车轮轮辐的制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了车轮轮辐的制造工艺，其工艺如下：下料→锻造制坯辗环→正火→精车加工，其特点是：（1）锻造制坯辗环步骤如下：首先用上冲头和下冲头对镦粗后的坯钢冲孔，制得初坯；然后使用圆柱状主轧辊、轮缘芯辊对初坯异形轧制，制得车轮轮辐毛坯；（2）正火步骤如下：把车轮轮辐毛坯空冷至300℃以下；然后以不大于110℃/h的速率将其升温至910±10℃；再保温1.3～1.8h；然后根据车轮轮辐毛坯最厚处的厚度，按照每25mm延长保温时间1h来计算还需要保温的时间；最后空冷；其优点是：本发明所述制造工艺采用了合理的工艺步骤和模具工装，提高了车轮轮辐毛坯的机械性能和尺寸稳定性，减少了精车加工的难度和原料的消耗，提高了生产效率，降低了生产成本。
【专利说明】车轮轮辐的制造工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车轮轮辐的制造工艺，属于锻造辗环加工制造领域。
【背景技术】
[0002] 车轮轮辐是汽车车轮的重要组成部分。目前，车轮轮辐的生产方法为：以坯钢为原 料，经下料、锻造制坯辗环，制得车轮轮辐毛坯，然后经热处理、精车加工后，得到车轮轮辐； 其中的锻造制坯辗环过程通常又分成二步工序，即锻造初坯工序和初坯辗环工序。目前的 生产方法存在的主要缺点是：锻造初坯和初坯辗环的生产工艺过程不太合理，导致辗环制 得的毛坯的机械性能较差并且毛坯的尺寸与所要制造零件的外形相差很大，加大了精车加 工的难度，原料消耗较多，降低了生产效率，增加了生产成本。
【发明内容】
[0003] 鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种车轮轮 辐的制造工艺，能提高车轮轮辐毛坯的机械性能和尺寸稳定性，以减少精车加工的难度，提 高生产效率。
[0004] 本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：车轮轮辐的制造工艺，其工艺步骤 如下：下料一锻造制坯辗环一正火一精车加工，其特点是： (1)在锻造制坯辗环过程中，分成锻造初坯和初坯辗环两个工序，锻造初坯步骤如下： a.先制作如下工装：上冲头和下冲头，上冲头从上至下依次为上圆柱体段、上倒截头圆锥 体段、中倒截头圆锥体段、下圆柱体段同轴设置成一个整体，上倒截头圆锥体段的大直径等 于上圆柱体段的直径，中倒截头圆锥体段的小直径等于下圆柱体段的直径，上倒截头圆锥 体段和中倒截头圆锥体段之间通过半径为25?35mm的圆弧相切连接，半径优选为30mm ; 下冲头从上至下依次为上截头圆锥体段、中截头圆锥体段、下截头圆锥体段同轴设置成一 个整体，上截头圆锥体段的大直径等于中截头圆锥体段的小直径，中截头圆锥体段和下截 头圆锥体段之间通过半径为45?55mm的圆弧相切连接，半径优选为50mm ;上冲头的下 圆柱体段的直径等于下冲头的上截头圆锥体段的小直径；b.把下料所得坯钢在油压机上， 以2800?3200吨压力进行镦粗；c.在下冲头和上冲头上分别涂抹碳粉和机床润滑油以 1:1. 5?1:2. 5比例混合的润滑剂；d.在油压机上，以2800?3200吨压力用下冲头对镦粗 后的坯钢冲下盲孔，下盲孔与坯钢同轴；然后再以2800?3200吨压力用上冲头对坯钢冲上 透孔，上透孔和下盲孔同轴并连通；最后以2800?3200吨压力用上砧板对坯钢进行镦平， 制得初坯；初坯辗环步骤如下：对初坯进行异形轧制，制得车轮轮辐毛坯；首先需要制作如 下工装：圆柱状主轧辊和轮缘芯辊，轮缘芯辊从上至下依次为上第一圆柱体段、上第二倒截 头圆锥体段、上第三倒截头圆锥体段、中圆柱体段、下第三截头圆锥体段、下第二截头圆锥 体段、下第一圆柱体段同轴设置成一个整体，上第一圆柱体段的直径等于上第二倒截头圆 锥体段的大直径，上第三倒截头圆锥体段的小直径、中圆柱体段的直径、下第三截头圆锥体 段的小直径都相等，下第二截头圆锥体段的大直径等于下第一圆柱体段的直径，上第二倒 截头圆锥体段与上第三倒截头圆锥体段之间通过半径为25?35mm的圆弧相切连接，半径 