一种钢车轮的轮辐翻边模具的制作方法

1.本发明涉及对汽车车轮的制造领域，具体为一种钢车轮的轮辐翻边模具。


背景技术：

2.车轮是汽车的重要零部件，汽车在行驶过程中，由于自重和路面不平导致的冲击力，车轮会受到径向力的作用，从而在行驶过程中会发生径向疲劳失效，车轮径向疲劳次数直接影响整车安全性。
3.传统钢车轮是由轮辐和轮辋两部分经过过盈装配后焊接而成，相比铝合金来说工艺更复杂，影响径向疲劳寿命的因素也更多，比如轮辐直端翻边后的角度值、轮辐直端与轮辋槽底配合段长度、配合位置、焊接质量等都是影响径向疲劳的重要因素。
4.钢车轮的轮辐是冲压成形件，采用等料厚设计，在板材冲压成形过程中因为材料流动会导致轮辐直边部分出现料厚不均匀的现象，轮辐直边部分从上到下料厚逐渐增厚，而目前，针对轮辐的翻边模具中的凸模与凹模间隙是按等间隙设计，且凸模与凹模的直边部分与竖直方向均呈1
°
，由于轮辐直端实际料厚与理论料厚不一致，导致翻边后轮辐直端直线度较差，与轮辋槽底配合质量差。
5.钢车轮径向疲劳问题是整个车轮行业一大难点，国内外行业研究多年也未能真正突破径向疲劳技术瓶颈，目前多数企业主要还是靠增加轮辋料厚来达到提升钢车轮径向疲劳寿命的目的，但增加料厚会增加车轮的重量，超过目标重量要求，同时在油耗和电耗方面都会增加，达不到节能减排的目的。如何突破现有钢车轮径向疲劳技术局限性，在保证钢车轮轻量化前提条件下，解决轮辐直端与轮辋槽底配合问题是目前的关键。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的翻边后的轮辐直线度较差，进而导致轮辋槽底配合质量差的问题，本发明重新提供了一种针对钢车轮的轮辐翻边模具，通过对模具中的凸模和凹模结构进行重新设计，进而在对轮辐进行冲压成型时，使得轮辐的直边部分更加贴合实际。
7.具体的，本发明提供的详细技术方案为：
8.一种钢车轮的轮辐翻边模具，包括凸模和凹模；所述凸模呈环状且所述凸模的最外侧边为第一直边，所述第一直边为竖直边；所述凹模与所述凸模对应设置，所述凹模同样呈环状，所述凹模中具有第二直边，所述第二直边相对于所述第一直边向外倾斜设置，所述第二直边较于所述第一直边的倾斜角度为α，其中α的取值范围为0.5
°
～1
°
。
9.进一步的，所述凹模包括内胎模和翻边外圈模；
10.所述内胎模包括中心平台和处于所述中心平台周边的第一凹腔；
11.所述翻边外圈模位于所述内胎模的外圈；所述第二直边设置在所述翻边外圈模的内壁。
12.进一步的，所述中心平台的中心处开设有中心孔；所述中心平台上还设有内凹的第二凹腔；所述第二凹腔被配置为用于轮辐上螺栓孔的成型。
13.进一步的，还包括内上模，所述内上模与所述中心平台正对；所述内上模处于所述凸模的中间处；
14.所述内上模和所述凸模同时下行，将轮辐在所述内胎模和所述翻边外圈模上冲压呈预设形成。
15.进一步的，还包括上底板和上固定板，所述上底板被配置为与冲压机的滑块连接固定；所述上固定板与所述上底板固定，所述内上模和所述凸模均固定在所述上固定板的下端面。
16.进一步的，还包括下固定板和下底板，所述下固定板固定在所述下底板的上端面；所述内胎模固定在所述下底板上，所述翻边外圈模固定在所述下固定板上。
17.进一步的，还包括导向机构，所述导向机构被配置为对所述上底板的下行提供导向。
18.进一步的，所述导向机构包括导柱和导套；
19.所述导套固定在所述上底板中，所述导柱导接在所述导套内；所述上底板的上下运动，使得所述导柱在所述导套内上下滑动。
20.采用本技术方案所达到的有益效果为：
21.本方案中，基于3d扫描技术进而设计翻边模具，尤其是将模具中凸模的直边部分设计为0
°
，将模具中凹模的直边部分设置为0.5
°
～1
°
，这样在对轮辐进行冲压翻边时，翻边后轮辐直端与竖直方向角度达到2.5-3.5
°
的最优状态，达到轮辐直端与轮辋槽底完美配合，使得成型后的车轮的径向疲劳寿命提升约三倍以上。
附图说明
22.图1为本方案的轮辐翻边模具上模和下模的分开图。
23.图2为凸模的平面图。
24.图3为翻边外圈模的平面图。
25.图4为本方案的轮辐翻边模具上模和下模的合模图。
26.其中：11凸模、12内上模、13上底板、14上固定板、21凹模、22内胎模、23翻边外圈模、24下固定板、25下底板、31导柱、32导套、111第一直边、211第二直边、221中心平台、222第一凹腔。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
28.本实施例提供了一种钢车轮的轮辐翻边模具，通过利用本方案中提供的翻边模具，来实现对轮辐进行有效冲压，进而保证轮辐的直边部分能够与轮辋的槽底进行完美配合，最终达到提升车轮寿命的目的。
