一種車輪輪輞制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輪輪輞制造方法，它包括以下步驟：S1、采用卷圓-焊接工藝，將平板毛坯卷焊為圓管；S2、利用鋸床或水切割機等切割工具將圓管切割下料；S3、在壓力機上利用校形模具對坯料內孔進行擴整校形；S4、依據筒體結構進行錐形筒體旋壓成形，旋壓成形的方式為：方式a)采用縮徑強旋復合工藝方法，完成對等壁厚錐形筒體的冷旋壓成形；或方式b)采用強旋工藝方法，完成對變壁厚錐形筒體的冷旋壓成形；S5、采用擴口-翻邊-鏟旋-回程的工藝路徑，完成對法蘭的冷旋壓成形；S6、依據規(guī)格要求，完成后續(xù)機械加工。本發(fā)明的有益效果是：利用旋壓方法成形該類零件，產品質量好，材料利用率高，生產效率高，節(jié)約能源。
【專利說明】
一種車輪輪輞制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輪輪輞制造工藝【技術領域】，特別是一種車輪輪輞制造方法。

【背景技術】
[0002]目前，歐美等發(fā)達國家在礦山機械這一行業(yè)領域處于壟斷地位，并針對印度、中國等發(fā)展中國家實施技術封鎖。在全球一體化的大環(huán)境下，礦山機械中車輪等部分配件推行全球采購的經營模式。隨著科學技術日新月異的發(fā)展，采取新工藝新方法等技術手段提高產品生產效率、降低成本、提高產品質量，已成為企業(yè)謀取利潤、獲得長足發(fā)展的重要策略。
[0003]礦山車輪輪輞的主體結構為法蘭和錐形筒體兩部分組成，傳統(tǒng)制造方法最初是在壓力機上利用熱擴口后再翻邊的工藝方法完成法蘭部分成形，而對錐形筒體部分則主要依靠機械加工方法完成。具體加工工序為“下料-卷焊-熱擴口 -熱翻邊-擴整校形-機械加工”，主要工藝缺點為:(a)法蘭熱加工能耗高，操作不方便，效率較低，產品一致性也較差；(b)成形后法蘭壁厚不可控，飛邊較大，材料浪費嚴重；(C)鈑金成形方法獲得的法蘭圓角較大，精度較差，甚至不能滿足某些零件設計要求；(d)成形工藝力較大，設備噸位要求較高；(e)錐形筒體機械加工余量大，材料利用率低。
[0004]為了克服以上缺點，近期某些企業(yè)轉為采取由鋼廠定制型鋼的方式實現該類零件成形，但由于其采購成本較高、周期靈活性差、經營風險較高等不足，未能得到推廣應用。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種材料利用率高、能耗低、操作簡單、生產效率高、成形精度高、產品一致性好的車輪輪輞制造方法，適用于礦山機械中輪輞這類大直徑厚壁零件的生產制造。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現:一種車輪輪輞制造方法，它包括以下步驟:
51、采用卷圓-焊接工藝，將平板毛坯卷焊為圓管；
52、利用鋸床或水切割機等切割工具將圓管切割下料；
53、在壓力機上利用校形模具對坯料內孔進行擴整校形；
54、依據筒體結構進行錐形筒體旋壓成形，錐形筒體旋壓成形的加工方式為下列兩種方式之一:
方式a)采用縮徑強旋復合工藝方法，完成對等壁厚錐形筒體的冷旋壓成形；
方式b)采用強旋工藝方法，完成對變壁厚錐形筒體的冷旋壓成形；
55、采用擴口-翻邊-鏟旋-回程的工藝路徑，完成對法蘭的冷旋壓成形；
