专利名称：挡圈成形模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲压模具制造技术领域，尤其是一种用于对重载工程车的车轮挡圈进行冲压的模具。
背景技术：
车轮挡圈是重载工程车车轮的重要组成件之一，它装在轮辋上为轮胎提供轴向和径向的支承，直接承受轮胎传递的压力。有一种重载工程车的车轮挡圈，它是由弧形挡边与座圈通过一弧形连接部连结成一体的环形件，所述弧形挡边与所述弧形连接部的弯曲方向相反，所述座圈为设有斜角的上大下小的锥筒，该斜角的角度为5度 7度。这种车轮挡圈的制作方法是1、在第一压制工序，使用一种挡圈冲压模具将焊接成圆筒形的坯料的下部压制成车轮挡圈的座圈；2、在第二压制工序，使用一种挡圈成形模具将圆筒形的坯料上部压制成车轮挡圈的弧形挡边和与所述座圈连接的弧形连接部。第二压制工序中的挡圈成形模具包括成形凹模和成形凸模，所述成形凹模的型腔的下段为斜角a的上大下小的锥孔，所述锥孔的斜角a的角度为5度 7度；所述型腔的上部设有一段直径大于所述锥孔大端直径的内圆柱面，在所述型腔的上端口设有一段与所述内圆柱面连接的上大下小的内圆锥面，所述内圆锥面的斜角的角度为O度 7度；所述型腔的上部的所述内圆柱面的直径大于所述型腔的下段的所述锥孔的大端直径，所述内圆柱面与所述锥孔的内圆锥面之间有两个圆滑过渡的曲面；所述成形凸模的下段为斜角与所述锥孔的斜角a相同的锥体，所述成形凸模的上部设有一段直径大于所述锥体大端直径的圆柱面，在所述成形凸模的上端设有一段与所述圆柱面连接的外圆锥面，所述外圆锥面的斜角的角度为O度 7度；所述圆柱面与所述锥体的外圆锥面之间有两个圆滑过渡的曲面；所述成形凹模与所述成形凸模呈合模状态时，所述成形凸模与所述成形凹模型腔之间的间隙为H ;其中H=h+x，h为坯料的厚度；X为冲压间隙，所述冲压间隙根据所述坯料的屈服强度设置。这种挡圈成形模具在使用过程中存在如下问题
1、在对工程车轮的缺陷统计中，因车轮挡圈的弧形连接部的开裂造成的缺陷占到车轮挡圈缺陷总量的60%以上，其原因是因为车轮挡圈在压制过程中均是通过模具扩张成成形，成形的车轮挡圈厚度小于原料板的厚度，特别是弧形连接部的厚度只有原料板厚度的85%，降低了车轮挡圈的承载能力，工作一段时间后车轮挡圈的弧形连接部容易出现开裂现象；
2、为了方便车轮挡圈在压制成形后的退料，在成形凹模上端口和成形凸模上端均设有O度 7度倾斜方向朝外的拔模斜角；因此在压制成形的车轮挡圈的弧形挡边端部有O度 7度的倾斜方向朝外的斜角，当车轮挡圈与轮胎装配时，车轮挡圈弧形挡边端部的倾斜朝外的边缘会割伤轮胎，留下事故隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可防止车轮挡圈的弧形连接部的厚度变薄的挡圈成形模具。