29.具体的，参见图1－图4，本方案中的翻边模具包括凸模11和凹模21；其中，这里的凸模11呈环状且在凸模11的最外侧边为第一直边111，这里的第一直边111为竖直边；可以理解为，第一直边111完全竖直，与水平面呈垂直状态。
30.凹模21与凸模11对应设置，并且凹模21同样呈环状，凹模21中具有第二直边211，
第二直边211相对于第一直边111向外倾斜设置，第二直边211较于第一直边111的倾斜角度为α，其中α的取值范围为0.5
°
～1
°
。可以理解为，这里的第二直边211与第一直边111略有不同，第一直边111与竖直线完全平行，也即与竖直线的夹角为0
°
，而第二直边211却是呈倾斜状态，与竖直线之间的夹角为α，并且定义α的成型角度范围在0.5
°
～1
°
。
31.通过采用以上结构的设计，使得在对轮辐进行冲压成型的过程中，凸模11与凹模21之间的配合，能够使得轮辐的直边部分能够更好地成型，翻边后轮辐的直边部分会存在反弹，直边部分反弹后与竖直线角度达到2.5
°‑
3.5
°
为最优。
32.在本方案中，凸模11和凹模21的角度设计是基于倒推的工艺进行设计的，也即在设计本方案的翻边模具之前，先采用3d扫描仪对轮辐直边部分进行3d扫描，测出直边部分的厚度变化情况；发现从直端顶部到底部轮辐料厚依次增厚，且增厚的比率受轮辐料厚的影响，根据大量的调试数据对比分析，发明了本方案的带角度的翻边模具。
33.以下是不同规格具有代表性的轮辐ok品的直端顶部、直端底部数据。
[0034][0035][0036]
其中：增厚比率＝(增厚厚度－轮辐厚度)/轮辐厚度
[0037]
因此，基于以上表格和目前的公知技术得知：
[0038]
1.滚形车轮轮辐材料使用厚度区间为2.5mm—5.5mm，超出该区间的材料厚度轮辐极少使用在滚形车轮轮辐上；
[0039]
2.轮辐料厚2.5—3.0mm区间时，料较薄在拉延时更容易变形，增厚比率11％—15％之间。
[0040]
3.轮辐料厚3.0—4.5mm区间时，料厚适中在拉延过程中变形稳定，增厚比率4％—
9％，轮辐料厚3.0—4.5mm使用也最广泛。
[0041]
4.轮辐料厚4.5—5.5mm区间时，料较厚在拉延时不容易变形，所以在模具设计时间隙有所放大，增厚比率9％—11％。
[0042]
因此在本方案中，将凸模11的直端部分由传统的偏角1
°
变成0
°
；凹模21直端部分与竖直夹角根据轮辐料厚3.5—5.0mm范围确定为0.5
°‑1°
之间。这样，翻边后轮辐直端与竖直方向角度达到2.5-3.5
°
的最优状态。
[0043]
为了便于更加深入地理解本方案，下面对翻边模具的其余组成结构做详细地介绍。
[0044]
具体的，在本方案中，凹模21包括内胎模22和翻边外圈模23；也即本方案的凹模21是由两部分组成，内胎模22和翻边外圈模23共同组成了本方案中的凹模21；其中，在内胎模22包括中心平台221和处于中心平台221周边的第一凹腔222；翻边外圈模23位于内胎模22的外圈；上文提及的第二直边211设置在翻边外圈模23的内壁上。
[0045]
这样在对轮辐进行冲压翻边时，凸模11下行将直接作用下轮辐上，轮辐的直边部分将凸模11和翻边外圈模23的作用下进行折弯，同时第一直边111和第二直边211直接作用下轮辐的直边部分，促使轮辐的直边部分能稳定成型。
[0046]
在本方案中，中心平台221的中心处开设有中心孔；在中心平台221上还设有内凹的第二凹腔；第二凹腔被配置为用于轮辐上螺栓孔的成型。这里的中心平台221主要用于冲压轮辐上的安装面，确保安装面上成型的稳定，同时也促进了安装面上中心孔和螺栓孔的成型。
[0047]
中心平台221的正上方对应有内上模12，也即整个模具还包括内上模12，内上模12与中心平台221正对；内上模12处于凸模11的中间处；内上模12和凸模11同时下行，将轮辐在内胎模22和翻边外圈模23上冲压呈预设形成。
[0048]
在本方案中，还包括上底板13和上固定板14，其中上底板13被配置为与冲压机的滑块(未画出)连接固定；上固定板14与上底板13固定，上文中所提及的内上模12和凸模11均固定在上固定板14的下端面。这样，由上底板13驱使整个上固定板14进行上下运动，进而使得这里的内上模12和凸模11同步运动，与位于下方的内胎模22和翻边外圈模23相互配合，完成对轮辐的冲压操作。
[0049]
本方案中，还包括下固定板24和下底板25，下固定板24固定在下底板25的上端面；上文中提及的内胎模22固定在下底板25上，翻边外圈模23固定在下固定板24上。
[0050]
为了保证整个模具在运行过程中的稳定性，尤其是保证上底板13在运行过程中的稳定性，这里还设计了导向机构，导向机构被配置为对上底板的下行提供导向。
[0051]
