一种旋压加工动平衡车轮的方法与流程

本发明涉及一种车轮的加工方法，尤其涉及一种在加工过程中考虑车轮动平衡的方法。

背景技术：

近些年，随着汽车行业的飞速发展和行业技术水平不断的提升，汽车的最高车速越来越快，高速旋转中的车轮离心力不平衡令汽车的安全性能严重劣化。由该不平衡所导致的附加力大小及方向不断变化，会使整车产生上下跳动的趋势，出现垂直地面方向的振动，影响汽车的行驶平顺性；同时不平衡还会引起转向轮横向摆动，降低汽车的操纵性和稳定性，直接影响行车安全；从长期来看，甚至会造成轮胎、转向及传动系统零部件的冲击和磨损，缩短各部件的使用寿命。因此，作为汽车转动部件的车轮在其制造过程中，必须考虑并尽量实现动平衡，以确保汽车轮系的正常平稳运转。现行的车轮制造工艺主要有：卷制焊接轮毂加冲压轮辐后焊接而成的车轮加工工艺、卷制焊接轮毂加旋压轮辐后焊接而成的车轮加工工艺及轮辐轮毂一体的直接旋压而成的车轮加工工艺。而这几种工艺存在一致的缺点：无论是焊接所天然带来的质量不均衡，还是旋压成形后需切除因车轮材料各向异性所导致的“凸耳”，甚至是加工过程中的尺寸偏差均能够产生动不平衡，如图1、图2所示。

然而，上述工艺均未考虑在加工制造过程中修正车轮的动不平衡状态。动平衡的调校和配重通常被延后至轮胎安装时，经由在车轮的外边缘处外加质量块的方式来被动实现。这样势必会影响整体的平衡效果，同时外加质量块还存在是否稳定与牢固的问题，所以汽车要经常进行车轮动平衡检测，无形中增加了使用成本。

技术实现要素：

技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种在加工过程中对车轮进行动不平衡修正的方法，使制造得到的车轮在加工完成时即具备动平衡性能，不需要在后续使用过程中进行调校。

技术方案

为了解决上述的技术问题，本发明的旋压加工动平衡车轮的方法包括以下步骤：

步骤一：在旋压加工毛胚料的非轮胎覆盖处、非安装与非连接处分别加工出n个内凹形结构，其中，n为自然数且n≥3，即在毛胚料上的某个位置去除一部分材料形成可闭合的内凹形结构，内凹形结构的个数根据车轮的大小尺寸确定。闭合内凹形结构的体积为V_an，符号中下标a表示闭合内凹形结构，n与上述闭合内凹形结构的个数相同。闭合内凹形结构可以是规则几何形状，如：圆，但不限于规则几何形状；闭合内凹形结构可以是通孔也可以是盲孔；闭合内凹形结构可以在同心圆上也可不限于同心圆上；闭合内凹形结构可以是等分分布，也可以不等分分布；对于n个闭合内凹形结构可以是统一几何形状的闭合内凹形结构，也可以是不统一几何形状的闭合内凹形结构。

步骤二：在步骤一所述的内凹形结构中填入选定的动平衡配重物；

步骤三：将毛坯料上旋压设备进行粗旋压加工；

步骤四：继续进行精旋压加工；

步骤五：去除步骤四精旋加工后车轮外边缘的外凸耳和车轮定位中心孔处的内凸耳。随后可进行加工得到的车轮的动平衡性能测试。

下面以在轮辐上均布圆形通孔为例而成的，说明如何利用填入材料进行动平衡配重。假想将车轮展开，其中某个独立的展开部分对车轮而言即具有代表作用(如图6所示)。最少包含1个闭合内凹形结构在内旋压后轮辐变为厚度为1，面积为：的结构体，对应的质量为旋压后轮毂变为厚度为1，质量为：的结构体；假想在闭合内凹形结构内填入密度为ρ_i体积为V_i的材料。旋压后在轮辐上变为厚度为t，(t_i≤1，i＝3,4,5···n)，面积为：体积为：的结构体，对应的质量为同时，因为上述结构均为规范的几何体，且已经假设在同一几何体内即域内平均密度ρ_q相同。所以上述结构的几何中心与质心相同。

