一種輪轂製造設備的製作方法
2023-05-24 12:30:36 2
本實用新型涉及汽車製造技術領域，尤其涉及一種輪轂製造設備。
背景技術：
伴隨著汽車工業的發展，汽車的普及率逐年上升，已經逐步成為普通家庭常用的交通工具。而家用汽車的普及，也對汽車的輕量化、安全性、操控性和環保性等性能，提出了更高的需求。
輪轂是汽車最重要的部件之一，輪轂性能的優化對於汽車性能的優化起著至關重要的作用。目前，輕質結構材料例如鋁合金、鎂合金等，由於具備質量輕、強度高等特點，已經成為輪轂材料的較佳選擇。利用輕質結構材料製造的輪轂，可以減輕整車質量，質量的減輕不僅僅可以降低燃油油耗，提升電動續航裡程，還可以降低慣性，提升車輛的操控性。
目前，多採用低壓鑄造技術製造鋁合金，鎂合金等輕質結構材料輪轂。低壓鑄造技術通常是使用低壓將液態的合金材料壓進鑄模內以形成輪轂。但是，低壓鑄造技術所製造的輪轂，其分子晶粒粗大，晶隙缺陷較多，性能有待進一步提高。因此，需要發展更先進的製造工藝來製造輕質結構材料輪轂從而提升輕質結構材料輪轂的性能。
技術實現要素：
有鑑如此，本實用新型提供一種輪轂製造設備，能夠利用擠壓鍛造工藝製造輪轂，有效提升輪轂性能。
為解決上述技術問題，本實用新型實施例提供以下技術方案：
本實用新型實施例提供一種輪轂製造設備，包括：
第一凸模，側模和第二凸模；
所述第一凸模與所述第二凸模相對設置，且所述第一凸模可相對所述第二凸模運動；
所述側模設置於所述第一凸模和所述第二凸模之間；
所述側模、第一凸模和第二凸模相配合時，在所述側模、第一凸模和第二凸模之間形成輪轂的模腔；其中，
所述側模包括至少兩塊分模；所述分模中的至少一塊為可移動分模。
在第一種實施方式中：
所述設備還包括基座，所述第二凸模和所述側模設置在所述基座上；
所述側模中的可移動分模的底部設置有滑塊，所述基座上設置有與所述滑塊相配合的導槽。
在第二種實施方式中：
所述設備還包括基座，所述第二凸模設置在所述基座上；
所述基座上設置有工作檯，所述側模設置在所述工作檯上；其中，
設置所述可移動分模的工作檯為可移動工作檯，所述可移動分模隨著所述可移動工作檯的移動而移動。
結合第二種實施方式，在第三種實施方式中：
所述側模中的各分模均為可移動分模；
每個分模各自可拆卸地固定在一對應的工作檯上；
所述各工作檯向所述模腔中心方向移動使得所述至少兩塊分模相拼合，所述各工作檯遠離所述模腔中心方向移動使得所述至少兩塊分模相分離。
結合第三種實施方式，在第四種實施方式中：
所述各工作檯上設置有定位銷，所述各分模的底部設置有與所述定位銷相適配的定位孔，所述定位銷插入至所述定位孔中使得所述各分模定位在對應的工作檯上。
結合第四種實施方式，在第五種實施方式中：
所述各工作檯的底部設置有滑塊，所述基座上設置有與所述滑塊相配合的導槽。
在第六種實施方式中：所述至少兩塊分模對稱設置。
在第七種實施方式中：
在所述側模中的各分模處於拼合狀態時，所述側模的外周設有側模定位塊或所述側模的外周套設有側模定位套筒。
在第八種實施方式中：
所述第一凸模、所述側模和所述第二凸模中的至少一者的內部設置有加熱部件。
在第九種實施方式中：
所述設備還包括基座，所述第二凸模設置在所述基座上；
所述第一凸模設置於所述第二凸模的正上方；
所述第二凸模的上表面具有模型面，所述至少兩塊分模圍繞所述第二凸模上的模型面設置；
