1、2023-5-13第8章车轮车架制造工艺第第8章车轮车架制造工艺章车轮车架制造工艺第8章车轮车架制造工艺【主要内容】【主要内容】汽车车架结构及材料汽车车架结构及材料车架零件的冲压及车架总成制造工艺车架零件的冲压及车架总成制造工艺车轮（钢圈）结构及材料车轮（钢圈）结构及材料车轮（钢圈）制造工艺车轮（钢圈）制造工艺第8章车轮车架制造工艺 了解汽车车架结构和材料了解汽车车架结构和材料 熟悉汽车车架工艺流程熟悉汽车车架工艺流程 了解汽车车轮的结构和材料了解汽车车轮的结构和材料 熟悉汽车车轮制造工艺熟悉汽车车轮制造工艺【学习目标】【学习目标】第8章车轮车架制造工艺 8.1 8.1 汽车车架结构及材料汽车
2、车架结构及材料8.1.1 8.1.1 车架及其结构类型车架及其结构类型 一、车架的功用一、车架的功用 车架俗称车架俗称“大梁大梁”，它是汽车的装配基体，它是汽车的装配基体，汽车发动机、变速器、传动轴、前后桥、车身等汽车发动机、变速器、传动轴、前后桥、车身等绝大多数零部件、总成都要安装在车架上。绝大多数零部件、总成都要安装在车架上。车架的功用可以概括为两点：车架的功用可以概括为两点：支承、连接汽车各零部件、总成；支承、连接汽车各零部件、总成；承受车内、外各种载荷的作用。承受车内、外各种载荷的作用。第8章车轮车架制造工艺二、车架类型和构造二、车架类型和构造车架类型：车架类型：边梁式车架、边梁式车架
3、、中梁式车架、中梁式车架、综合式车架综合式车架无梁式车架无梁式车架等。等。目前汽车上多采用目前汽车上多采用边梁式车架边梁式车架和和无梁式车架无梁式车架。第8章车轮车架制造工艺 1 1边梁式车架及构造边梁式车架及构造 边梁式车架结构如图所示，它由两根纵梁和若边梁式车架结构如图所示，它由两根纵梁和若干根横梁构成；纵梁和横梁之间常用铆接方法连接。干根横梁构成；纵梁和横梁之间常用铆接方法连接。边梁式车架边梁式车架挂钩挂钩第8章车轮车架制造工艺 1 1）纵梁结构特点）纵梁结构特点：如图示，水平面内或纵向平面内做成如图示，水平面内或纵向平面内做成弯曲弯曲、等截面等截面或或非等截面非等截面的；的；前窄后宽前
4、窄后宽、前宽后窄前宽后窄、前后等宽前后等宽等结构，等结构，还有还有平行式结构平行式结构和和弯曲式结构弯曲式结构。汽车车架结构形式汽车车架结构形式a a）货车车架）货车车架b b）公共汽车车架）公共汽车车架 d d）轻型货车车架）轻型货车车架c c）轿车车架）轿车车架第8章车轮车架制造工艺车架纵梁的剖面形状车架纵梁的剖面形状纵梁断面形状纵梁断面形状有：有：槽形、槽形、Z Z字形、工字形、箱形字形、工字形、箱形等，等，如图所示。为了满足质量小的前提下，车架具有足够如图所示。为了满足质量小的前提下，车架具有足够的强度和刚度，以承受各种载荷。的强度和刚度，以承受各种载荷。横梁多为槽形。横梁多为槽形。第
5、8章车轮车架制造工艺 如图所示，中梁式车架只有一根位于中央而如图所示，中梁式车架只有一根位于中央而贯穿汽车全长的纵梁，亦称为脊骨式车架。贯穿汽车全长的纵梁，亦称为脊骨式车架。2 2中梁式车架及结构中梁式车架及结构中梁式车架中梁式车架第8章车轮车架制造工艺 3 3综合式车架及结构综合式车架及结构 如图所示，由边梁式和中梁式车架组合构成。车架前段如图所示，由边梁式和中梁式车架组合构成。车架前段或后段是边梁式结构，用以安装发动机或后驱动桥；而车或后段是边梁式结构，用以安装发动机或后驱动桥；而车架中段是中梁式结构，其悬伸出来的支架可以固定车身。架中段是中梁式结构，其悬伸出来的支架可以固定车身。传动轴从
6、中梁的中间穿过，使之密封防尘传动轴从中梁的中间穿过，使之密封防尘。综合式车架综合式车架第8章车轮车架制造工艺 4 4无梁式车架及结构无梁式车架及结构 用车身兼做车架。用车身兼做车架。汽车所有零部件、总成都安装在车身上，汽车所有零部件、总成都安装在车身上，载荷也由车身来承受，故称为载荷也由车身来承受，故称为无梁式车架无梁式车架或或承载式车身承载式车身。特点：特点：车身底板用纵梁和横梁加固，车身刚度较好，质量车身底板用纵梁和横梁加固，车身刚度较好，质量较轻，但制造要求高。目前广泛用于轿车和客车，较轻，但制造要求高。目前广泛用于轿车和客车，如图所示。如图所示。无梁式车架无梁式车架第8章车轮车架制造工
