旋压车轮
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基于simufact.forming软件车轮旋压模拟仿真段小亮1,李光杰1(1.西模发特信息科技(上海)有限公司技术工程部,上海 200336)摘要:旋压轮毂具有重量轻、强度高、寿命长、表面光洁,机械加工余量少等优点。
而旋压工艺过程复杂,影响因素多,造成实际旋压加工中工艺参数和工装的选择和调试较为困难,本文采用理论结合实际对钢质重型卡车车轮及铝合金轿车车轮旋压工艺进行模拟分析,得出了旋压件的应力应变、厚度尺寸变化、旋压力变化情况,验证了工艺参数的准确性与工艺的可行性,仿真结果与实际有较好的相符性。
通过simufact.forming软件在旋压产品研制过程中的应用发现,仿真分析软件可以提前判断旋压工艺的可行性及合理性,为旋压产品的研制提供重要参考。
关键词:轮毂旋压;Simufact.forming;模拟仿真Simulation of wheel spinning by simufact.formingXiaoliang.Duan1,Jason.Li1(1.ManuSim Solutions Co,.Ltd Engineering department, Shanghai 200336)Abstract:The spinning wheel has the advantages of light weight, high strength, long service life, smooth surface, less machining allowance. But the spinning process is complicated, many influence factors that cause selection and debugging parameters and tooling is difficult in actual spinning process, this paper simulation of the spinning process of steel heavy truck wheels and aluminum alloy car wheel, give the result of the stress and strain, thickness, pressure changes of the parts, verify the feasibility and accuracy of process parameters, Through the simufact.forming software used in the process of spinning in the product development of discovery, analysis and simulation software can advance to judge the feasibility and rationality of the spinning process, provides the important reference for the development of spinning products.Keywords:wheel spinning;Simufact.forming;numerical Simulation1引言轮毂作为汽车中的重要部件之一,起着承载着汽车的重量,同时也体现着汽车的外观造型。
102交通科技与管理技术与应用1 设备简介 目前我司引进韩国株式会社CSCAM 制造的WFF125 mm型3刀120℃平面布置旋压机2台套。
该机外形长5 006.5 mm宽4 572.29 mm 高4 269 mm,重32 850 kg。