优选为30mm，下第二截头圆锥体段与下第三截头圆锥体段之间通过半径为45?55mm的圆 弧相切连接，半径优选为50mm，轮缘芯辊的上第一圆柱体段的直径小于上冲头的下圆柱体 段的直径，轮缘芯辊的下第一圆柱体段的直径小于下冲头的下截头圆锥体段的大直径；然 后在轧环机上进行异形轧制，径向轧制力为160?190吨，轴向轧制力为115?145吨，通过 圆柱状主轧辊轧制车轮轮辐毛坯的外部形状，轮缘芯辊轧制其内部形状；异形轧制时，圆柱 状主轧辊的转速为26?32转/分；轮缘芯辊的平移速度根据成型阶段而定，S卩：在咬入阶 段，平移速度为3?5mm/秒，在平稳轧制阶段，平移速度为5?8mm/秒，在结束轧制阶段， 平移速度为1?3mm/秒，在整圆阶段，平移速度为0 ;上、下锥辊的转速为32?38转/分； 上锥辊的下压速度也是根据成型阶段而定，即：在咬入阶段，下压速度为〇. 5?1. 5_/秒， 在平稳轧制阶段，下压速度为2?5mm/秒，在结束轧制阶段和整圆阶段，下压速度都为0 ; (2)正火步骤如下：把从锻造制坯辗环工序中，制得的车轮轮辐毛坯空冷至300°C以 下；然后以不大于ll〇°C /h的速率将车轮轮辐毛坯升温至910±10°C;再保温1. 3?1. 8h ; 然后根据车轮轮辐毛坯最厚处的厚度，按照每25mm延长保温时间lh来计算还需要保温的 时间；最后放置在空气中冷却。
[0005] 进一步的，前述的车轮轮辐的制造工艺，其中：在下料工序中，以牌号为16Mn、 Φ 600的圆钢为原料。
[0006] 进一步的，前述的车轮轮辐的制造工艺，其中：所述上冲头的中倒截头圆锥体 段和下圆柱体段之间的过渡处为圆弧光滑过渡；所述下冲头的上截头圆锥体段与中截头圆 锥体段之间的过渡处为圆弧光滑过渡；所述轮缘芯辊的中圆柱体段与上第三倒截头圆锥体 段、以及与下第三截头圆锥体段之间的过渡处为圆弧光滑过渡。
[0007] 进一步的，前述的车轮轮辐的制造工艺，其中：下冲头的上截头圆锥体段的母 线与轴线的夹角为5?8度，优选为7度，中截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为5? 8度，优选为7度，下截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为3?6度，优选为5度；上冲头 的上倒截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为3?6度，优选为5度，中倒截头圆锥体段的 母线与水平面的夹角为5?8度，优选为7度；轮缘芯辊的上第二倒截头圆锥体段的母线 与轴线的夹角为3?6度，优选为5度，上第三倒截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为 5?8度，优选为7度，下第三截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为5?8度，优选为7 度，下第二截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为3?6度，优选为5度。
[0008] 本发明的有益效果为：本发明所述制造工艺能提高车轮轮辐毛坯的机械性能和尺 寸稳定性，减少精车加工的难度和原料的损耗，提高了生产效率，从而降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是上冲头的结构示意图。
[0010] 图2是下冲头的结构示意图。
[0011] 图3是轮缘芯辊的结构示意图。
[0012] 图4是初坯的结构示意图。
[0013] 图5是车轮轮辐毛坯的结构示意图（图中虚线为车轮轮辐的过其轴线的截面轮 廓）。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。