本发明解决技术问题所采用的技术方案为这种挡圈成形模具包括成形凹模和成形凸模，所述成形凹模的型腔的下段为斜角a的上大下小的锥孔，所述型腔的上部设有一段直径大于所述锥孔大端直径的内圆柱面，所述型腔的上部的所述内圆柱面的直径大于所述型腔的下段的所述锥孔的大端直径，所述内圆柱面与所述锥孔的内圆锥面之间至少有两个圆滑过渡的曲面；所述成形凸模的下段为斜角与所述锥孔的斜角a相同的锥体，所述成形凸模的上部设有一段直径大于所述锥体大端直径的圆柱面，所述圆柱面与所述锥体的外圆锥面之间至少有两个圆滑过渡的曲面，与所述外圆锥面上端连接的曲面的顶端高于与所述圆柱面连接的曲面的底端；与所述内圆锥面上端连接的曲面的顶端高于与所述内圆柱面连接的曲面的底端；所述成形凹模与所述成形凸模呈合模状态时，所述锥体与所述锥孔之间的间隙为H，H=h+x，其中h为坯料的厚度，X为冲压间隙，与所述圆柱面连接的曲面的底端和与所述内圆柱面连接的曲面的底端之间的间隙为L，L=H-1毫米，所述圆柱面与所述内圆柱面之间的间隙为S，S=h+2毫米。上述挡圈成形模具的技术方案中，更具体的技术方案还可以是所述成形凹模在与所述内圆柱面连接的曲面和与所述内圆锥面上端连接的曲面之间连接有一段内圆锥面，所述内圆锥面的斜角e的角度为87度 89度；所述成形凸模在与所述圆柱面连接的所述曲面和与所述外圆锥面上端连接的所述曲面之间连接有一段外圆锥面，所述外圆锥面的斜角f的角度为85度 87度。进一步的，所述内圆锥面的斜角e的角度为87. 6度，所述外圆锥面的斜角f的角度为85. 6度。由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果
1、当成形凸模下降到设定值时，成形凸模的与圆柱面连接的曲面的底端和成形凹模的与内圆柱面连接的曲面的底端之间的间隙小于坯料的厚度，成形凹模两段曲面之间的内圆锥面和成形凸模两段之间的外圆锥面之间形成朝弧形连接部方向逐渐变大的锥环形空间，成形凸模对坯料进行压制时把坯料组织朝弧形连接部方向挤压，使得弧形连接部的厚度增力口，压制成形的车轮挡圈的弧形连接部的厚度增厚了 10%，大大提升了车轮挡圈的承载能力；
2、当成形凸模下降到设定值时，成形凸模的与圆柱面连接的曲面的底端和成形凹模的与内圆柱面连接的曲面的底端之间的间隙小于坯料的厚度，使得在压制形成的弧形挡边处形成一个方向朝中心的力矩，从而使弧形挡边的端部向中心线弯曲，角度为3度 4度；成形凸模的圆柱面与成形凹模的内圆柱面之间的间隙大于坯料的厚度，这样就确保弧形挡边的端部向中心线弯曲时有足够的空间；成形凹模两段曲面之间的内圆锥面的斜角e和成形凸模两段之间的外圆锥面的斜角f的角度之差为3度，使得压制形成的弧形挡边产生3度的反凹角度，当卸下压制完成的车轮挡圈，弧形挡边在弹性应变的作用下变为水平，同时带动弧形挡边的端部向中心弯曲至5度 7度，达到产品的设计要求。当车轮挡圈与轮胎装配，车轮挡圈倾斜向内的弧形挡边端部不会割伤轮胎。
图1是本发明实施例的车轮挡圈的结构示意图。
图2是本发明实施例的挡圈成形模具的结构示意图。图3是图2的B处的局部放大图。
具体实施例方式实施例1 :
如图1所示的重载工程车的车轮挡圈是由弧形挡边6-1与座圈6-3通过一弧形连接部6-2连结成一体的环形件，弧形挡边6-1与弧形连接部6-2的弯曲方向相反，座圈6-3的斜角的角度为5度 7度的上大下小的锥筒，车轮挡圈的厚度即为坯料的厚度h，h为16毫米。如图2所示的挡圈成形模具包括设有型腔的成形凹模4和成形凸模5，成形凹模4型腔的下段为斜角a的上大下小的锥孔，锥孔的斜角a的角度为5度；本实施例中成形凹模4型腔的上部设有一段直径大于型腔的下段的锥孔大端直径的内圆柱面，内圆柱面与锥孔的内圆锥面之间有两个圆滑过渡的曲面，与内圆锥面上端连接的曲面的顶端的端点P高于与内圆柱面连接的曲面的底端的端点0，如图3所示。