自动生产线闭式锻造轮毂模具结构及工艺

2020-10-19杨金岭朱向涛杨玉坤杨志伟中信戴卡股份有限公司

锻造与冲压 2020年19期

文／杨金岭，朱向涛，杨玉坤，杨志伟·中信戴卡股份有限公司

轮毂是轿车悬挂系统重要运动安全件，其承担汽车重量，传递动能，承载着冲击，辅助轮胎散热。由于铝合金轮毂有良好的刚度、强度及导热性能，且轻质化、造型大方美观，因此得到客户青睐。传统铝合金轮毂制造一般为低压铸造，中信戴卡是国内首家铝合金轮毂批量生产的公司，2003 年，中信戴卡成为国内首家自动生产线锻造铝、镁合金轮毂并批量生产的公司。

锻造铝合金轮毂成形技术解决了低压铸造生产中的夹杂、气孔等固有技术缺陷，锻造铝合金轮毂自动生产线所成形的轮毂，具有组织致密均匀、有光滑造型、轻且薄、可承载载荷较大等优质特点，但由于生产模具数量多且价格贵，大多在高级轿车上应用。

轮毂锻造工艺过程

按成形过程是否有飞边，可以将锻造轮毂模具分为开式模锻和闭式模锻两种类型，有飞边锻造轮毂模具为开式模锻，无飞边锻造轮毂模具为闭式模锻，本文介绍的就是无飞边闭式锻造轮毂模具。利用UG NX 软件对轮毂产品造型和模具进行建模设计，利用QForm 或Simufact Forming 软件对锻造成形过程分步模拟分析，针对分析结果对造型和模具进行优化改进，经模具制造和现场试制优化后进行产品生产。

图1 自动生产线轮毂锻造工序图

由于铝合金轮毂锻造自动生产线在生产过程中每道工序金属变形极限存在变化范围，所以铝合金轮毂成形要由几步锻造工序来完成，本文介绍的轮毂锻造自动生产线是由棒料加热、摆动辗压、初锻、终锻、冲孔扩口、旋压几道工序完成。毛坯在生产过程中的流转由机器人来完成，如图1 所示。摆动辗压是预锻制坯料。由于锻坯正面成形复杂且较难，为保证模膛成形不出现各种缺陷，同时也降低设备吨位，将模锻成形设计为初锻、终锻工序。而轮毂初锻、终锻工步是整个工序中最为关键的工序，也是窗口和轮辐成形必不可少的工序。冲孔扩口工序为修正工序，旋压工序为轮辋成形工序。

自动生产线初锻、终锻闭式轮毂模具

就轮毂锻造自动生产线整个工艺过程而言，成形的关键技术主要有：⑴初锻、终锻模具结构设计和工艺；⑵初锻、终锻模具正面窗口造型配合设计；⑶冲孔扩口模具的核心结构和工艺；⑷旋压编程设计和工艺；⑸模具和锻造坯料温度控制工艺；⑹润滑剂用量控制和工艺；⑺预锻、初锻、终锻保压时间控制。由于篇幅有限，本文主要针对自动生产线轮毂初锻、终锻模具结构设计和成形工艺进行阐述。

自动生产线初锻闭式轮毂模具

图2 所示为一种增强锁扣型闭式初锻轮毂模具，其组成零部件及相互装配关系为：模具上模嵌入模具上连接板内，通过内六角螺栓连接固定；下模套与下模座通过内六角螺栓连接固定；上顶料器置于上模中，由卡环将其卡住；定位销置于下模芯和模具下模座之间；下顶料器置于下模芯、下模座、下连接板中；下模芯嵌入下模座止口内，并通过内六角螺栓连接。

图2 增强锁扣型闭式初锻轮毂模具

在图2 中B 圈区域内，下模套通过增强锁扣结构锁扣下模芯，并用内六角螺栓连接。下模座嵌入模具下连接板内，并通过内六角螺栓连接。此结构中A圈区域内，下模套与上模导向为锁扣式导向。下模套根据需要既可设计成整体结构又可设计成通过螺栓连接的上下分体结构，分体结构便于安装且灵活性强，可以防止轻合金挤压入下模套和下模芯之间的缝隙内。