[0015] 实施例1 车轮轮辐的制造工艺，其工艺步骤如下：下料一锻造制坯辗环一正火一精车加工，其特 点是： (1) 在下料工序中，以牌号为ASME694F50、Φ800的圆钢为原料在切割机上下料； (2) 在锻造制坯辗环过程中，始锻温度不大于1250°C，终锻温度不低于850°C，加热速 率为125°C /时，锻造加热保温温度为1230°C，锻造比为5 ;锻造制坯辗环过程包括锻造初 坯和初坯辗环两个工序，锻造初坯步骤如下：a.先制作如下工装：上冲头1和下冲头2,如 图1、图2所示，上冲头1从上至下依次为上圆柱体段11、上倒截头圆锥体段12、中倒截头圆 锥体段13、下圆柱体段14同轴设置成一个整体，上倒截头圆锥体段12的大直径等于上圆柱 体段11的直径，中倒截头圆锥体段13的小直径等于下圆柱体段14的直径，上倒截头圆锥 体段12和中倒截头圆锥体段13之间通过半径为25mm的圆弧相切连接；下冲头2从上至下 依次为上截头圆锥体段21、中截头圆锥体段22、下截头圆锥体段23同轴设置成一个整体， 上截头圆锥体段21的大直径等于中截头圆锥体段22的小直径，中截头圆锥体段22和下截 头圆锥体段23之间通过半径为45mm的圆弧相切连接；上冲头1的下圆柱体段14的直径等 于下冲头2的上截头圆锥体段21的小直径；上冲头1和下冲头2的外轮廓与车轮轮辐毛 坯的内侧轮廓相对应，所以使用上冲头1和下冲头2对毛坯冲孔，可以起到预成型的作用， 使车轮轮辐毛坯内侧环形凸台更加容易成型，上冲头1和下冲头2上的圆锥面，有利于冲孔 后脱模的进行；b.把下料所得坯钢在3500吨油压机上，以3200吨压力进行镦粗；c.在上 冲头1和下冲头2上分别涂抹碳粉和机床润滑油（长城L-HG32液压导轨油）以1:1. 5比 例混合的润滑剂，润滑剂能使冲孔顺滑，减少冲孔的阻力，使其成型充分；d.如图4所示，在 3500吨油压机上，以3200吨压力用下冲头2对镦粗后的坯钢冲下盲孔41，下盲孔41与坯 钢同轴；然后再以2800吨压力用上冲头1对坯钢冲上透孔42,上透孔42和下盲孔41同轴 并连通；最后以2800吨压力用上砧板对坯钢进行镦平，制得初坯4 ;初坯辗环步骤如下：对 初坯4进行异形轧制，制得如图5所示的车轮轮辐毛坯5 ;首先需要制作如下工装：圆柱状 主轧辊和轮缘芯辊3,如图3所示，轮缘芯辊3从上至下依次为上第一圆柱体段31、上第二 倒截头圆锥体段32、上第三倒截头圆锥体段33、中圆柱体段34、下第三截头圆锥体段331、 下第二截头圆锥体段321、下第一圆柱体段311同轴设置成一个整体，上第一圆柱体段31 的直径等于上第二倒截头圆锥体段32的大直径，上第三倒截头圆锥体段33的小直径、中圆 柱体段34的直径、下第三截头圆锥体段331的小直径都相等，下第二截头圆锥体段321的 大直径等于下第一圆柱体段311的直径，上第二倒截头圆锥体段32与上第三倒截头圆锥体 段33之间通过半径为25mm的圆弧相切连接，下第二截头圆锥体段321与下第三截头圆锥 体段331之间通过半径为45mm的圆弧相切连接，相关部位以圆弧相切连接有利于金属的流 动，但是圆弧的半径不能过小或过大，半径过小，会不利于毛坯内部环形凸台的形成，半径 过大，会使成型后的毛坯与所要制作的零件的外形相差很大，轮缘芯辊3的上第一圆柱体 段31的直径小于上冲头1的下圆柱体段14的直径，轮缘芯辊3的下第一圆柱体段311的 直径小于下冲头2的下截头圆锥体段23的大直径；轮缘芯辊3上的上第一圆柱体段31和 下第一圆柱体段311的直径受到限制，是为了使轮缘芯辊3能够伸入初坯4中进行辗环；轮 缘芯辊3上的圆锥面，不仅有利于辗环后脱模的进行，还有利于金属的流动，使充型更加的 充分，提高毛坯的尺寸精度，其中上第三倒截头圆锥体段33和下第三截头圆锥体段331的 圆锥面还起到对车轮轮辐毛坯内部环形凸台的定位和导向作用；然后在4500mm轧环机上 进行异形轧制，径向轧制力为160吨，轴向轧制力为145吨，通过圆柱状主轧辊轧制车轮轮 辐毛坯5的外部形状，轮缘芯辊3轧制其内部形状；异形轧制时，圆柱状主轧辊的转速为26 转/分；轮缘芯辊3的平移速度根据成型阶段而定，S卩：在咬入阶段，平移速度为5_/秒，在 平稳轧制阶段，平移速度为8mm/秒，在结束轧制阶段，平移速度为1mm/秒，在整圆阶段，平 移速度为〇 ;上、下锥辊的转速为32转/分；上锥辊的下压速度也是根据成型阶段而定，即： 在咬入阶段，下压速度为〇. 7mm/秒，在平稳轧制阶段，下压速度为3mm/秒，在结束轧制阶段 和整圆阶段，下压速度都为〇; (2)正火步骤如下：把从锻造制坯辗环工序中，制得的车轮轮辐毛坯5空冷至300°C以 下；然后以不大于ll〇°C /h的速率将车轮轮辐毛坯5升温至900°C;再保温1. 3h ;然后根据 车轮轮辐毛坯最厚处的厚度，按照每25mm延长保温时间lh来计算还需要保温的时间；最后 放置在空气中冷却。