所述第一凸模包括基部和模芯部；
所述至少兩塊分模處於拼合狀態時，所述至少兩塊分模和所述第二凸模之間形成放置胚料的擠壓腔，所述至少兩塊分模形成所述擠壓腔的側壁，所述第二凸模形成所述擠壓腔的底部；
所述側模、第一凸模和第二凸模相配合時，所述第一凸模的基部支撐在所述側模的頂部，所述第一凸模的模芯部伸入所述擠壓腔中；
在所述至少兩塊分模處於拼合狀態時，所述側模的外周設有側模定位塊或所述側模的外周套設有側模定位套筒；
所述第一凸模、所述側模和所述第二凸模的內部均設置有加熱部件。
結合第九種實施方式，在第十種實施方式中：
所述基部的下表面設置有翻邊模型面，
所述側模、第一凸模和第二凸模相配合時，在所述側模的頂部內側與所述第一凸模的基部的翻邊模型面之間形成有輪轂的第一翻邊模腔，在所述側模的底部內側與所述第二凸模的上表面之間形成有輪轂的第二翻邊模腔。
在第十一種實施方式中：
所述設備還包括輪轂頂出機構，所述輪轂頂出機構設置在所述第二凸模的底部，用於頂出擠壓成形的輪轂；
在第十二種實施方式中：
所述設備還包括機械手，所述機械手用於取出擠壓成形的輪轂。
結合第一種至第十二種方式中的任一種實施方式，在第十三種實施方式中：
所述側模包括2至9塊分模。
本實用新型實施例提供的輪轂製造設備，通過第一凸模、側模和第二凸模的配合，對胚料進行擠壓形成輪轂，即可以採用擠壓鍛造工藝製造輪轂，這種工藝製造的輪轂，由於胚料受到巨大的擠壓衝擊力，因此，所製造的輪轂，晶體分子較小，分子間隙較密，分子密度較高且分子之間的相互力更強，因此，可使輪轂的重量更輕，剛性更佳，有效提升了輪轂性能。
附圖說明
圖1是本實用新型的一個實施例提供的輪轂製造設備的結構示意圖；
圖2是圖1所示的輪轂製造設備的一種結構爆炸示意圖；
圖3是圖1所示的輪轂製造設備中側模拼合示意圖；
圖4是本實用新型的一個實施例提供的輪轂製造設備在第一凸模第二凸模側模相配合時的前視圖；
圖5是圖4所示的輪轂製造設備沿AA方向的剖面結構示意圖；
圖6是圖4所示輪轂製造設備中第一凸模的結構示意圖；
圖7是圖4所示的輪轂製造設備的俯視示意圖；
圖8是本實用新型的一個實施例提供的輪轂製造設備在第一凸模第二凸模側模相配合時的結構示意圖；
圖9是利用本實用新型實施例提供的輪轂製造設備製造輪轂的工藝流程圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
需要強調的是，由於本實用新型實施例提供的輪轂製造設備和輪轂製造方法利用的是擠壓胚料使胚料成形為輪轂的方式，因此，涉及多種與輪轂對應的模具，例如凸模、側模、翻邊模等，而附圖中所示意的各模具的外形以及各模具內在的模型圖樣等僅為說明所用，並不用於表示真實模具外形和真實模型圖樣，因此並不限制本實用新型，在本實用新型的設計構思下，本領域技術人員可以根據輪轂的配置要求以及製造工藝的優化等實際情況設計各模具，包括模具的外形、模型圖樣等等。
可以理解的是，為突出本實用新型實施例的設計構思和設計要點，本實用新型實施例中的輪轂製造設備僅著重描述設備中部分部件，顯然該設備還包括其他部件，來與所著重描述的部件相配合來實現設備的正常運行。本領域技術人員可以基於本實用新型實施例的設計構思，來設計和配置這些其他部件，本實用新型對此不做限定。
結合圖1至圖3所示，本實用新型實施例提供一種輪轂製造設備，包括：