主要由主轴驱动(250 kW)、X,Z 轴旋刀驱动(37 kW)、尾顶座和排出器(22 kW)等组成。
配套南京长江工业炉科技有限公司制造的燃气加热炉NCL2014-15232套,额定功率920 kW,分5个加热区,额定温度550℃。
2 生产过程中的工艺关键控制点 我司配套有2条生产线,每条生产线各配套1套加热炉、1台旋压机、1台FANUC R-2000IC 210F 型机械手。
工作节拍为70 s 左右,每天两班12 h。
铝轮毂旋压成型工艺大致包括铝锭熔炼—铝液精炼—毛坯的铸造—X 光检测—去冒口—固溶时效—毛坯预热—旋压成型—车削加工—去毛刺—动平衡—氦气检漏—精磨—表面处理(除脂、酸洗、钝化、纯水洗)—喷涂—烘烤—动平衡检查—包装—入库。
其中的关键工艺控制要素如下: (1)轮毂的旋压温度。
铸造毛坯在旋压成型前必须预热到400℃以上,实际生产中设定轮毂加热炉的炉膛温度为425℃±10℃。
随着轮型尺寸的增大,炉温可适当提高。
特别是冬季生产中可提高到450℃±20℃。
关注生产环境温度的变化,及时微调预热炉毛坯的预热设定温度,是保证旋压成型达标的关键要素之一。
(2)尾顶的压紧力和同心度。
在旋压过程中,合适的尾顶压紧力是保证旋压正常进行的必要条件,压力太大,增加主轴旋转的阻力,降低联轴器的寿命;压力太小,轮毂毛坯会打滑,主轴和尾顶不同步。
所以,合适的尾顶压紧力对毛坯成型至关重要。
一般设定为4 MPa~5 MPa,通过调整液压站减压阀调压手柄可调整尾顶的压紧力,最大不应超过7 MPa。
尾顶和模具的同心度要调整在1.5 mm 以内,每次更换模具后必须用百分表测量其同心度,保证在此范围内。
轮毂旋压工艺标准1 轮毂旋压工艺1.1 基本要求1.1.1 轮毂旋压工艺是指把热处理后的轮毂(或胀芯)经过适当的旋压处理,在轮毂(或胀芯)内壁上形成一定深度、一定宽度的槽状,以满足轮毂(或胀芯)的机械性能及使用要求。
1.1.2 轮毂旋压工艺应符合包括但不限于《国家载重汽车轮毂技术条件》,《车轮毂和车轮毂胀芯安装技术条件》等标准或技术文件的有关规定。
1.2 设备1.2.1 旋压机应符合国家对旋压机的有关规定和技术要求,具有足够的可靠性和强度,能够完成按规定的旋压操作。
1.2.2 旋压机的机架及安装件应符合有关技术规范,具有足够的稳定性及防抖性,旋压台面平整,运行平稳。
1.2.3 旋压机上装有切削刀及切削杆,切削刀型号规格应满足轮毂旋压工艺的要求,切削刀的尺寸应符合设计文件的要求,切削刀的材料应具有足够的耐磨性及硬度。
1.2.4 旋压机的油压缸应采用优质液压油,润滑油的粘度符合设备使用说明书的要求,按要求定期更换润滑油。
1.3 工艺1.3.1 旋压台面应定期清洗并用润滑剂润滑旋压台面,并定期检查锁紧螺栓是否松动。
1.3.2 旋压机上装有切削刀,切削刀应定期检查,磨刀定期调整,以保证切削刀锋利,达到规定的切削要求。
1.3.3 轮毂(或胀芯)应在清洁干燥的环境下,经过润滑处理,放入旋压台面,扳动锁紧螺栓,旋压机上切削刀应在轮毂(或胀芯)的中心点下切,并以外螺纹扳动紧固,当旋压压力达到规定值时,切削深度和宽度达到规定深度和宽度时,切削完成,拧松锁紧螺栓,取出轮毂(或胀芯),进行检查,满足要求可投入使用。
1.3.4 轮毂(或胀芯)在旋压过程中如出现异物或杂质,应及时清除,以免造成轮毂损坏。
1.4 检查1.4.1 检查旋压机是否符合设备使用说明书的要求,旋压台面平整、旋压铣刀锋利,油压缸液压油粘度符合设备使用说明书的要求,切削刀的尺寸及材料是否符合设计要求。
1.4.2 检查轮毂(或胀芯)是否符合有关技术标准和技术文件的要求,轮毂(或胀芯)内壁的槽状是否满足规定的深度及宽度,轮毂(或胀芯)外形尺寸是否符合规定。
