專利名稱：輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模鍛擠壓成型技術(shù)，尤其涉及一種輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具。
背景技術(shù)：
汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，2010年我國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到1800萬(wàn)輛。汽車工業(yè)的發(fā)展面臨著能源消耗，廢氣排放，環(huán)境污染的制約。只有不斷實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，才能節(jié)約能源，做到綠色環(huán)保，有利于人類生存，也有利于汽車工業(yè)的健康發(fā)展。汽車輪轂是汽車的重要負(fù)載部件， 其質(zhì)量的好壞將直接影響車輛的操控性能，及行駛安全，能源消耗。汽車輪轂發(fā)展的歷史也是汽車工業(yè)發(fā)展的歷史，已從鋼輪逐步發(fā)展到鋁輪，對(duì)汽車輕量化發(fā)展有很大的提升，減重效果也十分明顯。但目前鋁、鎂合金制造的輪轂，仍然是沿用了傳統(tǒng)的澆鑄、低壓鑄造和壓鑄工藝。也就是采用的液態(tài)制造工藝。該工藝存在著極大的缺陷，使鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮痕，抗拉強(qiáng)度差。與高強(qiáng)度固態(tài)鍛造擠壓工藝輪轂相比，在抗拉強(qiáng)度、韌性、質(zhì)量有很大的差距。隨著高強(qiáng)度制造工藝的創(chuàng)造應(yīng)用和發(fā)展，以及加工技術(shù)的提高，汽車輪轂會(huì)更加輕量化，性能會(huì)更好，更能節(jié)約能源，更能提高汽車和新能源汽車?yán)m(xù)航能力。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)鋁、鎂輕合金采用固體模鍛成型工藝技術(shù)時(shí)有報(bào)道。如中國(guó)專利申請(qǐng)101491873公開(kāi)了一種汽車輪轂的兩步塑性成型方法及其配套成型模具，該專利公開(kāi)第一步將坯料放入擠壓成型模具中采用擠壓方式先成型出輪幅部分并同時(shí)成型出輪輞的前、后輪緣部分；第二步將預(yù)成型件放入擴(kuò)口模具中將輪輞前、后輪緣部分一次擴(kuò)口成型。該成型方法的擴(kuò)口和翻邊工藝可以成型條幅在圓筒內(nèi)中間部分的產(chǎn)品。如摩托車輪轂， 但汽車輪轂的條幅在上端面與周圓邊緣連結(jié)在一起。第二步對(duì)前輪輞擴(kuò)口翻邊造成強(qiáng)拉條幅，易脹裂破損，難以成型。該發(fā)明預(yù)成型輪輞部分為直線桶狀。如圖b。擠壓成型后，直線圓筒狀鋁、鎂合金毛坯熱脹后冷縮，緊緊包住直筒型模芯，在脫模過(guò)程中，由于缺乏脫模斜度。(鋁、鎂合金脫模斜度一般在3°以上)頂出困難，使毛坯頂裂變形。同時(shí)采用沿導(dǎo)滑槽模具來(lái)擴(kuò)口、翻邊成型，由于擴(kuò)口翻邊(從小口擴(kuò)為大口)變形系數(shù)較大，容易開(kāi)裂，成型困難，成品率低。該模具因設(shè)置彎梢、滑槽，所需模具體積龐大、制造較為復(fù)雜，而且彎梢、滑槽，模具容易損壞、維修、更換比較困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，從而開(kāi)發(fā)一種液壓機(jī)負(fù)荷小，開(kāi)模脫?？?，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制造容易、可靠的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型工藝及模具。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的一種輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具具有加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括預(yù)成型模和成型模；所述預(yù)成型模包括位于上面的上壓頭模芯，位于下面的下壓頭模芯，位于外周的凹?