56、依據規(guī)格要求，完成后續(xù)機械加工。
[0007]所述的步驟SI中，板材卷焊過程中對焊縫采取壓平和局部退火處理。
[0008]所述的步驟S2中下料尺寸參照產品尺寸依據體積不變規(guī)律確定。
[0009]所述的步驟S4中縮徑強旋復合工藝是一道次完成，減薄率為5%?35%之間，進給率為1.0?4.0mm/r，旋輪形狀為大圓角旋輪；強旋工藝是多道次完成，減薄率為5%?35%，進給率為1.0?2.5mm/r，旋輪工作角為15°?30°，旋輪退出角為20°?30°，旋輪圓角半徑為0.4t0?2‘，t0為圓管坯料的原始壁厚；采用雙旋輪無錯距旋壓。
[0010]所述的步驟S5中擴口的目的在于完成預成形工作，翻邊的目的在于使法蘭基本垂直于筒體，鏟旋的目的在于填充法蘭內部小圓角，回程的目的在于控制法蘭厚度基本為等厚度，整個步驟使用一組旋輪完成，形狀為大圓角旋輪，進給率為0.5^4.5mm/r0
[0011]所述的步驟S6中機械加工是利用車床僅對法蘭邊緣、法蘭背面以及焊接坡口進行機械加工。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
旋壓是一種精確塑性成形加工工藝，利用旋壓方法成形該類零件具有成形精度高、材料利用率高、能耗低、操作簡單、生產效率高、產品一致性好以及成形后零件的組織和機械性能得到改善等諸多優(yōu)點。目前尚且沒有將旋壓工藝應用到礦山機械車輪輪輞制造領域的嘗試或研究，本發(fā)明解決了采用旋壓工藝獲得礦山車輪輪輞的核心技術問題。
[0013]本發(fā)明加工的產品質量好:法蘭外端面平整度好且壁厚較為一致、法蘭圓角小、成形精度高，錐形筒體表面光潔度高、直線度好，產品一致性好，成形后零件的組織和機械性能得到改善，與傳統(tǒng)工藝相比，產品質量大大提高；
本發(fā)明材料利用率高:法蘭外端面、筒體表面均可通過旋壓滿足圖紙要求，需機械加工尺寸僅限于裝配尺寸以及法蘭外緣、法蘭背面、焊接坡口等結構尺寸，加工余量小，材料利用率高；
本發(fā)明生產效率高:本發(fā)明采用冷旋壓工藝獲得礦山車輪輪輞，操作簡單，生產工序大為簡化，旋壓加工節(jié)拍快，生產效率高；
本發(fā)明節(jié)約能源:本發(fā)明使用冷加工方式獲得礦山車輪輪輞，克服了傳統(tǒng)熱加工能耗高等缺點，節(jié)約了大量能源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為礦山車輪輪輞主體結構的結構示意圖圖2為本發(fā)明的筒體成形裝置的結構示意圖
圖3為本發(fā)明的法蘭成形模具的結構示意圖
圖中，1-縮口強旋芯模，2-縮口強旋旋輪，3-外置退料環(huán)，4-銅套，5-銅套頂蓋，6-外置退料板，7-外置油缸接套，8-內六圓柱頭螺釘，9-圓螺母，10-內六角圓柱頭螺釘，11-模具套，12-內置退料板，13-壓塊，14-旋輪，15-退料拉板，16-內六角圓柱頭螺釘，17-內六角圓柱頭螺釘，18-強旋芯模，19-強旋旋輪。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的描述，本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述:
