一种旋压成型机及车轮辐板成型方法与流程

1.本技术涉及金属板型材的基本无切削加工技术的领域，尤其是涉及一种旋压成型机及车轮辐板成型方法。


背景技术：

2.轮辋、轮辐是构成车轮的重要组成部分。轮辋俗称轮圈，是在车轮上支撑轮胎的部件，与轮辐组成车轮。轮辐是保护车辆车轮的轮辋的部件，对于辐板式轮辐，通常是圆形辐板，辐板的直径大小和轮辋的直径大小相接近，辐板安装在轮辋内。辐板的中央供设置车轮转动轴的孔。大型农用机械以及主流的家用轿车多采用轮辋和辐板式轮辐结构。
3.在现有技术中，轮辐的成型通常采用锻造方法，锻造成型机采用大面积冲压成型，在进行车轮辐板的加工时需要采用多台8000~12000吨锻造压力机多次锻造成型，这种工艺制造方法不仅工序繁复，生产效率低，而且反复多次锻造成型还会严重磨损模具，影响模具使用寿命，更新模具增加生产成本。并且由于反复多次锻造成型的轮辐的坯料，坯料成型制造精度不高，获得产品的精度相对低。
4.金属旋压成型是将坯料通过旋转使之受力点由点到线由线到面， 同时在某个方向用滚刀给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型某一形状的技术。对于轮辐的制造，是对金属坯料机械加工变形成型的过程，因此旋压成型是可以尝试的一种方式。
5.因此，发明人设计了一种旋压成型机，并将其应用于车轮辐板的成型加工过程中，以提高坯料加工精度，节约生产成本。


技术实现要素：

6.为了解决现有车轮辐板坯料成型精度不高的问题，本技术提供一种旋压成型机及车轮辐板成型方法。
7.本技术提供的一种旋压成型机及车轮辐板成型方法采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种旋压成型机，采用如下的技术方案：一种旋压成型机，包括：机架；包括底座、顶座、设置在底座和顶座之间的立柱；下旋模具总成；设置于所述机架的底座；所述下旋模具总成包括用以放置坯料的下旋圆模；所述下旋圆模能够围绕中心轴线转动；滑动总成；设置于所述机架的顶座；所述滑动总成包括滑块组件，所述滑块组件能够沿所述中心轴线方向移动；上滚碾总成，包括滚碾头组件、滚碾支架，所述滚碾头组件与所述滚碾支架的一端连接，所述滚碾支架的另一端固定连接于所述滑块组件；所述滚碾头组件能够相对所述滚碾支架转动；所述滑动总成带动所述上滚碾总成移动，具有与置于所述下旋圆模上的坯料接
触、用以对坯料进行加工成型的旋压状态。
8.通过采用上述技术方案，将待加工坯料放置在下旋模具总成的下旋圆模上，滑动总成的带动上滚碾总成移动，使上滚碾总成的滚碾头组件与坯料抵触，随着下旋圆模转动的坯料在滚碾头组件的挤压作用下成型。其与传统锻造设备相比，通过碾压的方式一次逐步成形，成型动力小，成型精度高，模具损伤小寿命长。
9.可选的，所述滑动总成还包括滑块驱动机构；所述滑块驱动机构的一端固定设置于所述顶座；所述滑块驱动机构的另一端与所述滑块组件固定连接，且能够带动所述滑块组件移动；所述滑块组件套设在所述机架的立柱上。
10.通过采用上述技术方案，公开了滑动总成的结构组成。
11.可选的，所述滚碾支架与所述滚碾头组件连接的一端构设有贯通的碾轴穿孔；所述滚碾头组件包括滚碾转动轴，所述滚碾转动轴的一端贯穿所述碾轴穿孔；在所述滚碾轴上可转动的套设有滚模，所述滚模与所述滚碾转动轴之间设置有调心滚子轴承和/或圆锥滚子轴承。
12.通过采用上述技术方案，公开了上滚碾总成的结构组成。通过滚碾轴与滚模的配合，从而能实现滚动挤压。通过设置滚子轴承，能够调整碾压过程中的受力状态。在针对不同的成型结构时，只需要更换滚模即可，成本低，适应性好。
