一种轮辋环轧成型设备及方法与流程

本发明涉及轮辋加工技术领域，特别是涉及一种轮辋环轧成型设备及方法。

背景技术：

轮毂作为车辆结构中重要的安全部件，其各项性能的优劣直接影响到车辆的安全性能。目前轮辋结构由整体式、两片式、多片式等。对于两片式及多片式，轮辋部分的制作，通常采用的方式有：板材焊接成筒体后滚压成型；锻压成形；锻压-旋压成型；铸造成型等。

对于板材焊接成筒体后滚压成型存在焊缝，影响轮辋重心。对于锻压成型轮辋，存在成型压力大、模具设计复杂、容易产生折料夹层等问题。对于铸造成型，存在强度低、轮辋厚重等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够生产高强度、低厚度的轮辋环轧成型设备以及一种模具简单、成型压力小的轮辋环轧成型方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种轮辋环轧成型设备，包括机架、上成型辊、下成型辊、为所述上成型辊提供动力的第一动力系统、为所述下成型辊提供动力的第二动力系统以及下成型辊轴固定支撑和下成型辊轴活动支撑；

所述机架上部设置有两个用于控制所述上成型辊升降的第一液压缸，每个所述第一液压缸上设置有一连杆；所述第一动力系统包括上成型辊轴，每个所述连杆下方连接有一第一轴承座，每个所述第一轴承座内设有一第一轴承，所述上成型辊轴贯串两个所述第一轴承，两个所述第一轴承座之间的所述上成型辊轴上套设有所述上成型辊；

所述第二动力系统包括下成型辊轴，所述下成型辊设置在所述下成型辊轴上并与所述上成型辊对应，所述下成型辊轴上位于所述下成型辊一侧间隔套设有两个第二轴承座，两个所述第二轴承座内分别设有一第二轴承，所述第二轴承座与所述下成型辊轴固定支撑固定连接；所述下成型辊轴活动支撑包括底板和支架，所述下成型辊轴活动支撑的支架上设有一第三轴承座，所述第三轴承座内设有第三轴承，所述第三轴承座可拆卸的套设于位于所述下成型辊另一侧的所述下成型辊轴上所述下成型辊轴活动支撑的底板上设置有托料轮液压缸，所述托料轮液压缸上转动设置有托料轮，所述托料轮用于支撑坯料；

所述下成型辊轴活动支撑通过设置在所述机架下部的第二液压缸左右移动。

可选的，所述第一动力系统包括第一电机，所述第一电机的输出轴通过第一万向节与所述上成型辊轴相连接；所述第二动力系统包括第二电机，所述第二电机的输出轴通过第二万向节与所述下成型辊轴相连接。

可选的，所述第一电机的输出轴通过第三万向节与一传动轴相连接，所述传动轴通过第四万向节与所述上成型辊轴相连接，所述传动轴包括用于调节所述传动轴长度的伸缩套管。

可选的，所述轮辋环轧成型设备还包括第四电机，所述第四电机的输出轴通过传动装置分别连接所述上成形辊和所述下成形辊。

一种使用所述轮辋环轧成型设备的轮辋环轧成型方法，包括如下步骤：

坯料制备：采用离心铸造、空心管坯半连续铸造、机加工、锻压、挤压或反向挤压工艺制成坯料；

预热：将坯料、上成型辊和下成型辊分别进行预热到成型工艺温度；

填料：启动第一液压缸，第一液压缸通过连杆带动上成型辊上移，使上成型辊远离下成型辊；移动下成型辊轴活动支撑，使下成型辊轴活动支撑带动第三轴承座远离下成型辊；将预热后的坯料放置到下成型辊上；移动下成型辊轴活动支撑，使下成型辊轴安装到第三轴承座中；再次启动第一液压缸，第一液压缸通过连杆带动上成型辊下移，使上成型辊接触坯料；

成型：动力系统动力系统启动所述第一动力系统和所述第二动力系统，所述第一动力系统通过上成型辊轴带动所述上成型辊转动，所述第二动力系统通过下成型辊轴带动所述下成型辊转动，所述下成型辊带动坯料转动；在第一液压缸的作用下，所述上成型辊继续下移，通过所述上成型辊与所述下成型辊的旋转轧制使坯料成型，成为轮辋；

