鎂合金汽車輪轂成型裝置及成型工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬擠壓成型裝置及成型工藝。特別是涉及經(jīng)鍛造或鑄造后的鎂合金汽車輪轂半成品毛坯子午線以下及輪輞部份的后續(xù)再加工環(huán)節(jié)，是一種對預留在汽車輪轂半成品毛坯喇叭口筒狀部分的材料進行輪輞及子午線下側的平縫線、止脫線、輪胎安裝唇口線和外圓邊緣線等再加工的成型裝置及成型工藝。
【背景技術】
[0002]汽車工業(yè)的快速發(fā)展，實現(xiàn)汽車的“輕量化”已在業(yè)界達成了共識。
[0003]鎂合金材料是繼鋁材以后發(fā)現(xiàn)的最輕最強最適宜于制造汽車輪轂的材料。
[0004]汽車輪轂屬簧下質量，汽車輪轂重量的減輕比車身自重的減輕具有更好的節(jié)能效果O
[0005]在常溫下，鎂合金塑性變形比較困難，所以對加工溫度的控制要求極為苛刻。同時汽車輪轂的幾何形狀相對又很復雜，所以在業(yè)界內，至今尚未發(fā)現(xiàn)用制造鋁合金汽車輪轂的工藝技術來制造鎂合金汽車輪轂的完整的成功案例。
[0006]目前普遍采用鑄、鍛等常規(guī)工藝生產(chǎn)鎂合金汽車輪轂。但成型速度慢，模具制造復雜，投入成本高，從而無法形成批量性的規(guī)模生產(chǎn)。生產(chǎn)的鎂合金汽車輪轂由于制造成本高從而市場售價十分高昂，無法與普通家用驕車和整車廠實現(xiàn)配套。公告)號:CN101234401公開了一種鎂合金汽車車輪擠壓成形方法及模具，擠壓成形方法其工序包括:下料一鐓粗一反擠壓一機加一正擠壓一擴口一熱處理一最終機加一表面處理；擠壓成形模具包括:反擠壓模具、正擠壓模具和擴口模具。該發(fā)明的方法存在模具多，中間夾帶機加后再次模具成型，這樣在機加時工件必須冷卻后才能進行機加，爾后要再進入模具擠壓時勢必對工件再升溫，反復升溫對工件性能不利。并且，采用常規(guī)工藝進行輪轂輪輞及子午線以下部份材料的再成型，只能使材料在擠壓變形過程中，實現(xiàn)單向直線流動，成型后材料缺乏滑移、攀移、交滑移等充分的位錯及位錯節(jié)點動態(tài)再結晶的形核率增加，從而降低材料的韌性強度。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鎂合金汽車輪轂成型裝置及成型工藝，其顛覆了現(xiàn)有技術的工藝思路，有效地攻克了傳統(tǒng)工藝因多步驟、多模具、反復機加工后再擠壓造成材料流向單一的問題，采用獨特的輥盤機構的側向和軸向輥薄、擠壓、延展、翻邊的成型工藝，使鎂合金汽車輪轂的生產(chǎn)制造變得簡單、可靠、快捷，而且輪轂的材料機械性能得以優(yōu)化，制造成本大幅度降低，有效拓展了鎂合金材料在汽車輪轂制作上的應用前景。
[0008]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種鎂合金汽車輪轂成型裝置，包括承載輪轂半成品毛坯的承載模機構、設置在承載模機構周邊的輥盤組、速度控制系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)；所述承載模機構包括模芯、用于承載輪轂半成品毛坯的承壓托盤、驅動承壓托盤的承載驅動主軸和用于對輪轂半成品毛坯施加軸向壓力的加壓盤；所述輥盤組包括至少一個輥盤機構；所述輥盤機構包括外邊緣呈圓弧的輥壓盤和驅動輥壓盤橫向和軸向移動的伺服機構。該成型裝置通過輥盤組中的各輥盤機構依次反復對固定在承載模機構上的輪轂半成品毛坯側向和軸向輥薄、擠壓、延展和翻邊成型加工，有效地攻克了傳統(tǒng)工藝因多步驟、多模具、反復機加工后再擠壓造成材料流向單一的問題，使鎂合金汽車輪轂的生產(chǎn)制造變得簡單、可靠、快捷，而且輪轂的材料機械性能得以優(yōu)化，制造成本大幅度降低，有效拓展了鎂合金材料在汽車輪轂制作上的應用前景。
