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铝合金车轮的机械加工技术
2013-1-22  来源:  作者:中国汽车工业工程公司工艺研究所 汤晓宇

       1 概述

 

      无论是汽车还是摩托车,作为整车行驶部分的主要承载件——车轮,是左右整车性能最重要的安全部件。它不仅要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷,更需要经受车辆行驶中来自各个方向的动态载荷所产生的不规则应力考验。不仅如此,作为旋转体的车轮,它的轴向跳动和径向跳动直接影响到整车行驶中的平稳性等行驶性能。说“车轮的优劣是衡量整车质量和档次的最主要象征之一”,绝非言过其实。

 

      车轮用的材料有钢材和轻合金两种。钢车轮用合金钢板材通过轧辊和冲压制成坯料,再经焊接、挤压等工序装配组合而成。这类车轮的经济性好,在过去的汽车及摩托车市场中占领很大的市场。随着汽车行业的不断发展,对于现代车辆要求“ 轻量化”、“ 高速化”、“ 现代化”、“ 美观化”, 使得铝合金成为最适宜制造车轮的理想轻合金材料。铝合金车轮具有如下优点:

 

      a 重量轻,节能效果明显

 

      b 散热快,整车安全性高

 

      c 尺寸精度高,整车行驶性能好

 

      d 多变的款式,更适应现代化整车的要求

 

      2 汽车铝合金车轮的现状和趋势

 

      ⑴规格。铝合金车轮一般都在15 英寸以下,为市场需要,许多微型车也都有用铝合金车轮,但大都是1214 英寸的小车轮。

 

      ⑵结构。我国铝合金车轮几乎全是整体式铸造铝合金车轮结构,另外生产极少数的二片式的复合车轮,主要是出口供特殊场合用。

 

      ⑶外观和色泽。外观多变,并趋向艺术化发展。色泽要求与整车协调,并能适应市场标新立异的要求,可通过表面处理获得(如抛光轮、电镀轮、真空镀膜轮等)。

 

      3 汽车铝合金车轮的机械加工

 

      3.1铝合金特性

 

      硬度低,一般在6 0 1 0 0 H B S;韧性好;热传导性好,散热好;密度小,重量轻;机械强度、刚性较弱。

 

      3.2铝合金机械加工特点

 

      刀具选型上宜采用带排屑槽、前角较大、修光刃长的刀具;易粘刀;由于质软、硬度低、易形成切削瘤,加工时必须考虑排屑问题;采用高线速加工将有利于提高生产效率和产品表面质量;加工时必须考虑装夹、定位,防止产品弹性变形造成尺寸或形位公差超差。

 

      3.3 汽车铝合金车轮的机械加工工艺流程

 

      3.3.1车削加工内端→钻削加工→车削加工外端→动平衡检查→清洗→气密性试验→(涂装)→车削镜面→终检 

     

      3.3.2车削加工内端→车削加工外端→钻削加工→动平衡检查→清洗→气密性试验→(涂装)→车削镜面→终检

 

      3.4工序内容

 

      3.4.1 车削加工内端的内容:车削端面、外圆和内孔。采用数控立式轮毂专用车床进行加工。检查车轮定位情况,按设定的加工路线,选用合适的刀具进行切削加工。加工完成后,去飞边、毛刺,检查外观、尺寸及铸造缺陷。

 

      3.4.2钻削加工的内容:钻削车轮安装孔系、装饰件安装孔系、车轮充气孔。采用数控带B 轴立式加工中心进行加工。以上步车削加工的端面、中心定位。先加工车轮安装孔系,加工完后,工件绕B 轴回转一定角度,加工车轮充气孔,加工完后,工件复位。加工完成后,按工艺流程进行检查。

 

      3.4.3 车削加工外端的内容:车削端面和外圆。采用数控卧式轮毂专用车床进行加工。加工完成后,按工艺规程进行全尺寸检查、外观检查。

 