卸料：轮辋成型后，所述上成型辊上移，所述第一动力系统和所述第二动力系统均停止转动，移动下成型辊轴活动支撑，使第三轴承座远离下成型辊轴，卸下成型的轮辋。

可选的，所述坯料为钢材时预热温度为700-1100℃，所述坯料为铝合金或镁合金时预热温度为20-550℃。

可选的，所述坯料为钢材时成型过程中不再加热，所述坯料为铝合金或镁合金时成型过程中继续加热，使所述坯料温度保持在300-450℃。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过上下轴辊的旋转带动坯料旋转并对坯料施加压力的加工方法，加工过程中一边旋转一边施加压力，大大减轻了对设备的压力要求，加工过程中使坯料实现动态再结晶，充分细化及均匀消除坯料组织中铸态组织，使得加工成型的轮辋重心位于轮辋的几何中心，轮辋圆度高、强度高、厚度低、力学性能高且均匀、成形性能好、用料省、成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明轮辋加工方法示意图；

图中，1、第一液压缸；2、上成型辊；3、上成型辊轴；4、下成型辊；5、第三轴承座；6、下成型辊轴；7、下成型辊轴活动支撑；8、第二液压缸；9、托料轮液压缸；10、托料轮；11、下成型辊轴固定支撑；12、第二轴承座；13、第二万向节；14、第一万向节；15、第一轴承座；16、坯料；17、轮辋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本实施例提供一种轮辋环轧成型设备，包括机架、上成型辊2、下成型辊4、为所述上成型辊2提供动力的第一动力系统、为所述下成型辊4提供动力的第二动力系统以及下成型辊轴固定支撑11和下成型辊轴活动支撑7；

所述机架上部设置有两个用于控制所述上成型辊2升降的第一液压缸，每个所述第一液压缸上设置有一连杆；所述第一动力系统包括上成型辊轴，每个所述连杆下方连接有一第一轴承座15，每个所述第一轴承座15内设有一第一轴承，所述上成型辊轴贯串两个所述第一轴承，两个所述第一轴承座15之间的所述上成型辊轴上套设有所述上成型辊2；

所述第二动力系统包括下成型辊轴，所述下成型辊4设置在所述下成型辊轴上并与所述上成型辊2对应，所述下成型辊轴上位于所述下成型辊4一侧间隔套设有两个第二轴承座12，两个所述第二轴承座12内分别设有一第二轴承，所述第二轴承座12与所述下成型辊轴固定支撑11固定连接；所述下成型辊轴活动支撑7包括底板和支架，所述下成型辊轴活动支撑7的支架上设有一第三轴承座5，所述第三轴承座5内设有第三轴承，所述第三轴承座5可拆卸的套设于位于所述下成型辊4另一侧的所述下成型辊轴上所述下成型辊轴活动支撑7的底板上设置有托料轮液压缸9，所述托料轮液压缸9上转动设置有托料轮10，所述托料轮10用于支撑坯料16；

所述下成型辊轴活动支撑7通过设置在所述机架下部的第二液压缸8左右移动。

所述第一动力系统带动所述上成型辊2转动，所述两个第一液压缸使所述上成型辊2保持水平，并对所述上成型辊2施加一定的压力；所述第二动力系统带动所述下成型辊4转动，所述下成型辊轴固定支撑11用于支撑所述下成型辊轴的一端和中部，使所述下成型辊4保持水平，所述下成型辊轴活动支撑7用于支撑所述下成型辊轴的另一端，使所述下成型辊轴在受到来自所述上成型辊2的压力时依然能够保持水平。

所述托料轮液压缸9为所述托料轮10提供支撑力，使托料轮10能够有效承载坯料16，使坯料16在加工过程中，位于所述上成型辊2与所述下成型辊4之间的坯料16部分不会因承受较大的重力而影响加工质量，使加工成型的轮辋17圆度不够或厚度不均。