具体的，导向机构包括导柱31和导套32；导套32固定在上底板13中，导柱31导接在导套32内；上底板13的上下运动，使得导柱31在导套32内上下滑动。
[0052]
本技术方案基于3d扫描技术进而设计翻边模具，尤其是将模具中凸模的直边部分设计为0
°
，将模具中凹模的直边部分设置为0.5
°
～1
°
，这样在对轮辐进行冲压翻边时，翻边后轮辐直端与竖直方向角度达到2.5-3.5
°
的最优状态，达到轮辐直端与轮辋槽底完美配合，使得成型后的车轮的径向疲劳寿命提升约三倍以上。
[0053]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0054]
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，“第一”、“第二”仅用于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。因此术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0055]
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0056]
在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0057]
以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将技术的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种钢车轮的轮辐翻边模具，包括凸模(11)和凹模(21)；其特征在于，所述凸模(11)呈环状且所述凸模(11)的最外侧边为第一直边(111)，所述第一直边为竖直边；所述凹模(21)与所述凸模(11)对应设置，所述凹模(21)同样呈环状，所述凹模(21)中具有第二直边(211)，所述第二直边相对于所述第一直边向外倾斜设置，所述第二直边较于所述第一直边的倾斜角度为α，其中α的取值范围为0.5
°
～1
°
。2.根据权利要求1所述的一种钢车轮的轮辐翻边模具，其特征在于，所述凹模(21)包括内胎模(22)和翻边外圈模(23)；所述内胎模(22)包括中心平台(221)和处于所述中心平台(221)周边的第一凹腔(222)；所述翻边外圈模(23)位于所述内胎模(22)的外圈；所述第二直边设置在所述翻边外圈模(23)的内壁。3.根据权利要求2所述的一种钢车轮的轮辐翻边模具，其特征在于，所述中心平台(221)的中心处开设有中心孔；所述中心平台(221)上还设有内凹的第二凹腔；所述第二凹腔被配置为用于轮辐上螺栓孔的成型。4.根据权利要求3所述的一种钢车轮的轮辐翻边模具，其特征在于，还包括内上模(12)，所述内上模(12)与所述中心平台(221)正对；所述内上模(12)处于所述凸模(11)的中间处；所述内上模(12)和所述凸模(11)同时下行，将轮辐在所述内胎模(22)和所述翻边外圈模(23)上冲压呈预设形成。5.根据权利要求4所述的一种钢车轮的轮辐翻边模具，其特征在于，还包括上底板(13)和上固定板(14)，所述上底板(13)被配置为与冲压机的滑块连接固定；所述上固定板(14)与所述上底板(13)固定，所述内上模(12)和所述凸模(11)均固定在所述上固定板(14)的下端面。6.根据权利要求5所述的一种钢车轮的轮辐翻边模具，其特征在于，还包括下固定板(24)和下底板(25)，所述下固定板(24)固定在所述下底板(25)的上端面；所述内胎模(22)固定在所述下底板(25)上，所述翻边外圈模(23)固定在所述下固定板(24)上。7.根据权利要求6所述的一种钢车轮的轮辐翻边模具，其特征在于，还包括导向机构，所述导向机构被配置为对所述上底板(13)的下行提供导向。8.根据权利要求7所述的一种钢车轮的轮辐翻边模具，其特征在于，所述导向机构包括导柱(31)和导套(32)；所述导套(32)固定在所述上底板(13)中，所述导柱(31)导接在所述导套(32)内；所述上底板(13)的上下运动，使得所述导柱(31)在所述导套(32)内上下滑动。

技术总结
本发明公开了一种钢车轮的轮辐翻边模具，涉及对汽车车轮的制造领域，包括凸模和凹模；所述凸模呈环状且所述凸模的最外侧边为第一直边，所述第一直边为竖直边；所述凹模与所述凸模对应设置，所述凹模同样呈环状，所述凹模中具有第二直边，所述第二直边相对于所述第一直边向外倾斜设置，所述第二直边较于所述第一直边的倾斜角度为α，其中α的取值范围为0.5


技术研发人员：袁飞 叶金楼 王贤付 黄信 汪健
受保护的技术使用者：东风汽车车轮随州有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/31