[0016] 在本实施例中，所述上冲头1的中倒截头圆锥体段13和下圆柱体段14之间的过 渡处为圆弧光滑过渡；所述下冲头2的上截头圆锥体段21与中截头圆锥体段22之间的过 渡处为圆弧光滑过渡；所述轮缘芯辊3的中圆柱体段34与上第三倒截头圆锥体段33、以及 与下第三截头圆锥体段331之间的过渡处为圆弧光滑过渡；相关部位的过渡处为圆弧光滑 过渡，有利于金属的流动，使充形更加充分，提高了毛坯的尺寸精度。在本实施例中，下冲头 2的上截头圆锥体段21的母线与轴线的夹角为5度，中截头圆锥体段22的母线与水平面 的夹角为5度，下截头圆锥体段23的母线与轴线的夹角为6度；上冲头1的上倒截头圆锥 体段12的母线与轴线的夹角为6度，中倒截头圆锥体段13的母线与水平面的夹角为5度； 轮缘芯辊3的上第二倒截头圆锥体段32的母线与轴线的夹角为6度，上第三倒截头圆锥体 段33的母线与水平面的夹角为5度，下第三截头圆锥体段331的母线与水平面的夹角为5 度，下第二截头圆锥体段321的母线与轴线的夹角为6度；对上冲头1、下冲头2、轮缘芯辊 3上的圆锥面的角度进行限制，是为了防止圆锥面角度过小或过大，角度过小，会不利于金 属的流动，角度过大，会使成型后的毛坯与所要制作的零件的外形相差很大。
[0017] 实施例2 车轮轮辐的制造工艺，其工艺步骤如下：下料一锻造制坯辗环一正火一精车加工，其特 点是： (1) 在下料工序中，以牌号为16Μη、Φ600的圆钢为原料在切割机上下料； (2) 在锻造制坯辗环过程中，始锻温度不大于1250°C，终锻温度不低于850°C，加热速 率为145°C /时，锻造加热保温温度为1250°C，锻造比为6 ;锻造制坯辗环过程包括锻造初 坯和初坯辗环两个工序，锻造初坯步骤如下：a.先制作如下工装：上冲头1和下冲头2,如 图1、图2所示，上冲头1从上至下依次为上圆柱体段11、上倒截头圆锥体段12、中倒截头圆 锥体段13、下圆柱体段14同轴设置成一个整体，上倒截头圆锥体段12的大直径等于上圆柱 体段11的直径，中倒截头圆锥体段13的小直径等于下圆柱体段14的直径，上倒截头圆锥 体段12和中倒截头圆锥体段13之间通过半径为30mm的圆弧相切连接；下冲头2从上至下 依次为上截头圆锥体段21、中截头圆锥体段22、下截头圆锥体段23同轴设置成一个整体， 上截头圆锥体段21的大直径等于中截头圆锥体段22的小直径，中截头圆锥体段22和下截 头圆锥体段23之间通过半径为50mm的圆弧相切连接；上冲头1的下圆柱体段14的直径等 于下冲头2的上截头圆锥体段21的小直径；上冲头1和下冲头2的外轮廓与车轮轮辐毛坯 的内侧轮廓相对应，所以使用上冲头1和下冲头2对毛坯冲孔，可以起到预成型的作用，使 车轮轮辐毛坯内侧环形凸台更加容易成型，上冲头1和下冲头2上的圆锥面，有利于冲孔后 脱模的进行；b.把下料所得坯钢在3500吨油压机上，以3000吨压力进行镦粗；c.在上冲 头1和下冲头2上分别涂抹碳粉和机床润滑油（哈斯太68号导轨油）以1:2比例混合的 润滑剂，润滑剂能使冲孔顺滑，减少冲孔的阻力，使其成型充分；d.如图4所示，在3500吨 油压机上，以3000吨压力用下冲头2对镦粗后的坯钢冲下盲孔41，下盲孔41与坯钢同轴； 然后再以3000吨压力用上冲头1对坯钢冲上透孔42,上透孔42和下盲孔41同轴并连通； 最后以3000吨压力用上砧板对坯钢进行镦平，制得初坯4 ;初坯辗环步骤如下：对初坯4 进行异形轧制，制得如图5所示的车轮轮辐毛坯5 ;首先需要制作如下工装：圆柱状主轧辊 和轮缘芯辊3,如图3所示，轮缘芯辊3从上至下依次为上第一圆柱体段31、上第二倒截头 圆锥体段32、上第三倒截头圆锥体段33、中圆柱体段34、下第三截头圆锥体段331、下第二 