一种复合式车圈及其制造方法与流程

本发明涉及车轮的车圈制造技术领域，具体涉及一种复合式车圈及其相应的制造方法。

背景技术：

现有的沙滩车、高尔夫球车、草坪及园林机械等的车轮用的车圈通常包括一个圆环形的圈体、连接在圈体内的支承幅板，支承幅板上设有车轴孔，以便和车轴相连接。车圈通常采用如下两种材质制成，第一种是铝合金车圈，其采用铝合金压铸工艺整体铸造成型，此类铝合金车圈虽然具有生产效率高，重量轻以及外形美观等优点，但是受压铸工艺的技术限制，车圈的形状、结构较为简单，不能满足人们一些复杂形状的车圈的要求。特别是，其成本较高，对于诸如沙滩车这样的车辆，不利于降低整车的制造成本；第二种是钢质车圈，此类车圈是将钢板通过辊压工艺先卷绕成具有一定截面形状的初始圈体，然后将初始圈体的对接处焊接形成一个完整的初始圈体，接着对初始圈体进行整形、打磨等工序形成具有固定形状的圆环形圈体，再在圆环形圈体内侧壁的中间位置压入圆片形的支承幅板，支承幅板上设置相应的车轴孔并与圆环形圈体焊接成一体，以便和车轴连接。和铝合金车圈相比，此类车圈具有制造成本低，车圈的强度高等优点，然而此类车圈的制造工序复杂、生产效率低，并且外形美观度差，特别是，车圈焊接处会使整个车圈在圆周方向上形成一个薄弱点，从而降低车圈的整体强度，无法满足车轮重负载、大扭矩的需求，并且不利于提高车圈的档次，无法适应一些高品质车辆的要求。

在中国专利文献上公开了一种“全自动不锈钢圈焊接机”，其申请公布号为cn105057889a，包括机体和固定在机体两侧的钢带传送处理装置、钢带激光焊接装置，钢带传送处理装置依次由固定在机体外侧的料盘、固定在机体内侧的钢带一次驱动、储料装置、钢带二次驱动、钢带引导装置、钢带绕国装置和切料装置，钢带一次驱动和钢带二次驱动由胶轮和钢轮呈上下设置，并在两者外侧固定有拉杆，拉杆上固定有调节扳于，钢带一次驱动靠近料盘固定，并由存料驱动电机提供动力，钢带二次驱动由伺服电机驱动，上述储料装置由存料导轨、滑动固定在存料导轨上的滑块组成，并在滑块上固定有滚轮。上述焊接机虽然可提高钢质车圈焊接时的生产效率，但是不能简化整个车圈的制造工艺，特别是，难以有效地提高车圈的抗压、抗扭强度和美观度，因而难以适应高品质车辆的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的钢质车圈所存在的生产效率低、强度受限制、以及铝合金车圈所存在的价格高、难以制造出形状复杂车圈的问题，提供一种复合式车圈及其制造方法，既可确保车圈的强度，同时可显著地提高生产效率，并降低制造成本，以适应诸如沙滩车一类车辆的使用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合式车圈，包括圈体和幅板，所述圈体包括同轴地并排布置的左圈体和右圈体，左圈体通过冲压成型工艺在与右圈体靠近一端的边缘形成一体地向内弯折延伸的左连接圆环，右圈体通过冲压成型工艺在与左圈体靠近一端的边缘形成一体地向内弯折延伸的右连接圆环，所述左、右连接圆环相互贴靠在一起，在左、右圈体上分别设有若干圈体连接过孔，在左连接圆环上设有若干左幅板连接过孔，在右连接环上与左幅板连接过孔对应处设有右幅板连接过孔，所述幅板包括贴靠左连接圆环的左幅板、贴靠右连接圆环的右幅板、以及包覆在圈体外侧的抱箍，所述左幅板和右幅板之间通过嵌设在左、右幅板连接过孔内的轴向连接块连接成一体，所述左幅板和抱箍之间通过嵌设在左圈体的圈体连接过孔内的径向连接块连接成一体，所述右幅板和抱箍之间通过嵌设在右圈体的圈体连接过孔内的径向连接块连接成一体。

