轮辐轮圈的成型方法与流程

1.本发明属于行走机构技术领域，特别涉及一种轮辐轮圈的成型方法。


背景技术：

2.在履带行走机构中的支重轮用于能支承机械的载荷和对履带进行导向和限位。在机械转向时，支重轮能迫使履带随之偏转滑移，同时还能有效防止履带滑脱。工程或农用机械的工作环境恶劣，支重轮常在污泥与砂石路面行走，其轮圈极易发生损伤。如中国专利cn205675151u所公开的一种旋压结构收割机支重轮中，内轮体100、外轮体400的外端面处分别设有翻边，这样能提升轮体强度以便维持轮圈的圆度，然而在实际应用时，轮体外段受路面石头的挤压会发生变形，导致支重轮失圆，进而使得机械转向困难、履带磨损严重。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种强度高、使用寿命长的轮辐轮圈的成型方法。
4.为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种轮辐轮圈的成型方法，包括以下步骤：
6.a、落料：原料平板上冲裁出圆环形的坯板；
7.b、一次成型：坯板内侧部的环形区域成型为整体呈上大、下小的圆锥台形的盆状构成辐板，位于辐板外侧的环形区域向下弯制成上小、下大的锥环形构成轮圈的一次成型位，一次成型为冲压成型；
8.c、二次成型：步骤b中的轮圈自一次成型位继续弯折至轮圈为圆柱管形的终止位，处于终止位的轮圈圈芯与辐板孔芯同芯布置，本步骤采用旋压轮旋压弯制。
9.与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：中心辐板采用冲压成型，外部圈体采用旋压弯制，成型工艺选用合理，采用较少的加工步骤就能高效率、高质量地实现轮体的加工。加工得到产品的轮圈抗变形能力强，从而能满足恶劣环境下的使用需求。
附图说明
10.下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
11.图1是落料得到的坯板的主视图；
12.图2是图1中的a-a剖视图；
13.图3是一次成型得到的坯板的主视图；
14.图4是图3中的b-b剖视图；
15.图5是二次成型得到的坯板的主视图；
16.图6是图5中的c-c剖视图；
17.图7是步骤d中切削轮圈口沿形成薄边时的剖视示意图；
18.图8是实施例二加工得到的成品轮的剖视示意图；
19.图9是步骤c中上模与下模尚未合模状态的示意图；
20.图10是步骤c1预成型轮与轮圈接触时的示意图；
21.图11是步骤c1预成型轮处于成型位时的示意图；
22.图12是步骤c2成型轮与轮圈接触时的示意图；
23.图13是步骤c2成型轮处于成型位时的示意图；
24.图14是实施例三加工得到的成品轮的剖视示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。为便于叙述，下文按照附图的上下方向说明，实际应用时可根据需求卧置或倒置。
26.实施例一
27.本实施例加工得到的轮辐轮圈结构如附图5、6所示，轮辐整体呈扁浅环形板状，呈圆柱管状的轮辐外缘111与轮圈12折返式叠合布置。
28.本实施例的轮辐轮圈的成型方法具体包括以下步骤：
29.a、落料：原料平板上冲裁出圆环形的坯板10。
30.如附图1所示，坯板10的周向方向间隔布置有径向位置相同的减重孔115。本实施例中，为保证轮圈12的完整性以保障其行走性能，包括减重孔115的内侧环形板域用于成型轮辐，位于该环形板域外部的环形板域用于成型轮圈12。在其他实施例中，轮辐轮圈上可以不设置减重孔，则得到的坯板10为中部设有套接孔114的环形板。
31.b、一次成型：坯板10内侧部的环形区域成型为整体呈上大、下小的圆锥台形的盆状构成辐板11，位于辐板11外侧的环形区域向下弯制成上小、下大的锥环形构成轮圈12的一次成型位，一次成型为冲压成型。本步骤中，辐板11基本成型，轮圈12需要进一步旋压加工至成型位。
32.c、二次成型：步骤b中的轮圈12自一次成型位继续弯折至轮圈12为圆柱管形的终止位，处于终止位的轮圈12圈芯与辐板11孔芯同芯布置，本步骤采用旋压轮旋压弯制。
33.具体如附图9所示，旋压弯制加工时，提供旋转轴同芯布置的上模20和下模30，上模20和下模30包括彼此相对布置的上凸台21和下凹台31，坯板10呈上大、下小的姿态置放于下凹台31内，上模20与下模30合模后，上凸台21和下凹台31分别压、顶辐板11。在保证辐板11的可靠固定的前提下，便于旋压加工轮对自由悬伸于上凸台21、下凹台31压顶配合面旁侧的轮圈12进行旋压弯制加工。