截头圆锥体段321、下第一圆柱体段311同轴设置成一个整体，上第一圆柱体段31的直径等 于上第二倒截头圆锥体段32的大直径，上第三倒截头圆锥体段33的小直径、中圆柱体段34 的直径、下第三截头圆锥体段331的小直径都相等，下第二截头圆锥体段321的大直径等于 下第一圆柱体段311的直径，上第二倒截头圆锥体段32与上第三倒截头圆锥体段33之间 通过半径为30mm的圆弧相切连接，下第二截头圆锥体段321与下第三截头圆锥体段331之 间通过半径为50_的圆弧相切连接，相关部位以圆弧相切连接有利于金属的流动，但是圆 弧的半径不能过小或过大，半径过小，会不利于毛坯内部环形凸台的形成，半径过大，会使 成型后的毛坯与所要制作的零件的外形相差很大，轮缘芯辊3的上第一圆柱体段31的直径 小于上冲头1的下圆柱体段14的直径，轮缘芯辊3的下第一圆柱体段311的直径小于下冲 头2的下截头圆锥体段23的大直径；轮缘芯辊3上的上第一圆柱体段31和下第一圆柱体 段311的直径受到限制，是为了使轮缘芯辊3能够伸入初坯4中进行辗环；轮缘芯辊3上的 圆锥面，不仅有利于辗环后脱模的进行，还有利于金属的流动，使充型更加的充分，提高毛 坯的尺寸精度，其中上第三倒截头圆锥体段33和下第三截头圆锥体段331的圆锥面还起 到对车轮轮辐毛坯内部环形凸台的定位和导向作用；然后在4500mm轧环机上进行异形轧 制，径向轧制力为175吨，轴向轧制力为130吨，通过圆柱状主轧辊轧制车轮轮辐毛坯5的 外部形状，轮缘芯辊3轧制其内部形状；异形轧制时，圆柱状主轧辊的转速为29转/分；轮 缘芯辊3的平移速度根据成型阶段而定，S卩：在咬入阶段，平移速度为4_/秒，在平稳轧制 阶段，平移速度为6. 5mm/秒，在结束轧制阶段，平移速度为2mm/秒，在整圆阶段，平移速度 为0 ;上、下锥辊的转速为35转/分；上锥辊的下压速度也是根据成型阶段而定，S卩：在咬入 阶段，下压速度为1mm/秒，在平稳轧制阶段，下压速度为3. 5mm/秒，在结束轧制阶段和整圆 阶段，下压速度都为〇; (2)正火步骤如下：把从锻造制坯辗环工序中，制得的车轮轮辐毛坯5空冷至300°C以 下；然后以不大于ll〇°C /h的速率将车轮轮辐毛坯5升温至910°C;再保温1. 5h ;然后根据 车轮轮辐毛坯最厚处的厚度，按照每25mm延长保温时间lh来计算还需要保温的时间；最后 放置在空气中冷却。
[0018] 在本实施例中，所述上冲头1的中倒截头圆锥体段13和下圆柱体段14之间的过 渡处为圆弧光滑过渡；所述下冲头2的上截头圆锥体段21与中截头圆锥体段22之间的过 渡处为圆弧光滑过渡；所述轮缘芯辊3的中圆柱体段34与上第三倒截头圆锥体段33、以及 与下第三截头圆锥体段331之间的过渡处为圆弧光滑过渡；相关部位的过渡处为圆弧光滑 过渡，有利于金属的流动，使充形更加充分，提高了毛坯的尺寸精度。在本实施例中，下冲头 2的上截头圆锥体段21的母线与轴线的夹角为7度，中截头圆锥体段22的母线与水平面 的夹角为7度，下截头圆锥体段23的母线与轴线的夹角为5度；上冲头1的上倒截头圆锥 体段12的母线与轴线的夹角为5度，中倒截头圆锥体段13的母线与水平面的夹角为7度； 轮缘芯辊3的上第二倒截头圆锥体段32的母线与轴线的夹角为5度，上第三倒截头圆锥体 段33的母线与水平面的夹角为7度，下第三截头圆锥体段331的母线与水平面的夹角为7 度，下第二截头圆锥体段321的母线与轴线的夹角为5度；对上冲头1、下冲头2、轮缘芯辊 3上的圆锥面的角度进行限制，是为了防止圆锥面角度过小或过大，角度过小，会不利于金 属的流动，角度过大，会使成型后的毛坯与所要制作的零件的外形相差很大。
