋁合金液體高速地充注到鋁合金壓鑄模具的型腔內；
e、冷卻系統使型腔內的鋁合金液體冷卻固化，從而在左圈體一側形成左幅板，在右圈體一側形成右幅板，左、右幅板在中心處連接成一體，從而形成具有車軸孔的幅板，左、右圈體和幅板連接成一個複合式車圈，在相互貼靠的左、右圈體的外側形成抱箍，在左、右幅板連接過孔內形成連接左、右幅板的軸向連接塊，在左圈體的圈體連接過孔內形成連接左幅板和抱箍的徑向連接塊，在右圈體的圈體連接過孔內形成連接右幅板和抱箍的徑向連接塊，從而使幅板和左、右圈體可靠地連接在一起；
f.上、下模分模，頂出機構動作，將停留在下模上的複合式車圈頂離下模，即可取下複合式車圈。
本發明將車圈分割成圈體和幅板，而圈體則又分割成左、右圈體，從而使左、右圈體可直接通過衝孔、拉伸等衝壓工藝製成，而幅板則可通過鋁合金壓鑄工藝高效製成，可顯著地提高整個車圈的生產效率。特別是，左、右圈體上的左、右連接圓環相互貼靠在一起，並與鋁合金製成的幅板相結合，從而可形成高強度的徑向支撐，確保整個車圈的高強度，而衝壓成型的圈體可保持其厚度的基本一致，從而有利於降低材料的消耗，減輕整個車圈的重量。本發明先通過衝孔工藝在用於成型左、右圈體的圓形鋼板上衝出圈體連接過孔和左、右幅板連接過孔，從而方便衝孔加工；然後再通過拉伸成型工藝拉伸出一個碗形結構，並在碗形的左、右圈體的平底中心衝出一個圓孔，以形成左、右連接圓環。這樣，既可方便左、右圈體的拉伸成型，同時可確保左、右連接圓環的尺寸精度。
作為優選，在步驟a中，第一塊圓形鋼板上的圈體連接過孔和左幅板連接過孔數量相等，且一一對應地相互連通構成扇形長孔，另一塊圓形鋼板上的圈體連接過孔和右幅板連接過孔數量相等，且一一對應地相互連通構成扇形長孔，從而使步驟e中形成在左圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊與形成在左幅板連接過孔內的軸向連接塊連接成一體的l形連接塊，形成在右圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊與形成在右幅板連接過孔內的軸向連接塊連接成一體的l形連接塊，左右兩個對應的l形連接塊則連接成一體的t形構件。
本發明將圈體連接過孔和左、右幅板連接過孔一一對應地相互連通構成扇形長孔，從而可方便圈體連接過孔和左、右幅板連接過孔的加工，同時有利於簡化衝孔模具的結構，並提高衝孔模具的強度。特別是，當圓形鋼板拉伸成碗形的左、右圈體後，即可在左、右圈體上形成連通成l形的圈體連接過孔以及左、右幅板連接過孔。這樣，當壓鑄成型鋁合金的幅板時，即可在左、右幅板之間形成一體的t形構件，從而有效地提高幅板的強度以及幅板和圈體的結合強度。
作為優選，在步驟b中，左連接圓環上貼靠右連接圓環一側拉伸出內凹的定位凹槽，從而在左連接圓環上遠離右連接圓環的一側形成一個凸塊，右連接圓環上貼靠左連接圓環一側拉伸出與定位凹槽適配的定位凸起，從而在右連接圓環上遠離左連接圓環一側形成一個凹槽，相應地，在鋁合金壓鑄成型模具下模的左抽芯滑塊端部設置與凸塊適配的容置槽，在下模的右抽芯滑塊端部設置與凹槽適配的定位塊。
本發明在左連接圓環上拉伸出內凹的定位凹槽，在右連接圓環上拉伸出與定位凹槽適配的定位凸起，當左、右圈體貼靠在一起時，定位凸起適配在定位凹槽內，從而使左、右圈體既可相互準確定位，又可顯著地提高其相互之間的抗扭轉強度，使左、右圈體有效地連接成一體。特別是，在壓鑄成型幅板時，其有利於左、右圈體在合金壓鑄成型模具的左、右抽芯滑塊上的準確可靠定位。
因此，本發明具有如下有益效果：既可確保車圈的強度，同時可顯著地提高生產效率，並降低製造成本，以適應諸如沙灘車一類車輛的使用。
附圖說明
圖1是複合式車圈的一種結構示意圖。
圖2是圈體的一種結構示意圖。
圖3是幅板的一種結構示意圖。
圖4是用於成型幅板的鋁合金壓鑄成型模具在合模狀態的結構示意圖。
圖5是圖4中a處的局部放大示意圖。
