專利名稱：汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車輪轂加工方法，尤其涉及一種汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒ā?
背景技術(shù)：
2010年上半年我國(guó)的汽車產(chǎn)量為847. 22萬輛，終端銷售量為718. 53萬輛，穩(wěn)居全球第一位，預(yù)計(jì)2010年全年達(dá)到1500萬輛。隨著全球金融風(fēng)暴的蔓延，處于風(fēng)口浪尖的進(jìn)出口行業(yè)受到的沖擊最直接也最嚴(yán)重，尤其是汽車制造行業(yè)等傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型企業(yè)受到的影響比較嚴(yán)重。經(jīng)濟(jì)危機(jī)中各國(guó)政府對(duì)節(jié)能、環(huán)保和安全的要求日趨嚴(yán)格，于是大量采用鋁合金生產(chǎn)輪轂成為了最佳的選擇。汽車鋁合金輪轂以其美觀、節(jié)能、散熱性好、質(zhì)輕、耐腐蝕、加工性好等特性逐步代替鋼制輪轂。國(guó)外鋁合金輪轂制造業(yè)在20世紀(jì)70年代獲得快速成長(zhǎng)。如北美輕型車的鋁合金輪轂，1987年只占19%，到2001年已占到58. 5% ；日本轎車裝車率跨越45% ；歐洲跨越50%，到2010鋁合金輪轂幾乎覆蓋各種車型，正逐步替代鋼制輪轂。目前在汽車、摩托車幾十種關(guān)鍵零部件中，鋁合金輪轂是唯一能夠替代進(jìn)口，而且還可以向美國(guó)、日本和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家出口的重要零部件。隨著汽車工業(yè)市場(chǎng)全球化、采購(gòu)國(guó)際化進(jìn)程的加快，中國(guó)日益成為世界制造業(yè)基地。這是千載難逢的機(jī)會(huì)，但又是新的挑戰(zhàn)。 目前中國(guó)汽車市場(chǎng)的格局是國(guó)際資本以40%的資本，占據(jù)50%的市場(chǎng)份額，攫取70%的利潤(rùn)，隨著汽車整車的價(jià)格戰(zhàn)轉(zhuǎn)嫁給零部件，因此幾乎每個(gè)汽車零部件企業(yè)都面臨著一個(gè)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的問題，掌握和使用先進(jìn)制造技術(shù)是提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的最重要的一環(huán)。為了順應(yīng)汽車更平穩(wěn)安全、更節(jié)能、降低噪聲、污染物排放更苛刻的要求，鋁合金輪轂正在向輕量化、寬輪輞、高強(qiáng)度、更加美觀等目標(biāo)方向發(fā)展。因此輪轂在出廠前進(jìn)行除毛刺加工和表面處理是十分必要的，以滿足美觀耐用的要求。輪轂的優(yōu)劣是衡量汽車整車質(zhì)量和檔次的最主要象征之一。輪轂被定位為A級(jí)安全件。輪轂是汽車行駛系中的重要零部件之一，承受著車輛的垂直載荷、橫向力、驅(qū)動(dòng)扭矩和行駛過程中產(chǎn)生的各種應(yīng)力。它是高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，要求尺寸精度高、不平衡度小， 支撐輪胎的輪輞外形準(zhǔn)確，質(zhì)量輕并有一定的剛度、彈性和耐磨性。汽車是全天候的產(chǎn)品， 需要在各種戶外氣候環(huán)境下可靠運(yùn)行，并保證它的耐久性，而輪轂直接與地面接觸，不僅受戶外氣候的影響，還需經(jīng)受地面的泥、砂、碎石沖擊和水的濺射的影響，是汽車中經(jīng)受環(huán)境條件最惡劣的部件。由于輪轂它關(guān)系著整車安全的關(guān)鍵部件之一，所以鋁合金輪轂表面需要進(jìn)行除毛刺加工、表面處理和涂裝來提高輪轂運(yùn)行的可靠性和耐久性，其次是提高其外觀裝飾性。高檔汽車對(duì)輪轂的質(zhì)量和外觀尤其高，因此，提高和確保輪轂的表面質(zhì)量也是提高國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要環(huán)節(jié)。目前，國(guó)內(nèi)鋁合金輪轂表面的加工基本采用人工打磨和機(jī)械噴丸及拋丸等處理后，再通過化學(xué)預(yù)處理包括除油、酸洗和磷化等的方法，來實(shí)現(xiàn)最終獲得清潔并且具有一定光潔度的表面。這些傳統(tǒng)加工方法存在的普遍問題是(1)對(duì)工人的技術(shù)要求高且勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，工作環(huán)境十分惡劣；( 工藝穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性差；C3)環(huán)境污染嚴(yán)重；(4)生產(chǎn)效率低。因此，開發(fā)鋁合金輪轂高效清潔精密加工技術(shù)及裝備尤為迫切。
