一种铝合金轮毂偏心旋压成形模具的制作方法

本实用新型属于有色金属冶金领域的铝合金轮毂制造，涉及一种铝合金轮毂偏心旋压成形模具。

背景技术：

汽车铝合金轮毂的制造工艺有铸造、锻造旋压和铸造旋压等。目前，中国已成为世界最大的铝合金轮毂制造基地，制造的铝合金轮毂在满足国内需求的同时，还大量出口国外，是世界第一铝合金轮毂出口国家。

但是，铝合金轮毂制造工艺水平未达到国际领先，一些特殊结构的铝合金轮毂仍需要依靠车加工或铣加工制造出来，不能利用铸造、锻造、旋压工艺加工出来。例如，轮辐与轮辋连接处的根部沟槽结构一般都是车加工出来的，车加工工艺切断了根部沟槽处的金属流线，降低了该部位的强度，使得轮毂长期服役后该部位易出现疲劳失效。

因此，研究与开发一种铝合金轮毂偏心旋压成形模具非常必要，以直接旋压出轮辐与轮辋连接处的根部沟槽结构，表面车加工时车加工型线与金属流线方向一致，不会切断根部沟槽处的金属流线，确保了该部位的强度。满足汽车对高性能、轻量化铝合金轮毂的需求，提高我国铝合金轮毂制造行业的技术水平。

通过检索，发现以下相关专利文献：

一种偏心旋压缩管结构（cn201520223917.8），其旋压模的一端设有球面凹槽，口径模上布置有贯通两端的插孔，旋压模绕着插孔的中心线转动，同时球面凹槽的边缘始终与插孔的边缘对齐。可以实现同类的金属管的一端从其外径缩口为任何口径尺寸。

高强度轻量化铝合金轮毂的旋压工艺（cn201610978816.0），提供的旋压工艺步骤为：（1）将重力铸造而成的带有轮辐的旋压坯先进行x光探伤，合格的旋压坯送入加热房内进行加热；（2）将加热后的旋压坯通过机械臂套装在旋压机的主轴带动转动的夹具及内旋压模上；（3）旋压机带动旋压坯高速转动，并在旋压坯外表面附近设置喷火装置，对旋压坯外表面进行加热保温；（4）旋压辊施加压力到旋压坯轮辋外的初始旋压部位，旋压辊在旋压坯外周至少圆周间隔分布有两个；（5）旋压辊走完一个行程后，离开旋压坯轮辋表面，并回退至初始位置，预备加工下个旋压坯；（6）用机械臂将成型的轮毂从旋压机上取下，进行冷却处理及其轮辋厚度检测；（7）对合格的轮毂进行精加工或/和喷漆。

易脱式铝合金轮毂旋压模具（cn201220318902.6），前模和旋压机的联轴器相配，尾顶和旋压机的顶杆相配，坯料夹于顶出盖和尾顶之间，且前模和顶出盖之间设有碟簧，碟簧顶在前模和连接推动块之间，且连接推动块的外侧边缘具有外斜面；后模圈通过后模螺钉固定于前模的右侧面，且后模圈的内侧边缘设有内斜面、外侧边缘设有燕尾槽；易脱圈为分体式结构；同时，外斜面和内斜面相配，燕尾槽和燕尾块相配，易脱圈的外侧面和内弧圈相配。优点是：顶出盖和铝合金轮毂坯料易于分离。

一种铝合金轮毂强力旋压加工成形方法及脱模机构（cn201710398089.5），其芯模结构包括内芯模和套接于内芯模外的外芯模，其脱模机构还包括用于与受力沿径向移动的外芯模锁紧固定的紧固块和用于推动芯模结构运动且带动外芯模脱离紧固块的限位伸缩机构。内芯模为倾斜面圆柱结构，外芯模包括瓣块结构，瓣块结构的内倾面包覆于内芯模的周向外倾面。其方法包括如下步骤：步骤一，通过尾顶将板料顶至芯模结构进行固定，使内芯模被挤压，外芯模受力沿径向移动至与紧固块配合锁定；步骤二，旋转芯模结构，带动尾顶和板料旋转；步骤三，通过多轮旋压工艺使轮毂成形。

经过分析，以上专利内容与本专利申请技术方案均存在较大不同。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决当前铝合金轮毂的轮辐与轮辋连接处的根部沟槽结构无法旋压成形的问题，提供一种铝合金轮毂偏心旋压成形模具。有效地实现根部沟槽结构旋压成形工艺，满足汽车对高性能、轻量化铝合金轮毂的需求。

本实用新型的技术方案如下：

一种铝合金轮毂偏心旋压成形模具，主要包括旋压上模、旋压下模、主动轴、外从动轴、内从动轴、支撑轴、芯轴、轴套、螺钉等。其中，主动轴与旋压机的主轴相连接，外从动轴与旋压机的偏心推力轴承相连接，内从动轴与旋压机的旋转油缸相连接；旋压上模安装于主动轴，在主动轴的带动下绕主轴线旋转；旋压下模安装于外从动轴，旋压下模外壁受切向力时绕偏心轴线旋转；支撑轴安装于内从动轴，随旋压上模一起绕主轴线旋转；芯轴安装于旋压上模，轴套安装于支撑轴，合模时芯轴与轴套相配合。扩口冲孔毛坯放置于支撑轴上，旋压上模压紧扩口冲孔毛坯。旋轮可以同时沿水平方向和垂直方向进给，在受到切向力时可以绕旋轮轴线旋转；旋轮对扩口冲孔毛坯的轮辋施加挤压力的同时，沿着给定的旋压毛坯轮辋外壁型线沿水平方向和垂直方向进给，重复多个道次的旋压后，偏心旋压成形旋压毛坯，并形成根部沟槽结构。旋轮回退至初始位置，旋压上模开模，旋压毛坯沿水平方向向右移动，然后沿垂直方向向上移动，取出旋压毛坯。