7、艺 5 5带带X X型横梁的梯形车型横梁的梯形车架及结构架及结构 为隔离发动机的振动和噪声，提高汽车舒适性，在为隔离发动机的振动和噪声，提高汽车舒适性，在发动机与车架之间采用了橡胶软垫，以取代原刚性连接。发动机与车架之间采用了橡胶软垫，以取代原刚性连接。为克服刚度不足，轿车车架通常都在前部装置一根为克服刚度不足，轿车车架通常都在前部装置一根封闭截面大横梁封闭截面大横梁(箱形截面梁或管形梁箱形截面梁或管形梁)，车架中部则采用，车架中部则采用较长的较长的X X形横梁。形横梁。如图所示。如图所示。X X型车架型车架第8章车轮车架制造工艺8.1.2 8.1.2 车架成型工艺对材料的要求车架成型工艺对材
8、料的要求 一、车架冲压件的使用性能对冲压材料性能的要求一、车架冲压件的使用性能对冲压材料性能的要求 车架、车厢中板及一些用于支撑和连接的零车架、车厢中板及一些用于支撑和连接的零部件，都是重要承载件，多采用模压成形工艺，故部件，都是重要承载件，多采用模压成形工艺，故要求材料有较高的要求材料有较高的强度、塑性、疲劳耐久性、碰撞强度、塑性、疲劳耐久性、碰撞能量吸收能力能量吸收能力和和焊接性焊接性等。等。一般选用成形性能较好的一般选用成形性能较好的高强度钢板高强度钢板、超细超细晶粒钢板晶粒钢板和和超高强度板超高强度板。第8章车轮车架制造工艺二、车架冲压工艺对冲压材料性能的要求二、车架冲压工艺对冲压材料
9、性能的要求 冲压工艺一般分为冲压工艺一般分为分离工序分离工序和和成形工序成形工序；按加工工序冲；按加工工序冲压件大致可分为压件大致可分为冲裁件冲裁件、弯曲件弯曲件、拉延件拉延件、成形件成形件和和冷挤压冷挤压件件。各类冲压件对材料的要求，如表列。各类冲压件对材料的要求，如表列。冲冲 压压 件件 类类 型型抗拉强度抗拉强度Mpa伸长率伸长率硬度硬度HRB平板件的冲裁平板件的冲裁8001-884-96a冲裁冲裁b大圆角（大圆角（r2t）的直角）的直角6104-1675-86a浅拉深和成形浅拉深和成形b以圆角半径（以圆角半径（rt），作），作180垂直于轧制垂直于轧制方向弯曲或作方向弯曲或作90平行于
10、轧制方向弯曲平行于轧制方向弯曲42013-2764-74a深拉延成形深拉延成形b以圆角半径（以圆角半径（rt）作任何方向）作任何方向180弯曲弯曲37024-3652-64深拉延成形深拉延成形33033-4548-52第8章车轮车架制造工艺 8.2 8.2 车架零件的冲压及车架总成制造工艺车架零件的冲压及车架总成制造工艺8.2.1 8.2.1 汽车用厚板冲压工艺特点汽车用厚板冲压工艺特点 一、车架钢板材料一、车架钢板材料 汽车大梁不但承受较大的汽车大梁不但承受较大的静载荷静载荷，而且要承，而且要承受一定的受一定的冲击、振动冲击、振动等，故要求钢板有一定等，故要求钢板有一定强度、强度、耐疲劳性能
11、、冲压性能和冷弯性能。耐疲劳性能、冲压性能和冷弯性能。目前在汽车制造中，汽车车架使用最多的是目前在汽车制造中，汽车车架使用最多的是优质低碳合金钢优质低碳合金钢16MnL16MnL厚钢板厚钢板制造其纵梁和横梁等制造其纵梁和横梁等结构件。这种钢板具有良好的塑性加工性能、冲压结构件。这种钢板具有良好的塑性加工性能、冲压性能、冷弯性能、拼焊性能，强度和刚度也能满足性能、冷弯性能、拼焊性能，强度和刚度也能满足汽车车架使用要求，故在汽车上应用很广。汽车车架使用要求，故在汽车上应用很广。第8章车轮车架制造工艺 二、车架厚板冲裁工艺特点二、车架厚板冲裁工艺特点冲裁坯件在成形模上的放置冲裁坯件在成形模上的放置在
12、凹模一侧在凹模一侧在凸模一侧在凸模一侧板件板件 1 1落料坯料与成型工序的关系落料坯料与成型工序的关系 在冲裁厚度在冲裁厚度5 510mm10mm的坯料时，会在断面上产的坯料时，会在断面上产生很大的塌角，为避免弯生很大的塌角，为避免弯曲成翼板时在弯曲处形成曲成翼板时在弯曲处形成裂纹，应将落料坯料轮廓裂纹，应将落料坯料轮廓的大端面向下放置在弯曲的大端面向下放置在弯曲凹模上，凹模上，如图所示。如图所示。注意：注意：第8章车轮车架制造工艺 2 2模具结构与工作零件要求模具结构与工作零件要求 凹、凸模均为镶块结构。凹、凸模均为镶块结构。由于冲裁厚料，故模具由于冲裁厚料，故模具工作零件应有很好的硬度和工
