車輪輪輻冷壓成形加工工藝

柳州市鋼圈廠 （廣西 545007） 周永紅

車輪是連接輪胎與制動轂的一個零件。本文介紹的車輪輪輻是工業(yè)車輛中車輪，這是焊接結構件的一個主要零件，它與制動轂通過螺栓直接相聯(lián)（見圖1）。由于圓環(huán)狀的結構特點，決定了如何更好地節(jié)約材料制作該零件的工藝，是其更具有競爭力的特質；而其需要承擔相當的承載力，又決定其材料必須具有較好的抗拉強度和較好可焊性的特點，一般選用Q235B或Q345B這兩種材料。

圖1 輪輻示意圖

通常，為了節(jié)省材料，普遍采用條料來做輪輻料，先將方料制成條料：要么制成圓筒后加熱擴口翻邊，再成形壓平，如專利號CN200510079704.3的熱成型輪輻工藝及專利號CN201020122358.9輻板壓平模具；要么加熱制成螺旋狀坯料，最后加熱成型壓平，如CN200910118386.5輪式工程機械車輪輻板制造工藝及其專用立卷機。以上方案均屬于熱加工工藝，能源消耗巨大，加熱所消耗的能源，占到整個加工所需能源的80%以上，且污染環(huán)境。

具體分析以上方法存在的問題：第一個專利方法是因為翻邊擴口時，伸長率大于26%，而Q235、Q345的伸長率分別為26%、21%，不加熱就會開裂，造成工件報廢。第二個專利方法是因為在卷圓時，工件內圓是增厚的，外圓是減薄的，整個圓環(huán)面是翹曲不平的，加熱鍛造固然可行，而且需要1000t壓力機才可以保證工藝要求；若冷壓鍛造理論上可行，但需要相當大噸位的壓力機。實踐中2500t壓力機也只能保證40%工件達工藝要求，但究竟需要多大噸位的不好計算，總之投資成本巨大，得不償失。因此，上述方法，雖然都節(jié)省了一定的材料，但能源消耗大，平面度差，表面粗糙度差，而且加熱時間長，生產效率低，不易形成流水線生產。明顯特征如圖2所示。

圖2

要想減少能源、材料消耗，較有效的方法就是采用冷加工工藝。該工藝路線為：打印記→盤卷→割料→開坡口→點焊→焊接→打磨→整形→車加工→鉆孔。本方法的關鍵工序在整形、將平整好的圓環(huán)料放入擴平模中，進行一邊擴脹，一邊壓平，達到整形的目的。

這種方法的工藝特點：第一，使工件基本都較好地處于三向壓應力狀態(tài)下，這時材料的塑性狀態(tài)好，較容易發(fā)生塑性變形，換言之就是最容易達到整形的目的；第二，通過一擴一壓，將前面工序所產生內應力基本消除了，而由此產生的內應力也是相對較少的。

此關鍵工序的特點：①通過擴脹保證了圓度。②通過壓平保證了平面度，減少了車加工的余量，更加節(jié)省材料，使得材料利用率得到顯著提高，同時減少了加工時間，進一步提高了生產效率。③又擴又壓，使晶粒能夠合理的流動，使得輪輻具有較高的強度。④邊擴邊壓，壓力機的噸位相對較小，800t即可。⑤輪輻尺寸精度、形位公差，可以通過脹錐與脹錐固定座之間加減墊片及壓平模與壓平模座之間加減墊片來調節(jié)。擴平模的示意如圖3所示，此模由脹錐、脹塊及壓平模三個主要零件組成。

圖3

為進一步理解本工藝特性，特用圖4表示。

圖4

通過對本工藝關鍵工序和特性的描述，可以得出以下優(yōu)點：

（1）整個工藝過程不用消耗電、煤、油、燃氣等，節(jié)約大量的能源。

（2）相比其他方法節(jié)約能耗80%以上，而且非常環(huán)保，是節(jié)能減排的好方法。

（3）不用加熱，也就沒有能量轉換所需要消耗的時間，節(jié)省了熱轉換的時間，提高了生產效率。

（4）不用加熱，也就沒有燒損，板厚相對可以薄0.5～1mm，更加節(jié)約了材料，材料利用率達96%以上。

（5）不用加熱，表明就沒有氧化皮，表面粗糙度就好。

（6）又擴又壓，很好地保證了工件的圓度、平面度，提高了產品質量。

（7）只需單面車加工，既減少了車加工工序、余量，又保證了平面度。