車架車輪制造工藝課件

1、第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎第第8 8章章 車架、車輪制造工藝車架、車輪制造工藝第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎【主要內容主要內容】汽車車架結構及材料汽車車架結構及材料車架零件的沖壓及車架總成制造工藝車架零件的沖壓及車架總成制造工藝車輪（鋼圈）結構及材料車輪（鋼圈）結構及材料車輪（鋼圈）制造工藝車輪（鋼圈）制造工藝第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 了解汽車車架結構和材料了解汽車車架結構和材料 熟悉汽車車架工藝流程熟悉汽車車架工藝流

2、程 了解汽車車輪的結構和材料了解汽車車輪的結構和材料 熟悉汽車車輪制造工藝熟悉汽車車輪制造工藝【學習目標學習目標】第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.1 8.1 汽車車架結構及材料汽車車架結構及材料8.1.1 8.1.1 車架及其結構類型車架及其結構類型 一一、車架的功用車架的功用 車架俗稱車架俗稱“大梁大梁”，它是汽車的裝配基體，它是汽車的裝配基體，汽車發(fā)動機、變速器、傳動軸、前后橋、車身等汽車發(fā)動機、變速器、傳動軸、前后橋、車身等絕大多數(shù)零部件、總成都要安裝在車架上。絕大多數(shù)零部件、總成都要安裝在車架上。 車架的功用可以概括為兩點：車架

3、的功用可以概括為兩點： 支承、連接汽車各零部件、總成；支承、連接汽車各零部件、總成； 承受車內、外各種載荷的作用。承受車內、外各種載荷的作用。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二二、車架類型和構造車架類型和構造車架類型車架類型：邊梁式車架、邊梁式車架、中梁式車架、中梁式車架、綜合式車架綜合式車架無梁式車架無梁式車架等。等。目前汽車上多采用目前汽車上多采用邊梁式車架邊梁式車架和和無梁式車架無梁式車架。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎1 1邊梁式車架及構造邊梁式車架及構造 邊梁式車架結構如圖所

4、示，它由兩根縱梁和若邊梁式車架結構如圖所示，它由兩根縱梁和若干根橫梁構成；縱梁和橫梁之間常用鉚接方法連接。干根橫梁構成；縱梁和橫梁之間常用鉚接方法連接。 邊梁式車架邊梁式車架掛鉤掛鉤第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎1 1）縱梁結構特點）縱梁結構特點： 如圖示，水平面內或縱向平面內做成如圖示，水平面內或縱向平面內做成彎曲彎曲、等截面等截面或或非等截面非等截面的；的；前窄后寬前窄后寬、前寬后窄前寬后窄、前后等寬前后等寬等結構，等結構，還有還有平行式結構平行式結構和和彎曲式結構彎曲式結構。 汽車車架結構形式汽車車架結構形式a a）貨車車架）貨車車

5、架b b）公共汽車車架）公共汽車車架 d d）輕型貨車車架）輕型貨車車架c c）轎車車架）轎車車架第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎車架縱梁的剖面形狀車架縱梁的剖面形狀縱梁斷面形狀縱梁斷面形狀有：有：槽形、槽形、Z Z字形、工字形、箱形字形、工字形、箱形等，等，如圖所示。為了滿足質量小的前提下，車架具有足夠如圖所示。為了滿足質量小的前提下，車架具有足夠的強度和剛度，以承受各種載荷。的強度和剛度，以承受各種載荷。橫梁多為槽形。橫梁多為槽形。 第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 如圖所示，中梁式

6、車架只有一根位于中央而貫如圖所示，中梁式車架只有一根位于中央而貫穿汽車全長的縱梁，亦稱為脊骨式車架。穿汽車全長的縱梁，亦稱為脊骨式車架。2 2中梁式車架及結構中梁式車架及結構中梁式車架中梁式車架第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎3 3綜合式車架及結構綜合式車架及結構 如圖所示，由邊梁式和中梁式車架組合構成。車架前段如圖所示，由邊梁式和中梁式車架組合構成。車架前段或后段是邊梁式結構，用以安裝發(fā)動機或后驅動橋；而車或后段是邊梁式結構，用以安裝發(fā)動機或后驅動橋；而車架中段是中梁式結構，其懸伸出來的支架可以固定車身。架中段是中梁式結構，其懸伸出來的支

7、架可以固定車身。 傳動軸從中梁的中間穿過，使之密封防塵傳動軸從中梁的中間穿過，使之密封防塵。綜合式車架綜合式車架第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎4 4無梁式車架及結構無梁式車架及結構 用車身兼做車架。用車身兼做車架。汽車所有零部件、總成都安裝在車身上，汽車所有零部件、總成都安裝在車身上，載荷也由車身來承受，故稱為載荷也由車身來承受，故稱為無梁式車架無梁式車架或或承載式車身承載式車身。 特點：特點：車身底板用縱梁和橫梁加固，車身剛度較好，質量車身底板用縱梁和橫梁加固，車身剛度較好，質量較輕，但制造要求高。目前廣泛用于轎車和客車，較輕，但制造要

