文/周永紅·吉?jiǎng)P恩車輪（連云港）有限公司

通過近36年的研發(fā)工作，筆者學(xué)習(xí)了許多不同領(lǐng)域的知識(shí)，不僅僅是在學(xué)校學(xué)的書本里的知識(shí)，還包括工作中得來的。這些知識(shí)的積累，使得筆者對創(chuàng)新有了更深的體會(huì)，那就是不論是做技術(shù)，還是管理，都需要將這許多知識(shí)揉搓、磨合，擦出火花，讓這些想法再雕琢、打磨，生成創(chuàng)意，最后經(jīng)過實(shí)踐錘煉，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這樣才能產(chǎn)生出有價(jià)值的方案。當(dāng)然，知識(shí)需要積累，需要回顧，更需要總結(jié)。本文是筆者結(jié)合工作設(shè)計(jì)關(guān)于車輪制作的一些經(jīng)驗(yàn)之談，供同行參考借鑒。

合理利用塑性變形，消除彈性變形

車輪制作工藝就是一個(gè)不斷與彈性變形、塑性變形作斗爭的過程，有時(shí)要想方設(shè)法消除彈性變形，合理實(shí)現(xiàn)塑性變形，有時(shí)則要有效利用彈性變形，順勢而為。

案例 1 在開發(fā)13.5×4.5B滾型車輪時(shí)，輪輞輪輻壓裝后，胎圈座（控制輪胎徑向圓跳動(dòng)的輪廓）徑向圓跳動(dòng)公差值不大于1.2mm，合格；而輪緣（控制輪胎軸向竄動(dòng)的輪廓）端面圓跳動(dòng)公差值為1.5mm，超差0.3mm，達(dá)不到質(zhì)量要求。通過設(shè)計(jì)兩半式收縮模，將不合格輪輞輪緣撐寬近1mm，如圖1所示，再復(fù)壓，返修合格率達(dá)95%。剩余5%的不合格件，首先在車床上將輪緣撐寬，再次復(fù)壓，如圖2所示，全部返修合格。通過這些手段，可將不合格品全部返修合格。但如果其他規(guī)格車輪也照葫蘆畫瓢，還是有問題的。如現(xiàn)有的12×4.0B車輪與正在開發(fā)的13.5×4.5B車輪是有區(qū)別的，材料厚度不同、直徑不同、寬度不同、發(fā)生的塑性變形量也不同，13.5×4.5B車輪就剛好處在塑性變形與彈性變形之間，設(shè)計(jì)時(shí)將冷滾模寬度比產(chǎn)品的設(shè)計(jì)寬度寬0.5mm，也就是讓輪輞成形時(shí)加寬，壓配時(shí)加大塑性變形量，消除彈性變形，經(jīng)過驗(yàn)證，一次交檢合格率達(dá)100%。這就是一個(gè)消除彈性變形，合理實(shí)現(xiàn)塑性變形工藝突破的典型案例。

圖1 撐輪輞受力

圖2 壓配

案例 2 輪輻零件圖如圖3所示，使用從500t油壓機(jī)到1600t油壓機(jī)對輪輻壓形，輪輻平面度總是大于0.3mm，達(dá)不到工藝要求，主要原因是原材料本身平面度差。通過在輪輻成形模平面上設(shè)計(jì)一個(gè)反向的β角，再復(fù)合沖孔后，殘余應(yīng)力釋放，平面反彈回來，500t油壓機(jī)壓形后，輪輻平面度就能達(dá)到0.3mm要求。別小看這么一個(gè)小小的反向β角設(shè)計(jì)，它能使輪輻平面壓形由如圖4所示的兩向應(yīng)力變成三向應(yīng)力，如圖5所示。沒有β角時(shí)，輪輻壓形平面度差，材料回彈，回彈到原材料本身平面度差的狀態(tài)。要想在兩向應(yīng)力下消除回彈，理論上只有大大提高壓力機(jī)的噸位，才能使輪輻平面材料變薄并發(fā)生塑性變形，也就是說施加的壓力必須超過材料的屈服強(qiáng)度后，才能很好地產(chǎn)生塑性變形，平面度才能滿足0.3mm要求。設(shè)計(jì)反向β角后，輪輻壓形時(shí)，輪輻平面上的任意一點(diǎn)都發(fā)生了改變（不在原來的位置上了），這時(shí)三向應(yīng)力作用使得輪輻平面直接發(fā)生了塑性變形，改變了原材料平面度差的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了使用小噸位壓力機(jī)達(dá)到高平面度公差值的壓形要求。