      3.4.4动平衡检查内容:采用车轮专用动平衡机进行测试。将车轮按装配方式定位,并夹紧。然后起动平衡机,测试出车轮的不平衡质量,最后算出不平衡量。

 

      3.4.5清洗内容:采用专用清洗机进行清洗。以便清除残存和粘附切屑,并去除油物。

 

      3.4.6 气密性试验。因铝合金车轮多数为无内胎车轮,必须对车轮轮辋进行100% 的气密性试验。将试验用车轮的气门孔密封,将车轮的两侧面用带有密封垫的压板压紧,使其密封,再将整个车轮浸入盛满水的水箱内。充入450KPa 的压缩空气,保压30 秒,用眼睛观察,如果有气泡从轮辋溢出,证明该产品漏气。

 

      3.4.7 车削镜面。对车轮外侧端面(即装饰面)的镜面进行加工。采用数控立式专用车床。装饰面车削加工之前,采用1 台图像处理设备对待加工的车轮外侧端面拍照并进行数据处理,将其图案信息传递给车削加工机床,从而可加工出所需要的装饰面图案。

 

      3.5切削加工设备

 

      3.5.1车削加工

 

      铝合金车轮的车削加工设备通常采用专用的数控立式车床或数控卧式车床。台中精机生产的全系列轮圈加工机,广泛应用于车轮行业。

 

 

      由于数控立式车床可采用两把刀或多把刀同时作业,生产效率相对较高。以1516 英寸批量车轮生产为例,采用卧式车床加工,一般班产可达1 5 0 1 8 0只;采用立式车床加工,一般班产可达160200 只。但数控立式车床相对于数控卧式车床耗电大,投资高。在选用时可根据实际情况进行选用,可同时选用两台数控卧式车床,也可选用一台数控立式车床,也可选用一台数控立式车床和一台数控卧式车床。

 

      3.5.2钻削加工

 

      台中精机生产的全系列立式加工中心机可用于铝合金车轮的钻削加工。该机床具有优异的床身铸件设计,对于结构内部加强肋的配置特别经过分析,其底座使用A 字形肋结构,立柱内部采用十字形肋,这样可获得最佳的强度和刚性。套筒式的主轴设计,提供各种不同特性的主轴模组,并且主轴鼻端伸出套统长度很短,故刚性可大幅度提升。另外,循环于主轴套筒外的冷却油可提高主轴轴承的寿命。Y 轴采用三条线轨设计,使它因为重力产生的变形量减到最低。

 

      3.6生产线的平面布置

 

      经过多年的探索和研究,我认为铝合金车轮的生产线的布置可以采用一种新模式——独立制造岛。这是具有中国特色的新的生产模式,其技术构思是以成组生产技术为基础,以数控机床为核心,强调信息流的自动化、以软取胜和以人为中心的生产方式。它要求组织、人员和技术三者的有机集成,面向车间,权力下放,综合治理,并以获取经济效益为主要目标。独立制造岛具有加工柔度、人员柔度和设备柔度,适应范围广泛,对中国机械制造业积极参与国际竞争意义重大。可以认为,它是一种适合中国国情的、面向21世纪的综合技术。

 

      将车削加工的数控车床、钻削加工的立式加工中心、清洗机和气密试验机组成1 个生产单元,即1 个独立制造岛。这一个生产单元可完成某一车轮的全部机械加工。可根据要达到的生产纲领来确定需要多少个这样的单元。各独立制造岛之间的连接采用自驱式机动辊道。

   

      4 结束语

 

      本文对声表面器件的材料特性和工作原理进行了分析,对声表面波抽头延迟线在扩频调制和解扩解调中的应用原理进行了讨论,可见,声表面波抽头延迟线这种器件结构简单,易于设计制作,功能多样,应用于扩频调制和解扩解调中大大降低了电路的复杂度,还可以在声表面波抽头延迟线的基础上构成可编程声表面波抽头延迟线,其应用就更加灵活。

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