本发明的复合式车圈包括冲压工艺制成的钢质的圈体以及由铝合金压铸成型的幅板，尤其是，圈体的左圈体和右圈体可通过冲压工艺直接拉伸成碗形，从而避免形成对接处。相对于现有的采用辊压工艺制成的钢质车圈，本发明的圈体所采用的冲压工艺不仅比辊压工艺具有更高的生产效率，更可省去焊接圈体的对接处的工序，从而有效地提高生产效率，并确保其整体强度，同时可充分地满足车圈的形状等结构要求，有利于提高车圈的美观度。特别是，本发明在左、右圈体上分别设置若干圈体连接过孔，在左、右连接圆环上分别设有若干左、右幅板连接过孔，这样在压铸成型处铝合金的幅板时，左幅板和右幅板之间通过左、右幅板连接过孔内的轴向连接块连接成一体，左幅板和抱箍之间通过左圈体的圈体连接过孔内的径向连接块连接成一体，右幅板和抱箍之间通过嵌设在右圈体的圈体连接过孔内的径向连接块连接成一体。也就是说，抱箍、左、右幅板形成一个高强度的整体结构，而左、右圈体则作为铝合金压铸模具的镶嵌件成型在铝合金的幅板内，即可使钢质的圈体和铝合金的幅板高强度地连接成一个整体，同时可省去左、右圈体之间的焊接工序，有利于进一步提高生产效率。而铝合金制成的幅板便于成型出与车轴连接的车轴孔，有利于和车轴的可靠连接，更可显著地提升车圈的品质档次，使其可适应高品质车辆的要求。

作为优选，所述左圈体上的圈体连接过孔与左幅板连接过孔数量相等、并且一一对应地相互连通，所述右圈体上的圈体连接过孔与右幅板连接过孔数量相等、并且一一对应地相互连通。

由于左、右幅板连接过孔分别与其对应的圈体连接过孔相连通，因此，左、右圈体上的径向连接块和轴向连接块分别连接成一个l形的构件，而左右两个l形的构件则连接成一个t形构件，该t形构件则将外侧的抱箍、左、右幅板牢固地连接在一起，既有利于提高幅板的强度，同时有利于提高幅板和圈体的连接强度。

作为优选，所述左圈体在靠近右圈体一侧设有缩小的阶梯，所述右圈体在靠近左圈体一侧设有缩小的阶梯，左、右圈体的阶梯在圈体的中间拼接成一个嵌入环槽，所述抱箍嵌设在所述嵌入环槽内。

本发明在左、右圈体上分别设置缩小的阶梯，从而在圈体的中间拼接成一个嵌入环槽。这样嵌设在该嵌入环槽内的抱箍可保持圈体表面的平整，同时有利于提高抱箍和圈体的结合力。

作为优选，在左圈体的内侧设有和左幅板连接成一体的左支撑圈，在右圈体的内侧设有和右幅板连接成一体的右支撑圈，左圈体的圈体连接过孔自左幅板连接过孔一侧轴向延伸至靠近左支撑圈外侧边缘处，右圈体的圈体连接过孔自右幅板连接过孔一侧轴向延伸至靠近右支撑圈外侧边缘处。