第一凸模1，側模2和第二凸模3；
第一凸模1與第二凸模3相對設置，側模2設置於第一凸模1和第二凸模3之間；具體的，第一凸模1、側模2和第二凸模3可以是由上到下依次設置，也可以是由下到上依次設置，當然也可以由左向右或者由右向左依次設置；優選的，第一凸模1、側模2和第二凸模3由上到下依次設置，第一凸模1設置於第二凸模3的正上方；
第一凸模1可相對第二凸模3運動，即第一凸模1可朝向第二凸模3運動也可遠離第二凸模3運動，具體的，第一凸模1可在力的作用下朝向或者遠離第二凸模3運動，例如，第一凸模可在液壓缸或者電動機提供的力的作用下，朝向或者遠離第二凸模3；
具體的，第一凸模1包括基部10和模芯部11；
側模2為分塊設計，側模2包括至少兩塊分模20並且分模20中的至少一塊分模為可移動分模，即側模2中的部分或者全部分模20被設置為可移動的，可移動分模20的移動可以使得所有分模20拼合在一起形成完整的側模2，也可使可移動側模20與其他分模分離；
舉例說明，具體可參見圖2所示，側模2包括4塊分模20，這4塊分模可以全部設置為可移動分模，也可以部分設置為可移動分模，例如，其中2塊設置為可移動分模；需要強調的是，圖2所示實施例僅為示例，本實用新型不限於此，分模20的塊數不限，可以為2塊、3塊、4塊、5塊、6塊、7塊、8塊、9塊以及更多塊等等任意塊數；側模2的這種分塊設計，一方面，由於各分模20的體積較小，模具製備起來更加容易，尺寸精確易控，模具工藝成形性較好，能夠有效減少模具投入，另一方面，在後續製造輪轂與第一凸模1和第二凸模3相配合對胚料進行擠壓時，可以使胚料的受力更加均勻，有效保證所製造的輪轂的性能；而分模20的可移動設計便於模具的維護和更換，而且，利用分模20的移動使得輪轂更容易脫模。
優選的，側模2的至少兩塊分模20可以對稱設置，例如，如圖2所示，4塊分模20均勻對稱設置，再例如，分模20可設計為弧長相同、可拼接為圓環狀側模的至少兩塊圓弧狀分模；
無論拼合與否，側模2的至少兩塊分模20都圍繞第二凸模3的模型面30設置。參見圖3，當通過可移動分模20的移動使分模20處於拼合狀態時，分模20拼合後的側模2和第二凸模3形成放置輪轂胚料的擠壓腔200，其中，側模2的至少兩塊分模20形成擠壓腔200的側壁，第二凸模3形成擠壓腔200的底部，側壁的內表面為側模2的模型面21；
在製造輪轂時，首先將移動可移動分模20使分模20拼合，並與第二凸模3形成擠壓腔200，擠壓腔200中將放置輪轂胚料，例如鋁合金胚料、鎂合金胚料等，然後，第一凸模1在力的作用下向第二凸模3運動，對胚料進行擠壓衝擊，側模2、第一凸模1和第二凸模3相配合來擠壓胚料形成輪轂4。在側模2、第一凸模1和第二凸模3相配合時，即在輪轂製造過程中需要側模2、第一凸模1和第二凸模3相配合擠壓胚料形成輪轂時，側模2、第一凸模1和第二凸模3之間形成輪轂4的模腔100，模腔100的形狀與輪轂4相對應，在側模2、第一凸模1和第二凸模3的共同作用下，胚料被擠壓成形為與模腔100對應的形狀，從而形成輪轂4。具體的，第一凸模1在力的作用，向第二凸模3運動，使模芯部11深入到擠壓腔200中，向胚料施加擠壓力，從而與側模2和第二凸模3構成相配合狀態形成模腔100從而對胚料進行擠壓。