；瑝K和與凹?；瑝K配合的凹模座套；所述成型模包括位于下面的上模芯、位于上面的下模芯和位于外周的二個(gè)以上成型哈夫。本實(shí)用新型的技術(shù)方案還可以進(jìn)一步完善作為優(yōu)選，所述上壓頭模芯外圍尺寸為輪轂上端面外徑尺寸，并設(shè)有輪轂的中心孔、條幅以及連結(jié)外徑周圓的所有幾何形狀；上壓頭模芯的外徑與由凹?；瑝K組成的凹模模腔內(nèi)徑之間為能夠上下移動(dòng)的配合。作為優(yōu)選，所述下壓頭模芯外徑為錐形喇叭狀，其下端部最大直徑不大于上壓頭模芯上端的直徑，并與凹?；瑝K形成的凹模模腔配合，兩者之間留有成型件的厚度和高度的余量；所述下模芯上端面設(shè)有輪轂安裝面的所有幾何形狀尺寸及中心孔，中間設(shè)有頂出壓頭。作為優(yōu)選，所述凹模滑塊由二件以上組合在一起，從而形成凹模模腔。而每件凹?；瑝K的側(cè)面之間組合應(yīng)緊密，無(wú)明顯縫隙。凹?；瑝K與凹模座套配合同樣要緊密，無(wú)明顯縫隙，同時(shí)又可以上下滑動(dòng)，凹模座套為圓形桶狀或方形。但必須堅(jiān)實(shí)牢固，可靠，保證凹?；瑝K受力后無(wú)明顯膨脹現(xiàn)象。作為優(yōu)選，所述凹模模腔內(nèi)設(shè)置輪轂直徑外圓邊緣線輪胎安裝線，平峰線，以及預(yù)成型錐形喇叭狀輪輞；并為下半部平峰線，輪胎安裝線，外圓邊緣留有足夠的成型余量。作為優(yōu)選，所述凹?；瑝K與凹模座套呈斜度配合，凹?；瑝K側(cè)面視應(yīng)上端大，下端小，所述斜度為5° -25° ；配合面采用燕尾槽、方槽或圓槽結(jié)構(gòu)。凹模滑塊與凹模座套配合同樣要緊密，無(wú)明顯縫隙，同時(shí)又可以上下滑動(dòng)，凹模座套為圓形桶狀或方形。但必須堅(jiān)實(shí)牢固，可靠，保證凹模滑塊受力后無(wú)明顯膨脹現(xiàn)象。作為優(yōu)選，所述成型哈夫固定在哈夫座墊板上，并與油缸柱塞固定。作為優(yōu)選，所述上模芯與下模芯分別固定在上、下模芯座板與上，所述模芯座板與油缸柱塞連結(jié)固定。作為優(yōu)選，所述上模芯與下模芯分別固定在上、下模芯座板與上，上模芯座板固定在工作臺(tái)上，下模芯座板與油缸柱塞連結(jié)固定或下模芯座板固定在工作臺(tái)上，上模芯座板與油缸柱塞連結(jié)固定。本實(shí)用新型的有益效果是首先將汽車輪轂的子午線(中線)上半部以及端面的所有幾何形狀一次成型到位， 并預(yù)成型子午線以下的下半部輪輞為錐形喇叭狀直線圓桶，同時(shí)采用來(lái)自三個(gè)、四個(gè)、或多個(gè)方向的液壓機(jī)成型輪轂子午線下端部所有幾何形狀，具有液壓機(jī)負(fù)荷小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)模脫?？?，模具制造容易、牢固、可靠，成型模具更換十分方便；模具體積小，節(jié)省了大量模具投入；而且成型尺寸精確，加工余量少，適合大批量生產(chǎn)。
附圖1是坯料示意圖；附圖2是預(yù)成型毛坯輪轂示意圖；附圖3是成型毛坯輪轂示意圖；附圖4是本實(shí)用新型的一種預(yù)成型模結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5是本實(shí)用新型的一種成型模結(jié)構(gòu)示意4[0027]附圖6是圖1的俯視圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明中心孔1，條輻2，輪緣3，輪胎裝配線4，平峰線5，冷卻系統(tǒng)1_1，上模板1-2，加熱系統(tǒng)1-3，上壓頭模芯1-4，凹?；瑝K1-5，坯料1-6，下壓頭模芯1_7，下模座 1-8，頂出壓頭1-10，頂桿1-11，凹模座套1-12，預(yù)成型輪轂毛坯1-13，模座柄2_1，下模芯座板2-2，油缸柱塞2-4，成型哈夫2-5，下模芯2-6，成型輪轂毛坯2_7，上模芯座板2_8，上模芯2-11，哈夫座墊板2-12，成形哈夫2-13。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。實(shí)施例1 如圖所示的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，包括預(yù)成型模和成型模，所述預(yù)成型模包括位于上面的上壓頭模芯1-4，位于下面的下壓頭模芯1-7，位于外周的凹模滑塊1-5和與凹?