8、求高。目前廣泛用于轎車和客車，如圖所示。如圖所示。無梁式車架無梁式車架第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎5 5帶帶X X型橫梁的梯形車型橫梁的梯形車架及結構架及結構 為隔離發(fā)動機的振動和噪聲，提高汽車舒適性，在發(fā)為隔離發(fā)動機的振動和噪聲，提高汽車舒適性，在發(fā)動機與車架之間采用了橡膠軟墊，以取代原剛性連接。動機與車架之間采用了橡膠軟墊，以取代原剛性連接。 為克服剛度不足，轎車車架通常都在前部裝置一根封為克服剛度不足，轎車車架通常都在前部裝置一根封閉截面大橫梁閉截面大橫梁( (箱形截面梁或管形梁箱形截面梁或管形梁) )，車架中部則采用較，車架中部

9、則采用較長的長的X X形橫梁。形橫梁。如圖所示。如圖所示。X X型車架型車架第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.1.2 8.1.2 車架成型工藝對材料的要求車架成型工藝對材料的要求一、車架沖壓件的使用性能對沖壓材料性能的要求一、車架沖壓件的使用性能對沖壓材料性能的要求 車架、車廂中板及一些用于支撐和連接的零部車架、車廂中板及一些用于支撐和連接的零部件，都是重要承載件，多采用模壓成形工藝，故要件，都是重要承載件，多采用模壓成形工藝，故要求材料有較高的求材料有較高的強度、塑性、疲勞耐久性、碰撞能強度、塑性、疲勞耐久性、碰撞能量吸收能力量吸收能力

10、和和焊接性焊接性等。等。 一般選用成形性能較好的一般選用成形性能較好的高強度鋼板高強度鋼板、超細晶超細晶粒鋼板粒鋼板和和超高強度板超高強度板。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二二、車架沖壓工藝對沖壓材料性能的要求車架沖壓工藝對沖壓材料性能的要求 沖壓工藝一般分為沖壓工藝一般分為分離工序分離工序和和成形工序成形工序；按加工工序沖；按加工工序沖壓件大致可分為壓件大致可分為沖裁件沖裁件、彎曲件彎曲件、拉延件拉延件、成形件成形件和和冷擠壓冷擠壓件件。 各類沖壓件對材料的要求，如表列。各類沖壓件對材料的要求，如表列。沖沖 壓壓 件件 類類 型型抗拉強

11、度抗拉強度Mpa伸長率伸長率硬度硬度HRB平板件的沖裁平板件的沖裁8001-884-96a沖裁沖裁b大圓角（大圓角（r2t）的直角）的直角6104-1675-86a淺拉深和成形淺拉深和成形b以圓角半徑（以圓角半徑（rt），作），作180垂直于軋制垂直于軋制方向彎曲或作方向彎曲或作90平行于軋制方向彎曲平行于軋制方向彎曲42013-2764-74a深拉延成形深拉延成形b以圓角半徑（以圓角半徑（rt）作任何方向）作任何方向180彎曲彎曲37024-3652-64深拉延成形深拉延成形33033-4548-52第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.2

12、 8.2 車架零件的沖壓及車架總成制造工藝車架零件的沖壓及車架總成制造工藝8.2.1 8.2.1 汽車用厚板沖壓工藝特點汽車用厚板沖壓工藝特點一、車架鋼板材料一、車架鋼板材料 汽車大梁不但承受較大的汽車大梁不但承受較大的靜載荷靜載荷，而且要承受，而且要承受一定的一定的沖擊、振動沖擊、振動等，故要求鋼板有一定等，故要求鋼板有一定強度、耐強度、耐疲勞性能、沖壓性能和冷彎性能。疲勞性能、沖壓性能和冷彎性能。 目前在汽車制造中，汽車車架使用最多的是目前在汽車制造中，汽車車架使用最多的是優(yōu)優(yōu)質低碳合金鋼質低碳合金鋼16MnL16MnL厚鋼板厚鋼板制造其縱梁和橫梁等結制造其縱梁和橫梁等結構件。這種鋼板具有

13、良好的塑性加工性能、沖壓性構件。這種鋼板具有良好的塑性加工性能、沖壓性能、冷彎性能、拼焊性能，強度和剛度也能滿足汽能、冷彎性能、拼焊性能，強度和剛度也能滿足汽車車架使用要求，故在汽車上應用很廣。車車架使用要求，故在汽車上應用很廣。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二、車架厚板沖裁工藝特點二、車架厚板沖裁工藝特點沖裁坯件在成形模上的放置沖裁坯件在成形模上的放置在凹模一側在凹模一側在凸模一側在凸模一側板件板件1 1落料坯料與成型工序的關系落料坯料與成型工序的關系 在沖裁厚度在沖裁厚度5 510mm10mm的坯料時，會在斷面上產的坯料時，會在斷面上

