阅读说明：本技术 一种轮毂的直锻模具及其锻造工艺 (Hub direct forging die and forging process thereof ) 是由 张公文 于 2019-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及汽车制造技术领域,具体公开了一种轮毂的直锻模具及其锻造工艺,该轮毂的直锻模具包括上模,其上设有上型面,包括冲头和套设在冲头上的镦粗挤压模；下模,位于上模下方,其上设有下型面；侧模,多个侧模沿下模的周向设置,侧模上设有圆弧形的分侧型面；第一驱动装置,与侧模一一对应连接,能够驱动侧模沿下模的径向方向往复运动,并能使侧模与下模贴合；锁模套,呈环形,用于在合模时将多个侧模和下模锁紧；合模时多个侧模的分侧型面依次相连,并构成圆形的侧型面,上型面、下型面及侧型面构成轮毂的型腔。通过侧模成形出轮毂的侧型腔,锻造结束后,侧模均通过第一驱动装置远离下模,轮毂可顺利从下模脱模,实现轮毂的直接锻造生产。(The invention relates to the technical field of automobile manufacturing, and particularly discloses a hub direct forging die and a forging process thereof, wherein the hub direct forging die comprises an upper die, an upper molded surface is arranged on the upper die, and the hub direct forging die comprises a punch and a upsetting extrusion die sleeved on the punch; the lower die is positioned below the upper die, and a lower molded surface is arranged on the lower die; the side dies are arranged along the circumferential direction of the lower die, and arc-shaped side parting profiles are arranged on the side dies; the first driving devices are connected with the side dies in a one-to-one correspondence manner, can drive the side dies to reciprocate along the radial direction of the lower die and can enable the side dies to be attached to the lower die; the die locking sleeve is annular and is used for locking the side dies and the lower die during die assembly; when the die is closed, the side-divided molded surfaces of the side dies are sequentially connected to form a circular side molded surface, and the upper molded surface, the lower molded surface and the side molded surface form a cavity of the hub. The side die cavity of the hub is formed through the side die, after forging is finished, the side die is far away from the lower die through the first driving device, the hub can be smoothly demoulded from the lower die, and direct forging production of the hub is achieved.)

一种轮毂的直锻模具及其锻造工艺

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，尤其涉及一种轮毂的直锻模具及其锻造工艺。

背景技术

传统的直锻模具，包括上模和下模，在下模上设有模腔，将待锻压件放入模腔中，在压力作用下，使上模和下模合模，锻造出需要的锻件。

对于轮毂锻件而言，如图1所示，轮毂包括轮辐10、轮辋20和轮缘30，由于轮辋20相对轮缘30向轮毂的中心凹陷，如果采用传统的锻造工艺直接锻造成形，那么锻造结束后，轮毂锻件的轮缘30将会被模腔壁卡住，无法实现脱模。因而，目前轮毂锻件通常采用预锻、终锻和旋压相结合的成形工艺进行生产，通过预锻和终锻得到轮毂锻件的大致轮廓，终锻结束后，进行冲孔、切边和扩孔，然后通过旋压工艺加工轮毂锻件的轮辋20和轮缘30。

但是，轮毂锻件采用预锻、锻造和旋压相结合的成形工艺时，存在以下问题：

1)、轮毂锻件加工余量大，增加机加工工时，提高轮毂锻件生产成本；

2)、投入成本大，需要投入锻造用压机、冲孔切边扩孔设备及旋压设备，投资金额高；

3)、轮毂锻件经过锻造、冲孔切边扩孔和旋压工序才能成形，成形工序越多，轮毂生产成本越高。

因此，亟需一种轮毂的直锻模具及其锻造工艺以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种轮毂的直锻模具及其锻造工艺，以解决现有技术中轮毂因轮辋和轮缘部位脱模干涉导致无法通过直锻直接生产的问题。

