擋圈冷壓成形工藝

柳州市鋼圈廠 (廣西 545007)周永紅

擋圈是可以從車輪中輪輞上拆卸下來的輪緣，輪緣是用來擋住輪胎，防止輪胎在輪輞上發生軸向竄動的部位，如圖1 所示。

圖1

目前，市場有一種公開的專利號CN200910118389.9輪式工程機械車輪用擋圈制造工藝及其專用模具，是一種熱壓縮口工藝，通過將低碳鋼Q235B 或低合金鋼Q345B 加熱變形來實現擋圈的形狀。采用熱加工的辦法，能耗高，產品外觀質量差，粉塵大，生產環境惡劣，生產效率低，不易形成流水線生產，也不符合國家節能減排的要求。還有一種冷壓縮口工藝，但所采用的材料是寶鋼標準的汽車結構用冷連扎鋼板，價格比Q235B 每噸高出600 元左右，生產成本較高。這兩種工藝方法，不論是熱加工也好，還是冷加工也好，其本質是在擴口時，盡量減少伸長率——即縮口;熱加工是通過加熱提高伸長率，冷加工是選用伸長率較高的材料;盡管如此，還是有1%～2%左右的脹爆率，這進一步增加了生產成本，主要是因為在擴口(縮口)時，甚至已經達到了材料伸長率的極限。另外，外資廠也是采用類似的擴口(縮口)工藝，材料、模具都是進口的，價格更昂貴。工藝流程如圖2～圖4 所示，分別為卷圓筒、擴口(縮口)、成形工藝。

圖2

圖3

圖4

那么，有沒有一種辦法，既不用加熱，又不用伸長率好的材料，更不用昂貴的模具，就能解決擋圈常用材料Q345B 或Q235B 伸長率不足的問題呢?

其實，解決伸長率不足，最行之有效的辦法就是在整個制造過程中沒有拉伸變形。本著這樣一種思想，我們來看一下，從圖2 到圖3，是擴口，就是有伸長;要是反過來，將圓筒直徑直接卷成擴口后的直徑，小端直徑采用收縮的方法，材料收縮率又超了，會起皺紋，顯然更加行不通。若按專利2013100717607 車輪輪輻冷壓成形加工工藝那樣，先卷成圓餅料，再擴小端喇叭口、最后成形，分別如圖5～圖7 所示。問題是在擴小端喇叭口時，伸長率同樣超了，沒法行得通。但是，從圖上我們不難看出，既然可以卷成直的圓筒體，如圖2 所示，也可以卷成平的圓餅料，如圖5 所示，為什么不直接卷成斜的錐筒體，如圖6 所示呢!只要這個錐筒體大端直徑大于圖3 所示的大端直徑，小端接近圖3 的直徑，斜度保持一樣，這樣所有的問題不就都解決了嗎。

圖5

圖6

圖7

實現這個目標是簡單的:首先，設計一套卷圓輪，如圖8 所示;將3～6 倍尺扁鋼，卷成錐形圓盤料，如圖9 所示;再制成如圖6 所示的錐筒體;最后壓型成圖7 的擋圈。

這種工藝自然形成了喇叭口，不需要擴口(縮口)，則很好地避開了伸長率不足，造成脹爆開裂報廢的問題，節約了由此造成的成本損耗，降低了生產費用。同時，在壓型過程中，大端直徑 (輪緣)是收縮回來才成形的，沒有伸長，只有收縮，說明輪緣是增厚了，意味著這樣成形的擋圈具有較高的強度。

圖8

由此可以看出本工藝相對舊工藝有如下優點:

(1)減少了一道擴口(縮口)工序，降低了成本，提高了效率。

(2)沒有脹爆開裂報廢造成的成本損耗，降低了生產費用。

(3)由于收縮使輪緣增厚的緣故，擋圈強度提高了。

(4)沒有熱加工的高能耗、低產出、外觀差的缺點。

(5)直接卷成了錐筒體，使得成形簡單化，易于成形，成形壓力降低，設備噸位相對減少，能耗成本也降低。

(6)若將圖8 中上下滾的斜面按同直徑中最大輪緣高度設計，那么同直徑不同規格的擋圈都可以用同一副上下滾模，減少模具投入，柔性制造的優點也得到了體現。總之，可以說這是目前為止，較為先進的擋圈工藝。