14、產生很大的塌角，為避免彎生很大的塌角，為避免彎曲成翼板時在彎曲處形成曲成翼板時在彎曲處形成裂紋，應將落料坯料輪廓裂紋，應將落料坯料輪廓的大端面向下放置在彎曲的大端面向下放置在彎曲凹模上，凹模上，如圖所示。如圖所示。注意：注意：第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎2 2模具結構與工作零件要求模具結構與工作零件要求 凹、凸模均為鑲塊結構。凹、凸模均為鑲塊結構。由于沖裁厚料，故模具工由于沖裁厚料，故模具工作零件應有很好的硬度和工作穩(wěn)定性。作零件應有很好的硬度和工作穩(wěn)定性。 凹、凸模鑲塊應用工具鋼制成凹、凸模鑲塊應用工具鋼制成（565660HRC60H

15、RC）。為）。為降低沖裁力，采用波浪式刃口，模架應導向好、剛性好。降低沖裁力，采用波浪式刃口，模架應導向好、剛性好。3 3沖裁凹、凸模間隙的選取沖裁凹、凸模間隙的選取 合理選擇凹、凸間隙，對保證沖裁質量至關重要。合理選擇凹、凸間隙，對保證沖裁質量至關重要。 落料時落料時凹、凸模間的間隙一般取凹、凸模間的間隙一般?。?.080.080.120.12）t t（板厚）；（板厚）；沖孔時沖孔時凹、凸模間隙取凹、凸模間隙?。?.050.050.080.08）t t；同時沖孔同時沖孔凸模須有很高的堅固性和可靠的固定位置。凸模須有很高的堅固性和可靠的固定位置。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造

16、工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎三、車架厚板彎曲成型的工藝特點三、車架厚板彎曲成型的工藝特點1 1最小相對彎曲半徑對產品質量影響最小相對彎曲半徑對產品質量影響較大較大 厚板厚板(t =5(t =510mm)10mm)進進行行U U形彎曲時，在彎曲半形彎曲時，在彎曲半徑區(qū)內會有很厚的金屬包徑區(qū)內會有很厚的金屬包覆住凸模，覆住凸模，如圖所示的如圖所示的C-C-C C 斷面圖和斷面圖和R R的局部放大的局部放大圖；圖；變形區(qū)變形為：變形區(qū)變形為：外層外層受拉伸、內層受壓縮受拉伸、內層受壓縮并并產產生凸起；生凸起；當相對彎曲圓角當相對彎曲圓角半徑與板厚半徑與板厚R/tR/t越小，則越小，則這兩種

17、變形程度越大，有這兩種變形程度越大，有時還會在外側產生裂紋。時還會在外側產生裂紋。 U U形縱梁彎曲變形情況形縱梁彎曲變形情況第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎2 2U U形長彎曲件的長度方向易產生附加彎曲變形形長彎曲件的長度方向易產生附加彎曲變形 當彎曲斷面如當彎曲斷面如圖中圖中A-AA-A所示的所示的U U形形，其縱向長度，其縱向長度又很長又很長(5(510m)10m)的汽車縱梁時，因厚板強制彎曲，的汽車縱梁時，因厚板強制彎曲，在圓角處發(fā)生的變形使靠彎曲凸模的圓角處發(fā)生多在圓角處發(fā)生的變形使靠彎曲凸模的圓角處發(fā)生多余的余的金屬堆積金屬堆積

18、，如圖中如圖中I I部所示部所示。 卸去載荷后，這些多余的受壓縮金屬變形只能卸去載荷后，這些多余的受壓縮金屬變形只能在沿長度方向上擴散并釋放，故導致彎曲件在在沿長度方向上擴散并釋放，故導致彎曲件在長度長度方向上產生翹曲，弦高可達方向上產生翹曲，弦高可達151520mm20mm的附加變形。的附加變形。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.2.2 8.2.2 車架縱梁與橫梁的沖壓成型工藝車架縱梁與橫梁的沖壓成型工藝一一、車架縱梁沖壓成型工藝車架縱梁沖壓成型工藝 1. 1.車架縱梁的沖壓成型工藝車架縱梁的沖壓成型工藝 車架縱梁的沖壓成型工藝流程一般

19、為：車架縱梁的沖壓成型工藝流程一般為：剪床剪床下料下料用模具落料、沖工藝孔用模具落料、沖工藝孔用模具壓彎成形用模具壓彎成形沖腹板孔沖腹板孔沖翼板孔沖翼板孔裝配裝配油漆。油漆。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎2 2縱梁沖壓工藝中應注意的問題縱梁沖壓工藝中應注意的問題1 1）落料）落料工序工序 在設計縱梁落料模時，采用波浪式凹模刃口，在設計縱梁落料模時，采用波浪式凹模刃口，可將沖裁力減少可將沖裁力減少2/32/3左右，采用左右，采用40000kN40000kN的壓力機的壓力機便可將便可將6 68mm8mm厚的縱梁鋼板進行落料。厚的縱梁鋼板進行落

20、料。 凹模波浪式刃口的高低之差為料厚的（凹模波浪式刃口的高低之差為料厚的（3 33.53.5）t t（板厚）（板厚），斜刃口與水平線的夾角為斜刃口與水平線的夾角為3 33.53.5。凹模鑲塊的長度一般為凹模鑲塊的長度一般為350350400mm400mm。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎2 2）沖孔工序）沖孔工序 為降低沖孔力和防止沖孔沖模折斷，應將所有一次沖為降低沖孔力和防止沖孔沖模折斷，應將所有一次沖制的沖頭分成制的沖頭分成3 3種或種或4 4種高度，每種種高度，每種高度差為（高度差為（2/32/31 1）t t（板厚）（板厚）。其中。