铸旋铝合金车轮旋压模具的优化设计徐世文;张立娟;常海平;李华友【摘要】目的保证铸旋车轮短流程制造工艺的实现,提高旋压模具与同一轮型不同铸造毛坯的配合能力,防止因旋压后毛坯尺寸变化过大,造成车轮机加成品率下降的现象.方法以某款车轮旋压模具为研究对象,对其旋压模具结构进行重新设计,增加定位滑块、垫板等设计,提高毛坯与模具的定位与配合,增强模具对毛坯的自适应性.结果对改进后的旋压模具进行试验验证,新结构的旋压模具能够满足不同铸造毛坯的旋压,且控制上模压力在4.5 MPa内,毛坯尺寸合格,性能无影响.结论该旋压模具设计的方法已经应用到了其他铸旋车轮的设计中.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2018(010)002【总页数】4页(P122-125)【关键词】铸旋车轮;旋压模具;设计【作者】徐世文;张立娟;常海平;李华友【作者单位】中信戴卡股份有限公司工程技术研究院,河北秦皇岛 066011;河北环境工程学院环境工程系,河北秦皇岛 066000;中信戴卡股份有限公司工程技术研究院,河北秦皇岛 066011;中信戴卡股份有限公司工程技术研究院,河北秦皇岛066011【正文语种】中文【中图分类】TG315.2铸造+旋压铝合金车轮(简称“铸旋车轮”)的内部组织均匀、流线成纤维状,其性能大大高于低压铸造车轮,能够满足车轮市场大直径、高强度、轻量化的发展趋势,已在轿车中得到应用[1]。
为了节省制造成本、缩短制造流程,目前铸旋工艺的应用已经取消了预机加工,毛坯与旋压模具的配合主要采用了铸造封层定位[2]。
为了生产节拍的匹配,一般是多套铸造模具毛坯匹配一台旋压模具。
由于铸造模具的制造精度及车轮生产过程中产生的磨损,会造成铸造毛坯的定位内径出现偏差,尺寸变化不完全一致,同时,旋压模具在生产过程中也会出现磨损,造成同款轮型不同铸造模具的毛坯与旋压模具的配合、定位不精确,使得旋压后的毛坯出现变形和尺寸变化不一致,造成了机加工序的废品,直接影响了铸旋产品的成品率。
皮带轮旋压工艺引言:皮带轮是一种常见的机械传动装置,广泛应用于各类机械设备中。
而皮带轮的制作则需要经过一系列的工艺过程,其中皮带轮旋压工艺是一种常用的制造方法。
本文将介绍皮带轮旋压工艺的原理、步骤和应用。
一、皮带轮旋压工艺的原理皮带轮旋压工艺是通过旋转式机械设备,将金属板材进行冷加工的一种方法。
其原理是将金属板材置于旋转的模具中,通过模具的挤压和冲击作用,使金属板材逐渐变形成皮带轮的形状。
旋压工艺具有高效、精确、经济的特点,能够满足皮带轮的各种要求。
二、皮带轮旋压工艺的步骤1. 材料准备:选择适合的金属板材,根据皮带轮的要求进行尺寸裁剪和表面处理,以确保后续工艺的顺利进行。
2. 模具设计:根据皮带轮的设计要求,设计制作适合的旋压模具。
模具应具备良好的刚性和耐磨性,以保证旋压过程中的精度和质量。
3. 机器调试:将模具安装在旋压机上,根据材料的性质和要求调整旋压机的参数,包括旋压速度、旋压力度等。
4. 旋压操作:将金属板材放置在模具中,并启动旋压机。
旋压机开始旋转,同时施加压力,使金属板材逐渐变形成皮带轮的形状。
旋压过程中需要注意控制旋压力度和速度,以避免过度变形或损坏。
5. 检验和修整:旋压完成后,对制作的皮带轮进行检验。
检查皮带轮的尺寸、形状和表面质量是否符合要求。
如有不合格的地方,需要进行修整或重新制作。
三、皮带轮旋压工艺的应用皮带轮旋压工艺广泛应用于各种机械设备中,如汽车、工程机械、农机等。
它能够制作出各种不同尺寸和形状的皮带轮,满足不同机械设备的传动需求。
旋压工艺制作的皮带轮具有高精度、高强度和稳定性好的特点,能够确保机械设备的正常运行。
结论:皮带轮旋压工艺是一种常用的制造方法,能够高效、精确地制作出各种尺寸和形状的皮带轮。
通过合理的工艺步骤和严格的质量控制,可以获得符合要求的皮带轮产品。
随着科技的进步和制造技术的不断发展,皮带轮旋压工艺将进一步完善和应用于更多领域,为机械设备的传动效果提供更好的支持。