；瑝K配合的凹模座套1-12。所述成型模包括位于下面的上模芯2-11，位于上面的下模芯2-6和位于外周的四個(gè)成型哈夫2-13 ；所述上模芯與下模芯分別固定在上、下模芯座板2-8、2-2上，所述模芯座板與油缸柱塞2-4連結(jié)固定；所述成型哈夫固定在哈夫座墊板2-12上，并與油缸柱塞2-4 固定。所述上壓頭模芯1-4的外圍尺寸為輪轂上端面外徑尺寸，并設(shè)有輪轂的中心孔1、 條幅2以及連結(jié)外徑周圓的所有幾何形狀；上壓頭模芯的外徑與由凹?；瑝K1-5組成的凹模模腔內(nèi)徑之間為能夠上下移動(dòng)的配合。所述下壓頭模芯1-7外徑為錐形喇叭狀，其下端部最大直徑不大于上壓頭模芯 1-4上端的直徑，并與凹?；瑝K1-5形成的凹模模腔配合，兩者之間留有成型件的厚度和高度的余量；所述下壓頭模芯上端面設(shè)有輪轂安裝面的所有幾何形狀尺寸及中心孔1，下壓頭模芯1-7中間設(shè)有頂出壓頭1-10。所述凹?；瑝K1-5由二件組合在一起，從而形成凹模模腔。而每件凹模滑塊的側(cè)面之間組合應(yīng)緊密，無(wú)明顯縫隙。所述凹?；瑝K1-5所組成的模腔內(nèi)設(shè)置輪緣3，輪胎裝配線4，平峰線5，以及預(yù)成型錐形喇叭狀輪輞；并為下半部平峰線，輪胎安裝線，外圓邊緣留有足夠的成型余量。所述凹?；瑝K1-5與凹模座套1-12呈斜度配合，從凹?；瑝K側(cè)面觀察，應(yīng)該上端大，下端小，所述斜度為15°，配合面采用燕尾槽結(jié)構(gòu)。凹?；瑝K1-5與凹模座套1-12配合同樣要緊密，無(wú)明顯縫隙，同時(shí)又可以上下滑動(dòng)。凹模座套1-12外徑為圓形桶狀，但必須堅(jiān)實(shí)牢固，可靠，保證凹?；瑝K受力后無(wú)明顯膨脹現(xiàn)象。所述成型哈夫2-5固定在哈夫座墊板2-12上，并與油缸柱塞2_4固定。所述上模芯2-11與下模芯2-6分別固定在上、下模芯座板2_8與2_2上，所述模芯座板與油缸柱塞2-4連結(jié)固定。本實(shí)用新型的坯料采用低溫固態(tài)整體鍛造擠壓技術(shù)，加工鎂合金汽車輪轂；用兩套模具分二步成型第一步采用垂直方向施力的預(yù)成型模，首先完成輪轂子午線以上包括上端面的中心孔1、條幅2、輪緣3、輪胎裝配線4、平峰線5所有幾何形狀成型，并預(yù)成型輪輞為錐形喇叭狀圓形直桶；第二步用專用液壓設(shè)備，采用垂直方向施力的上、下模芯2-11、2_6和來(lái)自三個(gè)水平方向施力的成型哈夫2-13，完成子午線以下包括平峰線、輪胎安裝線及圓周邊緣的所有幾何形狀成型；其步驟是選擇合金牌號(hào)為AZ80的鎂合金，對(duì)坯料1-6進(jìn)行金相分析，是否有氣孔、縮痕，兩端面應(yīng)機(jī)加工切削平整。將坯料溫度加熱到約300°C，將模具溫度加熱到約280°C，把加熱好的坯料放入立式油壓機(jī)的輪轂預(yù)成型模型腔內(nèi)；上壓頭模芯1-4在液壓力作用下，擠壓坯料1-6 —次到位，使材料充滿模腔；然后啟動(dòng)頂桿1-11，使頂出機(jī)構(gòu)的多件凹?；瑝K1-5 向上移動(dòng)，同時(shí)頂出壓頭1-10向上移動(dòng)，使預(yù)成型輪轂毛坯1-13脫離預(yù)成型模型腔；將脫離預(yù)成型模型腔后的預(yù)成型輪轂毛坯進(jìn)行檢查修正；將檢查修正后的預(yù)成型輪轂毛坯1-13進(jìn)行預(yù)加溫處理到約300°C ；將預(yù)成型輪轂毛坯放入垂直方向施力的上、下模芯2-11、2_6和來(lái)自四個(gè)個(gè)水平方向施力的成形哈夫2-13中(定型模溫度控制在約觀0°0，然后接受垂直方向上、下模芯和四個(gè)水平方向成型哈夫2-13的擠壓，一次到位，然后液壓機(jī)油缸復(fù)位，即可得到成型輪轂毛坯。實(shí)施例2 所述凹?；瑝K1-5由四件組合在一起，從而形成凹模模腔。所述凹?；瑝K1-5與凹模座套1-12呈斜度配合，所述斜度為20°，配合面采用方槽結(jié)構(gòu)。所述成型哈夫2-13由三個(gè)組成型腔；所述上模芯2-11與下模芯2-6分別固定在上、下模芯座板2_8與2_2上，上模芯座板2-8固定在工作臺(tái)上，下模芯座板2-2與油缸柱塞2-4連結(jié)固定。本實(shí)用新型加工鋁合金汽車輪轂，合金牌號(hào)為6061，坯料溫度加熱到約420°C，模具溫度加熱到約380°C。其余同實(shí)施例1。