34.为便于轮圈12圈体旋压弯制至成型位，处于一次成型位的轮圈12的锥面与水平面夹角布置。为防止冲压成型后轮圈12与辐板外缘111交界处板体过薄影响轮圈12与辐板11连接的可靠性，轮圈12的锥面与水平向的夹角不宜过大，而轮圈12与辐板外缘111夹角过小则后续步骤中难以对轮圈12进行进一步弯制加工，旋压弯制时容易发生板料堆积导致成品率低下。故而本实施例中，一次成型位的轮圈12的锥面与水平面向的夹角为α，0《α《30
°
，具体实施时，10≤α≤15
°
。这样的话，如附图4所示，一次成型轮圈12的悬伸边沿与成型轮圈12的悬伸边沿的轴向、径向差值较大，一次成型轮圈12需旋压弯制近90
°
，为保证轮圈12旋压弯制的成品率，本实施例中，轮圈12的旋压成型具体包括两个步骤。
35.c1、预弯：夹持定位辐板11的居中区域，旋压弯制轮圈12的悬伸段使轮圈12截面呈向下开口的半抛物线状。
36.上模20、下模30旁侧设有预成型轮40，预成型轮40的轮芯与上凸台21、下凹台31轴芯平行布置且间距可调。预成型轮40绕其自身转轴转动的同时向靠近上模20、下模20侧位移，与轮圈12接触并将其旋压弯制至设定位后，预成型轮40远离上模20、下模30完成预弯加工。
37.预成型轮40的轮体外周面包括呈内凹弧面状的预成型面42。预成型面42的上边沿高于处于一次成型位的轮圈12的外边沿，预成型面42的下边沿低于处于预弯成型位的轮圈12的下边沿，这样预成型轮40靠近上模20、下模30时，轮圈12的外边沿最先与预成型面42接触，而后预成型轮40进一步靠近上模20、下模30，轮圈12才能始终在预成型面42的引导下向下弯曲收口至预弯位。预成型面42的下边沿高于成型轮圈12的下端或与成型轮圈12的下端平齐，本实施例中下凹台31的基部台面33限制成型轮圈12的下端，换言之，预成型面42的下边沿不低于下凸台的基部台面33，避免作业时预成型轮40与下模30发生干涉造成模具损伤。如附图11所示，经预弯加工得到的轮圈12的截面呈开口向下的收口弧形，预弯位轮圈12的悬伸端邻近下凹台31的基部台面33布置。预弯位轮圈12的下口沿整体呈圆柱环状，预弯位轮圈12与下凹台台体外周面32径向的间距小于等于轮圈12轴向尺寸的1/2。如附图11所示，预弯位轮圈12的悬伸边沿与成型轮圈12的悬伸边沿的轴向差值得以大大减小，预弯位轮圈12的悬伸边沿与成型轮圈12的悬伸边沿的径向差值减小近一半。本实施例中，预弯位轮圈12的悬伸边沿与成型轮圈12的悬伸边沿的轴向间距小于成型轮圈12悬伸边沿轴向尺寸的1/3。
38.本实施例中，预成型面42的上端衔接有避让面41，避让面41能增强预成型轮40上段轮体的强度，从而可靠维持预成型面42上段的型面。如附图10所示，预成型面42的上段向外凸伸，若未设置避让面41，则预成型面42的上段呈悬伸臂状且臂体在轴向方向上的尺寸较小，而旋压作业时该段优先与轮圈12接触并始终与轮圈12接触并相互作用，预成型面42上段极易在旋压加工过程中发生形变，进而使其型面变形。故而，本实施例为可靠维持预成型面42的型面轮廓，于预成型面42的上端衔接避让面41，避让面41的下端高于一次成型位轮圈12的外边沿。具体如附图10所示，预成型面42与避让面41的交界处位于辐板外缘111的外侧，避让面41为柱芯与预成型轮40轮芯重合的圆柱面，预成型轮40处于成型位时，避让面41与轮圈12分离布置。
39.c2、叠合：维持辐板11居中区域的定位夹持姿态，旋压弯制轮圈12整个圈体使轮圈12成型为圆柱管形。
40.上模20、下模30旁侧设有成型轮50，成型轮50的轮芯与上凸台21、下凹台31配合面的轴芯平行布置且间距可调，成型轮50的成型面51为柱芯平行于成型轮50轮芯的圆柱面。
41.驱使成型轮50的轴芯向靠近上模20、下模30侧平移至成型位，将预弯位轮圈12、辐板外缘111旋压成型，成型轮50处于成型位时，成型面51与上凸台21、下凹台31的外周壁围合形成容纳轮圈12与辐板外缘111的空域。本实施例加工得到的成品轮盘10如附图6所示，辐板外缘111成圆柱管状，故而，上凸台21、下凹台31的外周面为柱芯与上凸台21轴芯重合的圆柱面，上凸台台体外周面22构成辐板外缘111的内成型面，下凹台台体外周面32构成轮圈12的内成型面，上凸台台体外周面22与下凹台台体外周面32的径向差为坯板10厚度d，上凸台21与下凹台31合模状态下，上凸台基部台面23与下凹台基部台面33的间距与轮圈的轴向尺寸吻合。
