_冯凯_xjj型车轮轮辐冲压工艺与模具设计

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1、1前言1.1国内外研究现状车轮是车辆承载的主要部件，其质量直接关系和影响到人的生命安全。目前车轮的主要材料有镁合金、钢材、铝合金以及一些复合材料和铝钢组合材料。钢制车轮的制造工艺有轮辋辊压技术、轮辐冲压技术以及前沿的辊压整体成形技术等。中国汽车钢轮生产企业与欧美先进生产企业相比，在材料技术上的应用和研究存在着相当大的差距，同样规格要求的车轮在质量上相差大约10%。目前，国内汽车钢轮产品，轮辐主要采用高强度低合金钢，轮辋则主要采用低碳钢。出于减轻车轮质量和开发新款车轮（如大通风孔车轮）的需要，高强度钢材逐步引入到车轮行业。轮辐是汽车上使用量大、产品精度要求高的重要冲压件。以NKR卡车为例，每

2、辆车需要使用7个轮胎(一个为备用胎)，一个轮胎装配一个轮辐，则每台车需要装配7个轮辐，以每月生产500辆NKR卡车计算，一个月要生产轮辐产品3500件[13]。对于钢制车轮，由于钢材的成形性能的限制，目前的汽车钢轮大多采用分体式的车轮结构，即轮辋与轮辐分开制造，且由于轮辋与轮辐的作用和受力情况不同，一般采用不相同的钢材进行制造。就生产方式而言，欧美的车轮普遍采用多工位的压机连续生产，其压机压力一般在4500-5000t，生产节拍为10-26次/每分钟，多采用8-10个工位，采用三坐标的电子送料系统和快速的换模系统，极大地提高生产效率，个别企业采用单机连线半自动生产方式。而国内企业尚处在单机

3、的手工送料的阶段。1.2选题的目的及意义车轮轮辐是连接汽车轮毂和轮胎主要的支撑件，也是决定车轮是否美观的关键部件。轮辐需要经过多次冲压才能成形。主要的工艺包括剪切落料、初拉伸、反向拉伸成形、切边、冲风孔、冲螺栓孔翻边、挤螺栓孔、、挤毛刺等。当前车轮行业不仅要面对轻量化、可靠性和高精度的技术难题，而且还要适应车轮的大直径、和宽轮辋、外形美观的发展方向。针对传统工艺的缺点，研究并应用先进的车轮生产工艺显得非常必要。同时更要注重一些新的车轮检测技术和车轮材料的开发和应用技术，以面对世界各国都相当关注的能源、安全和环境三大问题。1.3设计内容设计的产品对象是15X6JJ型车轮轮辐，与轮辋焊接后构成

4、汽车车轮。具体的设计内容如下：-28-(1)零件图设计：根据15X6JJ型车轮图纸，设计符合国家标准的产品轮辐零件图。(2)冲压工艺设计：分析零件的冲压工艺性，设计多套冲压工艺方案，确定最优的工艺方案。(3)装配图设计：设计全部模具的装配图。(4)零件图设计：选择1套模具，设计该模具包含的全部冲模零件。(5)主要的计算内容：毛坯形状、排样、落料力、冲孔力、拉深力、精压力、冲头强度、压力中心等。(6)设计依据：15X6JJ型车轮图纸；大批量生产；拉深模具采用双动压力机，其他设备的种类、型号等不受限制。1.4预期研究结果通过15X6JJ型车轮图纸，制定分析零件的冲压工艺性，设计多套冲压工艺方案

5、，确定最优的工艺方案，设计绘制全部模具的装配图。计算出毛坯形状、排样、落料力、冲孔力、拉深力、冲头强度、精压力、压力中心等，并写出说明书。-28-2冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的确定，要根据一定的生产条件和冲压件的技术要求，对零件所有工序作出合理安排，找出一种技术上可行和经济上合理的工艺方案。技术方面，根据产品图纸，主要分析该冲压件形状特点、尺寸大小、精度要求、材料性能等是否符合冲压工艺的要求；经济方面，则要根据冲压件的生产批量来分析产品成本，阐述采用冲压生产可以取得的经济效益。影响冲压工艺过程的因素是多方面的，其主要因素有：(1)对冲压件的工艺分析。(2)通过分析比较，确定冲压件最佳工

6、艺方案。(3)确定模具结构形式。(4)合理选择冲压设备。此次设计产品的生产模式：大批量生产，拉深模具压力机采用双动压力机，其他设备的种类、型号等不受限制。技术要求：详见零件图纸。图2.1轮辐零件图2.1冲压工艺分析图2.1-28-为轮辐的主视图和左视图，材料选用Q345，屈服强度为345MPa，其主要作用是连接汽车轮毂和轮胎的主要支撑件。零件外形对称，无尖角，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，5个尺寸为Φ16.00-16.76mm孔和5个尺寸为Φ5.2-5.4mm孔均布，孔距有位置要求，但孔径无公差配合，九个梯形孔有位置要求，无公差配合，孔精度不高。通过上述工艺分析，可以看出零件

7、为普通的板料冲压件，尺寸精度要求不高，主要是轮辐成形问题和孔的冲裁问题，又属于大量生产，因此可以用冲压方法生产。2.2冲压工序设计和工序次序的选择2.2.1冲压工序设计经过分析可以的得出零件的制备具体包括以下冲压工艺：落料冲孔、拉伸、拉伸翻边、冲圆孔、冲梯形孔、整形。由此设计多套冲压工艺方案如下：方案一：（1）落料冲孔（2）第一次拉伸（如图2.2）图2.2方案一第一次拉伸（3）第二次拉伸（4）拉伸翻边（5）冲5个Φ5.2