21、其中直徑較大的沖頭長度較長直徑較大的沖頭長度較長；直徑較小的沖直徑較小的沖頭最短，頭最短，如圖所示如圖所示。 這樣可避免因退料力不均而發(fā)生小沖頭折斷。這樣可避免因退料力不均而發(fā)生小沖頭折斷。沖頭 縱梁逐漸沖孔示意圖縱梁逐漸沖孔示意圖 第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎3 3）縱梁壓彎工藝注意事項）縱梁壓彎工藝注意事項為保證兩翼面上孔的為保證兩翼面上孔的對稱性對稱性、準確性準確性和和彎曲高度一致彎曲高度一致 性性，在彎曲成型時應注意導正銷的數(shù)量和位置要求。，在彎曲成型時應注意導正銷的數(shù)量和位置要求?？v梁彎曲成型后，不能有撕裂或裂紋?？v梁彎曲成型

22、后，不能有撕裂或裂紋?？v向回彈（拱曲）縱梁的彎曲屬于厚料寬板彎曲，且縱向回彈（拱曲）縱梁的彎曲屬于厚料寬板彎曲，且 相對彎曲半徑較小，故彎曲成型時要防止回彈與裂紋。相對彎曲半徑較小，故彎曲成型時要防止回彈與裂紋。防止縱向回彈防止縱向回彈( (拱曲拱曲) )措施措施 利用利用“反變形原理反變形原理”，將，將 凹模沿長度方向下凹，將凸模沿長度方向凸起。凹模沿長度方向下凹，將凸模沿長度方向凸起。如后如后 圖所示。圖所示。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎1 1 8 7 6 5 4 3 2 18 7 6 5 4 3 2 19 911111010縱梁彎

23、曲模具的反變形設計縱梁彎曲模具的反變形設計1-1-凸模凸模 2-2-墊板墊板 3-3-定位釘定位釘 4-4-頂桿頂桿 5-5-彈簧彈簧 6-6-螺釘螺釘 7-7-側向定位板側向定位板 8-8-角度定位樣板角度定位樣板 9-9-墊板墊板 10-10-頂桿頂桿 11-11-凹模鑲塊凹模鑲塊R6a a）平面凸模）平面凸模c c）凸起的凸模）凸起的凸模d d）用凸起凸模后）用凸起凸模后 的長度方向變形的長度方向變形b b）沿凸模長的變形）沿凸模長的變形第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二二、車架橫梁沖壓成型工藝車架橫梁沖壓成型工藝 商用車車架上一般有

24、商用車車架上一般有5 51111根橫粱，用途和結構根橫粱，用途和結構各不相同。不同條件的汽車橫梁其結構型式變化較大。各不相同。不同條件的汽車橫梁其結構型式變化較大。 目前，汽車車架上使用的橫粱通常以目前，汽車車架上使用的橫粱通常以槽型式槽型式和和鱷鱷魚口式魚口式居多，居多，如圖所示如圖所示。 車架橫梁的結構形式車架橫梁的結構形式 a a）槽型式橫粱）槽型式橫粱 b b）鱷魚口式橫粱）鱷魚口式橫粱 第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 橫梁沖壓成型工藝橫梁沖壓成型工藝流程：流程： 車架橫梁成型過程與縱梁類似，只是長度比縱車架橫梁成型過程與縱梁類似

25、，只是長度比縱梁短得多，所需沖裁和彎曲力也小得多。梁短得多，所需沖裁和彎曲力也小得多。 槽型式橫梁槽型式橫梁工藝流程一般為：工藝流程一般為：剪床下料剪床下料用模具落料、沖工藝孔用模具落料、沖工藝孔用模具壓彎成用模具壓彎成形形沖腹板孔沖腹板孔沖孔沖孔裝配裝配油漆油漆 形狀較復雜的厚板（形狀較復雜的厚板（3.5mm3.5mm5mm5mm）橫梁成型，）橫梁成型，在選用鋼板質量上，不但要滿足高強度的要求，而在選用鋼板質量上，不但要滿足高強度的要求，而且要滿足沖壓成型性要求。且要滿足沖壓成型性要求。 目前國內多選用目前國內多選用16MnL16MnL、10Ti10Ti、08Ti08Ti等材料。等材料。第第

26、8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.3 8.3 車輪（鋼圈）的沖壓工藝車輪（鋼圈）的沖壓工藝8.3.1 8.3.1 汽車車輪的基本結構及材料汽車車輪的基本結構及材料一一、汽車車輪的基本結構汽車車輪的基本結構 車輪車輪是介于輪胎和車橋之間承受負荷的旋轉組件，是介于輪胎和車橋之間承受負荷的旋轉組件，一般由一般由輪轂輪轂、輪輻輪輻和和輪輞輪輞所組成。所組成。 輪轂輪轂通過圓錐滾子軸承套裝在通過圓錐滾子軸承套裝在車橋（或半軸套管車橋（或半軸套管）或或轉向節(jié)軸頸轉向節(jié)軸頸上。上。 輪輞輪輞也叫鋼圈，用以安裝輪胎，與輪胎共同承受也叫鋼圈，用以安裝輪胎，與輪

