车轮轮辐螺钉孔冷挤压强化工艺与模具设计(1)

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1、模具工业2012年第38卷第4期29车轮轮辐螺钉孔冷挤压强化工艺与模具设计祝伟骏(成都陵川特种工业有限责任公司汽车部品公司，四川成都6101l0)摘要：分析了车轮轮辐上螺钉孔挤压强化成形工艺的机理和孔金属流动的变化，确定和计算了挤压工艺结构特征参数，并详细介绍了挤孔模的工作过程及其模具主要零件的设计与注意的问题，模具结构紧凑，动作安全可靠，生产效率高，产品质量好，对其他同类零件的模具设计具有参考作用。关键词：车轮轮辐；螺钉孔；挤压；强化工艺；模具设计中图分类-~"TG375．41文献标识码：B文章编号：1001—2168(2012)04—002

2、9—05Coldextrusionstrengtheningprocessanddesignofdief0rscrewholesinspokeZHUWei-jun(AutoPartsCompany，ChengduLingchuanSpecialIndustriesCo．，Ltd，Chengdu，Sichuan610110，China)Abstract：Themechanismofcoldextrusionstrengtheningprocessofscrewholesinspokeandthechangeinmetallayerstructur

3、eoftheholeswereanalyzed．Thecharacteristicpa-rametersoftheextrusionstructurewerecalculatedanddetermined．Theworkingprocessofthehole·extrusiondie，thedesignofmaindiepartsandtheattentionpointsweredis-cussed．Keywords：spoke；screwhole；coldextrusion；strengtheningprocess；diedesign1引言能

4、。由于轮辐需经过落料、拉深、挤压成形、冲孔、汽车车轮是汽车的重要部件，汽车与地面之间拉深翻边、切边、冲螺钉孔、冲侧孑L等多道加工工的所有相互作用力和力矩(例如驱动力、制动力、侧序，各工序间相互影响较大，在螺钉孔挤压成形工向力、垂直力以及回转力矩等)都是通过车轮传递，艺和模具设计时，应充分考虑利用或减轻工序间的因此车轮对汽车的多种性能有着重要影响，尤其是影响，这不仅要尽可能提高螺钉孔的刚度和弹性，安全性和可靠性。由于车轮是回旋体，要求尺寸精还要尽可能提高螺钉孔的形状尺寸精度。度高，旋转平衡好，不仅具有一定的刚度和弹性，而且耐疲劳，质量轻，经济适用

5、等。2挤压强化工艺及参数的确定国家标准规定了各种车轮轮辐螺钉孔锥面定图1所示是某轿车车轮轮辐，材料为SAPH440，位时，在轮辐上螺钉孔的尺寸精度、孔表面粗糙度厚度为3．5mm。螺钉孔小端直径为~15+0．3mm，螺值、底部平面度和分布圆孔位置度等形状尺寸直接钉孔大端直径为~18~0．5mm，锥角为60。。该螺钉影响用螺钉紧固的车轮装配要求，从而保证了车辆孔是由预SJ~L经轴向和径向混合挤压而成，螺钉孔行驶时径向跳动、轴向跳动及相关部位的受力性挤压成型如图2所示。收稿日期：201l-12—28。2．1挤压孔受力机理分析作者简介：祝伟骏(1959

6、一)，男(汉族)，江苏南京人，高级工程师，图3(a)所示是轮辐螺钉锥孔的挤压过程孔壁主要从事机械系统设计与结构优化、汽车零部件设计开发、冲压的受力图。对于锥孔表面来讲，在挤压过程中，有工艺和模具设计工作，地址：成都市龙泉驿区大面镇陵川路1号，(电话)028—84633518，(电子邮箱)zhuweijun_2010@163．corn。更多的金属表面受到挤压，从接触点开始，挤模具工业2012年第38卷第4期到挤压，使得螺钉孔形成了一个弹塑性变形区以及有利的残留压应力分布，这种状态对螺钉孔具有强化的作用，增强螺钉孔抗疲劳强度。2．3工艺参数确定(1

7、)预制孔径计算。根据体积不变原理，分析挤压时的定位及变形情况。将图l螺钉孔处担1mm范围作为变形区，由于螺钉孔是以孔中心线对称分布，变形前后螺钉孔处lmm范围内单向侧面的面积相等。在AUTOCAD绘出的模具工作图中，图1车轮轮辐用命令REGION将侧面的面积设置为一面域，使用命令MASSPROP查询，可得到侧面面积A=I1．093mm，即l1．093=0．85x3．5x(21一do)12由此可得do=13．543mm，所以预制孔径do=13．5mmo(2)挤压力计算。挤压力是校核挤孔凸、凹模强度和选用压力机的依据，它受轮辐材料性能、变形程度、预

8、制孔径、挤孔凸、凹模几何形状、润滑条件的影响。由于现有文献对这种轴向挤压和径向图2螺钉孔挤压成型挤压混合的挤压力的计算方法介绍较少，现按材料受压时发生