13.可选的，在所述滚碾转动轴的远离所述滚碾支架的一端设置有轴端头，轴端头通过密封圈与所述滚模紧密配合。
14.通过采用上述技术方案，通过密封结构将滚子轴承密封。
15.可选的，所述上滚碾总成包括两组以所述中心轴线对称布置的所述滚碾头组件和滚碾支架；两组所述滚碾头组件的滚碾转动轴同轴线，两组所述滚碾头组件的滚模转动方向相反。
16.通过采用上述技术方案，对称布置，单个滚模及滚碾转动轴长度有限，受力均匀，成型表现好，且滚模损伤小。并且能更好的适应大尺寸坯料的加工。
17.可选的，下旋模具总成还包括下模安装架、下模转动轴、下旋驱动机构；所述下旋圆模能够固定安装在所述下模安装架上；所述下模安装架固定安装在所述下模转动轴的一端，所述下旋驱动机构传动的与所述下模转动轴的另一端连接。
18.通过采用上述技术方案，公开了下旋模具总成的结构。通过下旋驱动机构带动下模转动轴转动，从而带动下模安装架转动，进而带动下旋圆模转动，继而实现对坯料的转动。
19.可选的，所述下模转动轴设置有轴套，所述轴套固定设置在所述底座上；所述下模转动轴与所述轴套之间设置有滚动轴承。
20.通过采用上述技术方案，公开了下模转动轴设置有轴套，轴套设置在底座上，方便固定在底座上固定的同时，方便下模转动轴转动。
21.可选的，该旋压成型机还设置有喷淋装置，所述喷淋装置包括喷嘴，所述喷嘴喷洒方向朝向所述下旋圆模上放置的坯料表面。
22.通过采用上述技术方案，公开了设置了喷淋装置，以降低加工过程中的设备及坯
料的温度。
23.第二方面，本技术提供一种车轮辐板成型方法，采用如下的技术方案：车轮辐板成型方法，使用前述的旋压成型机加工车轮辐板，包括步骤：将车轮辐板坯料放置在下旋模总成的下旋圆模上；启动滑动总成移动，带动上滚碾总成的滚碾头组件抵压车轮辐板坯料；启动下旋模总成转动，带动下旋圆模上的车轮辐板坯料转动；将车轮辐板坯料辊碾成型；取下成型的车轮辐板。
24.通过采用上述技术方案，公开了使用旋压成型机加工车轮辐板的主要步骤。
25.可选的，所述下旋圆模在放置坯料的表面中心设置有凸台，所述凸台与坯料中心开设的辐板孔相配合，坯料放置在所述下旋圆模上时，辐板孔套设在所述凸台上。
26.通过采用上述技术方案，公开了使用旋压成型机加工车轮辐板的下旋圆模的结构。通过设置凸台与辐板孔相配合，便于固定坯料，并且放置辐板中心孔发生缩孔。
27.本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术将待加工坯料放置在下旋模具总成的下旋圆模上，滑动总成的带动上滚碾总成移动，使上滚碾总成的滚碾头组件与坯料抵触，随着下旋圆模转动的坯料在滚碾头组件的挤压作用下成型。
28.2.本技术与传统锻造设备相比，通过碾压的方式一次逐步成形，成型动力小，成型精度高，模具损伤小寿命长，并有助于降低生产成本。
附图说明
29.图1是本技术旋压成型机的一种实施例剖视结构示意图。
30.图2是图1本技术旋压成型机的一种实施例另一视角剖视结构示意图。
31.图3是本技术旋压成型机的滑动总成一种实施例剖视结构示意图。
32.图4是本技术旋压成型机的一个上滚碾总成一种实施例剖视结构示意图。
33.图5是本技术旋压成型机的对称布置的滑动总成一种实施例剖视结构示意图。
34.图6是本技术旋压成型机的下旋模具总成一种实施例剖视结构示意图。
35.图7是本技术旋压成型机的下旋圆模及坯料组合状态一种实施例俯视结构示意图。
36.图8是本技术旋压成型机的下旋圆模及坯料组合状态一种实施例剖视结构示意图。
37.图9是图8中a局部放大结构示意图。
38.图10是本技术中车轮辐板加工前的一种实施例结构示意图。
39.图11是本技术中车轮辐板加工后的一种实施例结构示意图。