[0019] 实施例3 车轮轮辐的制造工艺，其工艺步骤如下：下料一锻造制坯辗环一正火一精车加工，其特 点是： (1) 在下料工序中，以牌号为45#、Φ 500的圆钢为原料在切割机上下料； (2) 在锻造制坯辗环过程中，始锻温度不大于1250°C，终锻温度不低于850°C，加热速 率为165°C /时，锻造加热保温温度为1270°C，锻造比为7 ;锻造制坯辗环过程包括锻造初 坯和初坯辗环两个工序，锻造初坯步骤如下：a.先制作如下工装：上冲头1和下冲头2,如 图1、图2所示，上冲头1从上至下依次为上圆柱体段11、上倒截头圆锥体段12、中倒截头圆 锥体段13、下圆柱体段14同轴设置成一个整体，上倒截头圆锥体段12的大直径等于上圆柱 体段11的直径，中倒截头圆锥体段13的小直径等于下圆柱体段14的直径，上倒截头圆锥 体段12和中倒截头圆锥体段13之间通过半径为35mm的圆弧相切连接；下冲头2从上至下 依次为上截头圆锥体段21、中截头圆锥体段22、下截头圆锥体段23同轴设置成一个整体， 上截头圆锥体段21的大直径等于中截头圆锥体段22的小直径，中截头圆锥体段22和下截 头圆锥体段23之间通过半径为55mm的圆弧相切连接；上冲头1的下圆柱体段14的直径等 于下冲头2的上截头圆锥体段21的小直径；上冲头1和下冲头2的外轮廓与车轮轮辐毛坯 的内侧轮廓相对应，所以使用上冲头1和下冲头2对毛坯冲孔，可以起到预成型的作用，使 车轮轮辐毛坯内侧环形凸台更加容易成型，上冲头1和下冲头2上的圆锥面，有利于冲孔后 脱模的进行；b.把下料所得坯钢在3500吨油压机上，以2800吨压力进行镦粗；c.在上冲 头1和下冲头2上分别涂抹碳粉和机床润滑油（美孚威达系列导轨油）以1:2. 5比例混合 的润滑剂，润滑剂能使冲孔顺滑，减少冲孔的阻力，使其成型充分；d.如图4所示，在3500 吨油压机上，以2800吨压力用下冲头2对镦粗后的坯钢冲下盲孔41，下盲孔41与坯钢同 轴；然后再以3200吨压力用上冲头1对坯钢冲上透孔42,上透孔42和下盲孔41同轴并连 通；最后以3200吨压力用上砧板对坯钢进行镦平，制得初坯4 ;初坯辗环步骤如下：对初坯 4进行异形轧制，制得如图5所示的车轮轮辐毛坯5 ;首先需要制作如下工装：圆柱状主轧 辊和轮缘芯辊3,如图3所示，轮缘芯辊3从上至下依次为上第一圆柱体段31、上第二倒截 头圆锥体段32、上第三倒截头圆锥体段33、中圆柱体段34、下第三截头圆锥体段331、下第 二截头圆锥体段321、下第一圆柱体段311同轴设置成一个整体，上第一圆柱体段31的直径 等于上第二倒截头圆锥体段32的大直径，上第三倒截头圆锥体段33的小直径、中圆柱体段 34的直径、下第三截头圆锥体段331的小直径都相等，下第二截头圆锥体段321的大直径等 于下第一圆柱体段311的直径，上第二倒截头圆锥体段32与上第三倒截头圆锥体段33之 间通过半径为35mm的圆弧相切连接，下第二截头圆锥体段321与下第三截头圆锥体段331 之间通过半径为55_的圆弧相切连接，相关部位以圆弧相切连接有利于金属的流动，但是 圆弧的半径不能过小或过大，半径过小，会不利于毛坯内部环形凸台的形成，半径过大，会 使成型后的毛坯与所要制作的零件的外形相差很大，轮缘芯辊3的上第一圆柱体段31的直 径小于上冲头1的下圆柱体段14的直径，轮缘芯辊3的下第一圆柱体段311的直径小于下 冲头2的下截头圆锥体段23的大直径；轮缘芯辊3上的上第一圆柱体段31和下第一圆柱 体段311的直径受到限制，是为了使轮缘芯辊3能够伸入初坯4中进行辗环；轮缘芯辊3上 的圆锥面，不仅有利于辗环后脱模的进行，还有利于金属的流动，使充型更加的充分，提高 毛坯的尺寸精度，其中上第三倒截头圆锥体段33和下第三截头圆锥体段331的圆锥面还 起到对车轮轮福毛述内部环形凸台的定位和导向作用；然后在4500mm乳环机上进行异形 轧制，径向轧制力为190吨，轴向轧制力为115吨，通过圆柱状主轧辊轧制车轮轮辐毛坯5 的外部形状，轮缘芯辊3轧制其内部形状；异形轧制时，圆柱状主轧辊的转速为32转/分； 轮缘芯辊3的平移速度根据成型阶段而定，S卩：在咬入阶段，平移速度为3_/秒，在平稳轧 制阶段，平移速度为5mm/秒，在结束轧制阶段，平移速度为3mm/秒，在整圆阶段，平移速度 为0 ;上、下锥辊的转速为38转/分；上锥辊的下压速度也是根据成型阶段而定，S卩：在咬入 阶段，下压速度为1. 5mm/秒，在平稳轧制阶段，下压速度为5mm/秒，在结束轧制阶段和整圆 阶段，下压速度都为〇; (2)正火步骤如下：把从锻造制坯辗环工序中，制得的车轮轮辐毛坯5空冷至300°C以 下；然后以不大于ll〇°C /h的速率将车轮轮辐毛坯5升温至920°C;再保温1. 8h ;然后根据 车轮轮辐毛坯最厚处的厚度，按照每25mm延长保温时间lh来计算还需要保温的时间；最后 放置在空气中冷却。