在輪轂4成形後，第一凸模1遠離第二凸模3運動從而使模芯部11退出擠壓腔200，然後，可移動分模20遠離模腔100移動與其他分模20分離，從而便於輪轂取出。可選的，可在第二凸模3的底部配備輪轂頂出機構，用於將擠壓成形的輪轂4頂出，也可在輪轂製造設備中設置機械手，通過機械手將擠壓成形的輪轂取出。
本實用新型實施例提供的輪轂製造設備，通過側模2的分塊設計和可移動設計，使得側模製備起來更加容易，尺寸精確易控，模具工藝成形性較好，而且便於側模的維護和更換，能夠有效減少模具投入，而且使得輪轂更容易脫模，在對胚料進行擠壓時可以使胚料的受力更加均勻，有效保證所製造的輪轂的性能。
而且，本實用新型實施例提供的輪轂製造設備，可以通過第一凸模1、側模2和第二凸模3的配合對胚料進行擠壓從而形成輪轂，即可以採用擠壓鍛造工藝製造輪轂，這種工藝製造的輪轂，由於胚料受到巨大的擠壓衝擊力，因此，利用本實用新型實施例所製造的輪轂，晶體分子較小，分子間隙較密，分子密度較高且分子之間的相互力更強，因此，可使輪轂的重量更輕，剛性更佳，有效提升了輪轂性能，對於使用這種輪轂的車輛而言，可以有效降低油耗提升續航裡程，而且，還可以有效改善加速、制動距離、操控等性能，能夠帶給汽車用戶更加舒適的駕駛體驗。
本實用新型實施例提供的輪轂製造設備中，為形成閉合的擠壓腔200，參見圖1和圖3，當分模20處於拼合狀態時，至少兩塊分模20設置於第二凸模3的上表面31上，且圍繞上表面31上的模型面30設置。但上述方式僅為示例，為實現分模20與第二凸模3的緊密連接，分模20和第二凸模3之間可設置結合部，兩者可通過結合部的配合而緊密連接在一起，例如，結合部可以包括設置在分模20和第二凸模3中的一者上的卡槽，設置在兩者中的另一者上的、與所述卡槽配合使用的、可卡接在所述卡槽中的卡扣。本實用新型對此不做限定，本領域技術人員可以任意選擇。
可選的，在本實用新型的一個實施例中，輪轂製造設備還包括基座(圖中未示出)，第二凸模3和側模2均設置在基座上，為便於模具的更換，第二凸模3和側模2可均為可拆卸設置。為了實現可移動分模20的移動，可選的，可移動分模20的底部設置有滑塊，基座上設置有與滑塊相配合的導槽，從而使得可移動分模20可在基座上沿預定路線移動。
可選的，在本實用新型的一個實施例中，輪轂製造設備還包括基座(圖中未示出)，第二凸模3可拆卸地設置在基座上，基座上還設置有工作檯，側模2的各分模可拆卸地設置在工作檯上，其中，設置可移動分模20的工作檯為可移動工作檯，可移動分模20隨著可移動工作檯的移動而移動。具體的，為了實現可移動工作檯的移動，可移動工作檯底部可設置有滑塊，基座上設置有與滑塊相配合的導槽，從而使得可移動工作檯可在基座上沿預定路線移動。
進一步的，在本實用新型的一個實施例中，側模2中的各分模20均為可移動分模，每個分模20各自可拆卸地固定在一對應的工作檯上，各工作檯向模腔100中心方向移動使得側模使得分模20相拼合，各工作檯遠離模腔100中心方向移動使得分模20相分離。
舉例而言，為將分模20設置在工作檯上，各工作檯上可設置有定位銷，各分模20的底部設置有與定位銷相適配的定位孔，定位銷插入至定位孔中使得各分模20定位在對應的工作檯上。
具體的，由於第一凸模1、側模2和第二凸模3需要相互配合對胚料完成擠壓成形，因此，需要保證各分模20的拼合狀態的牢固性，因此，在側模2中的各分模20處於拼合狀態時，可在側模2的外周設有側模定位塊或可在側模2的外周套設有側模定位套筒，達到側模進行限位的作用，有效保證分模20的緊密拼合。