礦山車輪輪輞的主體結構為法蘭和錐形筒體兩部分組成，其中法蘭有直壁法蘭和弧形法蘭之分，錐形筒體又有等壁厚和變壁厚結構之分。本發(fā)明的技術解決方案是將旋壓工藝應用到礦山車輪輪輞的生產制造中，利用冷旋壓工藝方法實現礦山車輪輪輞法蘭和錐形筒體這兩個主體結構的成形。
[0016]一種車輪輪輞制造方法，它包括以下步驟:
51、采用卷圓-焊接工藝，將平板毛坯卷焊為圓管；
52、利用鋸床或水切割機等切割工具將圓管切割下料；
53、在壓力機上利用校形模具對坯料內孔進行擴整校形；
54、依據筒體結構進行錐形筒體旋壓成形，錐形筒體旋壓成形的加工方式為下列兩種方式之一:
方式a)采用縮徑強旋復合工藝方法，完成對等壁厚錐形筒體的冷旋壓成形；
方式b)采用強旋工藝方法，完成對變壁厚錐形筒體的冷旋壓成形；
55、采用擴口-翻邊-鏟旋-回程的工藝路徑，完成對法蘭的冷旋壓成形；
56、依據圖紙的規(guī)格要求，完成后續(xù)機械加工。
[0017]步驟SI中，本實施例的圓管坯料來源于鋼廠定制，但常用板材也可用作管坯料，根據圓管尺寸對板材進行下料，板材卷焊過程中對焊縫采取壓平和局部退火處理。圓管長度一般為6?15m，直徑略小于產品直徑，具體由擴整校形工藝特點確定，壁厚依據體積不變規(guī)律確定。
[0018]上述步驟S2中下料尺寸參照產品尺寸依據體積不變規(guī)律確定。
[0019]上述步驟S3中校形模具采取分瓣模結構形式，校形模隨著壓力機的下壓而脹開，從而實現對坯料的擴整校形。
[0020]上述步驟S4中縮徑+強旋復合工藝是一道次完成，減薄率一般在5%?35%之間，進給率一般在1.0?4.0mm/r之間，旋輪形狀為大圓角旋輪；強旋工藝是多道次完成，減薄率一般在5%?35%之間，進給率一般在1.0?2.5mm/r之間，旋輪工作角為15°?30°，旋輪退出角為20°?30°，旋輪圓角半徑為0.4t0?2b，t0為圓管坯料的原始壁厚；采用雙旋輪無錯距旋壓，其徑向力可相互平衡，工件尺寸、形狀精度及表面質量較好。
[0021]上述步驟S5中擴口的目的在于完成預成形工作，翻邊的目的在于使法蘭基本垂直于筒體，鏟旋的目的在于填充法蘭內部小圓角，回程的目的在于控制法蘭厚度基本為等厚度，整個步驟使用一組旋輪完成，形狀為大圓角旋輪，進給率一般在0.5^4.5mm/r之間。
[0022]上述步驟S6中機械加工主要是針對裝配尺寸以及法蘭邊緣、筒體端頭等余料，機械加工是利用車床僅對法蘭邊緣、法蘭背面以及焊接坡口進行機械加工。
[0023]以直壁法蘭、等壁厚錐形筒體結構的礦山車輪輪輞制造方法為例。目標產品材料為Q345B，結構尺寸如圖1所示，加工工序為“卷焊-下料-擴整校形-錐形筒體旋壓-法蘭旋壓-機械加工”。
[0024]平板毛坯卷焊過程中對焊縫采取壓平和局部退火處理，本發(fā)明定制的圓管長度為12m，圓管內徑為Φ 700mm，壁厚為22mm。
[0025]下料過程在鋸床上切割完成，依據零件尺寸由體積不變規(guī)律確定切割后坯料長度為 240mm。
[0026]在壓力機上利用校形模具對坯料內孔進行擴整校形，控制校形后內徑范圍為Φ 722mm?Φ 723.5mm 之間。
[0027]錐形筒體成形模具關鍵部件及結構如圖2所示，包括縮口強旋芯模1、縮口強旋旋輪2、外置退料環(huán)3、銅套4、銅套頂蓋5、外置退料板6、外置油缸接套7、內六角圓柱頭螺釘8(GB70 M12X35)、圓螺母 9(GB/T 812 M45X 1.5)、內六角圓柱頭螺釘 10CGB70 M20X110)。錐形筒體加工過程采用縮徑+強旋復合工藝一道次完成，兩個旋輪之間無錯距，旋輪尺寸為直徑Φ 300mm圓角R40，減薄率為31.8%，進給比為2.15mm/r。成形后錐形筒體長度為201 ?203mm，壁厚為 15.0 ?15.2mm。