權(quán)利要求1.一種輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，具有加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括預(yù)成型模和成型模；所述預(yù)成型模包括位于上面的上壓頭模芯(1-4)，位于下面的下壓頭模芯(1-7)，位于外周的凹模滑塊(1-5)和與凹?；瑝K配合的凹模座套(1-12)；所述成型模包括位于下面的上模芯(2-11)、位于上面的下模芯(2-6)和位于外周的二個(gè)以上成型哈夫(2-13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于所述上壓頭模芯(1-4)外圍尺寸為輪轂上端面外徑尺寸，并設(shè)有輪轂的中心孔、條幅以及連結(jié)外徑周圓的所有幾何形狀；上壓頭模芯(1-4)的外徑與由凹?；瑝K(1-5)組成的凹模模腔內(nèi)徑之間為能夠上下移動(dòng)的配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于所述下壓頭模芯(1-7)外徑為錐形喇叭狀，其下端部最大直徑不大于上壓頭模芯(1-4)上端的直徑，并與凹?；瑝K(1-5)形成的凹模模腔配合，兩者之間留有成型件的厚度和高度的余量；所述下模芯(1-7)上端面設(shè)有輪轂安裝面的所有幾何形狀尺寸及中心孔，中間設(shè)有頂出壓頭(1-10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于 所述凹模滑塊(1-5)由二件以上組合在一起，從而形成凹模模腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于 所述凹模模腔內(nèi)設(shè)置輪緣線(3)輪胎安裝線(4)，平峰線(5)，以及預(yù)成型錐形喇叭狀輪輞； 并為下半部平峰線，輪胎安裝線，外圓邊緣留有足夠的成型余量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于 所述凹模滑塊(1-5)與凹模座套(1-12)呈斜度配合，所述斜度為5° -25° ；配合面采用燕尾槽、方槽或圓槽結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于 所述成型哈夫(2-5)固定在哈夫座墊板(2-12)上，并與油缸柱塞(2-4)固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于 所述上模芯(2-11)與下模芯(2-6 )分別固定在上、下模芯座板(2-8 )與(2-2 )上，所述模芯座板與油缸柱塞(2-4)連結(jié)固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，其特征在于 所述上模芯(2-11)與下模芯(2-6)分別固定在上、下模芯座板(2-8)與(2-2)上，上模芯座板(2-8)固定在工作臺(tái)上，下模芯座板(2-2)與油缸柱塞(2-4)連結(jié)固定或下模芯座板 (2-2)固定在工作臺(tái)上，上模芯座板(2-8)與油缸柱塞(2-4)連結(jié)固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種輕合金整體模鍛擠壓汽車輪轂成型模具，具有加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括預(yù)成型模和成型模；所述預(yù)成型模包括位于上面的上壓頭模芯，位于下面的下壓頭模芯，位于外周的凹?；瑝K和與凹?；瑝K配合的凹模座套；所述成型模包括位于下面的上模芯、位于上面的下模芯和位于外周的二個(gè)以上成型哈夫。本實(shí)用新型具有液壓機(jī)負(fù)荷小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)模脫?？欤＞咧圃烊菀?、牢固、可靠，成型模具更換十分方便；模具體積小而且成型尺寸精確，加工余量少，適合大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B21K1/40GK202123183SQ20112018607
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者劉紹東 申請(qǐng)人:劉紹東