13、作稳定性。工作零件应有很好的硬度和工作稳定性。凹、凸模镶块应用工具钢制成凹、凸模镶块应用工具钢制成（565660HRC60HRC）。为）。为降低冲裁力，采用波浪式刃口，模架应导向好、刚性好。降低冲裁力，采用波浪式刃口，模架应导向好、刚性好。3 3冲裁凹、凸模间隙的选取冲裁凹、凸模间隙的选取 合理选择凹、凸间隙，对保证冲裁质量至关重要。合理选择凹、凸间隙，对保证冲裁质量至关重要。落料时落料时凹、凸模间的间隙一般取凹、凸模间的间隙一般取（0.080.080.120.12）t t（板厚）；（板厚）；冲孔时冲孔时凹、凸模间隙取凹、凸模间隙取（0.050.050.080.08）t t；同时冲孔同时冲孔凸
14、模须有很高的坚固性和可靠的固定位置。凸模须有很高的坚固性和可靠的固定位置。第8章车轮车架制造工艺 三、车架厚板弯曲成型的工艺特点三、车架厚板弯曲成型的工艺特点 1 1最小相对弯曲半径对产品质量影响最小相对弯曲半径对产品质量影响较大较大 厚板厚板(t=5(t=510mm)10mm)进进行行U U形弯曲时，在弯曲半形弯曲时，在弯曲半径区内会有很厚的金属包径区内会有很厚的金属包覆住凸模，覆住凸模，如图所示的如图所示的C-C-C C 断面图和断面图和R R的局部放大的局部放大图；图；变形区变形为：变形区变形为：外层外层受拉伸、内层受压缩受拉伸、内层受压缩并并产产生凸起；生凸起；当相对弯曲圆角当相对弯曲
15、圆角半径与板厚半径与板厚R/tR/t越小，则越小，则这两种变形程度越大，有这两种变形程度越大，有时还会在外侧产生裂纹。时还会在外侧产生裂纹。U U形纵梁弯曲变形情况形纵梁弯曲变形情况第8章车轮车架制造工艺 2 2U U形长弯曲件的长度方向易产生附加弯曲变形形长弯曲件的长度方向易产生附加弯曲变形 当弯曲断面如当弯曲断面如图中图中A-AA-A所示的所示的U U形形，其纵向长，其纵向长度又很长度又很长(5(510m)10m)的汽车纵梁时，因厚板强制弯曲，的汽车纵梁时，因厚板强制弯曲，在圆角处发生的变形使靠弯曲凸模的圆角处发生多在圆角处发生的变形使靠弯曲凸模的圆角处发生多余的余的金属堆积金属堆积，如图
16、中如图中I I部所示部所示。卸去载荷后，这些多余的受压缩金属变形只卸去载荷后，这些多余的受压缩金属变形只能在沿长度方向上扩散并释放，故导致弯曲件在能在沿长度方向上扩散并释放，故导致弯曲件在长长度方向上产生翘曲，弦高可达度方向上产生翘曲，弦高可达151520mm20mm的附加变形。的附加变形。第8章车轮车架制造工艺8.2.2 8.2.2 车架纵梁与横梁的冲压成型工艺车架纵梁与横梁的冲压成型工艺 一、车架纵梁冲压成型工艺一、车架纵梁冲压成型工艺 1.1.车架纵梁的冲压成型工艺车架纵梁的冲压成型工艺 车架纵梁的冲压成型工艺流程一般为：车架纵梁的冲压成型工艺流程一般为：剪床剪床下料下料用模具落料、冲工
17、艺孔用模具落料、冲工艺孔用模具压弯成形用模具压弯成形冲腹板孔冲腹板孔冲翼板孔冲翼板孔装配装配油漆。油漆。第8章车轮车架制造工艺 2 2纵梁冲压工艺中应注意的问题纵梁冲压工艺中应注意的问题 1 1）落料）落料工序工序 在设计纵梁落料模时，采用波浪式凹模刃口，在设计纵梁落料模时，采用波浪式凹模刃口，可将冲裁力减少可将冲裁力减少2/32/3左右，采用左右，采用40000kN40000kN的压力机的压力机便可将便可将6 68mm8mm厚的纵梁钢板进行落料。厚的纵梁钢板进行落料。凹模波浪式刃口的高低之差为料厚的（凹模波浪式刃口的高低之差为料厚的（3 33.53.5）t t（板厚）（板厚），斜刃口与水平线
18、的夹角为斜刃口与水平线的夹角为3 33.53.5。凹模镶块的长度一般为凹模镶块的长度一般为350350400mm400mm。第8章车轮车架制造工艺2 2）冲孔工序）冲孔工序 为降低冲孔力和防止冲孔冲模折断，应将所有一次为降低冲孔力和防止冲孔冲模折断，应将所有一次冲制的冲头分成冲制的冲头分成3 3种或种或4 4种高度，每种种高度，每种高度差为（高度差为（2/32/31 1）t t（板厚）（板厚）。其中。其中直径较大的冲头长度较长直径较大的冲头长度较长；直径较小的直径较小的冲头最短，冲头最短，如图所示如图所示。这样可避免因退料力不均而发生小冲头折断。这样可避免因退料力不均而发生小冲头折断。冲头 纵
19、梁逐渐冲孔示意图纵梁逐渐冲孔示意图 第8章车轮车架制造工艺 3 3）纵梁压弯工艺注意事项）纵梁压弯工艺注意事项为保证两翼面上孔的为保证两翼面上孔的对称性对称性、准确性准确性和和弯曲高度一弯曲高度一致致 性性，在弯曲成型时应注意导正销的数量和位置要求。，在弯曲成型时应注意导正销的数量和位置要求。纵梁弯曲成型后，不能有撕裂或裂纹。纵梁弯曲成型后，不能有撕裂或裂纹。纵向回弹（拱曲）纵梁的弯曲属于厚料宽板弯曲，纵向回弹（拱曲）纵梁的弯曲属于厚料宽板弯曲，且且 相对弯曲半径较小，故弯曲成型时要防止回弹与裂相对弯曲半径较小，故弯曲成型时要防止回弹与裂纹。纹。防止纵向回弹防止纵向回弹(拱曲拱曲)措施措施 利