27、胎共同承受作用在車輪上的負荷，并散發(fā)高速行駛時輪胎上產生作用在車輪上的負荷，并散發(fā)高速行駛時輪胎上產生的熱量及保證車輪具有合適的斷面寬度和橫向剛度。的熱量及保證車輪具有合適的斷面寬度和橫向剛度。 輪輻輪輻將輪輞與輪轂連接起來。將輪輞與輪轂連接起來。輪輞與輪輻可以是輪輞與輪輻可以是整體的整體的( (不可拆式不可拆式) )，也可以是可拆式的。，也可以是可拆式的。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎車輪的基本結構車輪的基本結構 車輪分類：車輪分類：按輪輻構造可分為：按輪輻構造可分為：輻板式輻板式和和輻條式輻條式兩兩種。種。如圖所示如圖所示。 目前，普

28、通級轎車和輕、中型載貨汽車多采用輻板目前，普通級轎車和輕、中型載貨汽車多采用輻板式車輪；高級轎車、競賽汽車及重型載貨汽車多采用輻式車輪；高級轎車、競賽汽車及重型載貨汽車多采用輻條式車輪。條式車輪。a a）輻板式車輪）輻板式車輪 b b）輻條式車輪）輻條式車輪第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二二、汽車車輪材料汽車車輪材料1 1鋼制車輪及特點鋼制車輪及特點 長期以來，鋼制車輪在汽車車輪中占主導地位。自上長期以來，鋼制車輪在汽車車輪中占主導地位。自上 世紀世紀8080年代起，鋼輪的市場份額逐步減小，被鋁合金年代起，鋼輪的市場份額逐步減小，被鋁合金

29、 所代替。所代替。 鋼輪份額快速下跌的原因有多方面的因素，而外觀吸鋼輪份額快速下跌的原因有多方面的因素，而外觀吸 引力是最主要的因素。引力是最主要的因素。 鋼制車輪的優(yōu)缺點：鋼制車輪的優(yōu)缺點： 鋼制車輪成本低，安全性比鋁合金車輪更具優(yōu)勢。鋼制車輪成本低，安全性比鋁合金車輪更具優(yōu)勢。故大部分用于載重汽車車輪；故大部分用于載重汽車車輪； 加工成型性能和制造工藝難以做到鋁合金車輪那樣加工成型性能和制造工藝難以做到鋁合金車輪那樣的結構和外形多樣化。的結構和外形多樣化。 鋼車輪質量大，制造和使用上消耗的能量比鋁制車鋼車輪質量大，制造和使用上消耗的能量比鋁制車輪大得多。輪大得多。第第8 8章章 車輪、車架

30、制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎2 2鋁制車輪及特點鋁制車輪及特點具有具有美觀、舒適、節(jié)能、質美觀、舒適、節(jié)能、質 量小量小等優(yōu)點；等優(yōu)點；抓地性好抓地性好，具有更精確的轉，具有更精確的轉 向動作和更好的轉彎性能；向動作和更好的轉彎性能；慣性小，改善了加速性和制慣性小，改善了加速性和制 動性；動性；有良好的導熱性，提高了制有良好的導熱性，提高了制 動系統(tǒng)散熱性能，大幅度降動系統(tǒng)散熱性能，大幅度降 低了由高熱導致的制動失靈低了由高熱導致的制動失靈。 奧迪轎車鋁合金車輪奧迪轎車鋁合金車輪 如圖示的如圖示的鋁合金車輪在轎車上使用高達鋁合金車輪在轎車上使用高達90% 90%

31、 以上。以上。特點：特點：與鋼車輪相比與鋼車輪相比第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎3 3鎂合金車輪及特點鎂合金車輪及特點鎂在實用金屬中密度最小，能減輕整車質量，減鎂在實用金屬中密度最小，能減輕整車質量，減 少油耗。少油耗。強度高于鋁合金和鋼，剛度接近鋁合金和鋼，能強度高于鋁合金和鋼，剛度接近鋁合金和鋼，能 夠承受一定的負荷。夠承受一定的負荷。具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品 率低，降低了生產成本。率低，降低了生產成本。具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁

32、合金和鑄 鐵，用作輪圈可以減少振動，提高汽車的安全性鐵，用作輪圈可以減少振動，提高汽車的安全性 和舒適性。和舒適性。 用鎂合金制造車輪，是高檔汽車發(fā)展的趨勢。用鎂合金制造車輪，是高檔汽車發(fā)展的趨勢。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎4 4復合材料（塑料或碳纖維）復合材料（塑料或碳纖維）5 5鋼鋁組合車輪鋼鋁組合車輪 輪輞為普通鋼制輪輞，輪輻為鑄造的鋁合金輪輻，輪輞為普通鋼制輪輞，輪輻為鑄造的鋁合金輪輻，經過機械加工，借助嵌件與鋼的輪輞裝焊而成。經過機械加工，借助嵌件與鋼的輪輞裝焊而成。 它集中了鋼制車輪與鋁合金車輪的優(yōu)點，并以它集中了鋼制車輪

