基于一種非機動車J型鋼圈加工工藝的研究

林仁建　陳超　蘇薛衛(wèi)

摘 要：隨著車輪鋼圈行業(yè)標準的規(guī)范及客戶質(zhì)量要求越來越高，鋼圈加工工藝不能再單純依靠經(jīng)驗來加工，新的工藝方案必須更加細化，其過程也需要新的設(shè)備及方法來控制，尤其ISO/TS16949標準給鋼圈制造帶來更高的要求。本文詳述了一種非機動車J型12×4鋼圈的制造加工過程，其工藝已經(jīng)能很好地保證鋼圈生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：非機動車；鋼圈；加工工藝；沖壓；質(zhì)a量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.217

經(jīng)濟的增長，時的交通、園林等與人們息息相關(guān)的行業(yè)也得到長足發(fā)展，例如非機動車輛沙灘車、高爾夫球車、草坪及園林機械、拖車、掃雪車、電動車等的用途越來越廣泛，車輪是非機動車輛最關(guān)鍵的零部件之一[1]，與地面之間作用的所有的力和力矩（附著力、驅(qū)動力、制動力、側(cè)向力和回正力矩等）都是由車輪承受和傳遞的[2]。目前行業(yè)標準以及設(shè)計能力均能滿足其生產(chǎn)需要，規(guī)格系列化使得大多數(shù)規(guī)格的鋼圈均能達到量產(chǎn)。通常非機動車輛的車輪鋼圈為鋼材壓制及焊接而成，已裝配無內(nèi)胎的輪胎，車輪鋼圈的加工工藝雖已逐漸完善，但更多企業(yè)還是依靠經(jīng)驗制造加工，基本停留在上世紀。

1 J型12×4鋼圈加工工藝

本文以豐田系列掃雪車J型12×4車輪鋼圈為研究對象，鋼圈主要由輪輞和輪輻組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 輪輞加工工藝

輪輞加工材料為SPHC熱軋鋼板，厚度2.5mm，輪輞加工過程如表1。

（1）打字卷圓。在平鋪的鋼板上壓印出產(chǎn)品設(shè)計規(guī)定的標識內(nèi)容，傳輸?shù)骄砣C內(nèi)圈圓，以方便后續(xù)工序的焊接等，刻字位置在輪緣位置，圖2所示平鋪鋼板刻字，圖3所示卷圈機內(nèi)的圈圓。

（2）對焊。輪輞對焊采用閃光對焊能夠滿足焊接強度及外觀要求，閃光對焊屬于電阻焊的一種，焊接代號為“24”。工作時，鉗口和電極將工件兩端加緊，接通電源，同時使工件兩端同時逐漸靠近，在大電流的作用下產(chǎn)生電阻熱，使兩端頭金屬熔化，并開始閃光；同時給予一個快速的頂鍛力，使兩端頭的材料結(jié)合在一起。輪輞對焊工作如圖4所示。

（3）擴口、滾型。輪輞擴口、1滾、2滾、3滾通過形狀過渡，材料均勻變形，同時使輪輞形狀逐漸成型至產(chǎn)品規(guī)定的尺寸（包括輪輞的寬度、輪緣寬度），并將輪緣口處進行切邊。圖5為輪輞滾型過程。

（4）擴張。通過模具中的錐形芯軸的向上運動，使輪輞徑向方向上產(chǎn)生張力，是輪輞的胎圈座周長達到設(shè)計要求，以便于輪胎配合裝配，其尺寸通過球帶尺檢驗。圖6所示模具錐形芯軸原理和模具實體。

（5）沖氣門孔、擠孔。圖7為沖壓輪輞氣門孔，擠壓毛刺，確保輪輞與氣門嘴裝配順利，不刮傷氣門嘴。

1.2 輪輻加工工藝

輪輻加工材料為SPHC熱軋鋼板，厚度4.5mm，輪輻加工過程如表2。

（1）落料。按產(chǎn)品設(shè)計將鋼板沖成一定尺寸的圓料，以便后續(xù)拉伸、成型等工序使用，綜合考慮板料的重量、利用率及動能因素，采用落圓數(shù)來進行沖壓落料。沖壓板材按照設(shè)計，外購相應(yīng)規(guī)格的板材。圖8所示沖壓落料。