20、用利用“反变形原理反变形原理”，将将 凹模沿长度方向下凹，将凸模沿长度方向凸起。凹模沿长度方向下凹，将凸模沿长度方向凸起。如如后后 图所示。图所示。第8章车轮车架制造工艺1 1 8 7 6 5 4 3 2 18 7 6 5 4 3 2 19 91 11 11010纵梁弯曲模具的反变形设计纵梁弯曲模具的反变形设计1-1-凸模凸模 2-2-垫板垫板 3-3-定位钉定位钉 4-4-顶杆顶杆 5-5-弹簧弹簧 6-6-螺钉螺钉 7-7-侧向定位板侧向定位板 8-8-角度定位样板角度定位样板 9-9-垫板垫板 10-10-顶杆顶杆 11-11-凹模镶块凹模镶块R6a a）平面凸模）平面凸模c c）凸起的
21、凸）凸起的凸模模d d）用凸起凸模后）用凸起凸模后 的长度方向变的长度方向变形形b b）沿凸模长的变形）沿凸模长的变形第8章车轮车架制造工艺 二、车架横梁冲压成型工艺二、车架横梁冲压成型工艺 商用车车架上一般有商用车车架上一般有5 51111根横粱，用途和结构根横粱，用途和结构各不相同。不同条件的汽车横梁其结构型式变化较大。各不相同。不同条件的汽车横梁其结构型式变化较大。目前，汽车车架上使用的横粱通常以目前，汽车车架上使用的横粱通常以槽型式槽型式和和鳄鳄鱼口式鱼口式居多，居多，如图所示如图所示。车架横梁的结构形式车架横梁的结构形式 a a）槽型式横粱）槽型式横粱 b b）鳄鱼口式横粱）鳄鱼口式
22、横粱 第8章车轮车架制造工艺 横梁冲压成型工艺横梁冲压成型工艺流程：流程：车架横梁成型过程与纵梁类似，只是长度比纵车架横梁成型过程与纵梁类似，只是长度比纵梁短得多，所需冲裁和弯曲力也小得多。梁短得多，所需冲裁和弯曲力也小得多。槽型式横梁槽型式横梁工艺流程一般为：工艺流程一般为：剪床下料剪床下料用模具落料、冲工艺孔用模具落料、冲工艺孔用模具压弯成用模具压弯成形形冲腹板孔冲腹板孔冲孔冲孔装配装配油漆油漆 形状较复杂的厚板（形状较复杂的厚板（3.5mm3.5mm5mm5mm）横梁成型）横梁成型，在选用钢板质量上，不但要满足高强度的要求，在选用钢板质量上，不但要满足高强度的要求，而且要满足冲压成型性要
23、求。而且要满足冲压成型性要求。目前国内多选用目前国内多选用16MnL16MnL、10Ti10Ti、08Ti08Ti等材料。等材料。第8章车轮车架制造工艺 8.3 8.3 车轮（钢圈）的冲压工艺车轮（钢圈）的冲压工艺8.3.1 8.3.1 汽车车轮的基本结构及材料汽车车轮的基本结构及材料 一、汽车车轮的基本结构一、汽车车轮的基本结构 车轮车轮是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转组件，是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转组件，一般由一般由轮毂轮毂、轮辐轮辐和和轮辋轮辋所组成。所组成。轮毂轮毂通过圆锥滚子轴承套装在通过圆锥滚子轴承套装在车桥（或半轴套管车桥（或半轴套管）或或转向节轴颈转向节轴颈上。上。轮
24、辋轮辋也叫钢圈，用以安装轮胎，与轮胎共同承受也叫钢圈，用以安装轮胎，与轮胎共同承受作用在车轮上的负荷，并散发高速行驶时轮胎上产生作用在车轮上的负荷，并散发高速行驶时轮胎上产生的热量及保证车轮具有合适的断面宽度和横向刚度。的热量及保证车轮具有合适的断面宽度和横向刚度。轮辐轮辐将轮辋与轮毂连接起来。将轮辋与轮毂连接起来。轮辋与轮辐可以是轮辋与轮辐可以是整体的整体的(不可拆式不可拆式)，也可以是可拆式的。，也可以是可拆式的。第8章车轮车架制造工艺车轮的基本结构车轮的基本结构 车轮分类：车轮分类：按轮辐构造可分为：按轮辐构造可分为：辐板式辐板式和和辐条式辐条式两两种。种。如图所示如图所示。目前，普通级
