(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201410680977.2
(22)申请日 2014.11.25
B60B 3/04(2006.01)
B60B 21/00(2006.01)
B23P 15/00(2006.01)
(71)申请人浙江金固股份有限公司
地址311400 浙江省杭州市富阳市富春街道
公园西路1181号
(72)发明人倪小飞 陈晓弟 孙健社 戚建国
(74)专利代理机构杭州杭诚专利事务所有限公
司 33109
代理人
尉伟敏 郑阳政
(54)发明名称
(57)摘要
本发明涉及车轮及其制作方法并解决了车轮
轮辋轮辐连接工序；轮辋轮辐都为钢制作而成，
制作轮辋工序包括依次进行的成型轮辋圆管、成
型轮辋毛坯、加热轮辋毛坯和成型轮辋作业；制
作轮辐工序包括依次进行的成型带工艺孔的轮辐
基板、加热轮辐基板、成型轮辐和轮辐开孔作业；
轮辋轮辐连接工序包括将前述制作出的轮辋套设
到轮辐周壁大径端上并将轮辐周壁和轮辋焊接在
一起，从轮辐的安装面到其周壁为逐渐变薄结构。
本发明提供了一种能够降低车轮重量、提高轮辋
内周面圆度的热成形车轮及其制作方法。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书6页 附图16页
(10)申请公布号CN 104589910 A (43)申请公布日2015.05.06
C N 104589910
A
1.一种热成形车轮制作方法，包括制作轮辋工序、制作轮辐工序和轮辋轮辐连接工序，其特征在于，
所述制作轮辋工序包括以下制作步骤：
A1、成型轮辋圆管：用钢板制作出周向闭合的闭合圆管；
A2、成型轮辋毛坯：将闭合圆管制作成直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯；
A3、加热轮辋毛坯：将轮辋毛坯加热到制作轮辋毛坯的材料的Ac3温度以上并加热到轮辋毛坯微观组织转化为奥氏体而形成热轮辋毛坯；
A4、成型轮辋：将热轮辋毛坯沿径向向外扩张到直径达到轮辋的设计直径后再冷却而形成轮辋；
所述制作轮辐工序包括以下制作步骤：
B1、成型带工艺孔的轮辐基板：通过钢板加工出圆形片状结构的轮辐基板，在轮辐基板的中心加工出工艺孔；
B2、加热轮辐基板：将轮辋基板加热到制作轮辐基板的材料的Ac3温度以上并加热到轮辐基板微观组织转化为奥氏体而形成热轮辐基板；
B3、成型轮辐：沿热轮辐基板的轴向进行冲压而形包括锥形的轮辐周壁和连接在轮辐周壁小径端的轮辐端壁的轮辐，并对轮辐周壁进行滚圆而使得轮辐周壁厚度从轮辐端壁所在端开始向另一端逐渐变小，然后再使轮辐冷却；
所述轮辋轮辐连接工序包括以下制作步骤：
C1、将轮辋套设到轮辐周壁大径端上；
C2、将轮辐周壁和轮辋焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，在步骤A2和步骤A3之间还包括步骤a1、开设气门孔设置平面：在轮辋毛坯设置气门孔的部位压出用于开设气门孔的平面。
3.根据权利要求1所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，步骤A2包括以下步骤：
A2-1、外拓展成型喇叭口：将闭合圆管的轴向两端沿径向向外拓展形成喇叭口；
A2-2、内拓展形成具有轮缘的轮辋：使喇叭口的自由端和闭合圆管都沿径向向内拓展而制得直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯、拓展时在所述喇叭口上形成沿轮辋毛坯径向向外凸起的的轮缘。
4.根据权利要求1所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，步骤A1包括以下步骤：
A1-1、成型轮辋基板：通过钢板加工出条形片状结构的轮辋基板；
A1-2、成型带缝隙圆管：将轮辋基板卷成具有对接缝隙的带缝隙圆管；