应用科学SI LI C o NL L E Y露鬟2铝合金轮毂强力旋压的研究王震1杨洋2陆瑶2(1.秦皇岛戴卡轮毂制造有限公司秦皇岛066000;2.燕山大学里仁学院秦皇岛066004)【摘要]在分析筒形件强力旋压成形特点及其变形规律的基础上,对铝合金轮毂强旋成形工艺、缺陷成因进行了研究。
分析旋轮形状、旋轮进给率、壁厚减薄率、多旋轮之间的错距等工艺参数对成型改善的影响,对表面失稳、旋裂、折叠、表面起皱、贴模性不好等缺陷的成因进行了分析。
对铝合金轮毂的强旋加工、优化工艺参数提供有效方法和可靠依据。
[关键词]强力旋压铝合金轮毅工艺参数缺陷’中图分类号:T G306文献标识码:^文章编号:167卜一7597(2008)0710110一01一、引曹铝合金轮毂强旋成形是在普通筒形件强旋成形工艺的基础上发展起来的一种工艺。
与世界许多发达国家相比,我国在这一方面的研究相对滞后。
而国外17英寸以下轿车铝轮的生产以锻坯或坯经旋压成型已成为主流。
近几年国内外用锻造、旋压工艺制造了16—22.5英寸汽车无内胎车轮,以其造型美观、重量轻、强度高成为钢轮的强劲竞争点。
强力旋压是制造汽车轮毂的轮辋部分的最有效方法之一。
采用强力旋压工艺所得到的轮辋形状精度不逊于切削加工,而材料利用率、力学性能等方面都优于切削加工。
因此,这种方法在国外的轮毂加工时得到很大应用。
=、旋压铝合盒车轮工艺的研究铝合金车轮旋压指使用旋辊将回转体锻坯进行局部连续旋转压缩以成形其内外截面形状的成形方法。
该过程综合了普旋和强旋,在旋压过程中,将毛坯同心地适当装夹在合适的芯模上。
当主轴带动毛坯旋转后,数控系统自动控制旋轮运动轨迹,按规定的形状轨迹作运动,挤压毛坯,逐步地使毛坯紧贴模具形面,从而得到要求截面尺寸的工件。
其过程是一个集材料塑性变形,数控加工的复杂过程,缺陷多由材料的堆积,隆起所引起。
隆起过大,就会引起旋压力的明显增加,从而导致开裂,起皱。
环状波纹,表面粗糙,尺寸精度恶化等现象。
铝合金轮毂旋压成型工艺研究
摘要:本文通过对6061铝合金旋压变形性能的分析,主要论述对称式碟形轮毂旋压工艺方案的实施过程及效果。
关键词:铝合金;轮毂旋压;工艺研究
1 前言
铝合金轮毂有重量轻、成本低、强度高的优点,而且铝有较强的导热性能,可大大延长汽车、摩托车轮胎使用寿命,特别是高负载卡车轮胎的寿命。
(根据欧洲车轮生产商“ALCOA”公司测试数据,铝合金轮毂使轮胎最长可延长20%的使用寿命)。
2课题的提出
近年来,随着国际市场上车轮生产厂商生产工艺的不断改进,欧美车轮行业逐步用强旋铝合金轮毂取代传统的车轮生产工艺,国内车轮行业也在朝着先进的铝合金车轮生产工艺方面发展。
下面是某厂商需要订做的典型车轮轮毂(图1)。
轮毂材料为6061合金铝,(相当于国内牌号LD30)。
3 轮毂旋压加工设备
PT30501CNC双轮卧式强力旋压机,旋压加工工件的直径范围φ100~φ1000mm,旋轮纵向行程1900mm,最大旋压力30吨。
这些机床参数说明该台旋压机满足轮毂强力旋压工艺要求。
4 铝合金轮毂旋压工艺方案
4.1 轮毂材料6061合金铝的旋压性能分析
6061铝合金属于Cu-Mg-Si-Mn系铝基合金,其化学成份如下:
Cu-0.15%~0.4%,Mg-0.45%~0.9%,Si-0.4%~0.8%,Mn-0.15%;该种材料在固溶时效状态下的机械性能指标为:
σb≥320Mpa,δ5≥12%,ψb≥25%,HB≥120。
因此,6061合金铝在固溶时效状态下的可旋性指标值——单道次极限减薄率为:
φmax=ψb/(0.17+ψb)×100%=0.25/(0.17+0.25)×100%=60%。
这个指标值说明它的可旋性比高强度钢的可旋性要差一些,旋压工艺中,必要时应适当加热,工件加热温度310℃~350℃。