可選的，第一凸模1、側模2和第二凸模3中的至少一者的內部設置有加熱部件，例如加熱絲，從而可對設置加熱部件的一方進行預熱和保溫，使模具與胚料的溫度相匹配，有效保證胚料的加工質量。優選的，第一凸模1、側模2和第二凸模3的內部均設置有加熱部件。
結合圖4至圖7所示，本實用新型又一實施例提供一種輪轂製造設備，該輪轂製造設備包括：
第一凸模1，側模2和第二凸模3，第一凸模1位於第二凸模3的正上方，側模2位於第一凸模1和第二凸模3之間；
第二凸模3可拆卸的設置在基座(圖中未示出)上；
側模2包括4塊分模20，且這4塊分模20全部或部分為可移動分模，分模20圍繞第二凸模3上的模型面30設置；在分模20處於拼合狀態形成完整側模2時，通過鎖緊機構將可移動分模20鎖緊使其不能移動，保證後續與第一凸模1和第二凸模3的擠壓配合，鎖緊機構例如為在側模2外周設置的定位塊，或者在側模2外周套設的定位套筒；
第一凸模1包括基部10和模芯部11，如圖5和圖6所示，和前述實施例不同的是，本實施例中，基部10的下表面還設置有翻邊模型面12，該翻邊模型面12用於形成輪轂的擴口翻邊；
第一凸模1、側模2和第二凸模3中可以均設置加熱部件，用於對這幾個模具進行預熱和保溫；
分模20拼合後和第二凸模3形成擠壓腔，擠壓腔放置胚料後，第一凸模1向下運動，模芯部11深入到擠壓腔中對胚料施加擠壓衝擊力，從而形成側模2、第一凸模1和第二凸模3相配合的狀態，此時，參見圖5，側模2、第一凸模1和第二凸模3形成與輪轂形狀相對應的模腔100，結合圖4、圖5、圖7所示，第一凸模1的基部10支撐在側模2的頂部，模腔100的形狀與輪轂相對應，在側模2、第一凸模1和第二凸模3的共同作用下，胚料被擠壓成形為與模腔100對應的形狀，從而形成輪轂；
模腔100中包括第一翻邊模腔101和第二翻邊模腔102，在側模2、第一凸模1和第二凸模3相配合時，在側模2的頂部內側與第一凸模1的基部10的翻邊模型面12之間形成有輪轂的第一翻邊模腔101，在側模2的底部內側與第二凸模3的上表面之間形成有輪轂的第二翻邊模腔102，第一翻邊模腔101和第二翻邊模腔102用於形成輪轂的擴口翻邊。
這樣一來，在模腔100的作用下，通過一次擠壓，輪轂的擴口翻邊和條幅等可以一次成形，不需要後續進一步加工，有效簡化輪轂的製造工藝，進一步提高輪轂的成品率。
第二凸模3的底部配備輪轂頂出機構，用於將擠壓成形的輪轂頂出，也可在輪轂製造設備中設置機械手，通過機械手將擠壓成形的輪轂取出。
圖8為本實用新型又一實施例提供的輪轂製造設備，如圖8所示，本實施例中，第一凸模1設置在第二凸模3的正上方，包括基部10和模芯部11；側模2通過定位銷61可拆卸地固定設置在工作檯6上，定位銷61插入到側模2上的與定位銷適配的定位孔中；側模2包括多塊分模，且多塊分模中包括至少一塊可移動分模，可移動分模設置的工作檯6為可移動工作檯，通過可移動工作檯的移動，可移動分模和其他分模拼合在一起形成完整側模，並和第二凸模3一起形成放置胚料的擠壓腔，各分模圍繞第二凸模的模型面30設置，且各分模與第二凸模緊密接合形成密閉的擠壓腔；第二凸模3的底部設置有輪轂頂出機構5，能夠向上運動頂出輪轂；第二凸模3可拆卸設置在基座上；在第一凸模1、側模2、第二凸模3相配合時，第一凸模1向下運動，第一凸模1的模芯部11深入到擠壓腔中擠壓胚料，第一凸模1、側模2、第二凸模3之間形成輪轂的模腔100，從而利用模腔100使胚料成形為輪轂。
