轮辐风孔加工模具的制作方法

本发明属于冲压加工技术领域，尤其涉及一种轮辐风孔加工模具。

背景技术：

目前，在汽车上应用最广泛的车轮是钢制车轮，其一般由轮辋和轮辐两部分组成，分别制造，然后再组合、焊接在一起。其中：轮辐的几何结构是由安装平面、过渡曲线段和直接段组成，其安装平面上加工有中孔和螺栓孔，安装平面使用螺栓与汽车轮毂固定在一起；其直线段与轮辋焊接在一起；其过渡曲线段起到连接安装平面和直线段的作用，该过渡曲线段上加工有风孔。随着汽车行业的迅猛发展，轮辐的产品质量也备受关注，轮辐风孔是影响轮辐的使用性能的重要因素。目前，各车轮厂对轮辐风孔加工，先将车轮轮辐的中孔固定在冲裁模具定位盘上，然后通过冲头对轮辐进行单或双孔冲裁加工得到。

中国专利公布号cn103736826a公开了一种轮辐风孔双孔加工模具，包括冲压机上模和用于倾斜安装轮辐的下模，下模上前侧设有用于定位和带动轮辐转动的斜置轮盘，轮盘后侧设有与轮辐弧形边缘底面相配合的冲压凸块，上模下方设有两个冲头，冲压凸块上端面设有两个以利冲头下行配合工作的沉孔。该专利能够对轮辐的风孔进行双孔加工，加工效率高，并且加工得到的风孔分布均匀。

然而，该专利还存在以下问题：1、为了冲风孔，将轮辐固定在倾斜设置的轮盘上面，然后通过上模的冲头对其进行冲孔，冲孔后需对轮辐进行转动，在轮辐转动的过程中，轮辐的内壁与冲压凸块发生摩擦，容易使轮辐的内壁产生刮痕。2、一次冲孔后，冲头复位，然后需要人为的转动轮盘，轮辐转过一定的角度后由棘爪卡住定位，然后再次进行冲孔，十分麻烦，在此过程中，冲压机不能连续工作，极大的影响加工效率。

技术实现要素：

本发明的目的在提供一种轮辐风孔加工模具，冲头冲孔完成后能带动轮辐转动一定的角度，保证冲压的连续性，而且在轮辐转动的过程中能够避免轮辐与磁铁凸块发生摩擦。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：轮辐风孔加工模具，包括安装在冲压机上的上模和用于安装轮辐的下模，上模包括上模板和冲头；所述上模还包括传动杆，传动杆上铰接有多个只能向上摆动的棘爪，所述冲头、传动杆均固定在上模板上；所述下模包括下模板、机架、转轴和冲压块，所述机架、冲压块均固定在下模板上；所述转轴转动连接在机架上，转轴与机架过盈配合；所述转轴上固定有定位板和能与棘爪配合的棘轮，定位板上开有与轮辐螺栓孔配合的通孔，通孔上设有定位销；所述冲压块的上部开有空腔，冲压块上还开有与空腔连通的滑槽；所述滑槽上滑动连接有与轮辐弧形边缘底面相配合的磁铁凸块，磁铁凸块上开有与冲头配合的冲压孔，冲压块内设有位于磁铁凸块下方的线圈；所述机架上安装有控制器和速度传感器，速度传感器、线圈均与控制器电连接；所述速度传感器用于检测转轴是否转动，速度传感器将转轴转动的电信号作为触发信号传递给控制器，由控制器切断线圈的电源。

传动杆上的棘爪向下运动时，棘爪能与棘轮接触但不啮合，由于转轴与机架过盈配合，棘爪在棘轮上滑过而不能驱动棘轮转动；当传动杆上的棘爪向上运动时，棘爪与棘轮啮合，棘爪对棘轮施加较大的作用力，棘爪带动棘轮转动从而使转轴转动。