一方面，本发明提供一种轮毂的直锻模具，包括：

上模，所述上模包括冲头和套设在所述冲头上的镦粗挤压模，所述冲头和所述镦粗挤压模滑动配合，所述冲头上设有第一上型面，所述镦粗挤压模上设有第二上型面，所述第一上型面和所述第二上型面构成所述上型面；

下模，与所述上模相对设置，且位于所述上模下方，所述下模上设有下型面；

侧模，多个所述侧模沿所述下模的周向设置，所述侧模上设有圆弧形的分侧型面；

第一驱动装置，与所述侧模一一对应连接，能够驱动所述侧模沿所述下模的径向方向往复运动，且能够驱动所述侧模与所述下模贴合；

锁模套，所述锁模套呈环形，且用于在合模时将多个所述侧模和所述下模锁紧；

合模时，多个所述侧模的所述分侧型面依次相连，并构成圆形的侧型面，所述上型面、所述下型面以及所述侧型面构成轮毂的型腔。

作为优选，所述下模包括下模芯和顶杆，所述第一驱动装置能够驱动所述侧模与所述下模芯贴合，所述下模芯上设有第一通孔，所述顶杆位于所述第一通孔中且与所述下模芯滑动配合，所述顶杆用于将锻压后的轮毂锻件从所述下模芯中顶出；

所述下模芯上设有第一下型面，所述顶杆上设有第二下型面，所述第一下型面和所述第二下型面构成所述下型面。

作为优选，所述下模还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述顶杆连接，所述第二驱动装置能够驱动所述顶杆沿竖直方向往复运动。

作为优选，所述下模芯上设有凹槽，所述凹槽位于所述第一通孔上方，所述第一通孔穿过所述凹槽，所述顶杆顶部的一端设有卡凸，所述卡凸和所述凹槽卡接，所述第二下型面设置于所述卡凸上。

作为优选，所述下模还包括下模板，所述下模芯安装在所述下模板上且位于所述下模板上方，所述第一驱动装置固定安装在所述下模板上，所述侧模位于所述下模板上方且与所述下模板滑动连接，所述下模板上设有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔同轴线设置，所述顶杆底部的一端穿过所述第二通孔。

作为优选，所述下模板和所述下模芯为一体结构。

作为优选，所述锁模套上设有第一导向斜面，所述侧模上设有第二导向斜面，所述第一导向斜面和所述第二导向斜面能够贴合。

作为优选，所述轮毂的直锻模具还包括锁模套垫板，所述锁模套固定在所述锁模套垫板上，所述镦粗挤压模穿设在所述锁模套垫板上且与所述锁模套垫板滑动连接。

另一方面，本发明提供一种上述任一方案中所述的轮毂的直锻模具的锻造工艺，包括：

第一驱动装置驱动侧模和下模抵接；

将轮毂的预锻件放置在下型面和侧型面组成的空腔中；

控制锁模套下行，锁模套套在侧模的外周，并将侧模压紧在下模上；

控制冲头下行距离L，使冲头和下模合模；

在镦粗挤压模上施加压力，使镦粗挤压模和下模合模并保压时间T3。

作为优选，所述预锻件的制备方法包括：

制取坯料；

将所述坯料放置到预锻模具的预锻下模上；

在所述预锻模具的预锻上模上施加压力，使所述预锻上模下行，所述预锻上模和所述预锻下模合模，将所述坯料锻压成预锻件，并保压时间T1。

本发明的有益效果为：

通过多个侧模成形出轮毂型腔的侧型面，并且每一个侧模均通过第一驱动装置驱动可沿下模的径向往复运动，从而当锻造结束后，侧模可以和下模、上模以及锻造后的轮毂分离，轮毂可以顺利的从下模脱模，实现轮毂的直接锻造生产，不必采用旋压工艺，工艺简单，生产效率高，降低了成产成本。