另外,为提高铝合金的可旋性,可适当加入一些矿物元素——锑和锶(0.02%)。
4.2轮毂旋压工艺方案的选择
像这种对称式碟形轮毂,旋压工艺方式一般可采用取板材劈开式旋压或用铸(锻)件毛坯进行强力旋压成型两种工艺方式。
劈开式旋压工艺是将圆盘状板坯用劈开轮通过分层工艺,使毛坯在中部被劈成两个等分,之后,再用成型轮渐进普旋成型即可;强旋工艺是将铸铝毛坯或锻造毛坯进行若干道次的强旋成型工艺,旋压达到轮毂型面尺寸要求,强旋工艺生产出来的轮毂重量比锻造轮毂重量可减轻大约25%,这是因为强旋工艺可旋制出变截面厚度,在满足车轮强度指标要求的前提下,可适当减薄轮毂厚度。
由于我厂的PT30501CNC机床纵横向滚珠丝杠成75°夹角,当旋轮编程轨迹只沿工件径向移动时,机床实际运动过程中旋轮在轴向有分位移,使得旋压加工过程中劈开轮外缘端面受到一定的轴向压力,它的反作用力直接作用于机床滚珠丝杠传动部分,影响机床使用寿命及精度,因此,这种结构形式不利于轮毂劈开式旋压。
根据以上分析,我们选择强力旋压工艺来成型这种对称式碟形铝轮毂。
4.3 轮毂强旋工艺路线
精密锻造毛坯第一道次强旋第二道次强
旋成型转数控车间机加成轮毂成品。
5.工艺方案实施过程
5.1工装设计
旋压芯模材料选用,型面光洁度Ra0.4~Ra0.8um;成型旋轮预成型角°,圆角半径mm,材料选用,热处理硬度。
5.2旋压毛坯设计
用实体造型软件(Solidworks,MastCAM等)绘制轮毂旋压件实体造型,并求其金属体积。
依据体积不变性设计计算模锻件旋压毛坯。
5.3 强旋工艺实施效果
第一道次旋压工艺参数:S=0r/min,进给比F=0mm/r,第二道次强旋工艺参数:S=0r/min,F=0mm/r。
工艺试验初期,用R15成型轮进行两道次强旋成型,试验过程中产生堆积起皮,拉裂缺陷。
随后,将Rmm轮改为R成型轮,并且增大了旋压芯模上过渡圆角半径,起皮、拉裂缺陷得到了消除。
我们认为这种堆积、起皮缺陷主要是由于旋压轮成型圆角半径偏小且无预成型角,旋压成形时,金属受力面积较小,部分金属无法参与变形,加之工件型面复杂,材料变形时流动不畅;坯料底部Rmm圆弧破裂主要是由于旋压毛坯和模胎在该处的圆角半径Rmm太小,导致变形过程中应力集中较为严重,并且该处材料变形率最大,达到65%左右,
已经超过了6061铝合金(LD30)的旋压极限减薄率60%,致使加工硬化现象严重。
上述试验分析表明最初的旋压毛坯,旋压模胎存在一定的设计问题。
旋压毛坯应在满足工件金属体积要求的前提条件下,适当减小旋压成型部位的金属厚度(也就是在保证金属体积不变的前提下增大坯料高度,减小坯料外径),以此降低旋压减薄率,减小旋压加工硬化问题;旋压模胎型面上过渡圆角半径普遍偏小,且加工的型面光洁度未达到设计要求的Ra0.8mm。
根据前面旋压工艺试验的结果和质量分析,我们对后面试验件的旋压工艺方案做出了适当调整,变三道次为二道次旋压,成型旋轮均用Rmm。
堆积、起皮缺陷基本上得到了解决,但工件大端内外型面均出现了撕裂现象。
我们认为,该现象出现是由于该部位材料在两道次旋压过程中均是处于不完全贴模的普旋成型,金属之所以能够向前延伸,是
由于旋轮带着坯料表层金属向前移动,材料内部就产生了拉应力,而不是承受压应力状态。
针对工件撕裂问题,我们将旋轮预成型角由°改为°,旋压毛坯外径由φ427mm改为φ421mm,依此来减小旋压变形区域材料厚度,降低道次减薄率。
还对旋压轮的运动轨迹作了修正,使材料流动更为通畅,工件破裂问题得到了解决。
将轮毂旋压件进行固溶时效热处理,保证得到形状和尺寸较为稳定铝合金轮毂产品,同时提高轮毂的机械性能。
6.结论
利用强旋工艺方案在PT30501CNC双轮卧式强力旋压机上旋制6061铝合金轮毂是切实可行的,但是,必须设计制造出合理的旋压芯模和旋轮,并选取合理的旋压工艺参数,才能解决轮毂旋压过程中出现的堆积、起皮和破裂等缺陷。