40.附图标记说明：1、机架；11、底座；12、顶座；13、立柱；2、滑动总成；21、滑块组件；22、滑块驱动机构；3、上滚碾总成；31、滚碾支架；32、滚碾头组件；321、滚碾转动轴；322、滚模；323、调心滚子轴承；324、圆锥滚子轴承；325、轴端头；326、密封圈；327、併紧螺母；
4、下旋模具总成；41、下旋圆模；411、凸台；42、下旋驱动机构；421、电机；43、下模安装架；431、定位销；44、下模转动轴；441、轴套；442、滚动轴承；5、辐板；51、辐板孔。
具体实施方式
41.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
42.本实施例公开了一种旋压成型机。
43.参考附图1-2，在本实施例中，包括：机架1、滑动总成2、上滚碾总成3、下旋模具总成4。机架1包括底座11、顶座12、设置在底座11和顶座12之间的立柱13。滑动总成2固定设置在机架1的顶座12上，上滚碾总成3固定在滑动总成2下方，并且，滑动总成2能够带动上滚碾总成3上下移动。下旋模具总成4设置在机架1的底座11上，待加工的坯料固定放置在下旋模具总成4上。对于加工平面形工件，使用水平布置的圆盘状的下旋圆模41，如加工车轮的轮辐；对于加工立面结构的工件，可以使用圆柱形圆模，将待加工坯料套设在下旋圆模41上，如加工车轮的轮辋。以下的描述以加工平面形工件为例进行说明，对于加工立面结构的工件可以进行适应性的改进。
44.参考附图1-2，在本实施例中，机架1的底座11和顶座12水平布置，立柱13固定的竖直设置在底座11和顶座12之间。
45.参考附图1-3，在本实施例中，滑动总成2设置于机架1的顶座12，滑动总成2包括滑块组件21、滑块驱动机构22，滑块组件21能够沿竖直方向上下移动。滑块驱动机构22采用液压油缸，液压油缸可以承受更大的压力，并且结构简单、性能稳定可靠、使用维护方便，其一端固定设置于顶座12，另一端与滑块组件21固定连接。滑块组件21移动为水平布置的悬架结构，且液压油缸能够带动滑块组件21上下移动。为了进一步提高滑块组件21移动上下移动过程中的稳定性，滑块组件21套设在机架1的立柱13上。在使用时，可以通过控制液压油缸带动滑块组件21悬架结构上下移动。
46.参考附图2、4，在本实施例中，上滚碾总成3包括滚碾头组件32、滚碾支架31，滚碾头组件32与滚碾支架31的一端连接，滚碾支架31的另一端固定连接于滑块组件21，滚碾头组件32能够相对滚碾支架31转动。具体的，滚碾支架31与滚碾头组件32连接的一端构设有贯通的碾轴穿孔，滚碾头组件32的滚碾转动轴321的一端贯穿碾轴穿孔。在滚碾轴上可转动的套设有滚模322，滚模322与滚碾转动轴321之间设置有调心滚子轴承323和圆锥滚子轴承324。在滚碾转动轴321的远离滚碾支架31的一端设置有轴端头325，轴端头325通过密封圈326与滚模322紧密配合，将轴承封闭在滚碾转动轴321和滚模322之间。滚碾支架31将滚碾转动轴321悬吊，带动上下移动，在滚碾支架31与靠近滚模322之间设置併紧螺母327。滚模322与滚碾转动轴321发生转动，使滚碾头组件32能够相对滚碾支架31发生转动。在使用时，由于滚碾支架31固定连接在滑块组件21上，滚碾头组件32连接在滚碾支架31上，从而随着控制液压油缸带动滑块组件21悬架结构上下移动，控制带动了滚碾头组件32上下移动，使其抵触或离开待加工的坯料。另外，在使用中，当需要加工不同的坯料时，只需要更换不同形状的滚模322即可。
47.参考附图5，在本实施例中，为了提高效率，提高加工过程中坯料的受力均匀性，上滚碾总成3包括两组以中心轴线对称布置的滚碾头组件32和滚碾支架31；两组滚碾头组件