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二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
目前，常用的復(fù)雜曲面除毛刺與光整加工方法有手工拋光、砂輪拋光、電化學(xué)拋光、超聲波輔助拋光、磁力拋光以及磨粒流拋光等方法。但常規(guī)的曲面加工方式由于受形狀與效率的限制，難以適應(yīng)于異型曲面除毛刺與光整加工，也不能滿足精度和效率的要求，其原因如下
(1)磁力研磨與電流變等柔性拋光方式需要借助于工具如磁極形狀，磁力線的分布，電極布置以及非接觸式水射流加工的直線加工特性，對(duì)異型曲面的不規(guī)則孔洞內(nèi)表面曲面、溝槽等無法進(jìn)行高效、精密加工。這些加工方式主要應(yīng)用于軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)光學(xué)元件的加工，不太適合輪轂等異型曲面的去除毛刺與精密光整加工。
(2)磨粒流的加工，為了提高加工效率使用流動(dòng)粘度比較高的混合磨粒流，并希望磨粒流具有低流變率、變形性好，且不易粘結(jié)。利用液壓缸進(jìn)行強(qiáng)力的擠壓加工，由于高粘度的磨粒流流經(jīng)狹小復(fù)雜的狹縫、溝槽等復(fù)雜的表面時(shí)會(huì)破壞異型曲面的表面精度，當(dāng)加工的是薄壁零件時(shí)，甚至?xí)茐牧慵?。另外擠壓珩磨的運(yùn)動(dòng)方式為規(guī)律的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，加工后的外表面具有規(guī)律的紋理很難達(dá)到高精度的加工表面。其主要用途為管道內(nèi)表面除毛刺，也不能完全適應(yīng)異型曲面的高精度拋光的要求。
(3)MamiIla Ravi Siankar等人通過使用類似于鉆頭的螺桿激勵(lì)磨粒流或通過工件運(yùn)動(dòng)的方式，改變磨粒的運(yùn)動(dòng)路徑使得磨粒的運(yùn)動(dòng)具有隨機(jī)性，消除明顯的方向性加工痕跡，并產(chǎn)生更多的與被加工曲面的接觸機(jī)會(huì)，使得磨粒流進(jìn)一步混合，改善拋光效率和表面粗糙度。但螺旋式加工方法中，磨粒加工作用所需的能量是由螺桿傳遞到磨粒流再到工件上而產(chǎn)生微細(xì)的切削作用，該過程會(huì)產(chǎn)生能量的劇烈損失，降低加工效率，不能滿足高效低耗的現(xiàn)代制造業(yè)要求，且加工均勻性有待于進(jìn)一步改善。
(4)電解加工、研磨、拋光等也都存在一定的缺陷。如電解加工中的電極雖然不直接接觸工件表面，但需使電極和被加工工件保持一定的間隙，因此電解加工時(shí)受形狀限制， 并不適合復(fù)雜的異型曲面和異型孔洞內(nèi)表面的拋光加工。在自由曲面自動(dòng)化除毛刺加工技術(shù)方面，吉林大學(xué)趙繼教授等人提出了傾角式超聲波拋光方法，通過機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)模具自由曲面的自動(dòng)化拋光。張雷教授等人研究了小工具機(jī)器人拋光自由曲面技術(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的高波、姚英學(xué)、謝大綱、袁哲俊等教授提出將氣囊拋光技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)儀器零件曲面，獲得了很好的效果。浙江工業(yè)大學(xué)計(jì)時(shí)鳴教授等人將氣囊拋光技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于磨具自由曲面拋光，獲得了 Ra 0.005μπι表面粗糙。但這些加工技術(shù)都較難很好地適應(yīng)汽車輪轂等復(fù)雜異型曲面除毛刺加工。
綜合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，可知現(xiàn)有的表面除毛刺與光整加工技術(shù)中，基本上難以適應(yīng)于輪轂等復(fù)雜異型曲面的加工，而異型曲面除毛刺加工是汽車制造業(yè)中迫切需要解決的問題，特別是解決汽車輪轂等大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品在現(xiàn)有的方法上進(jìn)行創(chuàng)新十分迫切的。