左、右支撑圈一方面可对圈体形成良好的径向支撑，有利于提高复合式车圈的整体强度，同时与抱箍结合对圈体形成内外两侧的夹持，可进一步提高圈体和幅板的结合力。

一种复合式车圈的制造方法，包括如下步骤：

a.先通过冲孔工艺在第一块圆形钢板上靠近边缘的外侧冲出若干在圆周方向均匀分布的圈体连接过孔、并在该钢板上靠近中心的内侧冲出若干左幅板连接过孔，在另一块圆形的钢板上靠近边缘的外侧冲出若干在圆周方向均匀分布的圈体连接过孔、并在该钢板上靠近中心的内侧冲出若干右幅板连接过孔，然后通过拉伸成型工艺将第一块钢板拉伸成具有平底的碗形的左圈体，将另一块钢板拉伸成具有平底的碗形的右圈体；

b．采用冲孔工艺在左圈体的平底中心冲出一个圆孔，从而使左圈体的平底形成左连接圆环；采用冲孔工艺在右圈体的平底中心冲出一个圆孔，从而使右圈体的平底形成右连接圆环，此时的左幅板连接过孔位于左连接圆环上，右幅板连接过孔位于右连接圆环上；

c．将左圈体放置到安装在压铸机上的铝合金压铸成型模具下模的左抽芯滑块上，将右圈体放置到铝合金压铸成型模具下模的右抽芯滑块上，压铸成型模具的抽芯机构动作，左抽芯滑块带动左圈体向下模的中心横向移动，右抽芯滑块带动右圈体向下模的中心横向移动，从而使左圈体上的左连接圆环和右圈体上的右连接圆环相互贴靠在一起，并且左连接圆环上的左幅板过孔和右连接圆环上的右幅板过孔一一对应；

d．铝合金压铸成型模具上模和下模完成合模动作，左、右圈体的部分位于由上、下模以及左、右抽芯滑块构成的型腔内，然后压铸机通过铝合金压铸模具的浇道系统将熔融的铝合金液体高速地充注到铝合金压铸模具的型腔内；

e、冷却系统使型腔内的铝合金液体冷却固化，从而在左圈体一侧形成左幅板，在右圈体一侧形成右幅板，左、右幅板在中心处连接成一体，从而形成具有车轴孔的幅板，左、右圈体和幅板连接成一个复合式车圈，在相互贴靠的左、右圈体的外侧形成抱箍，在左、右幅板连接过孔内形成连接左、右幅板的轴向连接块，在左圈体的圈体连接过孔内形成连接左幅板和抱箍的径向连接块，在右圈体的圈体连接过孔内形成连接右幅板和抱箍的径向连接块，从而使幅板和左、右圈体可靠地连接在一起；

f.上、下模分模，顶出机构动作，将停留在下模上的复合式车圈顶离下模，即可取下复合式车圈。

本发明将车圈分割成圈体和幅板，而圈体则又分割成左、右圈体，从而使左、右圈体可直接通过冲孔、拉伸等冲压工艺制成，而幅板则可通过铝合金压铸工艺高效制成，可显著地提高整个车圈的生产效率。特别是，左、右圈体上的左、右连接圆环相互贴靠在一起，并与铝合金制成的幅板相结合，从而可形成高强度的径向支撑，确保整个车圈的高强度，而冲压成型的圈体可保持其厚度的基本一致，从而有利于降低材料的消耗，减轻整个车圈的重量。本发明先通过冲孔工艺在用于成型左、右圈体的圆形钢板上冲出圈体连接过孔和左、右幅板连接过孔，从而方便冲孔加工；然后再通过拉伸成型工艺拉伸出一个碗形结构，并在碗形的左、右圈体的平底中心冲出一个圆孔，以形成左、右连接圆环。这样，既可方便左、右圈体的拉伸成型，同时可确保左、右连接圆环的尺寸精度。

作为优选，在步骤a中，第一块圆形钢板上的圈体连接过孔和左幅板连接过孔数量相等，且一一对应地相互连通构成扇形长孔，另一块圆形钢板上的圈体连接过孔和右幅板连接过孔数量相等，且一一对应地相互连通构成扇形长孔，从而使步骤e中形成在左圈体的圈体连接过孔内的径向连接块与形成在左幅板连接过孔内的轴向连接块连接成一体的l形连接块，形成在右圈体的圈体连接过孔内的径向连接块与形成在右幅板连接过孔内的轴向连接块连接成一体的l形连接块，左右两个对应的l形连接块则连接成一体的t形构件。