32的滚碾转动轴321同轴线，两组滚碾头组件32的滚模322转动方向相反。当然的，设置单一的滚碾头组件32和滚碾支架31也可以实现生产，区别主要在于效率和精度，以及滚碾头组件32的寿命上。通过测试，当只设置单个滚碾头组件32，且设置为如图的只有坯料一半长度的情况下，加工效率不高；当只设置单个滚碾头组件32，且长度达到整个坯料长度的情况下，滚碾头组件32的长度较长，滚碾头组件32靠近滚碾支架31的一端受力较好，碾压效果较好，但是远离滚碾支架31的一端受力相对会变差，碾压效果、精度则不够，而且对于较长的状况下，滚碾头组件32容易由于受力不均匀产生损坏。尤其是对于农业用大型车轮的轮辋生产，效果的差距较明显，靠近滚碾支架31的一端的成型效果明显好于远离滚碾支架31的一端。当然的，也可以根据需要设置更多组滚碾头组件32和滚碾支架31，但是由于碾压工作空间和设备成本的考虑，并非越多越好。
48.参考附图6-9，在本实施例中，下旋模具总成4设置于机架1的底座11上。下旋模具总成4包括用以放置坯料的下旋圆模41、下模安装架43、下模转动轴44、下旋驱动机构42等。下旋圆模41用以放置坯料，并且能够转动，转动中心围绕下旋圆模41的中心轴线。在使用中，根据待加工工件的需要，可以更换不同的下旋圆模41。对于加工平面形工件，如加工车轮的轮辐，使用水平布置的圆盘状的下旋圆模41，下旋圆模41在放置坯料的表面中心设置有凸台411，凸台411与坯料中心开设的aa51相配合，坯料放置在下旋圆模41上时，aa51套设在凸台411上。对于加工立面结构的工件，如加工车轮的轮辋，可以使用圆柱形圆模，将待加工坯料套设在圆柱形下旋圆模41上。以下的下旋模具总成4结构的描述以加工平面形工件为例进行说明，对于加工立面结构的工件可以进行适应性的改进。具体的，下旋圆模41能够固定安装在下模安装架43上，在下旋圆模41在放置坯料的相反表面构设有定位凹孔，下模安装架43的靠下旋圆模41的表面构设有定位孔，定位孔与定位凹孔对应，通过定位销431穿设在定位孔和定位凹孔中，从而将下旋圆模41固定在下模安装架43上。下模安装架43固定安装在下模转动轴44的一端，下旋驱动机构42传动的与下模转动轴44的另一端连接。其中，下模转动轴44竖直设置，下模转动轴44设置有轴套441，轴套441固定设置在底座11上，下模转动轴44与轴套441之间设置有滚动轴承442，滚动轴承442可以为调心滚子轴承323、圆锥滚子轴承324或其他滚动轴承442。下旋驱动机构42包括电机421、设置在电机421输出轴上的电机421输出齿轮。下旋驱动机构42与下模转动轴44连接端设置有下模轴齿轮，电机421输出齿轮能够与下模轴齿轮啮合，带动下模轴齿轮转动。当然，电机421也可以使用液压马达替换，液压马达传递的能量与自身重量相对其他传动方式来说其比值很小，更容易获得较大的力与力矩，启动力矩大，启动性能强。使用时，通过启动电机421带动下模转动轴44转动，从而带动下模安装架43转动，进而带动下旋圆模41转动，下旋圆模41带动坯料转动。对于加工立面结构的工件，只需要将下旋圆模41设置为围绕水平方向中心轴旋转的结构，对应的下模安装架43、下模转动轴44的方向均做对应的调整，电机421的带动转到方向由竖直方向转变为水平方向。
49.本技术的实施例中，在使用时，将待加工的坯料放置在下旋模具总成4的下旋圆模41上，通过控制滑动总成2的滑块驱动机构22，带动上滚碾总成3上下移动，从而使滚模322与下旋圆模41上放置的坯料抵触，下旋圆模41在下旋驱动机构42的带动下转动，坯料随之转动。坯料在转动的过程中，受到上方的滚模322的挤压，从而形成旋压状态。