42.本实施例中辐板11的內缘112为垂直于其轴向的平面状的环台，辐板內缘112通过锥环113与辐板外缘111相连，在其他实施例中，辐板內缘112也可通过台阶状锥环113与辐板外缘111相连。在步骤c中，下凹台31的中心台面与辐板內缘112吻合，上凸台21和下凹台31夹紧辐板11的锥环或台阶状锥环113段。辐板11除辐板外缘111外的其他板域，均于步骤b，即一次成型工序中冲压成型，这样能简化加工流程，提升加工效率。
43.另外，为保证二次成型时轮圈12处板料的流动性，一次成型完毕后辐板11的外缘111呈上大下小的锥环形，处于一次成型位的辐板外缘111与铅锤向的夹角为β，0《β≤25
°
。在步骤c中，辐板外缘111随轮圈12折弯收口至终止位，本实施例中，处于终止位的辐板外缘111与铅锤向的夹角β为0。
44.实施例二
45.本实施例与实施例一的不同之处在于，步骤c完成后还包括步骤d，翻边成型：轮圈12的口沿内撇形成翻边121。
46.具体如附图7、8所示，先沿轮圈12周向切削其口沿外表面形成薄边122，而后将薄边122向内翻折成型为翻边121。这样在减轻轮盘10的重量的同时还能提升轮圈12的圈体强度。
47.实施例三
48.如附图14所示，本实施例与实施例二的不同之处在于，辐板外缘111为上大、下小锥环形，则相关加工模具需要作适应性修改。优选方案中，处于终止位的辐板外缘111与铅锤向的夹角β为小于等于10
°
。为保证辐板外缘111的成型姿态，处于一次成型位的辐板外缘111与铅锤向的夹角β应当满足10≤β≤25
°
，并且，上凸台台体外周面22为与辐板外缘111吻合的锥面，上凸台台体外周面22与下凹台台体外周面32的径向差大于等于坯板10厚度d。

技术特征：
1.一种轮辐轮圈的成型方法，包括以下步骤：a、落料：原料平板上冲裁出圆环形的坯板(10)；b、一次成型：坯板(10)内侧部的环形区域成型为整体呈上大、下小的圆锥台形的盆状构成辐板(11)，位于辐板(11)外侧的环形区域向下弯制成上小、下大的锥环形构成轮圈(12)的一次成型位，一次成型为冲压成型；c、二次成型：步骤b中的轮圈(12)自一次成型位继续弯折至轮圈(12)为圆柱管形的终止位，处于终止位的轮圈(12)圈芯与辐板(11)孔芯同芯布置，本步骤采用旋压轮旋压弯制。2.根据权利要求1所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：步骤b中，位于一次成型位的轮圈(12)的锥面与水平向的夹角为α，0<α<30
°
。3.根据权利要求1所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：步骤b中，一次成型完毕后辐板(11)的外缘(111)呈上大、下小的锥环形，处于一次成型位的辐板外缘(111)与铅锤向的夹角为β，0<β≤25
°
；步骤c中，辐板外缘(111)随轮圈(12)折弯收口至终止位，处于终止位的辐板外缘(111)与铅锤向的夹角β小于等于10
°
。4.根据权利要求1所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：步骤b中，一次成型完毕后辐板外缘(111)冲压至终止位，处于终止位的辐板外缘(111)与铅锤向的夹角β小于等于10
°
。5.根据权利要求1所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：坯板(10)的周向方向间隔布置有径向位置相同的减重孔(115)，包括减重孔(115)的内侧环形板域用于成型轮辐(11)，用于成型轮辐(11)环形板域的外部的环形板域用于成型轮圈(12)。6.根据权利要求1-5任一项所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：所述的步骤c中，轮圈(12)旋压成型工艺，包括步骤c1、c2，c1、预弯：夹持定位辐板(11)的居中区域，旋压弯制轮圈(12)的悬伸段使轮圈(12)截面呈向下开口的半抛物线状；截面呈收口弧形c2、叠合：维持辐板(11)居中区域的定位夹持姿态，旋压弯制轮圈(12)整个圈体使轮圈(12)成型为圆柱管形。