[0009]為了使輥盤機構中的輥壓盤具有一個可靠的加工進刀，所述輥盤機構還包括驅動輥壓盤轉動的自轉機構。通過該自轉機構使輥壓盤在輪轂半成品毛坯上擠挖形成一定位槽，為后續(xù)的輥薄、擠壓、延展和翻邊加工提供一個有效的入口。
[0010]所述輥盤組中的各輥壓盤的外邊緣圓弧呈不同大小，圓弧分別與成品汽車輪轂的外形各圓弧一致；輥壓盤直徑根據(jù)成品汽車輪轂直徑選取，調整范圍為0 100-(2 450mm。通過選取不同大小外邊緣圓弧的輥壓盤以切合車輪轂的外形圓弧，使運轉平整平穩(wěn)，保證成型質量和成型速度。
[0011]為了使輥壓盤，橫移支架，升降支架，被動主軸，驅動主軸，以及旋轉部件和固定座能長時間正常運行，節(jié)省能源損耗，在所述承載模機構的承壓托盤、加壓盤與各自的轉軸之間，以及所述輥盤組中各輥壓盤與各自的轉軸之間均設有隔熱墊片。
[0012]一種鎂合金汽車輪轂成型工藝，包括步驟:A、毛坯裝載，所述毛坯裝載包括將輪轂半成品毛坯放入模芯和承壓托盤上，調整對應直經(jīng)的加壓盤對輪轂半成品毛坯施加軸向力，壓力為0.5-10T ;B、加熱，采用包括外熱式和內熱式的加熱系統(tǒng)對輥壓盤，承載模機構的模芯、承壓托盤和加壓盤，及輪轂半成品毛坯進行加熱，加熱溫度為250~450°C ;C、輥壓成型，重復依次從輥盤組中選取外邊緣圓弧與輪轂半成品毛坯結構對應的輥盤對所述輪轂半成品毛坯進行輥薄、擠壓、延展和翻邊的側向和軸向輥壓加工，輥壓盤的橫向擠壓壓力為0.5~10T，軸向壓力為1~10Τ ;其中，輥壓成型時通過速度控制系統(tǒng)對驅動主軸的轉動速度和輥壓盤的橫向或軸向的移動速度進行控制；輪轂半成品毛坯結構包括已完成端面條幅、胎圈座及輪緣部分，并在圓形喇叭口筒狀的輪輞上下部位預留輪轂子午線以下部份的成型余量。該加工工藝顛覆了現(xiàn)有技術的工藝思路，有效地攻克了傳統(tǒng)工藝因多步驟、多模具、反復機加工后再擠壓造成材料流向單一的問題，采用獨特的輥盤機構的側向和軸向輥薄、擠壓、延展、翻邊的成型工藝，使鎂合金汽車輪轂的生產(chǎn)制造變得簡單、可靠、快捷，而且輪轂的材料機械性能得以優(yōu)化，制造成本大幅度降低，有效拓展了鎂合金材料在汽車輪轂制作上的應用前景。
[0013]為了使輥盤機構中的輥壓盤具有一個可靠的加工進刀，為后續(xù)的輥薄、擠壓、延展和翻邊加工提供一個有效的入口，所述輥壓成型還包括先選取圓弧較小的輥壓盤橫向移動接觸并啟動輥壓盤的自轉機構擠壓輪轂半成品毛坯進行定位槽的擠挖。
[0014]為了提高鎂合金材料的動態(tài)再結晶的晶粒細化，提高輪轂表面成型質量，所述輥壓成型還包括輥壓盤向輪轂半成品毛坯中心或邊緣作軸向上下往復移動過程。
[0015]進一步地，為了精細控制擠壓加工中材料的流向和成型，控制鎂合金材料在額定溫度范圍內實現(xiàn)動態(tài)再結晶時的變形速度和變形程度，所述速度控制系統(tǒng)包括對驅動主軸和輥壓盤的速度控制；驅動主軸的速度誤差控制在1tKT2S-1;棍壓盤的速度誤差控制在1(Γ5~1(Γ3。
[0016]為了提高成型加工過程中生產(chǎn)完全，防止金屬粉肩在高溫下火災的發(fā)生，還包括排肩過程；所述排肩過程采用高壓氣流的除塵系統(tǒng)。