33、與鋁合金車輪的優(yōu)點，并以其較低的價格占領了市場的一席之地。其較低的價格占領了市場的一席之地。一般用于賽車，重量更輕，強度高，但價格昂貴。一般用于賽車，重量更輕，強度高，但價格昂貴。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.3.2 8.3.2 車輪的沖壓工藝車輪的沖壓工藝 一、型鋼車輪結構形式一、型鋼車輪結構形式 目前國內外采用的有：目前國內外采用的有：兩件式、三件式、四件式兩件式、三件式、四件式、五件式五件式等等, ,其中大量采用兩件式和三件式其中大量采用兩件式和三件式, ,如圖所示。如圖所示。 車輪輪輞、擋圈、鎖圈的材料車輪輪輞、擋圈、鎖圈的材

34、料均采用軋制的均采用軋制的異型異型材材, ,而而輪輻輪輻則用厚鋼板沖壓成型。則用厚鋼板沖壓成型。輪輞輪輞擋圈擋圈焊縫焊縫輪輻輪輻輪輞輪輞鎖圈鎖圈擋圈擋圈焊縫焊縫輪輻輪輻a）兩件式）兩件式 b）三件式）三件式 型鋼車輪的結構形式型鋼車輪的結構形式 第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二、滾壓成型車輪結構形式二、滾壓成型車輪結構形式 輪輞用鋼板經滾壓加工輪輞用鋼板經滾壓加工成型。成型。 為適應裝配子午線無內為適應裝配子午線無內胎輪胎和提高乘用的舒適性胎輪胎和提高乘用的舒適性, ,其制造精度其制造精度, ,如徑向、側向如徑向、側向跳動跳動, ,安裝面

35、的平面度以及安裝面的平面度以及氣密性等氣密性等, ,均提出了比型鋼均提出了比型鋼車輪更為嚴格的要求。車輪更為嚴格的要求。 其結構如圖所示。其結構如圖所示。滾壓成型車輪的結構形式滾壓成型車輪的結構形式第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎三、鋼制車輪對材料的要求三、鋼制車輪對材料的要求 1)1)選用的鋼材必須保證車輪有足夠的強度和疲勞壽命。選用的鋼材必須保證車輪有足夠的強度和疲勞壽命。 2) 2)選用的材料應能達到車輪結構的輕量化選用的材料應能達到車輪結構的輕量化, ,以降低汽車以降低汽車油耗。為此油耗。為此, ,應在保證強度與壽命的前提下應在保證

36、強度與壽命的前提下, ,鋼材的力學性能鋼材的力學性能指標應盡量提高。指標應盡量提高。 3) 3)選用的鋼材應有良好的工藝性和可加工性、足夠的延選用的鋼材應有良好的工藝性和可加工性、足夠的延伸率、可塑性和良好的焊接性能。同時鋼材應有較高的內在伸率、可塑性和良好的焊接性能。同時鋼材應有較高的內在、外觀質量。、外觀質量。 鋼制車輪材料主要有：鋼制車輪材料主要有： 12LW、15LW、16Mn、Q235等鋼號。等鋼號。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.3.3 8.3.3 型鋼車輪的制造工藝型鋼車輪的制造工藝 如圖所示如圖所示, , 型鋼車輪的輪輞

37、、型鋼車輪的輪輞、擋圈的斷面是異型斷面，擋圈的斷面是異型斷面，均采用由鋼廠直接供應均采用由鋼廠直接供應的型材進行彎曲成型；的型材進行彎曲成型； 輪輻則是用熱軋鋼輪輻則是用熱軋鋼板沖壓成型板沖壓成型, ,二者成型工二者成型工藝截然不同藝截然不同 型鋼車輪（二件式）斷面形式型鋼車輪（二件式）斷面形式第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎1 1型鋼輪輞的制造工藝流程型鋼輪輞的制造工藝流程 如后圖所示如后圖所示, ,中、重型商用車的輪輞制造工藝流程中、重型商用車的輪輞制造工藝流程基本上由基本上由1515道工序組成。道工序組成。 工藝流程：工藝流程：1 1

38、）剪切下料剪切下料2 2）酸洗除銹酸洗除銹( (圖中未畫圖中未畫出出) )33）在裝用卷圓機上進行輪輞卷圓在裝用卷圓機上進行輪輞卷圓4 4）旋壓校正旋壓校正5 5）將圓筒狀的輪輞的兩端頭壓平將圓筒狀的輪輞的兩端頭壓平6 6）切口切口7 7）修修正切對口正切對口8 8）在對口焊機上對焊在對口焊機上對焊9 9）切除焊后的焊切除焊后的焊渣、焊瘤渣、焊瘤1010）沿弧線校正輪輞并精修焊縫沿弧線校正輪輞并精修焊縫1111）修修磨焊縫磨焊縫1212）從內側方向清理并修光焊縫與對口從內側方向清理并修光焊縫與對口1313）擴脹輪輞擴脹輪輞1414）按外形輪廓壓縮外形按外形輪廓壓縮外形1515）精壓縮精壓縮外形