本发明将圈体连接过孔和左、右幅板连接过孔一一对应地相互连通构成扇形长孔，从而可方便圈体连接过孔和左、右幅板连接过孔的加工，同时有利于简化冲孔模具的结构，并提高冲孔模具的强度。特别是，当圆形钢板拉伸成碗形的左、右圈体后，即可在左、右圈体上形成连通成l形的圈体连接过孔以及左、右幅板连接过孔。这样，当压铸成型铝合金的幅板时，即可在左、右幅板之间形成一体的t形构件，从而有效地提高幅板的强度以及幅板和圈体的结合强度。

作为优选，在步骤b中，左连接圆环上贴靠右连接圆环一侧拉伸出内凹的定位凹槽，从而在左连接圆环上远离右连接圆环的一侧形成一个凸块，右连接圆环上贴靠左连接圆环一侧拉伸出与定位凹槽适配的定位凸起，从而在右连接圆环上远离左连接圆环一侧形成一个凹槽，相应地，在铝合金压铸成型模具下模的左抽芯滑块端部设置与凸块适配的容置槽，在下模的右抽芯滑块端部设置与凹槽适配的定位块。

本发明在左连接圆环上拉伸出内凹的定位凹槽，在右连接圆环上拉伸出与定位凹槽适配的定位凸起，当左、右圈体贴靠在一起时，定位凸起适配在定位凹槽内，从而使左、右圈体既可相互准确定位，又可显著地提高其相互之间的抗扭转强度，使左、右圈体有效地连接成一体。特别是，在压铸成型幅板时，其有利于左、右圈体在合金压铸成型模具的左、右抽芯滑块上的准确可靠定位。

因此，本发明具有如下有益效果：既可确保车圈的强度，同时可显著地提高生产效率，并降低制造成本，以适应诸如沙滩车一类车辆的使用。

附图说明

图1是复合式车圈的一种结构示意图。

图2是圈体的一种结构示意图。

图3是幅板的一种结构示意图。

图4是用于成型幅板的铝合金压铸成型模具在合模状态的结构示意图。

图5是图4中a处的局部放大示意图。

图中：1、圈体11、左圈体111、左连接圆环112、左幅板连接过孔12、右圈体121、右连接圆环122、右幅板连接过孔13、圈体连接过孔14、阶梯15、嵌入环槽16、定位凹槽17、定位凸起2、幅板21、左幅板22、右幅板23、抱箍24、轴向连接块25、径向连接块27、左支撑圈28、右支撑圈3、上模4、下模41、左抽芯滑块411、容置槽42、右抽芯滑块421、定位块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：如图1、图2、图3所示，一种复合式车圈，包括钢质的圈体1和铝合金的幅板2，圈体包括同轴地并排相对布置的左圈体11和右圈体12，左、右圈体均通过冲压成型工艺制成，左圈体在与右圈体靠近一端的边缘形成一体地向内弯折延伸的左连接圆环111，右圈体在与左圈体靠近一端的边缘形成一体地向内弯折延伸的右连接圆环121，并且左、右连接圆环相互贴靠在一起，从而使圈体的轴向截面大致呈工字型。为了使圈体和幅板可靠结合，我们可在左、右圈体上分别设置若干在圆周方向均匀分布的圈体连接过孔13，在左连接圆环上设置若干在圆周方向均匀分布的左幅板连接过孔112，在右连接环上与左幅板连接过孔对应处设置右幅板连接过孔122。此外，铝合金压铸成型的幅板包括贴靠左连接圆环的左幅板21、贴靠右连接圆环的右幅板22、以及包覆在圈体外侧左、右圈体接合处的抱箍23，左幅板和右幅板之间通过嵌设在左、右幅板连接过孔内的轴向连接块24连接成一体，左幅板和抱箍之间通过嵌设在左圈体的圈体连接过孔内的径向连接块25连接成一体，右幅板和抱箍之间通过嵌设在右圈体的圈体连接过孔内的径向连接块连接成一体。也就是说，左、右幅板和抱箍连接成一个整体，并与左、右圈体可靠地结合成一个完整的复合式车圈，以有效地避免钢质的圈体因焊接对接处造成的生产效率低、强度受影响的问题。