本基础方案的工作原理在于：加工轮辐的风孔时，将轮辐的中孔穿过转轴，使轮辐的内凹面与转轴上的定位板贴合，然后再用定位销将轮辐和定位板固定为一体。接通线圈的电源，线圈产生磁场，磁铁凸块与线圈产生的磁场相斥，因此磁铁凸块沿着滑槽向远离线圈的一侧运动。当线圈运动到滑槽的端部时，磁铁凸块不能继续运动，此时磁铁凸块恰好能与轮辐弧形边缘的底面接触，磁铁凸块对轮辐有支撑的作用。操作冲压机，使冲压机驱动上模板向下运动，上模板带动冲头、传动杆一同运动。冲头向下冲压磁铁凸块上的轮辐，加工轮辐风孔；在冲头冲压的过程中传动杆也一同向下运动，传动杆上的棘爪与棘轮接触，棘爪在棘轮上滑过但不能驱动棘轮转动，因而棘轮也不会带动转轴转动，因此在上模板下行过程中，转轴不会发生转动。冲压一个风孔后，冲压机带动上模板复位，在上模板向上运动的过程中，传动杆上的棘爪与棘轮啮合，棘爪带动棘轮转动从而使转轴转动。转轴转动时带动轮辐一同转动，当上模板复位完成后，轮辐转过一定的角度。在转轴转动时，速度传感器接收到转轴转动的信号，然后将信号传递给控制器，控制器接收信号后切断线圈的电源，因此线圈的磁场消失。在重力的作用下，磁铁凸块沿着滑槽滑落，逐渐远离轮辐，因此在转轴转动的过程中，磁铁凸块不与轮辐接触，磁铁凸块不会与轮辐发生摩擦。冲压轮辐上的下一个风孔时，重复上述的步骤即可。

本基础方案的有益效果在于：

1、设置棘轮、棘爪，棘爪铰接在传动杆上且只能向上一侧摆动，一次冲孔后，上模板上行过程中带动棘爪随之运动，棘爪带动棘轮转动，棘轮通过转轴带动轮辐朝固定的方向转动一定的角度。冲压下一个风孔前不需人为地转动轮辐，保证了加工的连续性，降低工人劳动强度，提高加工效率。而且由于上模板每次上行、下行的行程是固定的，因此轮辐每次转动的角度是固定的，保证了风孔分布的均匀性。

2、上模板上行过程中，轮辐发生转动，而在此过程中，磁铁凸块逐渐远离轮辐，则在轮辐转动的过程中，轮辐不会与磁铁凸块发生接触、摩擦，避免了在此过程中轮辐因与磁铁凸块摩擦而使轮辐的内壁产生刮痕，影响轮辐的质量。

3、轮辐转动的过程中，磁铁凸块逐渐远离轮辐，能加快轮辐的散热。

4、冲压过程中，因冲头一直对磁铁凸块做功，磁铁凸块产生大量的热，此时冲击磁铁凸块容易使磁铁凸块变形。冲压块内开有空腔，能加快磁铁凸块的散热，避免磁铁凸块因过热而发生变形。

进一步，冲头的侧壁设有电磁铁，电磁铁与控制器电连接。冲头下行时，接通电磁铁的电源，电磁铁产生磁场，电磁铁与磁铁凸块相吸；冲头下行时，控制器接收速度传感器反馈的信号而自动切断电磁铁的电源，电磁铁的磁性消失，不会与磁铁凸块相吸。电磁铁的设置有两个作用：1）对磁铁凸块施加一个向上的作用力，使磁铁凸块能够克服重力的作用而与轮辐保持贴合；2）电磁铁与磁铁凸块相互吸引,磁铁凸块与冲头共同对轮辐施加方向相反的作用力，有利于冲压风孔。

进一步，所述下模板的两侧分别设有导柱，所述上模板上设有与导柱配合的通孔。冲压风孔的过程中，下模板沿着导柱上下活动。导柱的设置能引导上模与下模以正确的位置对合。

进一步，所述滑槽内设有拉簧，拉簧的一端与磁铁凸块连接，另一端与冲压块连接。在线圈通电的情况下，拉簧被磁铁凸块拉伸，当线圈断电，在拉簧的作用下，磁铁凸块迅速沿着滑槽滑落。冲压的过程会产生震动，拉簧的设置不仅能起到减震的作用，还能帮助磁铁凸块快速复位且避免磁铁凸块与冲压块发生剧烈碰撞。

进一步，所述上模板的下方设有弹性板，弹性板与上模板之间连接有弹簧；所述冲头和传动杆均能穿过弹性板。冲头对轮辐进行冲压时，弹性板会先压在轮辐的上表面对轮辐进行固定，防止在冲压过程中轮辐发生转动。

进一步，所述转轴上开有圆环槽，机架上可拆卸的连接有与圆环槽配合的限位销。加工轮辐时，将限位销安装在机架上，使限位销与圆环槽配合。使用限位销对转轴进行限位，使转轴在加工过程中不会左右发生移动，保证了风孔加工的质量。