結(jié)合自動(dòng)化控制裝備實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化加工，滿足汽車輪轂大批量生產(chǎn)的要求。目前輪轂表面的除毛刺加工仍然采用手工加工或半機(jī)械化加工方法，一方面光整與除毛刺表面不均勻和一致性較差，加工效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題；另一方面光整與除毛刺時(shí)粉塵較多，嚴(yán)重危害人體健康和污染環(huán)境。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，迫切需要開發(fā)一種適合輪轂等異型曲面的除毛刺加工技術(shù)和加工裝備，用于高品質(zhì)輪轂曲面的大批量、低成本和高度一致性的加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒ǎ杀镜?，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單能適合各種不同結(jié)構(gòu)的輪轂的復(fù)雜情況。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的磨粒流而言，通過加工時(shí)對(duì)輪轂本身的運(yùn)動(dòng)和磨粒流配合達(dá)到更精細(xì)加工的效果。為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，包括如下步驟步驟一將輪轂安裝到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備上固定；步驟二 配置流變特性可控粘彈性磨粒流，并且將磨粒流導(dǎo)入到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備中；步驟三控制磨粒流對(duì)輪轂進(jìn)行粗加工；步驟四控制磨粒流再對(duì)進(jìn)行過粗加工的輪轂進(jìn)行精加工；步驟五加工完成處理工序。優(yōu)選的，所述步驟一中的汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備，包括機(jī)架， 所述機(jī)架頂端對(duì)稱設(shè)有左推進(jìn)缸和右推進(jìn)缸，所述左推進(jìn)缸和右推進(jìn)缸之間設(shè)有上動(dòng)力缸，所述上動(dòng)力缸連接上磨料缸，上磨料缸安裝在工件罩上方，由導(dǎo)桿支撐，所述工件罩中間設(shè)有連接于電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)的傳動(dòng)部件，工件罩下方設(shè)有下磨料缸，下磨料缸固定在下動(dòng)力缸上，還包括總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板，所述總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板固結(jié)在機(jī)架中的下支架側(cè)面，電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)與總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接，機(jī)架上的液壓控制裝置電路系統(tǒng)與也與總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接。通過這樣的簡(jiǎn)單而又精密的設(shè)備，能夠低成本對(duì)輪轂進(jìn)行除毛刺與光整加工。優(yōu)選的，所述工件罩通過回轉(zhuǎn)支承固定?；剞D(zhuǎn)支承固定不僅牢固，而且能在電機(jī)的作用下帶動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)，使磨粒流產(chǎn)生往復(fù)擠壓和螺旋運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，使得加工軌跡具有隨機(jī)性，從而有利于高效除毛刺和光整加工。優(yōu)選的，所述步驟二中的磨粒流由以下成份組成，各成分的重量百分比為，聚氧化乙烯占60%，磨粒35%，硅油占3%，Na0H占2%。其中，磨粒由粒徑范圍在10 30 μ m的 SiC和粒徑范圍在100 200μπι的AL2O3組成，SiC和AL2O3的重量比為1 3，調(diào)制方式為將聚氧乙烯液體倒入攪拌機(jī)容器，并加入對(duì)應(yīng)比例的硅油和NaOH，啟動(dòng)攪拌機(jī)攪拌5min后關(guān)閉攪拌機(jī)，倒入對(duì)應(yīng)量的磨粒，啟動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌20分鐘后，關(guān)閉攪拌機(jī)，磨粒流體冷卻即可加工使用。對(duì)本發(fā)明所用的合適比例的磨粒流進(jìn)行這樣的加工方法，比簡(jiǎn)單的混合攪拌更能確保各個(gè)成分的均勻組合。因?yàn)槟チＡ髦懈鱾€(gè)組分密度不同，如果僅僅是采用常規(guī)的混合攪拌的方式，則一旦安靜放置一段時(shí)間不使用，會(huì)出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象。而本發(fā)明中加工過程中的停機(jī)再開的時(shí)機(jī)掌握也非常關(guān)鍵，過早關(guān)機(jī)會(huì)導(dǎo)致前期成分混合不均勻，而過晚的關(guān)機(jī)會(huì)導(dǎo)致后面添加進(jìn)去的材料和前面的材料混合不均勻。本發(fā)明所采用的時(shí)間是根據(jù)實(shí)際的制作一個(gè)輪轂所用的磨粒流，即10升磨粒流所設(shè)置的，如果使用量有所不同， 這個(gè)時(shí)間也要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)選的，所述步驟三中控制磨粒流對(duì)輪轂進(jìn)行加工的方法為采用調(diào)配好的流體磨粒通過專用管道排入下磨料缸，待其充滿整個(gè)下磨料缸，靜置0. 5min,確保流體磨粒均勻充滿磨料缸內(nèi)腔，然后，清理輪轂上表面，通過PLC控制面板控制左推進(jìn)缸、右推進(jìn)缸以及