[0017]通過本發(fā)明的成型裝置和成型工藝對前期鎂合金汽車輪轂半成品毛坯制造配套的模具要求低，且模具制作簡單，投入成本少，生產(chǎn)周期短。針對汽車輪轂多款式多規(guī)格的需求，使用本發(fā)明的成型裝置可以大大減少輪轂半成品毛坯制造模具的投入，節(jié)省投資成本。同時生產(chǎn)過程中更換模具方便，操作簡單，比常規(guī)模具的換模時間快5~8倍，從而減輕操作工的勞動強度。極大地提高了生產(chǎn)效率，為實現(xiàn)鎂合金汽車輪轂產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)提供了有力的技術保障。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明中成型裝置的結構示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明中輥盤機構的結構示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明中被加工輪轂半成品毛坯的結構示意圖。
[0021]其中:承載模機構1、驅動主軸固定座10、驅動主軸11、承壓托盤12、負壓升降系統(tǒng)13、被動主軸固定座14、被動主軸15、加壓盤16、輥盤機構2、伺服機構20、橫移支架21、升降支架22、輥壓盤23、自轉機構24、輥軸25、加熱系統(tǒng)3、內加熱系統(tǒng)30、外加熱系統(tǒng)31、恒溫控制系統(tǒng)32、速度控制系統(tǒng)4、應變速率控制器40、線速度角速度控制器41、排肩系統(tǒng)5、滅火系統(tǒng)6、冷卻循環(huán)控制系統(tǒng)7、隔熱墊片8、輪轂半成品毛坯9、幅條91、輪緣92、胎圈座93ο
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體描述: 參見圖1和圖2，一種鎂合金汽車輪轂成型裝置，包括承載模機構1、設置在承載模機構周邊的一輥盤組、加熱系統(tǒng)3和控制系統(tǒng)。該承載模機構I包括設置在驅動主軸固定座10上的驅動主軸11、受驅動主軸11驅動的承壓托盤12和模芯(圖上未示)和負壓升降系統(tǒng)13。該負壓升降系統(tǒng)13包括設置在一被動主軸固定座14上的被動主軸15和連接在被動主軸15上的加壓盤16。驅動主軸11通過一電機驅動。
[0023]在承載模機構I周圍設置的輥盤組包括多套輥盤機構，可以設立一套、二套、三套或多套，以適應最佳的成型速度和成型質量。根據(jù)需要的成型速度和成型質量，適當調整輥軸輥盤機構套數(shù)。在本實施例中，由兩套輥盤機構2組成一輥盤組。該輥盤組設置在承載模機構的周邊。該輥盤機構包括輥軸25、連接在輥軸25 —端上的輥壓盤23和帶動輥壓盤上下升降和橫向移動的伺服機構20。該伺服機構20為電動或液壓伺服機構，包括升降支架22和連接在升降支架22上可豎直上下行走的橫移支架21，該輥盤機構2中的輥軸25呈豎直連接在該橫移支架21上，輥壓盤23通過該橫移支架21實現(xiàn)橫向移動。參見圖3，輪轂半成品毛坯9的結構包括已完成端面條幅91、胎圈座及輪緣部分，并在圓形喇叭口筒狀的輪輞上下部位預留輪轂子午線以下部份的成型余量。輥壓盤23在與設置在模芯上的輪轂半成品毛坯9擠壓時作被動轉動。在該輥壓盤23中設有一自轉機構24可實現(xiàn)