所述旋压上模与支撑轴同轴。

所述旋压上模的底面与扩口冲孔毛坯的正面随形。

所述主轴线与偏心轴线的偏心距，即旋压上模与旋压下模的偏心距为20-40mm。

所述旋压上模与旋压下模的旋转方向相同，所述旋轮与旋压上模、旋压下模的旋转方向相反。

所述旋压毛坯沿水平方向向右移动的距离等于偏心距，即旋压毛坯沿水平方向向右移动至与旋压下模同轴。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

采用本实用新型提供的成形模具，旋压成形了铝合金轮毂的轮辐与轮辋连接处的根部沟槽结构，解决了带有根部沟槽结构的旋压毛坯无法脱模的问题，结构简单，通用性强。直接旋压出的根部沟槽结构，表面车加工时车加工型线与金属流线方向一致，不会切断根部沟槽处的金属流线，确保了该部位的强度，满足了汽车对高性能、轻量化铝合金轮毂的需求。

附图说明

图1是本实用新型的偏心旋压成形开始时的模具示意图；

图2是本实用新型的偏心旋压成形结束时的模具示意图；

图3是本实用新型的偏心旋压模具上模开模示意图；

图4是本实用新型的旋压毛坯右移示意图；

图5是本实用新型的旋压毛坯上移脱模示意图；

图6是采用本实用新型的成形模具的旋压毛坯示意图。

图中：1、主动轴，2、旋压上模，3、芯轴，4、轴套，5、旋压毛坯，6、支撑轴，7、旋压下模，8、外从动轴，9、内从动轴，10、旋轮，11、螺钉，12、螺钉，13、螺钉，14、螺钉，15、螺钉，16、偏心距，17、主轴线，18、偏心轴线，19、旋轮轴线，20、扩口冲孔毛坯，21、根部沟槽。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例，对本实用新型的技术方案做进一步具体的说明。但是本实用新型并不限于以下实施例。

如附图1、2所示，本实用新型的模具主要包括旋压上模2、旋压下模7、主动轴1、外从动轴8、内从动轴9、支撑轴6、芯轴3、轴套4、螺钉11、螺钉12、螺钉13、螺钉14、螺钉15等。其中，主动轴1与旋压机的主轴相连接，外从动轴8与旋压机的偏心推力轴承相连接，内从动轴9与旋压机的旋转油缸相连接；旋压上模2安装于主动轴1，在主动轴1的带动下绕主轴线17旋转；旋压下模7安装于外从动轴8，旋压下模7外壁受切向力时绕偏心轴线18旋转；支撑轴6安装于内从动轴9，随旋压上模2一起绕主轴线17旋转；芯轴3安装于旋压上模2，轴套4安装于支撑轴6，合模时芯轴3与轴套4相配合。旋压上模2与支撑轴6同轴；旋压上模2的底面与扩口冲孔毛坯20的正面随形。主轴线17与偏心轴线18的偏心距16，即旋压上模2与旋压下模7的偏心距16为20-40mm。旋轮10可以同时沿水平方向和垂直方向进给，在受到切向力时可以绕旋轮轴线19旋转。

如附图1、2、3、4、5所示，采用本实用新型的成形方法包括如下步骤：

步骤一，如附图1所示，将经锻造、扩口冲孔的扩口冲孔毛坯20放置于支撑轴6上，旋压上模2向下运动合模，压紧扩口冲孔毛坯20；芯轴3伸入轴套4内，与轴套4相配合，使旋压上模2与支撑轴6同轴。

步骤二，旋压机主轴启动，主动轴1带动旋压上模2绕主轴线17旋转，扩口冲孔毛坯20、支撑轴6从动，随旋压上模2一起绕主轴线17旋转；旋压下模7外壁受到扩口冲孔毛坯20轮辋内壁施加的切向力，绕偏心轴线18旋转。

步骤三，旋轮10沿水平方向向左进给至旋压起始点，旋轮10与扩口冲孔毛坯20的轮辋外壁接触，旋轮10对扩口冲孔毛坯20的轮辋施加挤压力；旋轮10外壁受到扩口冲孔毛坯20轮辋外壁施加的反作用切向力，绕旋轮轴线19旋转。

步骤四，如附图2所示，沿着给定的旋压毛坯5轮辋外壁型线，旋轮10同时沿水平方向和垂直方向进给，对扩口冲孔毛坯20的轮辋施加挤压力；旋轮10进给至旋压结束点后，向右退出，再回退至旋压起始点，完成一个道次的旋压。

步骤五，重复步骤三、步骤四，完成多个道次的旋压，使扩口冲孔毛坯20偏心旋压成形为旋压毛坯5，并形成了根部沟槽21结构。

步骤六，旋轮10回退至初始位置，旋压机主轴停机；旋压上模2向上运动开模，如附图3所示。

步骤七，机械手夹持住旋压毛坯5的轮辋，如附图4所示沿水平方向向右移动至与旋压下模7同轴，然后如附图5所示沿垂直方向向上移动，取出旋压毛坯5。

步骤八，重复步骤一至步骤七，偏心旋压成形下一个毛坯。

将旋压毛坯5转入后序工序，经热处理、机械加工、涂装等工序，最终加工为铝合金轮毂成品。

本实施例未详细叙述的技术内容为现有技术。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。