25、轿车和轻、中型载货汽车多采用辐板目前，普通级轿车和轻、中型载货汽车多采用辐板式车轮；高级轿车、竞赛汽车及重型载货汽车多采用辐式车轮；高级轿车、竞赛汽车及重型载货汽车多采用辐条式车轮。条式车轮。a a）辐板式车轮）辐板式车轮 b b）辐条式车轮）辐条式车轮第8章车轮车架制造工艺 二、汽车车轮材料二、汽车车轮材料 1 1钢制车轮及特点钢制车轮及特点 长期以来，钢制车轮在汽车车轮中占主导地位。自上长期以来，钢制车轮在汽车车轮中占主导地位。自上 世纪世纪8080年代起，钢轮的市场份额逐步减小，被铝合年代起，钢轮的市场份额逐步减小，被铝合金金 所代替。所代替。钢轮份额快速下跌的原因有多方面的因素，而外观
26、吸钢轮份额快速下跌的原因有多方面的因素，而外观吸 引力是最主要的因素。引力是最主要的因素。钢制车轮的优缺点：钢制车轮的优缺点：钢制车轮成本低，安全性比铝合金车轮更具优势。钢制车轮成本低，安全性比铝合金车轮更具优势。故大部分用于载重汽车车轮；故大部分用于载重汽车车轮；加工成型性能和制造工艺难以做到铝合金车轮那加工成型性能和制造工艺难以做到铝合金车轮那样的结构和外形多样化。样的结构和外形多样化。钢车轮质量大，制造和使用上消耗的能量比铝制钢车轮质量大，制造和使用上消耗的能量比铝制车轮大得多。车轮大得多。第8章车轮车架制造工艺2 2铝制车轮及特点铝制车轮及特点具有具有美观、舒适、节能、美观、舒适、节能
27、、质质 量小量小等优点；等优点；抓地性好抓地性好，具有更精确的，具有更精确的转转 向动作和更好的转弯性能；向动作和更好的转弯性能；惯性小，改善了加速性和惯性小，改善了加速性和制制 动性；动性；有良好的导热性，提高了有良好的导热性，提高了制制 动系统散热性能，大幅度动系统散热性能，大幅度降降 低了由高热导致的制动失低了由高热导致的制动失灵灵。奥迪轿车铝合金车轮奥迪轿车铝合金车轮 如图示的如图示的铝合金车轮在轿车上使用高达铝合金车轮在轿车上使用高达90%90%以上。以上。特点：特点：与钢车轮相比与钢车轮相比第8章车轮车架制造工艺3 3镁合金车轮及特点镁合金车轮及特点镁在实用金属中密度最小，能减轻整
28、车质量，镁在实用金属中密度最小，能减轻整车质量，减减 少油耗。少油耗。强度高于铝合金和钢，刚度接近铝合金和钢，强度高于铝合金和钢，刚度接近铝合金和钢，能能 够承受一定的负荷。够承受一定的负荷。具有良好的铸造性和尺寸稳定性，易加工，废具有良好的铸造性和尺寸稳定性，易加工，废品品 率低，降低了生产成本。率低，降低了生产成本。具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸 铁，用作轮圈可以减少振动，提高汽车的安全铁，用作轮圈可以减少振动，提高汽车的安全性性 和舒适性。和舒适性。用镁合金制造车轮，是高档汽车发展的趋势。用镁合金制造车轮，是高档汽车发展的趋势。第8章车轮
29、车架制造工艺 4 4复合材料（塑料或碳纤维）复合材料（塑料或碳纤维）5 5钢铝组合车轮钢铝组合车轮 轮辋为普通钢制轮辋，轮辐为铸造的铝合金轮辐，轮辋为普通钢制轮辋，轮辐为铸造的铝合金轮辐，经过机械加工，借助嵌件与钢的轮辋装焊而成。经过机械加工，借助嵌件与钢的轮辋装焊而成。它集中了钢制车轮与铝合金车轮的优点，并以它集中了钢制车轮与铝合金车轮的优点，并以其较低的价格占领了市场的一席之地。其较低的价格占领了市场的一席之地。一般用于赛车，重量更轻，强度高，但价格昂贵。一般用于赛车，重量更轻，强度高，但价格昂贵。第8章车轮车架制造工艺8.3.2 8.3.2 车轮的冲压工艺车轮的冲压工艺 一、型钢车轮结构
30、形式一、型钢车轮结构形式 目前国内外采用的有：目前国内外采用的有：两件式、三件式、四件式两件式、三件式、四件式、五件式五件式等等,其中大量采用两件式和三件式其中大量采用两件式和三件式,如图所示。如图所示。车轮轮辋、挡圈、锁圈的材料车轮轮辋、挡圈、锁圈的材料均采用轧制的均采用轧制的异型异型材材,而而轮辐轮辐则用厚钢板冲压成型。则用厚钢板冲压成型。轮辋轮辋挡圈挡圈焊缝焊缝轮辐轮辐轮辋轮辋锁圈锁圈挡圈挡圈焊缝焊缝轮辐轮辐a）两件式）两件式 b）三件式）三件式 型钢车轮的结构形式型钢车轮的结构形式 第8章车轮车架制造工艺 二、滚压成型车轮结构形式二、滚压成型车轮结构形式 轮辋用钢板经滚压加轮辋用钢板经
31、滚压加工成型。工成型。为适应装配子午线无为适应装配子午线无内胎轮胎和提高乘用的舒适内胎轮胎和提高乘用的舒适性性,其制造精度其制造精度,如径向、侧如径向、侧向跳动向跳动,安装面的平面度以安装面的平面度以及气密性等及气密性等,均提出了比型均提出了比型钢车轮更为严格的要求。钢车轮更为严格的要求。其结构如图所示。其结构如图所示。滚压成型车轮的结构形式滚压成型车轮的结构形式第8章车轮车架制造工艺 三、钢制车轮对材料的要求三、钢制车轮对材料的要求 1)1)选用的钢材必须保证车轮有足够的强度和疲劳寿命。选用的钢材必须保证车轮有足够的强度和疲劳寿命。2)2)选用的材料应能达到车轮结构的轻量化选用的材料应能达到