圖3 輪輻

圖4 改進(jìn)前輪輻壓形兩向應(yīng)力

圖5 設(shè)計(jì)反向β角后輪輻壓形三向應(yīng)力

焊接熱變形只能減小，永遠(yuǎn)不可能消除

焊接熱變形對兩個(gè)以上鈑金件，組裝焊接合成后的部件的產(chǎn)品質(zhì)量影響是永恒存在的，只能減小，永遠(yuǎn)不可能消除。

案例 3 在摩托車車輪鋼圈2.15×10產(chǎn)品開發(fā)中，遇到了這樣的問題：客戶（主機(jī)廠）設(shè)計(jì)的制動(dòng)轂與輪輻組裝焊接合成的環(huán)焊縫是整圈滿焊，如圖6所示，轉(zhuǎn)換圖紙時(shí)也是如法炮制，結(jié)果在試制過程中，組裝焊接合成后直接采用先車后拉工藝，即先車制動(dòng)轂內(nèi)孔直徑至100mm、公差值達(dá)0.1mm、寬度尺寸為25mm，再拉花鍵后，有10%左右的鋼圈其徑向圓跳動(dòng)公差值達(dá)不到不大于0.07mm的技術(shù)要求，總是在0.07～0.1mm之間。組裝焊接合成后直接采用先車后拉工藝也是如此。通過分析研究，焊接后先做振動(dòng)時(shí)效處理，再車再拉，達(dá)到技術(shù)要求。原因分析：①焊接熱變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力在機(jī)械加工后釋放，導(dǎo)致徑向圓跳動(dòng)超差。②不等厚的焊接（制動(dòng)轂板厚3.5mm、輪輻板厚0.8mm）極易對薄壁件熱影響區(qū)造成過燒、燒損等現(xiàn)象，在運(yùn)行中突增脆裂的風(fēng)險(xiǎn)。③燒損與未燒損之間很難探測到。上述問題與客戶進(jìn)行了反復(fù)磋商，最終同意更改設(shè)計(jì)方案，將環(huán)焊縫改為在圓周上采用6等分均勻分布、弧長為35mm的分段焊接，以減少焊接熱變形。經(jīng)過試生產(chǎn)，徑向圓跳動(dòng)公差一次交檢合格率達(dá)100%，臺(tái)架試驗(yàn)，焊縫強(qiáng)度合格。

圖6 改動(dòng)前車輪鋼圈示意圖

案例 4 20-7.50V輪輞型車輪如圖7所示，如果采用兩把焊槍同時(shí)焊接兩面環(huán)焊縫，或者是焊接完成一面緊接著焊接另一面焊縫，產(chǎn)品都會(huì)因受熱變形造成要求的端面圓跳動(dòng)和徑向圓跳動(dòng)公差值大于2mm。若焊接完成一面，等待冷卻，再焊接另一面焊縫，端面圓跳動(dòng)和徑向圓跳動(dòng)公差值就會(huì)小于2mm。實(shí)際加工過程中采用后面的焊接工藝，即可滿足質(zhì)量要求。