6上動(dòng)力缸，推動(dòng)上磨料缸沿導(dǎo)桿向下運(yùn)動(dòng)壓緊工件罩，固定工件罩并使其與電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)連通，此時(shí)通過上動(dòng)力缸和下動(dòng)力缸交替作用于磨粒流，將磨粒流往對(duì)輪轂內(nèi)側(cè)往復(fù)沖擊摩擦，整個(gè)加工時(shí)間設(shè)定5min，加工壓力設(shè)定為4MPa，加工時(shí)磨粒流速度為0. 05m/ min0通過這樣的方式，上動(dòng)力缸和下動(dòng)力缸交替作用于磨粒流對(duì)輪轂內(nèi)側(cè)進(jìn)行往復(fù)沖刷， 這樣能刷去大部分的大顆粒的毛刺，但是由于沖刷力量較大，也會(huì)在輪轂內(nèi)側(cè)留下刷痕。
優(yōu)選的，所述步驟四中優(yōu)化磨粒流加工工藝為磨粒流優(yōu)化加工，加工方式設(shè)定在粗加工完畢后，通過PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板設(shè)定半精加工參數(shù)，加工方式為螺旋式拋光， 電機(jī)速度設(shè)定為lOr/min，電機(jī)帶動(dòng)輪轂進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間設(shè)定為2min，上動(dòng)力缸對(duì)磨粒流施加加工壓力3MPa;半精加工完畢后，再通過PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板設(shè)定精加工參數(shù)，電機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)方向，電機(jī)速度設(shè)定為20r/min，電機(jī)帶動(dòng)輪轂旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針， 加工時(shí)間設(shè)定為3min，再次進(jìn)行一次加工。這樣的加工是在上動(dòng)力缸提供一定壓力的前提下，靠輪轂自身的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)磨粒流并依靠輪轂內(nèi)側(cè)和磨粒流之間的摩擦，去除步驟三無法去除的較小顆粒的毛刺，還去除了步驟三中所產(chǎn)生的刷痕。這樣的加工方式充分利用了輪轂本身的“圓”的性質(zhì)，把傳統(tǒng)的磨粒流動(dòng)，被加工物體不動(dòng)的工藝改成磨粒流和被加工物品一起動(dòng)，達(dá)到了意想不到的效果。
優(yōu)選的，所述步驟五的加工完成處理工序包括，松解工件罩，經(jīng)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板設(shè)定，通過液壓系統(tǒng)將左推進(jìn)缸、右推進(jìn)缸以及上動(dòng)力缸中的活塞沿導(dǎo)向桿向上提起，采用外置的機(jī)械手將輪轂從工件罩中取出，放置在清洗臺(tái)上并清理，通過PLC面板調(diào)控液壓系統(tǒng)，使下動(dòng)力缸推動(dòng)下磨料缸活塞向上運(yùn)動(dòng)，將下磨料缸中的流體磨粒排出到專用容器中，最后，清理機(jī)臺(tái)，切換到PLC控制面板，關(guān)閉機(jī)床電源，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)電源，加工結(jié)束。 精細(xì)的清洗工作能確保下次加工的精細(xì)度。
由于采用了所述技術(shù)方案，本發(fā)明汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，通過專用設(shè)備和不同的工藝，通過磨粒流解決汽車輪轂除毛刺與光整加工等大批量生產(chǎn)難以自動(dòng)化生產(chǎn)的問題，提高工效，降低成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，以及提高產(chǎn)品可靠性。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1為本發(fā)明汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒ㄕw系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒ㄍ鶑?fù)擠壓下磨粒直線型拋光原理示意圖。