32、车轮结构的轻量化,以降低汽车以降低汽车油耗。为此油耗。为此,应在保证强度与寿命的前提下应在保证强度与寿命的前提下,钢材的力学性能钢材的力学性能指标应尽量提高。指标应尽量提高。3)3)选用的钢材应有良好的工艺性和可加工性、足够的选用的钢材应有良好的工艺性和可加工性、足够的延伸率、可塑性和良好的焊接性能。同时钢材应有较高的内延伸率、可塑性和良好的焊接性能。同时钢材应有较高的内在、外观质量。在、外观质量。钢制车轮材料主要有：钢制车轮材料主要有：12LW、15LW、16Mn、Q235等钢号。等钢号。第8章车轮车架制造工艺8.3.3 8.3.3 型钢车轮的制造工艺型钢车轮的制造工艺 如图所示如图所示,型
33、钢车轮的轮辋、型钢车轮的轮辋、挡圈的断面是异型断面，挡圈的断面是异型断面，均采用由钢厂直接供应均采用由钢厂直接供应的型材进行弯曲成型；的型材进行弯曲成型；轮辐则是用热轧钢轮辐则是用热轧钢板冲压成型板冲压成型,二者成型工二者成型工艺截然不同艺截然不同 型钢车轮（二件式）断面形式型钢车轮（二件式）断面形式第8章车轮车架制造工艺 1 1型钢轮辋的制造工艺流程型钢轮辋的制造工艺流程 如后图所示如后图所示,中、重型商用车的轮辋制造工艺流程中、重型商用车的轮辋制造工艺流程基本上由基本上由1515道工序组成。道工序组成。工艺流程：工艺流程：1 1）剪切下料剪切下料22）酸洗除锈酸洗除锈(图中未画图中未画出出
34、)33）在装用卷圆机上进行轮辋卷圆在装用卷圆机上进行轮辋卷圆44）旋压校正旋压校正55）将圆筒状的轮辋的两端头压平将圆筒状的轮辋的两端头压平66）切口切口77）修修正切对口正切对口88）在对口焊机上对焊在对口焊机上对焊99）切除焊后的焊切除焊后的焊渣、焊瘤渣、焊瘤1010）沿弧线校正轮辋并精修焊缝沿弧线校正轮辋并精修焊缝1111）修修磨焊缝磨焊缝1212）从内侧方向清理并修光焊缝与对口从内侧方向清理并修光焊缝与对口1313）扩胀轮辋扩胀轮辋1414）按外形轮廓压缩外形按外形轮廓压缩外形1515）精压缩精压缩外形外形 第8章车轮车架制造工艺用型钢制造商用车轮辋的工艺流用型钢制造商用车轮辋的工艺流
35、程程第8章车轮车架制造工艺 二、型钢轮辋卷圆的重点工序说明二、型钢轮辋卷圆的重点工序说明1.1.轮辋卷圆的难易部位轮辋卷圆的难易部位 轮辋的异型断面如图所示轮辋的异型断面如图所示,其各段的厚度、刚度与形状其各段的厚度、刚度与形状均不相同。均不相同。其中：其中：A A段段为轮辋凸缘部分为轮辋凸缘部分,类似角钢结构类似角钢结构,主要承受汽车行驶主要承受汽车行驶中轮胎侧向压力形成的循环载荷，卷圆时此段成型最困难中轮胎侧向压力形成的循环载荷，卷圆时此段成型最困难轮辋断面特征轮辋断面特征 B B段段是轮辋的直是轮辋的直线腰部，可视为平板线腰部，可视为平板卷圆，容易成型；卷圆，容易成型；C C段段为圈槽部
36、分，为圈槽部分，承受弯矩较大且各处承受弯矩较大且各处厚度不同，此段成型厚度不同，此段成型也较困难。也较困难。第8章车轮车架制造工艺 2.2.轮辋卷圆工艺设备轮辋卷圆工艺设备 轮辋卷圆通常在非对称排列的四轴专用卷圆机上进行。轮辋卷圆通常在非对称排列的四轴专用卷圆机上进行。卷卷圆机辊轴的排列如图所示圆机辊轴的排列如图所示。卷圆时卷圆时,顶辊和底辊的作用力使轮辋的局部产生弯曲变形顶辊和底辊的作用力使轮辋的局部产生弯曲变形卷圆属于回转连续局部成型卷圆属于回转连续局部成型,最后完成轮辋卷圆。从动辊通常最后完成轮辋卷圆。从动辊通常设计成锥形设计成锥形,用以控制轮辋卷圆后的开口大小和纵向错口。用以控制轮辋卷
37、圆后的开口大小和纵向错口。a a）辊轮排列）辊轮排列 b b）用小缀角辊圆）用小缀角辊圆 轮辋断面特征轮辋断面特征第8章车轮车架制造工艺 3.3.轮辋的初压缩、扩胀、精压缩轮辋的初压缩、扩胀、精压缩 由于采用锥辊卷圆由于采用锥辊卷圆,故经卷圆后得到的轮辋故经卷圆后得到的轮辋也是锥体形也是锥体形,因此需要对轮辋挡圈槽部进行圆周因此需要对轮辋挡圈槽部进行圆周初压缩，最终使轮辋上下端近似相等初压缩，最终使轮辋上下端近似相等,以保证轮以保证轮辋扩胀时上下端能均匀扩胀辋扩胀时上下端能均匀扩胀,以减少扩裂废品。以减少扩裂废品。第8章车轮车架制造工艺 3.3.轮辋的初压缩、扩胀、精压缩轮辋的初压缩、扩胀、精