另外，我们可使左圈体上的圈体连接过孔与左幅板连接过孔数量相等，并且使左圈体上的圈体连接过孔与左幅板连接过孔一一对应地相互连通；与此相同地，使右圈体上的圈体连接过孔与右幅板连接过孔数量相等，并且使右圈体上的圈体连接过孔与右幅板连接过孔一一对应地相互连通。这样，在用于冲出圈体连接过孔与左、右幅板连接过孔的冲模上只需设置一个冲头，即可同时冲出圈体连接过孔与左幅板连接过孔或圈体连接过孔与右幅板连接过孔，有利于简化冲孔工序，提高冲孔模具的强度和使用寿命。特别是，当铝合金压铸成型出幅板时，左、右圈体上的径向连接块和轴向连接块分别连接成一个l形的构件，而左右两个l形的构件则连接成一个t形构件，该t形构件则将外侧的抱箍、左、右幅板牢固地连接在一起，既有利于提高幅板的强度，同时有利于提高幅板和圈体的结合强度。

进一步地，我们还可在左圈体上靠近右圈体的一侧设置缩小的阶梯14，在右圈体上靠近左圈体的一侧设有缩小的阶梯，当左、右圈体相对地贴靠在一起时，左、右圈体的阶梯在圈体的中间拼接成一个嵌入环槽15，抱箍则嵌设在嵌入环槽内，从而可保持圈体表面的平整，同时有利于增加抱箍和圈体的结合面积，提高抱箍和圈体的结合力。

为了提高圈体的径向支撑力，我们还可在左圈体的内侧设置和左幅板连接成一体的左支撑圈16，在右圈体的内侧设置和右幅板连接成一体的右支撑圈17，左圈体的圈体连接过孔自左幅板连接过孔一侧轴向延伸至靠近左支撑圈外侧边缘处，右圈体的圈体连接过孔自右幅板连接过孔一侧轴向延伸至靠近右支撑圈外侧边缘处。也就是说，当我们通过铝合金压铸成型工艺制成幅板时，左幅板的外侧边缘形成一个左支撑圈，右幅板的外侧边缘形成一个右支撑圈，而左、右支撑圈又分别通过径向连接块与抱箍连接成一体，从而使左、右支撑圈可对圈体形成有效的径向支撑作用，而抱箍则又可对左、右支撑圈起到一个加强作用，从而在确保强度的同时可尽量减小抱箍和左、右支撑圈的厚度，与此同时，我们还可在左、右幅板上对应左、右幅板连接过孔的位置设置相应的减重孔，以降低复合式车圈的重量。

实施例2：一种复合式车圈的制造方法，其适用于制造成型如实施例1所描述的具有钢质圈体和铝质幅板的复合式车圈，具体包括如下步骤：

a.先通过冲孔工艺在第一块圆形钢板上靠近边缘的外侧冲出若干在圆周方向均匀分布的圈体连接过孔，并在该钢板上靠近中心的内侧冲出若干左幅板连接过孔；相类似地，在另一块圆形的钢板上靠近边缘的外侧冲出若干在圆周方向均匀分布的圈体连接过孔，并在该钢板上靠近中心的内侧冲出若干右幅板连接过孔。然后通过拉伸成型工艺将第一块钢板拉伸成具有平底的碗形的左圈体，将另一块钢板拉伸成具有平底的碗形的右圈体；

b．采用冲孔工艺在左圈体的平底中心冲出一个圆孔，从而使左圈体的平底形成左连接圆环；采用冲孔工艺在右圈体的平底中心冲出一个圆孔，从而使右圈体的平底形成右连接圆环，此时的左幅板连接过孔位于左连接圆环上，右幅板连接过孔位于右连接圆环上；