附图说明

图1为本发明现有技术中轮毂的结构示意图；

图2为本发明实施例中轮毂的直锻模具的主视图；

图3为本发明实施例中轮毂的直锻模具的侧视图；

图4为图2中轮毂的直锻模具沿A-A方向的剖视图；

图5为图3中轮毂的直锻模具沿B-B方向的剖视图；

图6为本发明实施例中轮毂的直锻模具的分解示图；

图7为本发明实施例中轮毂的预锻模具锻压前的示意图一(未放置坯料)；

图8为本发明实施例中轮毂的预锻模具锻压前的示意图二(放置坯料)；

图9为本发明实施例中轮毂的预锻模具锻压过程中的示意图；

图10为本发明实施例中轮毂的直锻模具锻压前的示意图一(未放置预锻件)；

图11为本发明实施例中轮毂的直锻模具锻压前的示意图二(放置预锻件)；

图12为本发明实施例中轮毂的直锻模具锻压前的示意图三(锁模套锁模)；

图13为本发明实施例中轮毂的直锻模具锻压过程中的示意图一；

图14为本发明实施例中轮毂的直锻模具锻压过程中的示意图二；

图15为本发明实施例中轮毂锻压制造的流程图。

图中：

10、轮辐；20、轮辋；30、轮缘；

1、上模；11、冲头；111、第一上型面；12、镦粗挤压模；121、第二上型面；13、上型面；

2、下模；21、下模芯；211、第一下型面；212、第一通孔；213、凹槽；22、顶杆；221、卡凸；2211、第二下型面；23、下模板；231、第二通孔；232、卡槽；24、下型面；

3、侧模；31、分侧型面；32、第二导向斜面；

4、第一驱动装置；

5、安装块；

6、锁模套；61、第一导向斜面；

7、锁模套垫板；71、第三通孔；

8、预锻上模；

9、预锻下模；

100、坯料；200、预锻件；300、轮毂锻件。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2～图6以及图10～图14所示，本实施例提供一种轮毂的直锻模具，该轮毂的直锻模具包括上模1、下模2、侧模3、第一驱动装置4以及锁模套6。上模1上设有上型面13，用于成形出轮辐的内表面、轮辋的内表面和轮缘的内表面。下模2呈圆柱状，下模2与上模1相对设置，并且位于上模1的正下方，下模2上设有下型面24，用于成形出轮辐的外表面。多个侧模3沿下模2的周向等间隔设置，每一个侧模3上均设有圆弧状的分侧型面31。第一驱动装置4和侧模3一一对应设置，第一驱动装置4与侧模3连接，并能够驱动侧模3沿下模2的径向往复运动，当驱动侧模3向靠近下模2一侧移动时，能够将侧模3抵紧在下模2上，当各个侧模3均与下模2抵紧时，相邻的两个侧模3在沿下模2的周向的方向上抵紧，所有侧模3整体呈圆环状，并围绕在下模2的外周，各个分侧型面31依次连接构成侧型面，侧型面用于成形出轮辋的外表面以及轮缘的外表面。锁模套6呈圆环状，当各个侧模3和下模2抵紧时，锁模套6套在各个侧模3的外周，并和侧模3抵紧，将侧模3和下模2位置锁定，能够有效防止锻压过程中侧模3发生胀模。并且合模时，上型面13、下型面24以及侧型面构成轮毂的型腔。

需要注意的是，本实施例中提及的内、外，是以轮毂安装在汽车上时为参照，以外表面为例，能够从外面直接看到的轮辐部分，为轮辐的外表面，轮辋位于胎侧的表面为轮辋的外表面，轮缘位于胎侧的表面为轮缘的外表面。本实施例中的第一驱动装置4可以是液压油缸，气缸或者丝杠螺母机构等，本实施例中侧模3的数量为两个，在其他的实施例中也可以设置为三个、四个、六个或者八个等等。

本实施例通过设置活动的侧模3，并通过侧模3成形出轮毂的轮辋以及轮缘的外表面，锻压完成后，侧模3可以和轮毂锻件300分离，轮毂锻件300从下模2上脱模的过程中，侧型面和轮毂锻件300无干涉，可实现顺利脱模，实现了轮毂的直锻生产。

