新型轿车车轮模锻复合模具
2015-06-22杨金岭中信戴卡股份有限公司
文/杨金岭·中信戴卡股份有限公司
新型轿车车轮模锻复合模具
文/杨金岭·中信戴卡股份有限公司
轿车铝车轮模锻新型复合模具生产锻造轿车车轮毛坯时,一次能同时完成多个工序的任务,主要特点是将铝车轮毛坯正面成形面向上放置,防止向下的正向下压力压合成形面变形,同时完成冲中心孔、冲斜窗口、轮辋扩孔,提高了工作效率,减少了生产时间和生产成本。
杨金岭,高级工程师,主要从事模具工装、旋压、机加设计及工艺研发的工作,发表科技论文10余篇,获得授权专利10余项。
锻造铝合金车轮的特点是造型美观、重量轻、散热好、省油、低噪声、轻量化性能更高、更安全、更节能等。中信戴卡股份有限公司是国内第一家引进全自动化锻造铝合金生产线的厂家。该生产线引进欧美的先进设备,将传统的锻造工艺与现代先进成形设备完美结合,高效地生产高强度、高质量的锻造铝合金轮毂。
锻造工艺的最大特点是促使合金材料内部组织晶粒结构均匀、紧密,形成良好的金属纤维流线组织,成形产品精度高,内在结构致密,机械强度高。铝合金车轮的复合锻造工艺采用轴向闭模轧锻工艺,通过正压力和斜向旋辊轧压力同时作用的方式制出毛坯的最初形状,再锻造出筋及凸凹形,然后旋压成形。
复合锻造工艺节约设备投资,降低模具费用,占用生产场地面积大大减少,同时,由于采用标准型铝棒,铝棒的表面缺陷集中在车轮的加工表面,毛坯精度更接近成品的要求,后序加工余量小、班产效率高。锻造铝合金车轮的力学性能比常规低压铸造工艺生产的车轮至少高18%,材料至少可节约15%。
设计新型车轮模锻复合模具的目的
在铝合金车轮的实际生产过程中,闭式锻造车轮毛坯后续机加工时间和工序过多,同时冲中心孔、冲斜窗口和扩孔能够减少后续机加工的时间和工序。设计新型模具的目的是针对闭式锻造铝车轮毛坯,提供一种能同时冲中心孔、冲斜窗口、车轮扩孔的复合模具。通过将车轮毛坯正面成形面向上放置,防止向下的正向下压力压合成形面变形,同时将冲中心孔、冲斜窗口、轮辋扩孔多个工序完成的任务一次完成,能够减少后续加工车轮毛坯的时间和不必要的工序,大大的缩短了轮毂的生产周期,也减少了设备和人力的占用时间。下文结合工序工步图和具体实施方式对实用新型模具的工作过程进行说明。
原始锻造模具示意图
图1为原始锻造模具,其只能进行扩孔,而且车轮毛坯成形正面向下,在向下的正向压力作用下成形面极易变形,不能同时进行冲中心孔和冲轮毂毛坯工序。中心孔需要单独增加钻床加工出来,毛坯窗口内金属需要增加机加工工序。这就给后续工序带来麻烦,也增加了生产周期、增加了生产成本。
图1 原扩孔模具
新型复合模具的结构
实用新型复合模具的特点是能同时冲中心孔、冲斜窗口、轮辋扩孔。实用新型复合模具的技术方案为:新型中心冲头、窗口斜冲头之间通过小弹簧、螺栓与上模、上模连接板进行连接,上垫板与上板通过螺栓进行连接,上板与上模通过导向螺栓和大弹簧进行连接。下模芯与下模通过过盈热装压合装配而成,胀套与下板通过螺栓连接。下模与托盘通过螺栓连接,托盘置于顶料器上。
图2 工步1示意图
具体实施过程
实际生产工作过程主要由工步1、工步2和工步3组成。
⑴工步1。机械手将毛坯放在下模上,压力机带动上板和上垫板下行落下,在上垫板与上模连接板逐渐接触过程中,中心冲头、窗口斜冲头下行,同时小弹簧压缩来完成冲压中心孔废料和窗口废料的过程。同时胀套胀开毛坯轮辋,整个过程中导向螺栓起导向作用,如图2所示。
⑵工步2。压力机带动上板和上垫板上行抬起,中心冲头脱开毛坯、窗口斜冲头在弹簧作用下脱开毛坯,下模在托盘下顶杆上行的带动下顶起毛坯。整个过程中导向螺栓起导向作用,大弹簧最终通过弹力脱开上模,如图3所示。
⑶工步3。机械手夹走毛坯离开,一次工作过程完成。
图3 工步2示意图
结束语
实用新型车轮复合模具根据轮型不同可以减少钻床加工时间1~2分钟,比机床加工效率提高了3倍,而且冲下的废料利用率也得到了提高,减少了废料再次利用时清洗废金属的时间,同时也省去了车轮在轨道上转移的辅助时间,从人、机、料、电几个方面都得到了节省和有效利用。本模具已经提交专利申请,专利申请号201510135083。