A1-3、成型带缝隙扁管：将轮辋基板的两端由弧形结构变成平面结构，使得带缝隙圆管变成对接缝隙处为平面结构的带缝隙扁管；
A1-4、成型闭合扁管：将轮辋基板的两端焊接在一起而在对接缝隙处形成焊缝，使得带缝隙扁管变成周向闭合的闭合扁管；
A1-5、成型闭合圆管：将闭合扁管的焊缝处由平面结构变成弧形结构，使得闭合扁管变成闭合圆管。
5.根据权利要求4所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，在步骤A1-4和步骤A1-5之间还包括步骤a2、除去焊缝处的焊渣。
6.根据权利要求5所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，步骤a2包括以下步骤：
a2-1、将焊缝沿闭合扁管的径向两侧的焊渣除去；
a2-2、将焊缝沿闭合扁管的轴向两侧的焊渣除去。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，在步骤B3和步骤C1之间还包括步骤b2、成型轮辐焊接端锥面：将轮辐周壁大径端的端面加工成位于轮辐所围成的空间内部的锥面。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，步骤C1中轮辐周壁的大径端和轮辋之间为过盈配合。
9.根据权利要求8所述的热成形车轮制作方法，其特征在于，步骤C2中形成的焊接点位于轮辋和轮辐周壁的过盈配合处。
10.一种热成形车轮，包括轮辋和轮辐，其特征在于，所述轮辐和轮辋都为钢结构且通过加热到Ac3温度以后再成型，所述轮辐包括轮辐周壁和轮辐端壁，所述轮辐周壁的一端同所述轮辐端壁以一体结构的方式连接在一起、所述轮辐周壁的另一端同所述轮辋焊接在一起，所述轮辐周壁厚度从同轮辐端壁连接的一端开始向另一端逐渐变小。
热成形车轮及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车轮及其制作方法，尤其涉及一种热成形车轮及其制作方法。
背景技术
[0002] 车轮包括轮辋和轮辐，以轮辐边缘的外侧面跟轮辋的安装轮辐面的内侧连接，通过焊接的方式将轮辐和轮辋组成一个整体。在轮辋的轴向两端都设有轮缘，安装上轮胎时轮胎的轴向两端同轮缘抵接在一起；在轮辋中还设有气门孔、用于供安装轮胎时气门通过。在轮辐的端壁上设有中心孔和沿中心孔周向分布的螺栓孔，在中国专利号为2009200218307、授权公开日为2010年2月17日、名称为“轻量化高强度轮辋”的专利文献中公开了一种车轮。该专利文件中的车轮包括轮辋和焊接在轮辋上的轮辐，轮辋包括轮缘、胎圈座、凸峰、底槽和与轮辐接触点，轮辐连接在轮辋的与轮辐接触点上，轮缘为内外表面母线都为弧形。在中国专利号为20081001205361、授权公开日为2010年2月7日、名称为“铝合金板式车轮及其加工方法”的专利文件中开关了一种车轮的制作方法。
[0003] 现有的车轮制作方法存在以下不足：通过铝合金进行制作且通过增加轮辋和轮辐的厚度来提高车轮的强度而使得强度达到要求，所以会导致车轮的重量较重，而车轮的重量重则会增加汽车的油耗；
中心孔和螺栓孔是在轮辋和轮辐焊接好后成型的，导致车轮和轮辋组装过程的负载量大、从而增加能耗；轮辋制作时的材料耗用量大；轮辋内周面的圆度低；轮辐和轮辋的焊接点的连接强度差；焊接过程中轮辋和轮辐之间容易产生移位；气门孔开孔时容易产生平移；轮辋上的焊缝处容易产生开裂；轮辋内外表面会产生不平整现象。
发明内容
[0004] 本发明旨在提供一种能够降低车轮重量、提高轮辋内周面圆度的热成形车轮及其制作方法，解决了现有的车轮制作方法所存在的车轮重量重、轮辋内周面圆度差的问题。[0005] 以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种热成形车轮制作方法，包括制作轮辋工序、制作轮辐工序和轮辋轮辐连接工序；