[0020] 在本实施例中，所述上冲头1的中倒截头圆锥体段13和下圆柱体段14之间的过 渡处为圆弧光滑过渡；所述下冲头2的上截头圆锥体段21与中截头圆锥体段22之间的过 渡处为圆弧光滑过渡；所述轮缘芯辊3的中圆柱体段34与上第三倒截头圆锥体段33、以及 与下第三截头圆锥体段331之间的过渡处为圆弧光滑过渡；相关部位的过渡处为圆弧光滑 过渡，有利于金属的流动，使充形更加充分，提高了毛坯的尺寸精度。在本实施例中，下冲头 2的上截头圆锥体段21的母线与轴线的夹角为8度，中截头圆锥体段22的母线与水平面 的夹角为8度，下截头圆锥体段23的母线与轴线的夹角为3度；上冲头1的上倒截头圆锥 体段12的母线与轴线的夹角为3度，中倒截头圆锥体段13的母线与水平面的夹角为8度； 轮缘芯辊3的上第二倒截头圆锥体段32的母线与轴线的夹角为3度，上第三倒截头圆锥体 段33的母线与水平面的夹角为8度，下第三截头圆锥体段331的母线与水平面的夹角为8 度，下第二截头圆锥体段321的母线与轴线的夹角为3度；对上冲头1、下冲头2、轮缘芯辊 3上的圆锥面的角度进行限制，是为了防止圆锥面角度过小或过大，角度过小，会不利于金 属的流动，角度过大，会使成型后的毛坯与所要制作的零件的外形相差很大。
[0021] 本发明的有益效果为：本发明所述制造工艺采用了合理的工艺步骤和模具工装， 提高了内梯形槽环形件毛坯的机械性能和尺寸稳定性，减少了精车加工的难度和原料的消 耗，提高了生产效率，降低了生产成本。
【权利要求】
1. 车轮轮辐的制造工艺，其工艺步骤如下：下料一锻造制坯辗环一正火一精车加工， 其特征在于： (1) 在锻造制坯辗环过程中，分成锻造初坯和初坯辗环两个工序，锻造初坯步骤如下： a.先制作如下工装：上冲头和下冲头，上冲头从上至下依次为上圆柱体段、上倒截头圆锥 体段、中倒截头圆锥体段、下圆柱体段同轴设置成一个整体，上倒截头圆锥体段的大直径等 于上圆柱体段的直径，中倒截头圆锥体段的小直径等于下圆柱体段的直径，上倒截头圆锥 体段和中倒截头圆锥体段之间通过半径为25?35mm的圆弧相切连接；下冲头从上至下依 次为上截头圆锥体段、中截头圆锥体段、下截头圆锥体段同轴设置成一个整体，上截头圆锥 体段的大直径等于中截头圆锥体段的小直径，中截头圆锥体段和下截头圆锥体段之间通过 半径为45?55mm的圆弧相切连接；上冲头的下圆柱体段的直径等于下冲头的上截头圆锥 体段的小直径；b.把下料所得坯钢在油压机上，以2800?3200吨压力进行镦粗；c.在下 冲头和上冲头上分别涂抹碳粉和机床润滑油以1:1. 5?1:2. 5比例混合的润滑剂；d.在油 压机上，以2800?3200吨压力用下冲头对镦粗后的坯钢冲下盲孔，下盲孔与坯钢同轴；然 后再以2800?3200吨压力用上冲头对坯钢冲上透孔，上透孔和下盲孔同轴并连通；最后 以2800?3200吨压力用上砧板对坯钢进行镦平，制得初坯；初坯辗环步骤如下：对初坯进 行异形轧制，制得车轮轮辐毛坯；首先需要制作如下工装：圆柱状主轧辊和轮缘芯辊，轮缘 芯辊从上至下依次为上第一圆柱体段、上第二倒截头圆锥体段、上第三倒截头圆锥体段、中 圆柱体段、下第三截头圆锥体段、下第二截头圆锥体段、下第一圆柱体段同轴设置成一个整 体，上第一圆柱体段的直径等于上第二倒截头圆锥体段的大直径，上第三倒截头圆锥体段 的小直径、中圆柱体段的直径、下第三截头圆锥体段的小直径都相等，下第二截头圆锥体段 的大直径等于下第一圆柱体段的直径，上第二倒截头圆锥体段与上第三倒截头圆锥体段之 间通过半径为25?35mm的圆弧相切连接，下第二截头圆锥体段与下第三截头圆锥体段之 间通过半径为45?55mm的圆弧相切连接，轮缘芯辊的上第一圆柱体段的直径小于上冲头 的下圆柱体段的直径，轮缘芯辊的下第一圆柱体段的直径小于下冲头的下截头圆锥体段的 大直径；然后在轧环机上进行异形轧制，径向轧制力为160?190吨，轴向轧制力为115? 