如圖9所示，利用本實用新型實施例提供的輪轂製造設備製造輪轂的工藝流程，包括：
步驟101，將可移動分模向第二凸模移動，以使可移動分模與其它分模相拼合，在各分模與第二凸模之間形成擠壓腔。
其中，在各分模拼合後，形成輪轂的側模。
步驟102，將拼合後的各分模進行限位。
限位的意義在於，使拼合後的可移動分模鎖定不在移動，並使分模的拼合狀態保持穩定。
具體的，可在側模外周套設定位套筒，也可在側模外周設置定位塊，從而達到對分模進行限位的目的。
步驟103，在擠壓腔中放入胚料。
步驟104，將第一凸模向第二凸模移動並擠壓擠壓腔中的胚料以形成輪轂。
根據可移動分模的設置方式，當可移動分模設置在基座上時，在步驟101中，將可移動分模沿基座向第二凸模移動，在移動過程中，可移動分模底部設置的滑塊與基座上設置的導槽相配合；
當可移動分模設置在工作檯上，工作檯設置在基座上時，在步驟101中，將可移動分模連同對應的工作檯沿基座向第二凸模移動，在移動過程中，工作檯底部設置的滑塊與基座上設置的導槽相配合。
在步驟103在所述擠壓腔中放入胚料前，可以首先將第一凸模、第二凸模及側模預熱到第一預定溫度，將胚料預熱到第二預定溫度，後續步驟中，第一凸模、第二凸模及側模將保溫在第一預定溫度。其中，第一預定溫度和第二預定溫度可以相同，也可以不同。胚料不同，預熱溫度可相應調整，舉例而言，第一預定溫度和第二預定溫度可以為330-440攝氏度。
預熱後，在步驟103中，將預熱後的胚料放入到由預熱至並保持第一預定溫度的側模和第二凸模形成的擠壓腔中。在步驟104中，將預熱至並保持在第一預定溫度的第一凸模向第二凸模移動並深入到擠壓腔中擠壓擠壓腔中的胚料以形成輪轂。
具體的，在步驟104中，將第一凸模向第二凸模移動，使第一凸模的模芯伸入擠壓腔擠壓擠壓腔中的胚料，此時，第一凸模的基部支撐在側模的頂部，保壓一定時間，即保持一定壓力對胚料持續一段時間，令胚料受壓變形形成輪轂，其中，在側模的頂部內側與所述第一凸模的基部的翻邊模型面之間形成有輪轂的第一翻邊，在側模的底部內側與第二凸模的上表面之間形成有輪轂的第二翻邊。
其中，保壓時間也可稱為第一凸模擠壓擠壓腔中的胚料的擠壓時間需要大於等於第一預定時間，其中第一預定時間可以為3秒。具體的，保壓時間可以為3-300秒。
步驟104後，即在保壓結束輪轂成形後，令第一凸模遠離第二凸模運動退出擠壓腔，使側模的可移動分模移動從而結束分模的拼合狀態，這時，利用機械手直接取出第二凸模上的成形輪轂，或者，利用第二凸模底部的輪轂頂出機構將第二凸模上的成形輪轂頂出，或者，先利用第二凸模底部的輪轂頂出機構將第二凸模上的成形輪轂頂出，然後利用機械手將輪轂取出。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
本說明書中的各個實施例均採用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。
以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。