成形凹模4在与内圆柱面连接的曲面和与内圆锥面上端连接的曲面之间连接有一段内圆锥面，内圆锥面的斜角e的角度为87度。成形凸模5的下段为斜角与成形凹模4型腔的下段的锥孔的斜角a相同的锥体，本实施例的成形凸模5的上部设有一段直径大于成形凸模5的下段的锥体大端直径的圆柱面，圆柱面与锥体的外圆锥面之间有两个圆滑过渡的曲面，与外圆锥面上端连接的曲面的顶端的端点N高于与圆柱面连接的曲面的底端的端点M，如图3所示。成形凸模5在与圆柱面连接的曲面和与外圆锥面上端连接的曲面之间连接有一段外圆锥面，外圆锥面的斜角f的角度为85度。成形凹模4与成形凸模5呈合模状态时，成形凸模5的下段的锥体与成形凹模
4型腔的下段的锥孔之间的间隙为H为16. 3毫米，其中H=h+x，本实施例中的坯料的厚度h为16毫米，x=0. 3毫米，X为冲压间隙，根据坯料的屈服强度设置；成形凸模5的与圆柱面连接的曲面的底端的端点M和成形凹模4的与内圆柱面连接的曲面的底端的端点O之间的间隙L为15. 3毫米，成形凸模5的圆柱面与成形凹模4的内圆柱面之间的间隙S为18毫米。成形凹模4和成形凸模5装在压力机上。实施例2:
成形凹模4型腔的下段为上大下小的锥孔，锥孔的斜角a的角度为7度；成形凹模4的两段曲面之间的内圆锥面的斜角e的角度为87度；成形凸模5的两段曲面之间的外圆锥面的斜角f的角度为85度。其他特征与实施例1相同。实施例3
成形凹模4型腔的下段为上大下小的锥孔，锥孔的斜角a的角度为7度；成形凹模4的两段曲面之间的内圆锥面的斜角e的角度最好为87. 6度；成形凸模5的两段曲面之间的外圆锥面的斜角f的角度为最好为85. 6度。其他特征与实施例1相同。工作时，将完成第一压制工序的坯料置于挡圈成形模具的成形凹模4的型腔内，驱动成形凸模5自上而下对坯料进行压制，当成形凸模5下降至设置位置时，即成形凸模5的下段的锥体与成形凹模4型腔的下段的锥孔之间的间隙H为16. 3毫米，退出成形凸模5和完成压制的车轮挡圈即可。当成形凸模5下降到设定值时，成形凸模5的与圆柱面连接的曲面的底端和成形凹模4的与内圆柱面连接的曲面的底端之间的间隙L为15. 3毫米，成形凹模4的两段曲面之间的内圆锥面的斜角e和成形凸模5两段之间的外圆锥面的斜角f的角度之差为3度，内圆锥面和外圆锥面之间形成朝弧形连接部6-2方向逐渐变大的锥环形空间，对坯料进行压制时把坯料组织朝弧形连接部6-2方向挤压，使得弧形连接部6-2的厚度增加，压制成形的车轮挡圈的弧形连接部6-2的厚度为17. 6毫米，增厚了 10%，大大提升了车轮挡圈的承载能力；尤其是当斜角e的角度为87. 6度，斜角f的角度为85. 6时成形凹模4和成形凸模5的挤压效果最好。此外，当成形凸模5下降至设置位置时，成形凸模5的下段的锥体与成形凹模4型腔的下段的锥孔之间的间隙H为16. 3毫米，成形凸模5的与圆柱面连接的曲面的底端和成形凹模4的与内圆柱面连接的曲面的底端之间的间隙L为15. 3毫米，使得压制形成的弧形挡边6-1形成一个方向朝中心的力矩，从而使弧形挡边6-1的端部向中心弯曲，弯曲的角度为3度 4度；成形凸模5的圆柱面与成形凹模4的内圆柱面之间的间隙S则为18毫米，这样确保弧形挡边的端部向中心线弯曲时有足够的空间。