圖3為本發(fā)明汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒ㄍ鶑?fù)擠壓與螺旋運(yùn)動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)下磨粒螺旋拋光原理示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，包?br> 步驟一將輪轂安裝到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備上固定；
步驟二 配置流變特性可控粘彈性磨粒流，并且將磨粒流導(dǎo)入到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備中；
步驟三控制磨粒流對(duì)輪轂進(jìn)行粗加工；
步驟四控制磨粒流再對(duì)進(jìn)行過粗加工的輪轂進(jìn)行精加工；步驟五加工完成處理工序。如圖1所示，其中所述步驟一中的汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備， 包括機(jī)架13，所述機(jī)架13頂端對(duì)稱設(shè)有左推進(jìn)缸1和右推進(jìn)缸3，所述左推進(jìn)缸1和右推進(jìn)缸3之間設(shè)有上動(dòng)力缸2，所述上動(dòng)力缸2連接上磨料缸4，上磨料缸4安裝在工件罩7 上方，由導(dǎo)桿5支撐，所述工件罩7中間設(shè)有連接于電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)10的傳動(dòng)部件9， 工件罩7下方設(shè)有下磨料缸11，下磨料缸11固定在下動(dòng)力缸12上，還包括總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板，所述總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板固結(jié)在機(jī)架13中的下支架側(cè)面，電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)10控制電路系統(tǒng)與總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接，機(jī)架13上的液壓控制裝置電路系統(tǒng)與也與總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接。所述工件罩7通過回轉(zhuǎn)支承6固定。 所述步驟二中的磨粒流由以下成份組成，各成分的重量百分比為，聚氧化乙烯占60%，磨粒 35%，硅油占3%，NaOH占2%，其中，磨粒由粒徑范圍在10 30 μ m的SiC和粒徑范圍在 100 200 μ m的AL2O3組成，SiC和AL2O3的重量比為1 3，調(diào)制方式為將聚氧乙烯液體倒入攪拌機(jī)容器，并加入對(duì)應(yīng)比例的硅油和NaOH，啟動(dòng)攪拌機(jī)攪拌5min后關(guān)閉攪拌機(jī)，倒入對(duì)應(yīng)量的磨粒，啟動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌20分鐘后，關(guān)閉攪拌機(jī)，磨粒流體冷卻即可加工使用。所述步驟三中控制磨粒流對(duì)輪轂進(jìn)行加工的方法為采用調(diào)配好的流體磨粒通過專用管道排入下磨料缸11，待其充滿整個(gè)下磨料缸11，靜置0. 5min，確保流體磨粒均勻充滿磨料缸內(nèi)腔，然后，清理輪轂上表面，通過PLC控制面板控制左推進(jìn)缸1、右推進(jìn)缸3以及上動(dòng)力缸2，推動(dòng)上磨料缸4沿導(dǎo)桿5向下運(yùn)動(dòng)壓緊工件罩7，固定工件罩7并使其與電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)10連通，此時(shí)通過上動(dòng)力缸2和下動(dòng)力缸12交替作用于磨粒流，將磨粒流往對(duì)輪轂內(nèi)側(cè)往復(fù)沖擊摩擦，整個(gè)加工時(shí)間設(shè)定5min，加工壓力設(shè)定為4MPa，加工時(shí)磨粒流速度為0. 05m/min。工作時(shí)將輪轂8置于工件罩7的上下兩個(gè)壓盤之間，用氣動(dòng)裝置壓緊， 然后利用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板所控制的比例閥進(jìn)行限位控制磨粒流驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)按照需求先驅(qū)動(dòng)磨粒流往復(fù)流動(dòng)，從而達(dá)到對(duì)輪轂8曲面進(jìn)行除毛刺加工的目的。