c．然后开始用铝合金压铸机成型出幅板，如图4所示，其中用于成型幅板的压铸模具包括上模3、下模4、左抽芯滑块41、右抽芯滑块42等。由于压铸模具属于现有技术，因此，本实施例中不做过多的描述。先将左圈体放置到安装在压铸机上的铝合金压铸成型模具下模的左抽芯滑块上定位，将右圈体放置到铝合金压铸成型模具下模的右抽芯滑块上定位，压铸成型模具的抽芯机构动作，左抽芯滑块带动左圈体向下模的中心横向移动，右抽芯滑块带动右圈体向下模的中心横向移动，从而使左圈体上的左连接圆环和右圈体上的右连接圆环相互贴靠在一起，并且左连接圆环上的左幅板过孔和右连接圆环上的右幅板过孔一一对应。需要说明的是，我们需要使左连接圆环上的左幅板过孔和右连接圆环上的右幅板过孔的数量相等，并且形状相同。此外，左、右圈体可通过机械手放置到左、右抽芯滑块上；

d．铝合金压铸成型模具上模和下模完成合模动作，此时上、下模以及左、右抽芯滑块共同拼接构成压铸模具的型腔，而左、右圈体的部分位于该型腔内，从而使左、右圈体成为压铸成型时的镶嵌件。然后压铸机通过铝合金压铸模具的浇道系统将熔融的铝合金液体高速地充注到铝合金压铸模具的型腔内；

e、冷却系统使型腔内的铝合金液体冷却固化，从而在左圈体一侧形成左幅板，在右圈体一侧形成右幅板，左、右幅板在中心处连接成一体，从而形成具有车轴孔的幅板，左、右圈体和幅板连接成一个复合式车圈，在相互贴靠的左、右圈体的外侧形成抱箍，在左、右幅板连接过孔内形成连接左、右幅板的轴向连接块，在左圈体的圈体连接过孔内形成连接左幅板和抱箍的径向连接块，在右圈体的圈体连接过孔内形成连接右幅板和抱箍的径向连接块，从而使幅板和左、右圈体可靠地连接在一起；

f.上、下模分模，顶出机构动作，将停留在下模上的复合式车圈顶离下模，即可取下复合式车圈。

为了简化工序，在步骤a中，我们可使第一块圆形钢板上的圈体连接过孔和左幅板连接过孔数量相等，且一一对应地相互连通构成扇形长孔、类似地，另一块圆形钢板上的圈体连接过孔和右幅板连接过孔数量相等，且一一对应地相互连通构成扇形长孔。这样，在步骤e中，形成在左圈体的圈体连接过孔内的径向连接块与形成在左幅板连接过孔内的轴向连接块连接成一体的l形连接块，形成在右圈体的圈体连接过孔内的径向连接块与形成在右幅板连接过孔内的轴向连接块连接成一体的l形连接块，左右两个对应的l形连接块则连接成一体的t形构件。

另外，如图5所示，在步骤b中，我们还可在左连接圆环上贴靠右连接圆环一侧拉伸出2个内凹的定位凹槽16，从而在左连接圆环上远离右连接圆环的一侧形成相应的凸块；相应地，右连接圆环上贴靠左连接圆环一侧拉伸出与定位凹槽适配的2个定位凸起17，从而在右连接圆环上远离左连接圆环一侧形成凹槽。这样，当左、右圈体贴靠在一起时，定位凸起适配在定位凹槽内，从而使左、右圈体既可相互准确定位，又可显著地提高其相互之间的抗扭转强度，使左、右圈体有效地连接成一体。

当然，我们需要在铝合金压铸成型模具下模的左抽芯滑块端部设置与凸块适配的容置槽411，在下模的右抽芯滑块端部设置与凹槽适配的定位块421，以便在压铸成型幅板时，左、右圈体在合金压铸成型模具的左、右抽芯滑块上可准确可靠定位。