所述制作轮辋工序包括以下制作步骤：
A1、成型轮辋圆管：用钢板制作出周向闭合的闭合圆管。闭合圆管可以通过卷曲为圆形后通过焊接对接口的方式进行加工、也可以通过直接冲压的方式进行加工。
[0006] A2、成型轮辋毛坯：将闭合圆管制作成直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯。[0007] A3、加热轮辋毛坯：将轮辋毛坯加热到制作轮辋毛坯的材料的Ac3温度以上并加热到轮辋毛坯微观组织转化为奥氏体而形成热轮辋毛坯。
[0008] A4、成型轮辋：将热轮辋毛坯沿径向向外扩张到直径达到轮辋的设计直径后再冷却而形成轮辋。
[0009] 先内扩制作直经偏小的轮辋毛坯而后通过外扩的方式形成轮辋，加工过程中无需在轮辋内通过模具进行定型也能够使得轮辋内周面的圆度符合要求，从而能够提高加工时
的方便性。现有方法通过直接内扩而形成轮辋，则需要在轮辋内增加内型模来保证轮辋内周的圆度，而由于轮辋沿轴向各处不是等径的，因此内型模只能由多部分拼接而成，这样不但制造麻烦、而且容易产生拼接误差而导致轮辋内周面圆度差。将轮辋温度加热到对应钢材料的Ac3温度以上进行外扩，不但扩张时省力、能够提高轮辋表面平整度，以及轮辋的尺寸精度，而且冷却后工件材料完全由奥氏体转化成马氏体，其硬度达到HRC52左右，其抗拉强度达到1300Mpa～1500MPa；这样能够在保证轮辋强度的前提下降低轮辋的厚度也即重量。
[0010] 所述制作轮辐工序包括以下制作步骤：
B1、成型带工艺孔的轮辐基板：通过钢板加工出圆形片状结构的轮辐基板，在轮辐基板的中心加工出工艺孔；
B2、加热轮辐基板：将轮辋基板加热到制作轮辐基板的材料的Ac3温度以上并加热到轮辐基板微观组织转化为奥氏体而形成热轮辐基板；
B3、成型轮辐：沿热轮辐基板的轴向进行冲压而形包括锥形的轮辐周壁和连接在轮辐周壁小径端的轮辐端壁的轮辐，并对轮辐周壁进行滚圆而使得轮辐周壁厚度从轮辐端壁所在端开始向另一端逐渐变小，然后再使轮辐冷却；轮辐周壁变厚，质量分配合理，能够降低重量。
[0011] 将轮辐温度加热到钢材料的Ac3温度以上进行成型，不但冲压时省力，同时能提高轮辐的尺寸精度；而且冷却后工件材料完全由奥氏体转化成马氏体，其硬度达到HRC52左右，其抗拉强度达到1300Mpa～1500MPa；这样能够在保证轮辐强度的前提下降低轮辐的厚度也即重量。在制作轮辐的过程中即成型孔，使得后续装配工序中操作轮辐时的负载量降低，从而起到降低后续工序的能耗的作用。
[0012] 所述轮辋轮辐连接工序包括以下制作步骤：
C1、将轮辋套设到轮辐周壁大径端上；
C2、将轮辐周壁和轮辋焊接在一起。
[0013] 作为优选，在步骤A2和步骤A3之间还包括步骤a1、开设气门孔设置平面：在轮辋毛坯设置气门孔的部位压出用于开设气门孔的平面。设置平面，开始气门孔时不容易产生位置平移。压平面设置在加热之前，成型平面时方便，否则平面难以准确地成型，成型时容易导致轮辐变形。
[0014] 作为优选，步骤A2包括以下步骤：
A2-1、外拓展成型喇叭口：将闭合圆管的轴向两端沿径向向外拓展形成喇叭口；
A2-2、内拓展形成具有轮缘的轮辋：使喇叭口的自由端和闭合圆管都沿径向向内拓展而制得直径小于轮辋设计直径的轮辋毛坯、拓展时在所述喇叭口上形成沿轮辋毛坯径向向外凸起的的轮缘。能够以省材的方式制作出具有轮缘的轮辋。
[0015] 作为优选，步骤A1包括以下步骤：
A1-1、成型轮辋基板：通过钢板加工出条形片状结构的轮辋基板；
A1-2、成型带缝隙圆管：将轮辋基板卷成具有对接缝隙的带缝隙圆管；
A1-3、成型带缝隙扁管：将轮辋基板的两端由弧形结构变成位于同一平面上的平面结构，使得带缝隙圆管变成对接缝隙处为平面结构的带缝隙扁管；
A1-4、成型闭合扁管：将轮辋基板的两端焊接在一起而在对接缝隙处形成焊缝，使得带
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