所述步驟四中優(yōu)化磨粒流加工工藝為磨粒流優(yōu)化加工，加工方式設(shè)定在粗加工完畢后，通過PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板設(shè)定半精加工參數(shù)，加工方式為螺旋式拋光，電機(jī)速度設(shè)定為lOr/min，電機(jī)帶動(dòng)輪轂進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間設(shè)定為2min，上動(dòng)力缸2對(duì)磨粒流施加加工壓力3MPa ；半精加工完畢后，再通過PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板設(shè)定精加工參數(shù)， 電機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)方向，電機(jī)速度設(shè)定為20r/min，電機(jī)帶動(dòng)輪轂旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，加工時(shí)間設(shè)定為3min，再次進(jìn)行一次加工。其中工作的壓力以及速度都是根據(jù)本發(fā)明實(shí)際的磨料流配比組分結(jié)合相對(duì)應(yīng)的輪轂8所精確計(jì)算出來的，在最短時(shí)間內(nèi)，最小的損耗中得到理想的加工效果，兼顧了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。這里對(duì)兩種不同的加工方式進(jìn)行解釋，如圖2所示往復(fù)擠壓運(yùn)動(dòng)下磨粒直線型拋光原理示意圖，也就是步驟三重磨粒流的加工方式。在流體介質(zhì)的帶動(dòng)或者其它磨粒的擠壓推動(dòng)下，壁面層磨粒擠壓磨削工件表面，進(jìn)而達(dá)到工件表面拋光的目的。磨粒直線運(yùn)動(dòng)拋光是液壓缸直線型強(qiáng)力擠壓磨粒，磨粒通過復(fù)雜表面時(shí)會(huì)破壞表面精度，加工薄壁工件時(shí)， 甚至?xí)茐牧慵涣硗?，擠壓珩磨的運(yùn)動(dòng)方式為規(guī)律的直線型往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，加工后的外表面具有規(guī)律的紋理，很難達(dá)到鏡面級(jí)的加工表面。目前的表面粗糙度Ra值僅達(dá)到亞微米范圍，也不能完全適應(yīng)汽車輪轂8異型表面的鏡面拋光的要求。但是為了提高加工效率，我們需要采用這樣的方法進(jìn)行粗加工。
而如圖3表示往復(fù)擠壓與螺旋運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)下磨粒螺旋拋光原理示意圖，也就是步驟四中的加工方式。磨粒螺旋運(yùn)動(dòng)拋光是液壓缸直線型擠壓磨粒的同時(shí)，輪轂8工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，相對(duì)于整個(gè)工件而言磨粒在工件內(nèi)部作螺旋運(yùn)動(dòng)，磨粒通過自身的動(dòng)能碰撞摩擦工件表面，去除表面毛刺，達(dá)到拋光工件表面的目的。磨粒螺旋型磨削工件內(nèi)壁，避免了磨粒單一直線運(yùn)動(dòng)造成規(guī)律性的條紋，提高了工件表面的精度，但是這樣加工的效率較低，因此在粗加工后多次使用，主要用于提高加工精度。
本發(fā)明通過單一的結(jié)構(gòu)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種拋光方式，并且能進(jìn)行即時(shí)變化，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的加工工藝。
所述步驟五的加工完成處理工序包括，松解工件罩7，經(jīng)PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板 14設(shè)定，通過液壓系統(tǒng)將左推進(jìn)缸1、右推進(jìn)缸3以及上動(dòng)力缸2中的活塞沿導(dǎo)向桿向上提起，采用外置的機(jī)械手將輪轂8從工件罩7中取出，放置在清洗臺(tái)上并清理，通過PLC面板 14調(diào)控液壓系統(tǒng)，使下動(dòng)力缸12推動(dòng)下磨料缸11活塞向上運(yùn)動(dòng)，將下磨料缸11中的流體磨粒排出到專用容器中，最后，清理機(jī)臺(tái)，切換到PLC控制面板14，關(guān)閉機(jī)床電源，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)電源，加工結(jié)束。