39、外形 第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎用型鋼制造商用車輪輞的工藝流用型鋼制造商用車輪輞的工藝流程程第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二、型鋼輪輞卷圓的重點工序說明二、型鋼輪輞卷圓的重點工序說明1.1.輪輞卷圓的難易部位輪輞卷圓的難易部位 輪輞的異型斷面如圖所示輪輞的異型斷面如圖所示, ,其各段的厚度、剛度與形狀其各段的厚度、剛度與形狀均不相同。均不相同。其中：其中： A A段段為輪輞凸緣部分為輪輞凸緣部分, ,類似角鋼結構類似角鋼結構, ,主要承受汽車行駛主要承受汽車行駛中輪胎側向壓力形成

40、的循環(huán)載荷，中輪胎側向壓力形成的循環(huán)載荷，卷圓時此段成型最困難卷圓時此段成型最困難輪輞斷面特征輪輞斷面特征 B B段段是輪輞的直是輪輞的直線腰部，可視為平板線腰部，可視為平板卷圓，容易成型；卷圓，容易成型； C C段段為圈槽部分，為圈槽部分，承受彎矩較大且各處承受彎矩較大且各處厚度不同，此段成型厚度不同，此段成型也較困難。也較困難。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎2.2.輪輞卷圓工藝設備輪輞卷圓工藝設備 輪輞卷圓通常在非對稱排列的四軸專用卷圓機上進行。輪輞卷圓通常在非對稱排列的四軸專用卷圓機上進行。卷卷圓機輥軸的排列如圖所示圓機輥軸的排列如

41、圖所示。 卷圓時卷圓時, ,頂輥和底輥的作用力使輪輞的局部產生彎曲變形頂輥和底輥的作用力使輪輞的局部產生彎曲變形卷圓屬于回轉連續(xù)局部成型卷圓屬于回轉連續(xù)局部成型, ,最后完成輪輞卷圓。從動輥通常最后完成輪輞卷圓。從動輥通常設計成錐形設計成錐形, ,用以控制輪輞卷圓后的開口大小和縱向錯口。用以控制輪輞卷圓后的開口大小和縱向錯口。a a）輥輪排列）輥輪排列 b b）用小綴角輥圓）用小綴角輥圓輪輞斷面特征輪輞斷面特征第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎3.3.輪輞的初壓縮、擴脹、精壓縮輪輞的初壓縮、擴脹、精壓縮 由于采用錐輥卷圓由于采用錐輥卷圓, ,

42、故經卷圓后得到的輪輞故經卷圓后得到的輪輞也是錐體形也是錐體形, , 因此需要對輪輞擋圈槽部進行圓周因此需要對輪輞擋圈槽部進行圓周初壓縮，最終使輪輞上下端近似相等初壓縮，最終使輪輞上下端近似相等, ,以保證輪以保證輪輞擴脹時上下端能均勻擴脹輞擴脹時上下端能均勻擴脹, ,以減少擴裂廢品。以減少擴裂廢品。 第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎3.3.輪輞的初壓縮、擴脹、精壓縮輪輞的初壓縮、擴脹、精壓縮 輪輞擴脹是輪輞整形的關鍵，通過選擇合適的擴張輪輞擴脹是輪輞整形的關鍵，通過選擇合適的擴張模模, ,如圖如圖 a a）所示）所示，使材料發(fā)生合理塑性變形

43、，最后經過，使材料發(fā)生合理塑性變形，最后經過輪輞精壓縮，使輪輞達到最終尺寸并使其圓度、徑向與輪輞精壓縮，使輪輞達到最終尺寸并使其圓度、徑向與側向跳動均達到技術要求。精壓縮所用的模具結構側向跳動均達到技術要求。精壓縮所用的模具結構如圖如圖 b b）所示）所示。輪輞模具輪輞模具a a）輪輞擴脹模結構）輪輞擴脹模結構 b b）輪輞精壓縮模結構）輪輞精壓縮模結構第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎二、輪輻的制造工藝二、輪輻的制造工藝 輪輻也是車輪總成中的重要構件輪輻也是車輪總成中的重要構件, ,它與車輪總它與車輪總成聯(lián)成一體傳遞轉矩。成聯(lián)成一體傳遞轉矩

44、。 輪輻的制造工藝流程如下輪輻的制造工藝流程如下: :剪切下料剪切下料酸洗除銹酸洗除銹沖工藝孔并同時落料沖工藝孔并同時落料沖壓沖壓成型成型沖中心孔及螺栓孔沖中心孔及螺栓孔沖通風孔沖通風孔擠壓通風孔擠壓通風孔毛刺毛刺校平輪輻底平面校平輪輻底平面車削輪輻外徑車削輪輻外徑沖豁口。沖豁口。1 1輪輻的制造工藝流程輪輻的制造工藝流程第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 輪輻沖工藝孔及落料工序可在輪輻沖工藝孔及落料工序可在250002500030000KN30000KN壓力機上用壓力機上用一套連續(xù)模來完成。為保證后續(xù)加工的定位及同軸度要求，必一套連續(xù)模來完

