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车轮旋压技术新发展

日期:2005-12-15 22:10:46 来源:来自网络 查看:[大 中 小] 作者：椴木杉 热度： 295
济宁车轮厂 272135
宋志俭 樊兆虎
通过对德国LEICO公司的考察以及对其他国外公司的技术交流，对旋压技术在车轮行业的新发展作了介绍，从一个侧面反映了国外旋压技术的发展。随着我国高速公路和高速汽车的飞速发展，给车轮带来了新的机遇和挑战，如何实现车轮的轻量化、可靠性、高精度是摆在车轮行业面前的技术难题。为此，中国汽车工程学会车轮委员会于2001年3月组团去德国LEICO公司等国外企业进行了考察，结合我厂在国产化旋压机的进程中与其它国外公司的技术交流，就旋压技术在车轮行业的新发展总结如下。
1 旋压技术在钢质车轮新发展：
在欧洲高速公路上奔驰的载重汽车和客车中，已很难再见到有内胎型钢车轮，几乎都是无内胎板材车轮，这点与我国恰好相反。
传统的型钢车轮轮辋，其原材料形状是由钢厂轧成的，再由车轮制造商通过卷园、焊接、扩整等工序加工而成。这种工艺效率高、精度低。80年代二汽从德国引进了型钢轮辋旋压机，利用板材卷圆焊接后再旋压成型钢轮辋。这种工艺精度高、效率低，不适应大批量生产。目前型钢轮辋旋压随着这类产品的淘汰趋势而逐步消失。

传统的无内胎板材车轮都是通过滚压成型的，但不能实现等强度要求在考察了德国HAYES-LEMMERZ、意大利GIANETTI和荷兰FONTIJNE等车轮公司后，结论是相同的，滚形是主流。尽管一些资料介绍有板材轮辋采取单滚或双滚旋压成型的例子，虽然能实现等强度变截面要求，但效率太低，不能适应大批量生产要求，使其应用受到限制。德国LEICO、西班牙DENN公司推出了一种适应大批量生产的旋压-滚形工艺生产轮辋，既能实现等强度要求，又能适应大批量生产。如上图:轮辋槽底和轮缘受力较大的部位厚，其它受力较小的部位薄。以7J×17轮辋为例，原材料厚度4.5MM，旋压后降至2.7MM，重量节约1KG。汽车质量每减轻100KG，就意味着汽车百公里节油0.2~0.4升，以每辆车5只轮子计减轻重量5KG，汽车百公里节油10~20毫升。
旋压车轮的钢材也有较大变化，由于材料强度的差异，我们采取了加厚原材料的方法来达到相同的疲劳寿命要求，结果同规格一只8.25×22.5车轮重量比法国米其林车轮增加3KG，在最近我厂所做的对比试验中，我们产品的寿命只是米其林车轮的一半。在车轮选材用材以及我国轧钢工业与国外先进厂家存在差距。见下表:

中、法常用旋压车轮材料对比表
国家
材料牌号
抗拉强度（MPa）
相当钢号
中国
08
275 ~ 410
B330（宝钢）
10
335 ~ 470
B380（宝钢）
法国
RST37-2
370 ~ 480
B380（宝钢）
ST44-2
430 ~ 540
B440（宝钢）
ST52-3
490 ~ 600
B510（宝钢）
2 旋压技术在铝质车轮新发展：
国内铝质车轮都是压铸后经机加工而成，产品集中在轿车车轮。国外17英寸以下轿车铝轮的生产以锻坯或坯经旋压成型已成为主流。近几年国外用锻造、旋压工艺制造了22.5英寸载重汽车无内胎车轮，以其造型美观、重量轻、强度高成为钢轮的强劲竞争点。以美国ALCOA 公司为代表，如图1:

图1 ALCOA 公司无内胎车轮
近几年，一种新型结构的FULL-FACE车轮领导了轻型车轮造型潮流，它改变了传统车轮轮辋和轮辐的焊接位置，使外形更美观，受力更科学。铝轮和钢轮都有这种形式。工艺简图2：

图2工艺简图
3 轮辐旋压设备新发展：
3.1 设备吨位趋大
在德国和意大利的车轮工厂看到正在使用中的LEICO旋压机，体积大、功率大、吨位大、效率高，且都是三旋轮120度均布，前后纵梁框架封闭结构。如图3：

图3 LEICO旋压机
而我国正在使用的从国外引进的4台轮辐旋压机都是两旋轮布置，开式结构，相比之下显得很苗细，强度不足，结构也相对简单。主要技术参数比较如下：
旋压机参数比较表

最大毛坯厚度(MM)
主电机功率(KW)
液压电机功率(KM)
纵向推力(KN)
横向推力(KN)
生产率(件/分钟)
总重量(T)
旋轮数
原国内引进600型旋压机
15
150~185
60
300~350
200~270
1
22
2
LEICO ST265型旋压机
18
258
113
667
400
2
65
3
3.2 主轴电机结构：
LEICO公司已全部采用交流伺服电机变频调速控制，电机体积小、功率大，功率的余量较大，保险系数大，提高生产效率，在使用原材料强度相对提高一个或二个牌号的情况下，效率仍提高一倍。取代了体积较大的直流电机，省去了直流电机的大型驱动柜。
3.3 旋轮布置方式：
国内使用的轮辐旋压机都是两轮布置，旋轮轴心线与横向夹角成15度，如下图4：

图4旋轮布置方式
这种形式的布置使旋轮承受先拉后推的交变扭力，旋轮螺栓易断。国外三旋轮轮辐旋压机采用整体框架、120度均布，旋轮轴心线与纵向夹角成15度布置，如上图右。这种形式的布置使旋轮只承受推力形成的扭力，改善了旋轮螺栓的受力状态，不易断螺栓。
4 机器人上下料
在德国、意大利的轮辐生产线上，旋压机都采用机器人自动上下料。机器人可以实现旋转、伸缩、夹持功能，上料时机器人直接夹持毛坯套在尾顶的定位销上，下料时机器人夹持工件放到下一个工位上，可以实现与冲压设备连线、同步节拍生产。如图5所示：

图5机器人自动上下料
5 控制系统
普遍采用西门子840DE控制系统，经过二次开发的KNOW-HOW编程技术，可以实现旋轮每个位置的计算机仿真模拟以及屏幕监控旋轮位置，对于轮辐，三旋轮一道次旋压成型，三个旋轮有一定错距，且圆角各不相同，最后一道滚轮圆角最小。如图6所示：

图6三个旋轮圆角示意图

总之，通过与国外同行的技术交流，我们开阔了视野，增长了见识， 同时也找到了我们的差距,过去我国车轮行业旋压工艺的应用与旋压设备研制脱节，而一些设备制造厂又缺乏对旋压工艺研究，更缺乏车轮旋压的计算机编程技术研究，而LEICO公司把研究工艺和做设备结合起来，这是比竞争对手的高明之处。入世后车轮行业迎来了新的发展机遇，旋压车轮更显生机，车轮行业呼唤中国的LEICO。由于我们考察范围的局限，对国外旋压技术的发展不能全面了解，以上是针对我们对车轮旋压的实践与国外公司的对照，寻找的一些认识和体会，不当之处请专家批评指教！