附图说明

图1是本发明轮辐风孔加工模具实施例的结构示意图；

图2是图1中棘轮与棘爪的结构示意图；

图3是图1中冲压块的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：下模板1、机架11、导柱12、上模板2、传动杆21、棘爪211、弹性板22、冲头23、弹簧24、转轴3、棘轮31、定位板32、定位销321、冲压块4、空腔41、磁铁凸块42、冲压孔421、线圈43、滑槽44、拉簧441、轮辐5。

如图1、图2所示，轮辐风孔加工模具，包括上模和用于安装轮辐5的下模，上模安装在冲压机上，随着冲压机的工作而上下运动。上模包括上模板2、冲头23和传动杆21，冲头23的侧壁设有电磁铁；传动杆21上铰接有多个棘爪211，由于传动杆21上设有限制棘爪211向下活动的挡块，所以该棘爪211只能向上摆动。冲头23和传动杆21均固定在上模板2上，随着上模板2的运动而运动。上模板2的下方设有弹性板22，弹性板22与上模板2之间连接有多根弹簧24，压缩弹簧24时，冲头23和传动杆21均能穿过弹性板22。下模包括下模板1、转轴3、机架11和冲压块4，转轴3转动连接在机架11上，而机架11固定在下模板1上。下模板1的两侧分别设有导柱12，上模板2上设有与导柱12配合的通孔，冲压风孔的过程中，上模沿着导柱12上下活动。转轴3的左右两侧开有圆环槽，机架11上卡接有与圆环槽配合的限位销。转轴3上固定有棘轮31，该棘轮31能与传动杆21上的棘爪211配合使用，棘爪211向下运动时，棘爪211在棘轮31上滑过而不能驱动棘轮31转动；棘爪211向上运动时，棘爪211与棘轮31啮合，棘爪211带动棘轮31转动。转轴3上还固定有定位板32，定位板32上开有与轮辐5螺栓孔配合的通孔，通孔上设有定位销321。如图3所示，冲压块4的上部开有空腔41，冲压块4上开有与空腔41连通的滑槽44，滑槽44上滑动连接有磁铁凸块42；滑槽44内设有拉簧441，拉簧441的一端与磁铁凸块42连接，另一端与冲压块4连接。磁铁凸块42的上端面与轮辐5弧形边缘的底面相配合；磁铁凸块42上开有冲压孔421，该冲压孔421与冲头23配合。冲压块4内设有位于磁铁凸块42下方的线圈43，接通线圈43的电源，线圈43产生磁性，能使磁铁凸块42与线圈43相斥，使得磁铁凸块42向远离线圈43的一侧运动。机架11上安装有控制器和用于检测转轴3的速度传感器，速度传感器、线圈43、电磁铁均与控制器电连接。控制器和速度传感器均可从市场上购买可得，在本实施例中使用的控制器为深圳市普乐特电子有限公司生产的ky02s标准型控制器，而速度传感器为从中煤工矿安防仪器有限公司处购买的kgx-si速度传感器。

加工轮辐5的风孔时，将轮辐5固定在转轴3上。接通线圈43和电磁铁的电源，线圈43和电磁铁产生磁场，磁铁凸块42与线圈43相斥而与电磁铁相吸，磁铁凸块42沿着滑槽44向远离线圈43的一侧运动，而电磁铁有向下运动的趋势。当磁铁凸块42运动到滑槽44的端部时，磁铁凸块42不能继续运动，此时磁铁凸块42恰好能与轮辐5弧形边缘的底面接触。操作冲压机，冲压机驱动上模板2向下运动，冲头23、传动杆21随之一同运动。冲头23向下冲压磁铁凸块42上的轮辐5，加工轮辐5的风孔；在冲头23冲压的过程中传动杆21也一同向下运动，棘爪211在棘轮31上滑过但不能驱动棘轮31转动，因此在上模板2下行过程中，转轴3不会发生转动。冲压一个风孔后，冲压机带动上模板2复位，在上模板2向上运动的过程中，棘爪211带动棘轮31转动从而使转轴3转动。转轴3转动时带动轮辐5一同转动，当上模板2复位完成后，轮辐5转过一定的角度。在转轴3转动时，速度传感器接收到转轴3转动的信号，然后将信号传递给控制器，控制器接收信号后切断线圈43、电磁铁的电源，因此线圈43、电磁铁的磁场消失。在重力和拉簧441的双重作用下，磁铁凸块42沿着滑槽44滑落，逐渐远离轮辐5，因此在转轴3转动的过程中，磁铁凸块42不与轮辐5接触，磁铁凸块42不会与轮辐5发生摩擦。冲压轮辐5上的下一个风孔时，重复上述的步骤即可。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。