圖中：1、圈體11、左圈體111、左連接圓環112、左幅板連接過孔12、右圈體121、右連接圓環122、右幅板連接過孔13、圈體連接過孔14、階梯15、嵌入環槽16、定位凹槽17、定位凸起2、幅板21、左幅板22、右幅板23、抱箍24、軸向連接塊25、徑向連接塊27、左支撐圈28、右支撐圈3、上模4、下模41、左抽芯滑塊411、容置槽42、右抽芯滑塊421、定位塊。
具體實施方式
下面結合附圖與具體實施方式對本發明做進一步的描述。
實施例1：如圖1、圖2、圖3所示，一種複合式車圈，包括鋼質的圈體1和鋁合金的幅板2，圈體包括同軸地並排相對布置的左圈體11和右圈體12，左、右圈體均通過衝壓成型工藝製成，左圈體在與右圈體靠近一端的邊緣形成一體地向內彎折延伸的左連接圓環111，右圈體在與左圈體靠近一端的邊緣形成一體地向內彎折延伸的右連接圓環121，並且左、右連接圓環相互貼靠在一起，從而使圈體的軸向截面大致呈工字型。為了使圈體和幅板可靠結合，我們可在左、右圈體上分別設置若干在圓周方向均勻分布的圈體連接過孔13，在左連接圓環上設置若干在圓周方向均勻分布的左幅板連接過孔112，在右連接環上與左幅板連接過孔對應處設置右幅板連接過孔122。此外，鋁合金壓鑄成型的幅板包括貼靠左連接圓環的左幅板21、貼靠右連接圓環的右幅板22、以及包覆在圈體外側左、右圈體接合處的抱箍23，左幅板和右幅板之間通過嵌設在左、右幅板連接過孔內的軸向連接塊24連接成一體，左幅板和抱箍之間通過嵌設在左圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊25連接成一體，右幅板和抱箍之間通過嵌設在右圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊連接成一體。也就是說，左、右幅板和抱箍連接成一個整體，並與左、右圈體可靠地結合成一個完整的複合式車圈，以有效地避免鋼質的圈體因焊接對接處造成的生產效率低、強度受影響的問題。
另外，我們可使左圈體上的圈體連接過孔與左幅板連接過孔數量相等，並且使左圈體上的圈體連接過孔與左幅板連接過孔一一對應地相互連通；與此相同地，使右圈體上的圈體連接過孔與右幅板連接過孔數量相等，並且使右圈體上的圈體連接過孔與右幅板連接過孔一一對應地相互連通。這樣，在用於衝出圈體連接過孔與左、右幅板連接過孔的衝模上只需設置一個衝頭，即可同時衝出圈體連接過孔與左幅板連接過孔或圈體連接過孔與右幅板連接過孔，有利於簡化衝孔工序，提高衝孔模具的強度和使用壽命。特別是，當鋁合金壓鑄成型出幅板時，左、右圈體上的徑向連接塊和軸向連接塊分別連接成一個l形的構件，而左右兩個l形的構件則連接成一個t形構件，該t形構件則將外側的抱箍、左、右幅板牢固地連接在一起，既有利於提高幅板的強度，同時有利於提高幅板和圈體的結合強度。
進一步地，我們還可在左圈體上靠近右圈體的一側設置縮小的階梯14，在右圈體上靠近左圈體的一側設有縮小的階梯，當左、右圈體相對地貼靠在一起時，左、右圈體的階梯在圈體的中間拼接成一個嵌入環槽15，抱箍則嵌設在嵌入環槽內，從而可保持圈體表面的平整，同時有利於增加抱箍和圈體的結合面積，提高抱箍和圈體的結合力。
為了提高圈體的徑向支撐力，我們還可在左圈體的內側設置和左幅板連接成一體的左支撐圈16，在右圈體的內側設置和右幅板連接成一體的右支撐圈17，左圈體的圈體連接過孔自左幅板連接過孔一側軸向延伸至靠近左支撐圈外側邊緣處，右圈體的圈體連接過孔自右幅板連接過孔一側軸向延伸至靠近右支撐圈外側邊緣處。也就是說，當我們通過鋁合金壓鑄成型工藝製成幅板時，左幅板的外側邊緣形成一個左支撐圈，右幅板的外側邊緣形成一個右支撐圈，而左、右支撐圈又分別通過徑向連接塊與抱箍連接成一體，從而使左、右支撐圈可對圈體形成有效的徑向支撐作用，而抱箍則又可對左、右支撐圈起到一個加強作用，從而在確保強度的同時可儘量減小抱箍和左、右支撐圈的厚度，與此同時，我們還可在左、右幅板上對應左、右幅板連接過孔的位置設置相應的減重孔，以降低複合式車圈的重量。
實施例2：一種複合式車圈的製造方法，其適用於製造成型如實施例1所描述的具有鋼質圈體和鋁質幅板的複合式車圈，具體包括如下步驟：