[0028]法蘭成形模具關鍵部件及結構如圖3所示，包括模具套11、內置退料板12、壓塊
13、旋輪14、退料拉板15、內六角圓柱頭螺釘16 (GB70 M16X40)、內六角圓柱頭螺釘17(GB70 M20X110)。零件法蘭加工過程采用擴口-翻邊-鏟旋-回程的工藝路徑，通過擴口完成預成形工作，通過翻邊使法蘭基本垂直于筒體，通過鏟旋填充法蘭內部小圓角，通過回程控制法蘭厚度基本為等厚度。整個步驟采用一組旋輪完成，旋輪尺寸為直徑Φ300_圓角R40，其中擴口、翻邊、鏟旋進給比為2.15mm/r，回程進給比為lmm/r。成形后法蘭邊緣余量為5?6mm，壁厚為17.4?17.8mm。
[0029]最終根據圖紙規(guī)格要求，利用車床僅對法蘭邊緣、法蘭背面以及焊接坡口進行機械加工，獲得合格產品。
【權利要求】
1.一種車輪輪輞制造方法，其特征在于:它包括以下步驟: 51、采用卷圓-焊接工藝，將平板毛坯卷焊為圓管； 52、利用鋸床或水切割機等切割工具將圓管切割下料； 53、在壓力機上利用校形模具對坯料內孔進行擴整校形； 54、依據筒體結構進行錐形筒體旋壓成形，錐形筒體旋壓成形的加工方式為下列兩種方式之一: 方式a)采用縮徑強旋復合工藝方法，完成對等壁厚錐形筒體的冷旋壓成形； 方式b)采用強旋工藝方法，完成對變壁厚錐形筒體的冷旋壓成形； 55、采用擴口-翻邊-鏟旋-回程的工藝路徑，完成對法蘭的冷旋壓成形； 56、依據規(guī)格要求，完成后續(xù)機械加工。
2.根據權利要求1所述的一種車輪輪輞制造方法，其特征在于:所述的步驟SI中，板材卷焊過程中對焊縫采取壓平和局部退火處理。
3.根據權利要求1所述的一種車輪輪輞制造方法，其特征在于:所述的步驟S2中下料尺寸參照產品尺寸依據體積不變規(guī)律確定。
4.根據權利要求1所述的一種車輪輪輞制造方法，其特征在于:所述的步驟S4中縮徑強旋復合工藝是一道次完成，減薄率為5%?35%之間，進給率為1.0?4.0mm/r，旋輪形狀為大圓角旋輪；強旋工藝是多道次完成，減薄率為5%?35%，進給率為1.0?2.5mm/r,旋輪工作角為15°?30°，旋輪退出角為20°?30°，旋輪圓角半徑為0.4t0?2t0，tO為圓管坯料的原始壁厚；采用雙旋輪無錯距旋壓。
5.根據權利要求1所述的一種車輪輪輞制造方法，其特征在于:所述的步驟S5中擴口的目的在于完成預成形工作，翻邊的目的在于使法蘭基本垂直于筒體，鏟旋的目的在于填充法蘭內部小圓角，回程的目的在于控制法蘭厚度基本為等厚度，整個步驟使用一組旋輪完成，形狀為大圓角旋輪，進給率為0.5^4.5mm/r。
6.根據權利要求1所述的一種車輪輪輞制造方法，其特征在于:所述的步驟S6中機械加工是利用車床僅對法蘭邊緣、法蘭背面以及焊接坡口進行機械加工。
【文檔編號】B21D22/14GK104227349SQ201410420258
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權日:2014年8月25日
【發(fā)明者】崔旭昌, 鄧強, 王立志, 李志遠, 吳合猛 申請人:中國航天科技集團公司長征機械廠