7.根据权利要求6所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：所述的步骤c中，提供旋转轴同芯布置的上模(20)和下模(30)，上模(20)和下模(30)包括彼此相对布置的上凸台(21)和下凹台(31)，上凸台(21)和下凹台(31)分别压、顶辐板(11)，轮圈(12)自由悬伸于上凸台(21)、下凹台(31)旁侧；在所述的步骤c1中，上模(20)、下模(30)旁侧设有预成型轮(40)，预成型轮(40)的轮芯与上凸台(21)、下凹台(31)轴芯平行布置且间距可调；预成型轮(40)的轮体外周面包括预成型面(42)，预成型面(42)的上端高于一次成型轮圈(12)的外边沿，预成型面(42)的下端低于预成型轮圈(12)下端，预成型面(42)的下端不低于成型轮圈(12)的下端，预成型面(42)为内凹的弧面，预成型面(42)的轴向曲率自上而下减小；预成型面(42)的上端衔接有避让面(41)，避让面(41)的下端高于一次成型位轮圈(12)的外边沿，避让面(41)为柱芯与预成型轮(40)轮芯重合的圆柱面，预成型轮(40)处于成型位时，避让面(41)与轮圈(12)分离布置；
驱使预成型轮(40)的轴芯向靠近上模(20)、下模(30)侧平移至成型位，轮圈(12)的悬伸端先与预成型面(42)接触，而后轮圈(12)的悬伸段沿预成型面(42)的导向向下弯曲收口至预弯位，再驱使预成型轮(40)的轴芯向远离上模(20)、下模(30)侧平移；预弯位轮圈(12)的下口沿整体呈圆柱环状，预弯位轮圈(12)与下凹台台体外周面(32)径向的间距小于等于轮圈(12)轴向尺寸的1/2；在所述的步骤c2中，上模(20)、下模(30)旁侧设有成型轮(50)，成型轮(50)的轮芯与上凸台(21)、下凹台(31)配合面的轴芯平行布置且间距可调，成型轮(50)的成型面(51)为柱芯平行于成型轮(50)轮芯的圆柱面；驱使成型轮(50)的轴芯向靠近上模(20)、下模(30)侧平移至成型位，将处于预成型位的轮圈(12)、辐板外缘(111)旋压成型，成型轮(50)处于成型位时，成型面(51)与上凸台(21)、下凹台(31)的外周壁围合形成容纳轮圈(12)与辐板外缘(111)的空域；上凸台(21)、下凹台(31)的外周壁为柱芯与上凸台(21)轴芯重合的圆柱面。8.根据权利要求7所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：辐板(11)的內缘(112)为垂直于其轴向的平面状的环台，辐板內缘(112)通过锥环或台阶状锥环(113)与辐板外缘(111)相连；步骤c中，下凹台(31)的中心台面与辐板內缘(112)吻合，上凸台(21)和下凹台(31)夹紧辐板(11)的锥环或台阶状锥环(113)段；上凸台台体外周面(22)构成辐板外缘(111)的内成型面，下凹台台体外周面(32)构成轮圈(12)的内成型面，上凸台台体外周面(22)与下凹台台体外周面(32)的径向差的最小值为坯板(10)厚度d；上凸台(21)与下凹台(31)合模状态下，上凸台基部台面(23)与下凹台基部台面(33)的间距与轮圈的轴向尺寸吻合。9.根据权利要求1所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：还包括步骤d，翻边成型：轮圈(12)的口沿内撇形成翻边(121)。10.根据权利要求9所述的轮辐轮圈的成型方法，其特征在于：所述的步骤d中，先沿轮圈(12)周向切削其口沿外表面形成薄边(122)，薄边(122)向内翻折成型为翻边(121)。

技术总结
本发明属于行走机构技术领域，特别涉及一种轮辐轮圈的成型方法，其中心辐板采用冲压成型，外部圈体采用旋压弯制，成型工艺选用合理，采用较少的加工步骤就能高效率、高质量地实现轮体的加工。加工得到产品的轮圈抗变形能力强，从而能满足恶劣环境下的使用需求。从而能满足恶劣环境下的使用需求。从而能满足恶劣环境下的使用需求。


技术研发人员：王飞 闫龙 王龙飞 王超
受保护的技术使用者：合肥晟泰克旋压科技有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/6