具体的，上模1包括冲头11和镦粗挤压模12，镦粗挤压模12呈环状，冲头11穿设在镦粗挤压模12上，并且两者滑动配合，可以理解的是，镦粗挤压模12环状结构的内径等于冲头11的外径，冲头11上设有第一上型面111，镦粗挤压模12上设有第二上型面121，第一上型面111用于成型出轮辐以及轮辋的内表面，第二上型面121用于成型出轮缘的内表面。下模2包括下模芯21、顶杆22、下模板23和第二驱动装置，下模芯21和第一驱动装置4均安装在下模板23上，且均位于下模板23上方，侧模3位于下模板23上方，下模芯21上设有第一通孔212，第一通孔212的轴线沿竖直方向，下模板23上设有第二通孔231，第二通孔231和第一通孔212的孔径相同且同轴设置，顶杆22同时位于第一通孔212和第二通孔231中，并且和下模芯21以及下模板23均滑动配合，第二驱动装置和顶杆22连接，可驱动顶杆22相对下模芯21以及下模板23沿竖直方向往复滑动，在第二驱动装置的驱动下，顶杆22用于将锻压后的锻件从下模芯21中顶出。

需要注意的是，本实施例中下模芯21和下模板23一体设置，下模芯21上设有第一下型面211，顶杆22上设有第二下型面2211，当顶杆22未顶出时，第一下型面211和第二下型面2211圆滑连接，并构成下型面24。第二驱动装置可以是液压油缸，气缸或者丝杠螺母机构等。

本实施例中，第一驱动装置4通过安装块5安装在下模板23上，下模板23上设有卡槽232，安装块5一端卡接在卡槽232中，另一端位于下模板23上方并且和第一驱动装置4固定连接。

本实施例中，下模芯21上设有凹槽213，凹槽213位于第一通孔212上方，第一通孔212穿过凹槽213，顶杆22顶部的一端设有卡凸221，卡凸221和凹槽213卡接，并且两者的形状相适配，可以理解的是，第二下型面2211为卡凸221的上表面，当卡凸221和凹槽213卡接时，第一下型面211和第二下型面2211圆滑连接，共同构成下型面24。

轮毂的直锻模具还包括锁模套垫板7，锁模套6通过螺栓固定安装在锁模套垫板7的下表面上，锁模套垫板7上设有第三通孔71，镦粗挤压模12位于第三通孔71中，并且和锁模垫板7滑动连接。本实施例中，镦粗挤压模12的外周面为圆柱面，并且镦粗挤压模12的中心线和锁模套6的中心线重合。

锁模套6上设有第一导向斜面61，侧模3上设有第二导向斜面32，第一导向斜面61和第二导向斜面32能够贴合。锁模套6呈圆环状结构，其圆环状结构的内表面为第一导向斜面61，第一导向斜面61底部的一端相对顶部的一端远离下模芯21的中心线，相对的，第二导向斜面32顶部的一端相对底部的一端靠近下模芯21的中心线，当各个侧模3和下模芯21贴合后，锁模套6套在各个侧模3的外周，并将各个侧模3均压紧在下模芯21上，保证侧模3和下模芯21锁紧，从而可有效防止锻造时侧模3发生胀模。

如图7～图15所示，本实施例提供一种上述方案中轮毂的直锻模具的锻造工艺，包括：

S1：预锻前准备

S10：制取坯料100。

坯料100可以为铝合金或者镁合金材质，并且为棒料。

S11：坯料100加热。

坯料100的加热温度必须在铝合金、镁合金锻造温度范围内，并保证将坯料100加热至内外温度一致。

S2：预锻成形

S20：预锻模具预热。

预锻模具的预热温度为300℃-400℃，并且预锻模具预热与坯料100加热可同时进行，便于节省时间。预锻模具的结构如图7～图9所示，预锻模具包括预锻上模8和预锻下模9，预锻上模8和预锻下模9相适配，预锻下模9上设有凹形的型腔，预锻上模8上设有预成形上型面，用于预成形出轮辐的内表面，合模时，预锻上模8能够位于预锻下模9的型腔中。