50.本技术的实施例中，为了降低旋压过程中坯料和滚模322的温度，该旋压成型机还
设置有喷淋装置，喷淋装置包括喷嘴、与喷嘴连通的水管等，喷嘴喷洒方向朝向下旋圆模41上放置的坯料表面。
51.本技术的实施例中，为了避免在加工过程中发生安全事故，防止喷溅，提供安全性，还设置了防护罩（图中未示出）。
52.本技术的实施例中，还设置有自动控制系统，及众多信号采集传感器，控制器的具体结构采用现有技术中进行设置，以如采用了plc控制器。可以包括检测转速、进给速度、升降位置传感器、温度的传感器等，并接入控制器，还包括用作执行元件控制电路、液压的伺服阀等，接入控制器，还可以通过设置输入模块录入plc控制器预设信息等，通过plc控制器控制生产加工过程。具体的内容不在此展开说明。
53.本技术还公开了车轮辐板5成型方法，上述的旋压成型机加工车轮辐板5，主要包括步骤：将车轮辐板5坯料放置在下旋模总成的下旋圆模41上；启动滑动总成2移动，带动上滚碾总成3的滚碾头组件32抵压车轮辐板5坯料；启动下旋模总成转动，带动下旋圆模41上的车轮辐板5坯料转动；将车轮辐板5坯料辊碾成型；取下成型的车轮辐板5。当然还包括其他细节的操作步骤，可以参考前面的描述，不再重复。
54.在加工车轮轮辋时，将下旋模总成更换为适合轮辋生产的圆柱形下旋圆模41，对其他机构做适用性的调整适配，将上滚碾总成3的滚模322调换为适合轮辋生产的滚模322，采用相同的步骤即可生产，具体不在赘述。
55.经过我司测试，本技术的旋压成型机在生产车轮辐板5、轮辋方面都有很好的表现，其与传统锻造设备相比，通过碾压的方式一次逐步成形，通过上滚碾头总成和下旋模总成的相互配合，将待加工工件的坯料压紧挤压，将现有技术中锻造大面积冲压成形改为小面积滚碾挤压成形。这样可以在锻造总作用力的百分之一大小的作用力下，通过逐步挤压就可以达到成形效果。动力机构需要提供的作用力较小，动力机构的需求小，设备成本和能耗将有效较低。单次碾压对材料的影响较小，材料的内部结构晶型及结构的影响较小，产生坯料裂纹损伤的可能性也较小通过该方法所获得的产品因受力均匀、逐步一次成形、成品材料强度高。生产精度控制好，设备故障率低，滚模322磨损小，生产精度和质量有明显改善。尤其是在生产大尺寸辐板5的过程中，能耗和精度控制的差距明显。
56.经过我司测试，本技术的由于通过逐步碾压成型，可以控制较好的加工精度，尤其是在造型边缘、凸缘等处，成型效果是锻造无法达到的，产品的成型效果较好。并且在锻造中由于局部质量不易控制，因此在坯料选择时，往往会选择相对较厚的材料，经过锻造后能够保证最薄的加工控制点的厚度达标，然后实际使其他位置的厚度远超过控制最小厚度，产品虽然是合格的，但是总坯料的用量较大，而通过碾压成型的方式，坯料则可以选择更薄的，在较高的成型控制的条件下，可以保证各控制点的厚度达标。从而可以节约坯料的用量，有效降低了生产成本。尤其是在生产宽轮辋、超宽轮辋的过程中，局部质量控制的作用、坯料节约量的效果较明显。另外，对于农用机械等对重量、车辆能耗要求较低的车辆，在达到质量要求的前提的采用厚坯料锻造目前还是可以接受的，但是对于汽车等对能耗要求较高的车辆，采用厚坯料锻造的轮辋等，将会直接影响到车辆的自重，从而影响车辆的单位能耗，在目前的轻量化、低能耗化的趋势中，厚坯料锻造的轮辋明显是不符合需求趋势的。而本身去的碾压成型方式，在保证造型边缘厚度等关键位置厚度和质量要求的情况下，能够尽可能降低其他位置的超厚现象，从而有效控制用料量，实现轻量化，既实现了节约材料的
目的、节约了成本，又实现了轻量化的目的满足技术发展趋势和需求。
57.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。