申請(qǐng)人提出一種基于可控流變特性粘彈性磨粒流的汽車輪轂8曲面高效除毛刺與光整加工技術(shù)，并就其實(shí)現(xiàn)方式和加工裝備開展研究。所謂“流變特性”的實(shí)質(zhì)就是 “固-液兩相性”共存，是一種大變形、長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力作用下非線性粘彈性。通過研制一種流變特性可調(diào)的粘彈性磨粒流來適應(yīng)異型曲面的高效、超精密加工的要求是一種切實(shí)可行的解決方案。調(diào)制可控流變特性的粘彈性磨粒流，通過控制磨粒流的流變特性、粘彈效應(yīng)與磨粒流的激勵(lì)方式來改變磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪轂8曲面的高效、超精密除毛刺加工。且磨粒流在封閉的流道進(jìn)行反復(fù)的加工，實(shí)現(xiàn)了微小切屑的反復(fù)混合，減少?gòu)U水的排放，和避免粉塵的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)清潔加工。
通過本發(fā)明的裝置以及工藝，最大加工輪轂直徑22 inch ；加工后表面粗糙度Ra < 1.6口!11;磨粒流工作壓力< 5Mpa ；電機(jī)功率< llkw。提高工效，降低成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，以及提高產(chǎn)品可靠性。研制開發(fā)自動(dòng)化加工設(shè)備。該設(shè)備制造成本約20萬元/臺(tái)，使用該技術(shù)加工輪轂比人工除毛刺可節(jié)約工時(shí)0. 5小時(shí)/個(gè)，每年300萬個(gè)輪轂可以節(jié)約人力成本500萬元/年。預(yù)計(jì)年可增加利潤(rùn)達(dá)到80萬/年。
以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
權(quán)利要求
1.汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，其特征在于，包括步驟一將輪轂安裝到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備上固定；步驟二 配置流變特性可控粘彈性磨粒流，并且將磨粒流導(dǎo)入到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備中；步驟三控制磨粒流對(duì)輪轂進(jìn)行粗加工；步驟四控制磨粒流再對(duì)進(jìn)行過粗加工的輪轂進(jìn)行精加工；步驟五加工完成處理工序。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，其特征在于所述步驟一中的汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備，包括機(jī)架(13)，所述機(jī)架(1 頂端對(duì)稱設(shè)有左推進(jìn)缸(1)和右推進(jìn)缸(3)，所述左推進(jìn)缸(1)和右推進(jìn)缸C3)之間設(shè)有上動(dòng)力缸O)，所述上動(dòng)力缸(2)連接上磨料缸，上磨料缸(4)安裝在工件罩(7)上方，由導(dǎo)桿(5)支撐， 所述工件罩(7)中間設(shè)有連接于電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)(10)的傳動(dòng)部件(9)，工件罩(7)下方設(shè)有下磨料缸(11)，下磨料缸(11)固定在下動(dòng)力缸(12)上，還包括總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板14，所述總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板固結(jié)在機(jī)架(13)中的下支架側(cè)面，電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)(10)控制電路系統(tǒng)與總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接，機(jī)架(13)上的液壓控制裝置電路系統(tǒng)與也與總體PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，其特征在于所述工件?7)通過回轉(zhuǎn)支承(6)固定。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，其特征在于所述步驟二中的磨粒流由以下成份組成，各成分的重量百分比為，聚氧化乙烯占60%，磨粒35%，硅油占3%， NaOH占2%，其中，磨粒由粒徑范圍在10 30μπι的SiC和粒徑范圍在100 200 μ m的 AL2O3組成，SiC和AL2O3的重量比為1 3，調(diào)制方式為將聚氧乙烯液體倒入攪拌機(jī)容器，并加入對(duì)應(yīng)比例的硅油和NaOH，啟動(dòng)攪拌機(jī)攪拌5min后關(guān)閉攪拌機(jī)，倒入對(duì)應(yīng)量的磨粒，啟動(dòng)攪拌機(jī)，攪拌20分鐘后，關(guān)閉攪拌機(jī)，磨粒流體冷卻即可加工使用。
