DC深槽轮辋滚型方法浅析

文／周永红·吉凯恩车轮（连云港）有限公司

乘用车车轮与充气轮胎构成一个压力容器，并与轮毂、车轴构成一个承载系统，承载整个车辆及车辆所要求的载重，同时还要做旋转运动。稍有不慎，车毁人亡。因此，车轮的安全性是非常重要的。这是法律法规所规定的，也是车轮制造商的使命。车轮轮辐完全看作一个冲压件，按照冲压方法制作即可。而乘用车车轮深槽轮辋一般用滚型方法加工，比较特殊，故借本文简单介绍一下深槽轮辋滚型方法。

现状

⑴轮辋轮廓是与轮胎直接接触的表面，是有标准规定的，详见GB/T 3487-2015《乘用车轮辋规格系列》，举例13X4.5B轮辋，如图1。

图1 (13x4.5B)轮辋

⑵轮辋是带动轮胎于地面滚动，使得承载的车辆向前或向后运动。这个过程中轮辋主要承担径向交变应力对其产生的破坏作用。每次车轮旋转与地面接触的某点，都是轮辋对应处的横断面承受径向交变应力最大的点，由于地面凹凸不平等复杂状况的原因，每次径向交变应力最大值是不等的，同理，每次车轮旋转至最高点，承受不等值的最小径向交变应力。最大到最小径向交变应力通过气压转换到轮辋的应力，见图2。

图2 轮辋主要承担径向交变应力

⑶这在GB/T 5909-2009 《商用车辆车轮性能要求和试验方法》中得到了应验。图3是严格按照标准要求做的有限元分析，应力集中体现在球带尺R处。

图3 应力集中点有限元分析

⑷在各车轮供应商的三包库里，也可以看到，因轮辋问题退赔的，60%以上均为轮缘球带尺处开裂，如图4所示。

图4 轮缘球带尺处开裂

⑸另外也可以从不等厚型钢轮辋的断面形状图，轮缘球带尺R处设计成最厚尺寸，侧面印证了球带尺R是轮辋的关键受力点，参见YB/T 5227-2016《车轮轮辋用热轧型钢》标准，详见图5。

图5 不等厚型钢轮辋的断面形状图

方法

⑴滚型工艺路线：下条料、卷圆、扩口、焊接、滚型1、滚型2、滚型3、整形、冲气门孔。

⑵依据产品图设计三道滚型工序的材料流动曲线图，目的是保证金属材料更加合理、最大化的向轮辋球带尺R处流动，使得R处的减薄量最小。这是滚型工艺的难点，也是关键点。举例13X4.5B轮辋，如图6所示。

图6 三道滚型工序的材料流动曲线图

这种设计是一个反复推演的过程，先按照3序、2序、1序设计曲线，再按照1序、2序、3序这么反复推演的设计过程。其中要注意的事项有：

①轮缘部分—A处是材料厚度减薄部分，胎圈座部分—B处是材料厚度基本不变，槽底部分—C处是材料厚度增厚部分，如何将C处的材料轧往A处，就是三道滚型工艺设计的重心。

②在整个滚型模具设计中，禁止出现突兀的拐点、锐角等现象，尤其是1、2序滚型模，三滚非产品要求也一定不要出现突兀的拐点、锐角等现象。

③可以将图6看成轧制中的孔形设计，但与轧制中材料流动的方向不同。轧制工艺中材料每次是向长度方向延伸，孔形（或横断面）每次收窄的过程，而滚型一序是将槽底多余的材料两边宽度方向轧出来，同时，控制轮缘材料向外延伸，尽可能向内收缩，周长（或长度）方向主要是通过扩口工序来控制的。

④一滚设计成过渡的大圆弧，更容易使得金属材料往两边流动，同时凹模圆弧值减凸模圆弧值等于材料厚度乘以92%为宜。其余各处相对应圆弧，应遵循递减原则，即一滚圆弧R值＞二滚圆弧R值＞三滚圆弧R值。

⑤三道滚型工艺中标定宽度应该相等，具体标定宽度值设计可以参考2014年6月15日金属加工（冷加工）《冷滚工艺方案突破》这篇文章。

⑶轮辋滚型模设计均以凸模作轮廓曲线设计，凹模依据板厚作相应调整设计，这样容易符合产品图纸设计、关键目的是符合标准要求。

⑷模具采用分体式设计为宜，可以参考2016年6月5日金属加工（热加工）《再分体式轮辋滚型模设计》这篇文章设计。举例13X4.5B轮辋，具体设计如图7所示。

图7 (13x4.5B)轮辋分体式设计

⑸模具硬度要求58～62HRC为宜，模具要抛光研磨，表面粗糙度0.4μm以上。目的除保证模具的耐久使用寿命外，更主要的目的是保证金属材料更顺滑的流动，减少流动的阻力，同时保证车轮表面的粗糙度，即车轮表面没有压痕、轧痕、刀痕、毛刺等。

结束语

总之，板材成形后的轮辋球带尺R减薄量越小，滚模设计的水平越高，意味着同材质等厚度的材料制作出的轮辋做径向弯曲试验值高，使用寿命越长。滚型工艺是冲压工艺中非常有特点的工艺，也是车轮行业中最有个性的工艺，在现有的教材、书本中极少看到，可以参考的文献也很少，都是师傅点个醒，自己在长期的工作实践中探索总结的一点粗浅经验，每次设计、出产品后验证，反复总结经验教训，有些还很难组织

文字来表达，敬请见谅。