a.先通過衝孔工藝在第一塊圓形鋼板上靠近邊緣的外側衝出若干在圓周方向均勻分布的圈體連接過孔，並在該鋼板上靠近中心的內側衝出若干左幅板連接過孔；相類似地，在另一塊圓形的鋼板上靠近邊緣的外側衝出若干在圓周方向均勻分布的圈體連接過孔，並在該鋼板上靠近中心的內側衝出若干右幅板連接過孔。然後通過拉伸成型工藝將第一塊鋼板拉伸成具有平底的碗形的左圈體，將另一塊鋼板拉伸成具有平底的碗形的右圈體；
b．採用衝孔工藝在左圈體的平底中心衝出一個圓孔，從而使左圈體的平底形成左連接圓環；採用衝孔工藝在右圈體的平底中心衝出一個圓孔，從而使右圈體的平底形成右連接圓環，此時的左幅板連接過孔位於左連接圓環上，右幅板連接過孔位於右連接圓環上；
c．然後開始用鋁合金壓鑄機成型出幅板，如圖4所示，其中用於成型幅板的壓鑄模具包括上模3、下模4、左抽芯滑塊41、右抽芯滑塊42等。由於壓鑄模具屬於現有技術，因此，本實施例中不做過多的描述。先將左圈體放置到安裝在壓鑄機上的鋁合金壓鑄成型模具下模的左抽芯滑塊上定位，將右圈體放置到鋁合金壓鑄成型模具下模的右抽芯滑塊上定位，壓鑄成型模具的抽芯機構動作，左抽芯滑塊帶動左圈體向下模的中心橫向移動，右抽芯滑塊帶動右圈體向下模的中心橫向移動，從而使左圈體上的左連接圓環和右圈體上的右連接圓環相互貼靠在一起，並且左連接圓環上的左幅板過孔和右連接圓環上的右幅板過孔一一對應。需要說明的是，我們需要使左連接圓環上的左幅板過孔和右連接圓環上的右幅板過孔的數量相等，並且形狀相同。此外，左、右圈體可通過機械手放置到左、右抽芯滑塊上；
d．鋁合金壓鑄成型模具上模和下模完成合模動作，此時上、下模以及左、右抽芯滑塊共同拼接構成壓鑄模具的型腔，而左、右圈體的部分位於該型腔內，從而使左、右圈體成為壓鑄成型時的鑲嵌件。然後壓鑄機通過鋁合金壓鑄模具的澆道系統將熔融的鋁合金液體高速地充注到鋁合金壓鑄模具的型腔內；
e、冷卻系統使型腔內的鋁合金液體冷卻固化，從而在左圈體一側形成左幅板，在右圈體一側形成右幅板，左、右幅板在中心處連接成一體，從而形成具有車軸孔的幅板，左、右圈體和幅板連接成一個複合式車圈，在相互貼靠的左、右圈體的外側形成抱箍，在左、右幅板連接過孔內形成連接左、右幅板的軸向連接塊，在左圈體的圈體連接過孔內形成連接左幅板和抱箍的徑向連接塊，在右圈體的圈體連接過孔內形成連接右幅板和抱箍的徑向連接塊，從而使幅板和左、右圈體可靠地連接在一起；
f.上、下模分模，頂出機構動作，將停留在下模上的複合式車圈頂離下模，即可取下複合式車圈。
為了簡化工序，在步驟a中，我們可使第一塊圓形鋼板上的圈體連接過孔和左幅板連接過孔數量相等，且一一對應地相互連通構成扇形長孔、類似地，另一塊圓形鋼板上的圈體連接過孔和右幅板連接過孔數量相等，且一一對應地相互連通構成扇形長孔。這樣，在步驟e中，形成在左圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊與形成在左幅板連接過孔內的軸向連接塊連接成一體的l形連接塊，形成在右圈體的圈體連接過孔內的徑向連接塊與形成在右幅板連接過孔內的軸向連接塊連接成一體的l形連接塊，左右兩個對應的l形連接塊則連接成一體的t形構件。
另外，如圖5所示，在步驟b中，我們還可在左連接圓環上貼靠右連接圓環一側拉伸出2個內凹的定位凹槽16，從而在左連接圓環上遠離右連接圓環的一側形成相應的凸塊；相應地，右連接圓環上貼靠左連接圓環一側拉伸出與定位凹槽適配的2個定位凸起17，從而在右連接圓環上遠離左連接圓環一側形成凹槽。這樣，當左、右圈體貼靠在一起時，定位凸起適配在定位凹槽內，從而使左、右圈體既可相互準確定位，又可顯著地提高其相互之間的抗扭轉強度，使左、右圈體有效地連接成一體。
當然，我們需要在鋁合金壓鑄成型模具下模的左抽芯滑塊端部設置與凸塊適配的容置槽411，在下模的右抽芯滑塊端部設置與凹槽適配的定位塊421，以便在壓鑄成型幅板時，左、右圈體在合金壓鑄成型模具的左、右抽芯滑塊上可準確可靠定位。