圖7 20-7.50V型鋼車輪

合理利用鈑金產(chǎn)品成形后的特點(diǎn)，不要盲目改變

合理利用鈑金產(chǎn)品成形后所形成的特點(diǎn)，順勢而為，而不是異想天開地改變它的特點(diǎn)，才能做到有的放矢。同時(shí)要學(xué)會(huì)運(yùn)用庖丁解牛、三年不見全牛的思想，將一事物分解開來，勤于思考，善于總結(jié)。在問題錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系中，敏銳地抓住關(guān)鍵因素，是快速解決技術(shù)問題的關(guān)鍵，也是尋找創(chuàng)新突破口的關(guān)鍵。

案例 5 轎車車輪特殊“型腔”結(jié)構(gòu)：輪輞、輪輻裝配后，在配合部位形成封閉的微小型腔，噴漆后易產(chǎn)生二次流痕，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量。“型腔”產(chǎn)生的根源是，輪輻在拉深中形成的輪輻外圓柱面橫截面的輪廓是不規(guī)則曲線。這是典型拉深件的特點(diǎn)，僅僅想通過傳統(tǒng)的拉深成形模消除“型腔”是不可能的。如果通過車削輪輻外圓消除“型腔”，既增加成本，又降低效率，關(guān)鍵是還影響產(chǎn)品的強(qiáng)度，不是最佳方案。設(shè)計(jì)思路：將凸模一分為二，一部分保證花紋形狀的功能不變，并設(shè)計(jì)有錐度，增加向外的推力作用，即為帶錐度凸模；另一部分設(shè)計(jì)成活動(dòng)的模塊，使輪輻成形后，撐住輪輻內(nèi)圓，將輪輻外圓表面與凹模面緊緊貼住，確保直線度。同時(shí)，在分離時(shí)能收的回來，實(shí)現(xiàn)凹、凸模分離。擴(kuò)脹式分體模如圖8所示。其工作原理是：①拉延成形時(shí)，帶錐度凸模在導(dǎo)向銷的引導(dǎo)下正向向下運(yùn)動(dòng)，保證花紋不位移；②帶錐度凸模的錐度使凸模脹塊向外運(yùn)動(dòng)，當(dāng)整個(gè)拉延成形完成時(shí)，凸模脹塊也擴(kuò)脹到位，這樣輪輻整個(gè)外表面與凹模接觸面貼得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，不留一絲縫隙，也就保證了輪輻外圓柱面橫截面的圓度；③當(dāng)凹、凸模分離時(shí)，帶錐度凸模通過壓簧向上運(yùn)動(dòng)，使得凸模脹塊在拉簧的作用下收回來，確保凹模帶著輪輻與凸模脹塊分開。這樣生產(chǎn)的輪輻再裝配后無“型腔”，也就沒有二次流痕的困擾了。

圖8 擴(kuò)脹式分體模

結(jié)束語

總的來說，鈑金制作的工藝、模具設(shè)計(jì)，要深入淺出，需要在繼承的基礎(chǔ)上創(chuàng)新?！吧钊搿笔且钊肓私庠摦a(chǎn)品的技術(shù)特性、工藝特點(diǎn)，并了解其技術(shù)發(fā)生、發(fā)展及現(xiàn)階段國內(nèi)外的狀況；“淺出”則是需要用批判的思維去接受先人的技術(shù)，發(fā)揮天馬行空想象，進(jìn)而產(chǎn)生出各種各樣的奇思妙想；而所謂的創(chuàng)新就是通過縝密的邏輯思維，找尋出合乎情理的方法，使其能夠?qū)崒?shí)在在的落地，來實(shí)現(xiàn)這些奇思妙想。創(chuàng)新不僅需要有堅(jiān)定的信念、攻堅(jiān)克難的決心，還要有極強(qiáng)的耐受力。堅(jiān)忍不拔是創(chuàng)新的標(biāo)志，整個(gè)奮斗的過程是一種充滿煎熬的痛苦，但當(dāng)靈光一閃，剎那間有了答案，仿佛那一刻，天與地都似相通的，那是何等的快哉，正所謂痛并快樂著。