45、成。為保證后續(xù)加工的定位及同軸度要求，必須在成型前沖制定位工藝孔，一般可取直徑為須在成型前沖制定位工藝孔，一般可取直徑為60mm60mm。沖孔落料沖孔落料連續(xù)模的結構如圖所示。連續(xù)模的結構如圖所示。 輪輻材料較厚（輪輻材料較厚（t=8t=814mm14mm），沖裁力較大，故沖工藝孔），沖裁力較大，故沖工藝孔需采用需采用8000kN8000kN以上的壓力機，其凹模應應采用波浪型刃口。以上的壓力機，其凹模應應采用波浪型刃口。輪輻沖孔落料連續(xù)模輪輻沖孔落料連續(xù)模第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎8.3.3 8.3.3 滾壓型車輪的制造工藝滾壓型車輪

46、的制造工藝一、滾型車輪輪輞的制造工藝一、滾型車輪輪輞的制造工藝剪條料剪條料滾邊壓字滾邊壓字卷圓卷圓壓平壓平對焊對焊刨渣刨渣滾壓滾壓焊縫焊縫切端頭切端頭水冷水冷壓圓壓圓擴口擴口一滾一滾二滾二滾三三滾滾擴張精整擴張精整沖氣門孔沖氣門孔壓氣門孔毛刺。壓氣門孔毛刺。 1 1滾型車輪輪輞制造工藝流程滾型車輪輪輞制造工藝流程第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎2 2等強度旋壓輪輻的工藝流程等強度旋壓輪輻的工藝流程 等強度輪輻是將板料通過強力旋壓等強度輪輻是將板料通過強力旋壓, ,在成型的同時還在成型的同時還改變輪輻壁厚改變輪輻壁厚, ,減小輪輻受力最小部位

47、的厚度減小輪輻受力最小部位的厚度, ,以獲得等以獲得等強度結構強度結構, ,既能節(jié)省材料及簡化工藝既能節(jié)省材料及簡化工藝, ,又能使輪輻具有最又能使輪輻具有最佳的力學性能。佳的力學性能。如圖示。如圖示。等強度旋壓輪輻示意圖等強度旋壓輪輻示意圖剪床下料剪床下料酸洗除銹酸洗除銹落料落料強力旋壓成型強力旋壓成型滾剪修邊滾剪修邊沖通風孔沖通風孔沖中心孔沖中心孔沖沖螺栓孔螺栓孔車外圓與中心孔并車外圓與中心孔并倒角倒角擴螺栓孔并倒角擴螺栓孔并倒角等強度輪輻的工藝流程：等強度輪輻的工藝流程：第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎3 3滾型車輪重點工序滾型車輪重

48、點工序1 1）輪輞滾型原理）輪輞滾型原理 輪輞滾型是輪輞制造輪輞滾型是輪輞制造工藝核心部分，由液壓電工藝核心部分，由液壓電動機驅動的上、下輥均為動機驅動的上、下輥均為主動輥，其轉速在一定程主動輥，其轉速在一定程度上隨外負荷的變化而變度上隨外負荷的變化而變化，以保證上、下輥在輪化，以保證上、下輥在輪輞理論直徑處的線速度一輞理論直徑處的線速度一致，防止因線速度差過大致，防止因線速度差過大而造成圓角處減薄量過大。而造成圓角處減薄量過大。輪輞滾型示意圖輪輞滾型示意圖第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 2 2）輪輞滾型過程）輪輞滾型過程 輪輞滾型尺寸復

49、雜，要使輪輞形狀和尺寸達到輪輞滾型尺寸復雜，要使輪輞形狀和尺寸達到要求，應采用三道次滾型，要求，應采用三道次滾型，如圖所示。如圖所示。輥型車輪輪輞滾型過程示意圖輥型車輪輪輞滾型過程示意圖第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 一次滾型一次滾型 如圖如圖a) a) 所示所示 主要靠上輥主要靠上輥A A處向下運劫，使金屬向底槽部位處向下運劫，使金屬向底槽部位流動。流動。 為使二次滾型局為使二次滾型局部不變薄，在一次滾部不變薄，在一次滾型中底部應多儲料，型中底部應多儲料，為此上輥頂部應設計為此上輥頂部應設計出出R R形，使輪輞底部滾形，使輪輞底部滾成弧

50、形；為使?jié)L型過成弧形；為使?jié)L型過程中金屬流動順利，程中金屬流動順利，在上輥在上輥R2R2、R3 R3 處應留處應留出間隙。出間隙。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 二次滾型二次滾型 如圖如圖 b) b) 所示所示 滾型過程中主要靠一次成型的底槽定位，成型滾型過程中主要靠一次成型的底槽定位，成型除凸緣之外的其他部分。為防止在成型過程中局部除凸緣之外的其他部分。為防止在成型過程中局部減薄，在下輥減薄，在下輥R1 R1 處應留出間隙。處應留出間隙。第第8 8章章 車輪、車架制造工藝車輪、車架制造工藝 汽車制造工藝基礎汽車制造工藝基礎 三次滾型三次滾型 如圖如圖c) c) 所示所示 以二次滾型形成的肩寬定位，成