38、压缩 轮辋扩胀是轮辋整形的关键，通过选择合适的扩张轮辋扩胀是轮辋整形的关键，通过选择合适的扩张模模,如图如图 a a）所示）所示，使材料发生合理塑性变形，最后经过，使材料发生合理塑性变形，最后经过轮辋精压缩，使轮辋达到最终尺寸并使其圆度、径向与轮辋精压缩，使轮辋达到最终尺寸并使其圆度、径向与侧向跳动均达到技术要求。精压缩所用的模具结构侧向跳动均达到技术要求。精压缩所用的模具结构如图如图 b b）所示）所示。轮辋模具轮辋模具a a）轮辋扩胀模结构）轮辋扩胀模结构 b b）轮辋精压缩模结构）轮辋精压缩模结构第8章车轮车架制造工艺二、轮辐的制造工艺二、轮辐的制造工艺 轮辐也是车轮总成中的重要构件轮辐
39、也是车轮总成中的重要构件,它与车轮总它与车轮总成联成一体传递转矩。成联成一体传递转矩。轮辐的制造工艺流程如下轮辐的制造工艺流程如下:剪切下料剪切下料酸洗除锈酸洗除锈冲工艺孔并同时落料冲工艺孔并同时落料冲冲压成型压成型冲中心孔及螺栓孔冲中心孔及螺栓孔冲通风孔冲通风孔挤压通风挤压通风孔毛刺孔毛刺校平轮辐底平面校平轮辐底平面车削轮辐外径车削轮辐外径冲豁口冲豁口。1 1轮辐的制造工艺流程轮辐的制造工艺流程第8章车轮车架制造工艺 轮辐冲工艺孔及落料工序可在轮辐冲工艺孔及落料工序可在250002500030000KN30000KN压力机上用压力机上用一套连续模来完成。为保证后续加工的定位及同轴度要求，必一
40、套连续模来完成。为保证后续加工的定位及同轴度要求，必须在成型前冲制定位工艺孔，一般可取直径为须在成型前冲制定位工艺孔，一般可取直径为60mm60mm。冲孔落料冲孔落料连续模的结构如图所示。连续模的结构如图所示。轮辐材料较厚（轮辐材料较厚（t=8t=814mm14mm），冲裁力较大，故冲工艺孔），冲裁力较大，故冲工艺孔需采用需采用8000kN8000kN以上的压力机，其凹模应应采用波浪型刃口。以上的压力机，其凹模应应采用波浪型刃口。轮辐冲孔落料连续模轮辐冲孔落料连续模第8章车轮车架制造工艺8.3.3 8.3.3 滚压型车轮的制造工艺滚压型车轮的制造工艺 一、滚型车轮轮辋的制造工艺一、滚型车轮轮辋
41、的制造工艺剪条料剪条料滚边压字滚边压字卷圆卷圆压平压平对焊对焊刨渣刨渣滚滚压焊缝压焊缝切端头切端头水冷水冷压圆压圆扩口扩口一滚一滚二滚二滚三滚三滚扩张精整扩张精整冲气门孔冲气门孔压气门孔毛刺。压气门孔毛刺。1 1滚型车轮轮辋制造工艺流程滚型车轮轮辋制造工艺流程第8章车轮车架制造工艺 2 2等强度旋压轮辐的工艺流程等强度旋压轮辐的工艺流程 等强度轮辐是将板料通过强力旋压等强度轮辐是将板料通过强力旋压,在成型的同时还在成型的同时还改变轮辐壁厚改变轮辐壁厚,减小轮辐受力最小部位的厚度减小轮辐受力最小部位的厚度,以获得等以获得等强度结构强度结构,既能节省材料及简化工艺既能节省材料及简化工艺,又能使轮辐
42、具有最又能使轮辐具有最佳的力学性能。佳的力学性能。如图示。如图示。等强度旋压轮辐示意图等强度旋压轮辐示意图剪床下料剪床下料酸洗除锈酸洗除锈落落料料强力旋压成型强力旋压成型滚剪修滚剪修边边冲通风孔冲通风孔冲中心孔冲中心孔冲螺栓孔冲螺栓孔车外圆与中心孔车外圆与中心孔并倒角并倒角扩螺栓孔并倒角扩螺栓孔并倒角等强度轮辐的工艺流程：等强度轮辐的工艺流程：第8章车轮车架制造工艺3 3滚型车轮重点工序滚型车轮重点工序 1 1）轮辋滚型原理）轮辋滚型原理 轮辋滚型是轮辋制轮辋滚型是轮辋制造工艺核心部分，由液压造工艺核心部分，由液压电动机驱动的上、下辊均电动机驱动的上、下辊均为主动辊，其转速在一定为主动辊，其转
43、速在一定程度上随外负荷的变化而程度上随外负荷的变化而变化，以保证上、下辊在变化，以保证上、下辊在轮辋理论直径处的线速度轮辋理论直径处的线速度一致，防止因线速度差过一致，防止因线速度差过大而造成圆角处减薄量过大而造成圆角处减薄量过大。大。轮辋滚型示意图轮辋滚型示意图第8章车轮车架制造工艺 2 2）轮辋滚型过程）轮辋滚型过程 轮辋滚型尺寸复杂，要使轮辋形状和尺寸达轮辋滚型尺寸复杂，要使轮辋形状和尺寸达到要求，应采用三道次滚型，到要求，应采用三道次滚型，如图所示。如图所示。辊型车轮轮辋滚型过程示意图辊型车轮轮辋滚型过程示意图第8章车轮车架制造工艺 一次滚型一次滚型 如图如图a)a)所示所示 主要靠上