145吨，通过圆柱状主轧辊轧制车轮轮辐毛坯的外部形状，轮缘芯辊轧制其内部形状；异形 轧制时，圆柱状主轧辊的转速为26?32转/分；轮缘芯辊的平移速度根据成型阶段而定， 艮P :在咬入阶段，平移速度为3?5mm/秒，在平稳轧制阶段，平移速度为5?8mm/秒，在结 束轧制阶段，平移速度为1?3mm/秒，在整圆阶段，平移速度为0 ;上、下锥辊的转速为32? 38转/分；上锥辊的下压速度也是根据成型阶段而定，S卩：在咬入阶段，下压速度为0. 5? 1. 5mm/秒，在平稳轧制阶段，下压速度为2?5mm/秒，在结束轧制阶段和整圆阶段，下压速 度都为〇 ; (2) 正火步骤如下：把从锻造制坯辗环工序中，制得的车轮轮辐毛坯空冷至300°C以 下；然后以不大于ll〇°C /h的速率将车轮轮辐毛坯升温至910±10°C;再保温1. 3?1. 8h ; 然后根据车轮轮辐毛坯最厚处的厚度，按照每25mm延长保温时间lh来计算还需要保温的 时间；最后放置在空气中冷却。
2. 根据权利要求1所述的车轮轮辐的制造工艺，其特征在于：在下料工序中，以牌号为 16Μη、Φ600的圆钢为原料。
3. 根据权利要求1所述的车轮轮辐的制造工艺，其特征在于：所述上冲头的中倒截头 圆锥体段和下圆柱体段之间的过渡处为圆弧光滑过渡；所述下冲头的上截头圆锥体段与中 截头圆锥体段之间的过渡处为圆弧光滑过渡；所述轮缘芯辊的中圆柱体段与上第三倒截头 圆锥体段、以及与下第三截头圆锥体段之间的过渡处为圆弧光滑过渡。
4. 根据权利要求1或3所述的车轮轮辐的制造工艺，其特征在于：下冲头的上截头圆 锥体段的母线与轴线的夹角为5?8度，中截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为5?8 度，下截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为3?6度；上冲头的上倒截头圆锥体段的母线与 轴线的夹角为3?6度，中倒截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为5?8度；轮缘芯辊的 上第二倒截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为3?6度，上第三倒截头圆锥体段的母线与 水平面的夹角为5?8度，下第三截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为5?8度，下第二 截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为3?6度。
5. 根据权利要求4所述的车轮轮辐的制造工艺，其特征在于：下冲头的上截头圆锥体 段的母线与轴线的夹角为7度，中截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为7度，下截头圆锥 体段的母线与轴线的夹角为5度；上冲头的上倒截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为5度， 中倒截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为7度；轮缘芯辊的上第二倒截头圆锥体段的母 线与轴线的夹角为5度，上第三倒截头圆锥体段的母线与水平面的夹角为7度，下第三截头 圆锥体段的母线与水平面的夹角为7度，下第二截头圆锥体段的母线与轴线的夹角为5度。
6. 根据权利要求1或3所述的车轮轮辐的制造工艺，其特征在于：上冲头的上倒截头 圆锥体段和中倒截头圆锥体段之间通过半径为30_的圆弧相切连接；下冲头的中截头圆 锥体段和下截头圆锥体段之间通过半径为50mm的圆弧相切连接；轮缘芯辊的上第二倒截 头圆锥体段与上第三倒截头圆锥体段之间通过半径为30mm的圆弧相切连接，下第二截头 圆锥体段与下第三截头圆锥体段之间通过半径为50mm的圆弧相切连接。
【文档编号】B21K1/34GK104084766SQ201410298738
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】吴剑, 戴玉同, 徐锋, 陆亚娟, 黄诚 申请人:张家港海陆环形锻件有限公司