针对动不平衡，在闭合内凹形结构内使用填入密度为ρ_i体积为V_i的配重物材料，一般会使用密度较大的金属材料，当然也可以填入非金属材料，也可以填入密度较小的其他配重物，并固定于闭合内凹形结构内(如压力法、粘接法等先简单固定配重物，使之得以进行动平衡测试)。因配重物的可选择方案不是唯一的，且可以重复多次试配重，所以配重一定可以实现动平衡。如果想要得到相对高精度的动平衡配重可选择较大的n，如(n≥9)；否则可选择n的范围在3≤n≤9。多数情况下，参与填入的不同体积V_tn，不同密度ρ_tn的试配重物会选择延展性较好的材料，其质量为m_tn，符号中下标t表示填入材料，n与上述n相同。一般情况下填入材料的体积V_tn≤V_an，当然填入时也可以不限于上述不等式。

随后，将毛坯料上的闭合内凹形结构内分别填入按上述试配法得到的动平衡配重物进行旋压加工，旋压过后填入的材料成为车轮的一部分，填入材料与原材料形成一个整体。由于填入材料的密度不同于原材料，所以可以用填入材料来平衡因切除车轮外边缘的外“凸耳”和车轮定位中心孔处的内“凸耳”而造成的动不平衡。

有益效果

本发明的旋压加工动平衡车轮的方法具有以下有益效果：本发明的加工方法在加工过程中解决了成品车轮的动平衡问题，不需要在后期使用中进行动平衡的调较，节约了产品的使用成本；成品车轮为一体旋压制成，无需进行焊接，结构强度高，可靠性更高。

附图说明

图1是旋压结束后各向异性所造成车轮外边缘的外“凸耳”和车轮定位中心孔处的内“凸耳”结构示意图；

图2是切除了外边缘外“凸耳”和车轮定位中心孔处的内“凸耳”的车轮示意图；

图3是去除一部分原有的材料的加工中车轮示意图；

图4是在车轮上去除一部分原有的材料后并添加的配重物的主视图的剖视图；

图5是在车轮上去除一部分原有的材料后并添加的配重的俯视图；

图6是车轮的结构展开示意图；

图7是主动考虑动平衡的完成旋压过程并切除车轮内外“凸耳”的车轮结构示意图。

附图中各序号代表部件名称：

1：凸耳的最凸处；2：凸耳的最凹处；3：车轮外边缘的切除外“凸耳”的切割线；4：车轮定位中心孔处切除内“凸耳”的切割线；5：车轮定位中心孔处内“凸耳”所对应的最凸外圆线；6：轮毂；7：轮辐；8：车轮；9：在毛坯料上不影响其他工艺或安装处加工若干个沟槽或通孔；10：添加的配重物；11：完成旋压后的填入物与车轮成为一体。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案进行进一步说明。

本实施例的旋压加工动平衡车轮的方法包括以下步骤：

步骤一：在旋压加工毛胚料的非轮胎覆盖处、非安装与非连接处分别加工出n个内凹形结构，其中，n为自然数且n≥3；在本实施例中，在毛胚料加工轮辐上均匀加工出8个圆形通孔，如图5、图6所示；

步骤二：在步骤一所述的内凹形结构中填入动平衡配重物，配重物可选择一定密度的金属材料，配重物的分布如图5所示；

步骤三：进行粗旋压加工；

步骤四：进行精旋压加工；在进行旋压加工之前，也可以先去除轮胎覆盖处的部分材料，如图3、图4、图5所示；

步骤五：如图7所示，去除步骤四精旋加工后车轮外边缘的外凸耳和车轮定位中心孔处的内凸耳。