5.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，其特征在于所述步驟三中控制磨粒流對(duì)輪轂進(jìn)行加工的方法為采用調(diào)配好的流體磨粒通過專用管道排入下磨料缸(11)， 待其充滿整個(gè)下磨料缸(11)，靜置0. 5min，確保流體磨粒均勻充滿磨料缸內(nèi)腔，然后，清理輪轂上表面，通過PLC控制面板控制左推進(jìn)缸(1)、右推進(jìn)缸(3)以及上動(dòng)力缸0)，推動(dòng)上磨料缸(4)沿導(dǎo)桿(5)向下運(yùn)動(dòng)壓緊工件罩(7)，固定工件罩(7)并使其與電機(jī)工件旋轉(zhuǎn)控系統(tǒng)(10)連通，此時(shí)通過上動(dòng)力缸(2)和下動(dòng)力缸(12)交替作用于磨粒流，將磨粒流往對(duì)輪轂內(nèi)側(cè)往復(fù)沖擊摩擦，整個(gè)加工時(shí)間設(shè)定5min，加工壓力設(shè)定為4MPa，加工時(shí)磨粒流速度為 0. 05m/min。
6.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，其特征在于所述步驟四中優(yōu)化磨粒流加工工藝為磨粒流優(yōu)化加工，加工方式設(shè)定在粗加工完畢后，通過PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板設(shè)定半精加工參數(shù)，加工方式為螺旋式拋光，電機(jī)速度設(shè)定為lOr/min，電機(jī)帶動(dòng)輪轂進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間設(shè)定為2min，上動(dòng)力缸( 對(duì)磨粒流施加加工壓力3MPa ；半精加工完畢后，再通過PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板設(shè)定精加工參數(shù)，電機(jī)速度和旋轉(zhuǎn)方向，電機(jī)速度設(shè)定為20r/min，電機(jī)帶動(dòng)輪轂旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，加工時(shí)間設(shè)定為3min，再次進(jìn)行一次加工。
7.如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，其特征在于所述步驟五的加工完成處理工序包括，松解工件罩(7) ASPLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)面板14設(shè)定，通過液壓系統(tǒng)將左推進(jìn)缸(1)、右推進(jìn)缸(3)以及上動(dòng)力缸O)中的活塞沿導(dǎo)向桿向上提起，采用外置的機(jī)械手將輪轂從工件罩(7)中取出，放置在清洗臺(tái)上并清理，通過PLC面板調(diào)控液壓系統(tǒng)，使下動(dòng)力缸(12)推動(dòng)下磨料缸(11)活塞向上運(yùn)動(dòng)，將下磨料缸(11)中的流體磨粒排出到專用容器中，最后，清理機(jī)臺(tái)，切換到PLC控制面板，關(guān)閉機(jī)床電源，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)電源，加工結(jié)束ο
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能適合各種不同結(jié)構(gòu)的輪轂除毛刺加工的復(fù)雜情況。為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是汽車輪轂?zāi)チＡ鞒谭椒?，包括步驟一將輪轂安裝到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備上固定；步驟二配置流變特性可控粘彈性磨粒流，并且將磨粒流導(dǎo)入到汽車輪轂?zāi)チＡ骶艹膛c光整加工設(shè)備中；步驟三控制磨粒流對(duì)輪轂進(jìn)行粗加工；步驟四控制磨粒流再對(duì)進(jìn)行過粗加工的輪轂進(jìn)行精加工；步驟五加工完成處理工序。由于采用了所述技術(shù)方案，本發(fā)明通過磨粒流解決汽車輪轂除毛刺與光整加工等大批量生產(chǎn)難以自動(dòng)化生產(chǎn)的問題，以提高工效，降低成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，以及提高產(chǎn)品可靠性為目的。
文檔編號(hào)B24C9/00GK102501179SQ201110364108
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者丁金福, 張克華, 梅廣益, 程光明, 袁亮亮, 許永超, 閔力 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)