44、辊主要靠上辊A A处向下运劫，使金属向底槽部位处向下运劫，使金属向底槽部位流动。流动。为使二次滚型局为使二次滚型局部不变薄，在一次滚部不变薄，在一次滚型中底部应多储料，型中底部应多储料，为此上辊顶部应设计为此上辊顶部应设计出出R R形，使轮辋底部滚形，使轮辋底部滚成弧形；为使滚型过成弧形；为使滚型过程中金属流动顺利，程中金属流动顺利，在上辊在上辊R2R2、R3 R3 处应留处应留出间隙。出间隙。第8章车轮车架制造工艺 二次滚型二次滚型 如图如图 b)b)所示所示 滚型过程中主要靠一次成型的底槽定位，成型滚型过程中主要靠一次成型的底槽定位，成型除凸缘之外的其他部分。为防止在成型过程中局部除凸缘之
45、外的其他部分。为防止在成型过程中局部减薄，在下辊减薄，在下辊R1 R1 处应留出间隙。处应留出间隙。第8章车轮车架制造工艺 三次滚型三次滚型 如图如图c)c)所示所示 以二次滚型形成的肩宽定位，成型凸缘部分。以二次滚型形成的肩宽定位，成型凸缘部分。为防止成型凸缘时因金属拉动使为防止成型凸缘时因金属拉动使A A处减薄，故处减薄，故A A处上下处上下辊之间与金属料厚形成负间隙（即将辊之间与金属料厚形成负间隙（即将A A部分压紧）。部分压紧）。第8章车轮车架制造工艺 滚型后的轮辋应通过滚型后的轮辋应通过扩胀使零件达到图纸要求扩胀使零件达到图纸要求。轮辋的扩胀是通过扩轮辋的扩胀是通过扩胀模具来实现的，
46、如图所胀模具来实现的，如图所示。示。考虑到扩胀效果和扩考虑到扩胀效果和扩胀模具制造与安装的难度胀模具制造与安装的难度，扩胀镶块一般由，扩胀镶块一般由8 81212块块拼成为宜。拼成为宜。轮辋扩胀示意图轮辋扩胀示意图3 3）轮辋的扩胀）轮辋的扩胀第8章车轮车架制造工艺 二、滚型车轮轮辐的制造工艺二、滚型车轮轮辐的制造工艺 1 1滚型轮辐制造工艺流程滚型轮辐制造工艺流程剪切剪切落料落料初拉深并冲中心孔初拉深并冲中心孔反拉深反拉深成成型辐底型辐底修边冲孔修边冲孔翻边、冲孔、挤球面翻边、冲孔、挤球面冲通冲通风孔风孔挤毛刺挤毛刺整径整径第8章车轮车架制造工艺 2 2 拉深典型工艺与模具结构拉深典型工艺与
47、模具结构 1 1）初拉深成型工艺与模具结构）初拉深成型工艺与模具结构（如图示）如图示）初拉深的深度是初拉深的深度是为了给反拉深留下足为了给反拉深留下足够的金属。初拉深时够的金属。初拉深时的压边力应平稳，压的压边力应平稳，压力不能过大，速度不力不能过大，速度不宜过快，否则会影响宜过快，否则会影响拉深件的质量。为此，拉深件的质量。为此，最好采用液压机拉深，最好采用液压机拉深，拉深垫采用气拉深垫采用气-液混合液混合形式形式轮辐初拉深模结构简图轮辐初拉深模结构简图第8章车轮车架制造工艺 2 2）反拉深工艺与模具结构）反拉深工艺与模具结构 反拉深时为保证零件不偏移，零件的定位很重要。首反拉深时为保证零件
48、不偏移，零件的定位很重要。首先在退料板上用初拉深件的外缘定位，在上模下行时再用先在退料板上用初拉深件的外缘定位，在上模下行时再用导正销导人初拉深时冲出的中心工艺孔精确定位。导正销导人初拉深时冲出的中心工艺孔精确定位。反拉深模具结构如图所示。反拉深模具结构如图所示。轮辐反拉深模结构简图轮辐反拉深模结构简图 两次拉深成型两次拉深成型后，还要将辐底镦后，还要将辐底镦出安装平面，其不出安装平面，其不平度平度0.1mm0.1mm。然后。然后再进行翻边、冲螺再进行翻边、冲螺栓孔、挤压球面。栓孔、挤压球面。至此制成轿车或轻至此制成轿车或轻型货车的滚型车轮型货车的滚型车轮的轮辐。的轮辐。第8章车轮车架制造工艺
49、8.3.4 8.3.4 铝合金车轮的制造工艺铝合金车轮的制造工艺 整体式铝合金车轮整体式铝合金车轮的生产工艺主要有两种：的生产工艺主要有两种：铸造工艺成形；铸造工艺成形；锻造工艺成形。锻造工艺成形。图示为锻造工艺成图示为锻造工艺成型的铝合金车轮。型的铝合金车轮。一、整体式铝合金车轮成型工艺方法一、整体式铝合金车轮成型工艺方法铝合金锻造车轮实物照片铝合金锻造车轮实物照片第8章车轮车架制造工艺 二、低压铸造整体式车轮工艺流程二、低压铸造整体式车轮工艺流程 模具清扫模具清扫模具控温模具控温喷膜喷膜合型熔料合型熔料熔化、精熔化、精炼炼变质、除气、调温变质、除气、调温升压升压充型保压充型保压凝固凝固去去压压松型、开模取铸件松型、开模取铸件整形清理整形清理初检。初检。2023-5-13第8章车轮车架制造工艺