实施例二：

本实施例是在实施例一的基础上进行改进的实施例，所述轮辋环轧成型设备中，所述第一动力系统包括第一电机，所述第一电机的输出轴通过第一万向节14与所述上成型辊轴相连接；所述第二动力系统包括第二电机，所述第二电机的输出轴通过第二万向节13与所述下成型辊轴相连接，由于轮辋环轧成型设备工作时会快速旋转，且所述上成型辊轴与所述下成型辊轴均会收到一定的压力，导致所述上成型辊轴与所述下成型辊轴变形，采用万向节与动力系统连接，能够避免因所述上成型辊轴与所述下成型辊轴变形而造成的轮辋环轧成型设备的损坏。

实施例三：

本实施例是在实施例一的基础上进行改进的实施例，所述轮辋环轧成型设备中，所述第一电机的输出轴通过第三万向节与一传动轴相连接，所述传动轴通过第四万向节与所述上成型辊轴相连接，所述传动轴包括用于调节所述传动轴长度的伸缩套管，所述上成型辊2向上运动时，所述伸缩套管伸长，使所述传动轴长度增加，保持所述上成型辊2与所述第一电机的输出轴的动力连接。

所述轮辋环轧成型设备还包括第四电机，所述第四电机的输出轴通过传动装置分别连接所述上成形辊和所述下成形辊。

实施例四：

本实施例提供一种轮辋环轧成型方法，包括如下步骤：

坯料16制备：采用离心铸造制成坯料16，坯料16采用钢材；

预热：将坯料16、上成型辊2和下成型辊4分别进行预热，坯料16预热温度为800℃，上成型辊2和下成型辊4预热温度为650℃；

填料：启动第一液压缸，第一液压缸通过连杆带动上成型辊2上移，使上成型辊2远离下成型辊4；移动下成型辊轴活动支撑7，使下成型辊轴活动支撑7带动第三轴承座5远离下成型辊4；将预热后的坯料16放置到下成型辊4上；移动下成型辊轴活动支撑7，使下成型辊轴安装到第三轴承座5中；再次启动第一液压缸，第一液压缸通过连杆带动上成型辊2下移，使上成型辊2接触坯料16；

成型：动力系统动力系统启动所述第一动力系统和所述第二动力系统，所述第一动力系统通过上成型辊轴带动所述上成型辊2转动，所述第二动力系统通过下成型辊轴带动所述下成型辊4转动，所述下成型辊4带动坯料16转动；在第一液压缸的作用下，所述上成型辊2继续下移，通过所述上成型辊2与所述下成型辊4的旋转轧制使坯料16成型，成为轮辋17；

卸料：轮辋17成型后，所述上成型辊2上移，所述第一动力系统和所述第二动力系统均停止转动，移动下成型辊轴活动支撑7，使第三轴承座5远离下成型辊轴，卸下成型的轮辋17。

本实施例中的坯料16也可以是铝合金或镁合金，坯料16预热温度为400℃，上成型辊2和下成型辊4预热温度为420℃，在成型工艺中，继续对坯料16以及上成型辊2和下成型辊4进行加热，使坯料16以及上成型辊2和下成型辊4的温度保持在350℃以上。

由于金属材质的韧性随温度变化，温度低时金属材料的韧性差，而成型过程中，坯料16受到上成型辊2和下成型辊4的旋转轧制，会导致坯料16以及上成型辊2和下成型辊4的温度上升，因此，坯料16是铝合金或镁合金时，也可以不进行预热，而直接采用室温环境下的坯料，如采用室温环境20摄氏度时的坯料，成型步骤中，开始时，通过限定所述第一液压缸输出的压力以及上成型辊2和下成型辊4的转速，随着成型步骤的进行，逐步增加所述第一液压缸输出的压力以及上成型辊2和下成型辊4的转速。

本发明中的轮辋环轧成型方法，开创性的采用了啮合后形成工件要求形状的成形空间的上下成型辊，上下成型辊对坯料同时起到减薄、成形、扩孔、拓展等作用。本方法生产的轮辋具有圆度高、力学性能高且均匀、成形性能好、用料省、成本低等优点。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。