由于成形凹模4的两段曲面之间的内圆锥面的斜角e与成形凸模5的两段曲面之间的外圆锥面的斜角f的角度之差为3度，使得压制形成的车轮挡圈的弧形挡边6-1产生一个3度的反凹角度，当卸下压制完成的车轮挡圈时，弧形挡边6-1在弹性应变的作用下变为水平，同时会带动弧形挡边6-1的端部向中心弯曲至5度 7度，达到产品的设计要求。当车轮挡圈与轮胎装配，车轮挡圈倾斜向内的弧形挡边6-1端部不会割伤轮胎，尤其是气压偏小的时候。
权利要求
1.一种挡圈成形模具，包括成形凹模(4)和成形凸模(5)，所述成形凹模(4)的型腔的下段为斜角a的上大下小的锥孔，所述型腔的上部设有一段直径大于所述锥孔大端直径的内圆柱面，所述型腔的上部的所述内圆柱面的直径大于所述型腔的下段的所述锥孔的大端直径，所述内圆柱面与所述锥孔的内圆锥面之间至少有两个圆滑过渡的曲面；所述成形凸模(5)的下段为斜角与所述锥孔的斜角a相同的锥体，所述成形凸模(5)的上部设有一段直径大于所述锥体大端直径的圆柱面，所述圆柱面与所述锥体的外圆锥面之间至少有两个圆滑过渡的曲面，其特征在于与所述外圆锥面上端连接的曲面的顶端高于与所述圆柱面连接的曲面的底端；与所述内圆锥面上端连接的曲面的顶端高于与所述内圆柱面连接的曲面的底端；所述成形凹模(4)与所述成形凸模(5)呈合模状态时，所述锥体与所述锥孔之间的间隙为H，H=h+x，其中h为坯料的厚度，X为冲压间隙，与所述圆柱面连接的曲面的底端和与所述内圆柱面连接的曲面的底端之间的间隙为L，L=H-1毫米，所述圆柱面与所述内圆柱面之间的间隙为S，S=h+2毫米。
2.根据权利要求1所述的挡圈成形模具，其特征在于所述成形凹模(4)在与所述内圆柱面连接的曲面和与所述内圆锥面上端连接的曲面之间连接有一段内圆锥面，所述内圆锥面的斜角e的角度为87度 89度；所述成形凸模(5)在与所述圆柱面连接的所述曲面和与所述外圆锥面上端连接的所述曲面之间连接有一段外圆锥面，所述外圆锥面的斜角f的角度为85度 87度。
3.根据权利要求2所述的挡圈成形模具，其特征在于所述内圆锥面的斜角e的角度为87. 6度，所述外圆锥面的斜角f的角度为85. 6度。
全文摘要
本发明公开了一种挡圈成形模具，包括成形凹模和成形凸模，成形凹模的型腔的下段为斜角a的上大下小的锥孔，型腔的上部设有一段直径大于锥孔大端直径的内圆柱面，型腔的上部的内圆柱面的直径大于型腔的下段的锥孔的大端直径，内圆柱面与锥孔的内圆锥面之间至少有两个圆滑过渡的曲面；成形凸模的下段为斜角与锥孔的斜角a相同的锥体，成形凸模的上部设有一段直径大于锥体大端直径的圆柱面，圆柱面与锥体的外圆锥面之间至少有两个圆滑过渡的曲面，与外圆锥面上端连接的曲面的顶端高于与圆柱面连接的曲面的底端；与内圆锥面上端连接的曲面的顶端高于与内圆柱面连接的曲面的底端。较之现有技术，本发明可防止车轮挡圈的弧形连接部的厚度变薄和弧形挡边的端部割伤轮胎。
文档编号B21D37/10GK103042119SQ201310016858
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者邹业炜, 崔振山, 隋大山 申请人:柳州市宇翔工程机械钢圈有限公司, 上海交通大学