S21：预锻模具的预热温度达到300℃-400℃后，对预锻模具的型腔表面喷涂润滑剂。

S22：将坯料100放置到预锻模具上。

如图7和图8所示，将坯料100放入预锻下模9的型腔中，并准备通过预锻上模8对坯料100进行镦粗。

S23：在预锻上模8上施加压力，使预锻上模8下行，预锻上模8和预锻下模9合模，将坯料100锻压成预锻件200，并保压时间T1。

如图9所示，预锻上模8采用压力控制，在预锻上模8上施加第一预设压力，并持续保压时间T1。时间T1可以为预锻上模8和预锻下模9合模至坯料100布满整个型腔所需的时间。将坯料100锻压成预锻件200后，预锻件200的上表面被预锻上模8上的预成形上型面锻压成预成形轮辐的内表面。

S3：终锻成形。

S31：将轮毂的直锻模具进行预热。

可以在预锻成形的过程中同时进行预热。

S32：第一驱动装置4驱动侧模3和下模2抵接。

如图10所示，各个侧模3均和下模2抵接，从而侧型面和下型面24构成顶端开口的空腔。

S33：如图11所示，将预锻件200放置在下模2的下型面24和侧型面组成的空腔中。

S34：控制锁模套6下行，锁模套6套在侧模3的外周，并将侧模3压紧在下模2上。

如图12所示，通过锁模套垫板7带动锁模套6下行，直至第一导向斜面61和第二导向斜面32贴合，并在锁模套垫板7上施加第二预设压力并保压时间T2。

S35：控制冲头11下行距离L，使冲头11和下模2合模。

如图13所示，控制冲头11下行距离L，使冲头11和下模2合模，并将预锻件200预锻压成型，此时锻件除轮缘的内表面以及轮缘内表面与轮辋的内表面和轮缘的外表面的结合处外，其他面均已成型。本实施例中冲头11采用位移控制，冲头11下行的距离L可以根据所用台压机的型号具体设置，在此不做限定。

S36：在镦粗挤压模12上施加压力，使镦粗挤压模12和下模2合模并保压时间T3。

如图14所示，在镦粗挤压模12上施加压力，并保压时间T3，使镦粗挤压模12和锻件接触并向下挤压，直至预锻件200填满轮毂的型腔，将锻件锻压成轮毂锻件300。

S37：待预锻件200填满整个轮毂的型腔并且稳定后，通过锁模套垫板7带动锁模套6上行，然后镦粗挤压模12和冲头11依次上行，第一驱动装置4带动侧模3远离下模芯21，第二驱动装置驱动顶杆22将锻件顶出。

如图15所示，本实施例提供的轮毂的直锻模具的锻造工艺，在一步预锻压的基础上，通过一步终锻直接可以制成轮毂锻件300。大大简化了传统两锻一旋的加工工艺，缩短了加工工时，可显著降低加工成本，并且成形出的轮毂锻件300的加工余量相比两锻一旋加工工艺得到的锻件要小，节省了原材料。并且直锻模具通过反挤压成形，得到的轮毂锻件300组织致密，晶粒细小。

与两锻一旋工艺的轮毂生产线相比，采用轮毂的直锻模具的锻造工艺的轮毂锻造生产线投资成本低，主要表现在以下几方面：

1)直锻模具的锻造工艺的轮毂生产线只需投资一台压机，比两锻一旋工艺的锻造生产线少一台压机，且不用投资冲孔切边扩孔压机和旋压设备，同时该生产线还减少轮毂转运机械手的投资。

2)直锻模具的锻造工艺的生产线只投入一套直锻模具，不需要投入冲孔切边、扩孔模具和旋压模具。

3)直锻模具的锻造工艺生产的轮毂锻件300机加工余量少，和传统的两锻一旋加工工艺相比，轮毂年产量相同的情况下，可以减少机加工设备的投资数量。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。