（2）拉延、反拉延成型。將圓板料拉出一定高度，有利于后續(xù)反拉延工序時材料的流動（一些小規(guī)格的鋼圈輻板拉延時，可在中心沖出一個工藝小孔，為后續(xù)工序提供位基準）。反拉延是過渡形狀過程，利于材料流動，最后用成型模壓出設(shè)計輪輻形狀，其控制尺寸主要為輪輻深度、螺栓孔凸包的高度等，其中輪輻深度、螺栓孔凸包不足會降低鋼圈彎曲疲勞性能和螺栓孔剛度。圖9所示拉延、反拉延成型的輻板。

（3）翻邊。通過模具沖壓鋼圈輪輻的中心孔，然后對中心孔和外徑進行折彎，形成一定的配合長度，有利于配合整車裝配。中心孔翻孔過程中存在較大的拉應(yīng)力，產(chǎn)品設(shè)計或加工時，設(shè)定一個合理的中心孔高度，提高產(chǎn)品的可制造性，并且可以中心孔裂紋。圖10所示輪輻翻邊。

（4）沖螺栓孔、沖定位孔。螺栓孔及其球面尺寸，通常也是通過沖壓方式實現(xiàn)，給整車裝配帶來便利。輪輻定位通過中心孔定位銷，并確保螺栓孔相對于中心孔的位置度要求，這一加工過程通過三坐標測量機或?qū)Ｓ玫奈恢枚葯z具進行過程監(jiān)控。同樣，依次沖壓倫輪輻的定位孔。圖11為輪輻螺栓孔、定位孔的沖壓和三坐標測量機。

2 鋼圈合成制造工藝

鋼圈組對通常是通過壓制及焊接的方式實現(xiàn)的，其合成壓配模具如圖12所示。

（1）壓配。按設(shè)計要求，利用模具將輪輻、輪輞壓配至規(guī)定的相對位置。主要控制的尺寸為車輪跳動和車輪的偏距，其均可通過后續(xù)的檢測設(shè)備進行全檢監(jiān)控，不合格品會自動下線，避免其流入下道工序。圖13所示輪輞、輪輻的壓配。

（2）合成焊接。鋼圈合成是通過CO2氣體保護焊焊接的，焊接代碼“135”，焊接時通過較高的電流（通常標準在150A以上）產(chǎn)生熱量及弧光，融化焊絲及部分鋼圈材料，形成液態(tài)熔池，同時CO2氣體隔絕空氣，保護液態(tài)熔液不被氧化，使輪輞、輪輻很好的焊接組合。圖14所示CO2氣體保護焊合成焊接。焊接強度由“聯(lián)接強度試驗”來進行試驗[3-4]，焊接不出現(xiàn)撕裂或可見裂紋，圖15所示聯(lián)接強度試驗。

最后經(jīng)過跳動、動平衡、涂裝、包裝、等工序完成鋼圈制造及裝配的整個過程。圖16為以上工序圖。

3 結(jié)語

車輪鋼圈市場空間及需求量是相當(dāng)大，并且整個行業(yè)已實現(xiàn)相應(yīng)地標準，大多數(shù)企業(yè)各規(guī)格已經(jīng)量產(chǎn)出口或直接裝配，然而市場上的鋼圈質(zhì)量也是參差不齊，鋼圈制造工藝日益凸顯其重要性，甚至成為決定產(chǎn)品質(zhì)量和客戶滿意最關(guān)鍵的指標，優(yōu)化工藝及加強工藝的管理，也是各企業(yè)降低成本的最佳途徑[5]。

參考文獻：

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