文/周永紅·吉凱恩車輪（連雲港）有限公司

通過近36年的研發工作，筆者學習了許多不同領域的知識，不僅僅是在學校學的書本裡的知識，還包括工作中得來的。這些知識的積累，使得筆者對創新有了更深的體會，那就是不論是做技術，還是管理，都需要将這許多知識揉搓、磨合，擦出火花，讓這些想法再雕琢、打磨，生成創意，最後經過實踐錘煉，轉化為生産力，這樣才能産生出有價值的方案。當然，知識需要積累，需要回顧，更需要總結。本文是筆者結合工作設計關于車輪制作的一些經驗之談，供同行參考借鑒。

車輪制作工藝就是一個不斷與彈性變形、塑性變形作鬥争的過程，有時要想方設法消除彈性變形，合理實現塑性變形，有時則要有效利用彈性變形，順勢而為。

案例 1 在開發13.5×4.5B滾型車輪時，輪辋輪輻壓裝後，胎圈座（控制輪胎徑向圓跳動的輪廓）徑向圓跳動公差值不大于1.2mm，合格；而輪緣（控制輪胎軸向竄動的輪廓）端面圓跳動公差值為1.5mm，超差0.3mm，達不到質量要求。通過設計兩半式收縮模，将不合格輪辋輪緣撐寬近1mm，如圖1所示，再複壓，返修合格率達95%。剩餘5%的不合格件，首先在車床上将輪緣撐寬，再次複壓，如圖2所示，全部返修合格。

通過這些手段，可将不合格品全部返修合格。但如果其他規格車輪也照葫蘆畫瓢，還是有問題的。如現有的12×4.0B車輪與正在開發的13.5×4.5B車輪是有區别的，材料厚度不同、直徑不同、寬度不同、發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，設計時将冷滾模寬度比産品的設計寬度寬0.5mm，也就是讓輪辋成形時加寬，壓配時加大塑性變形量，消除彈性變形，經過驗證，一次交檢合格率達100%。這就是一個消除彈性變形，合理實現塑性變形工藝突破的典型案例。

圖1 撐輪辋受力

圖2 壓配

案例 2 輪輻零件圖如圖3所示，使用從500t油壓機到1600t油壓機對輪輻壓形，輪輻平面度總是大于0.3mm，達不到工藝要求，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計一個反向的β角，再複合沖孔後，殘餘應力釋放，平面反彈回來，500t油壓機壓形後，輪輻平面度就能達到0.3mm要求。别小看這麼一個小小的反向β角設計，它能使輪輻平面壓形由如圖4所示的兩向應力變成三向應力，如圖5所示。沒有β角時，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态。

要想在兩向應力下消除回彈，理論上隻有大大提高壓力機的噸位，才能使輪輻平面材料變薄并發生塑性變形，也就是說施加的壓力必須超過材料的屈服強度後，才能很好地産生塑性變形，平面度才能滿足0.3mm要求。設計反向β角後，輪輻壓形時，輪輻平面上的任意一點都發生了改變（不在原來的位置上了），這時三向應力作用使得輪輻平面直接發生了塑性變形，改變了原材料平面度差的狀态，實現了使用小噸位壓力機達到高平面度公差值的壓形要求。

圖3 輪輻

圖4 改進前輪輻壓形兩向應力

圖5 設計反向β角後輪輻壓形三向應力

焊接熱變形對兩個以上钣金件，組裝焊接合成後的部件的産品質量影響是永恒存在的，隻能減小，永遠不可能消除。

案例 3 在摩托車車輪鋼圈2.15×10産品開發中，遇到了這樣的問題：客戶（主機廠）設計的制動毂與輪輻組裝焊接合成的環焊縫是整圈滿焊，如圖6所示，轉換圖紙時也是如法炮制，結果在試制過程中，組裝焊接合成後直接采用先車後拉工藝，即先車制動毂内孔直徑至

100mm、公差值達0.1mm、寬度尺寸為Φ25mm，再拉花鍵後，有10%左右的鋼圈其徑向圓跳動公差值達不到不大于0.07mm的技術要求，總是在0.07～0.1mm之間。組裝焊接合成後直接采用先車後拉工藝也是如此。通過分析研究，焊接後先做振動時效處理，再車再拉，達到技術要求。原因分析：①焊接熱變形産生的殘餘應力在機械加工後釋放，導緻徑向圓跳動超差。②不等厚的焊接（制動毂闆厚3.5mm、輪輻闆厚0.8mm）極易對薄壁件熱影響區造成過燒、燒損等現象，在運行中突增脆裂的風險。③燒損與未燒損之間很難探測到。上述問題與客戶進行了反複磋商，最終同意更改設計方案，将環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。經過試生産，徑向圓跳動公差一次交檢合格率達100%，台架試驗，焊縫強度合格。

圖6 改動前車輪鋼圈示意圖

案例 4 20-7.50V輪辋型車輪如圖7所示，如果采用兩把焊槍同時焊接兩面環焊縫，或者是焊接完成一面緊接着焊接另一面焊縫，産品都會因受熱變形造成要求的端面圓跳動和徑向圓跳動公差值大于2mm。若焊接完成一面，等待冷卻，再焊接另一面焊縫，端面圓跳動和徑向圓跳動公差值就會小于2mm。實際加工過程中采用後面的焊接工藝，即可滿足質量要求。

圖7 20-7.50V型鋼車輪

合理利用钣金産品成形後所形成的特點，順勢而為，而不是異想天開地改變它的特點，才能做到有的放矢。同時要學會運用庖丁解牛、三年不見全牛的思想，将一事物分解開來，勤于思考，善于總結。在問題錯綜複雜的關系中，敏銳地抓住關鍵因素，是快速解決技術問題的關鍵，也是尋找創新突破口的關鍵。

案例 5 轎車車輪特殊“型腔”結構：輪辋、輪輻裝配後，在配合部位形成封閉的微小型腔，噴漆後易産生二次流痕，嚴重影響外觀質量。“型腔”産生的根源是，輪輻在拉深中形成的輪輻外圓柱面橫截面的輪廓是不規則曲線。這是典型拉深件的特點，僅僅想通過傳統的拉深成形模消除“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，關鍵是還影響産品的強度，不是最佳方案。

設計思路：将凸模一分為二，一部分保證花紋形狀的功能不變，并設計有錐度，增加向外的推力作用，即為帶錐度凸模；另一部分設計成活動的模塊，使輪輻成形後，撐住輪輻内圓，将輪輻外圓表面與凹模面緊緊貼住，确保直線度。同時，在分離時能收的回來，實現凹、凸模分離。擴脹式分體模如圖8所示。

其工作原理是：①拉延成形時，帶錐度凸模在導向銷的引導下正向向下運動，保證花紋不位移；②帶錐度凸模的錐度使凸模脹塊向外運動，當整個拉延成形完成時，凸模脹塊也擴脹到位，這樣輪輻整個外表面與凹模接觸面貼得嚴嚴實實，不留一絲縫隙，也就保證了輪輻外圓柱面橫截面的圓度；③當凹、凸模分離時，帶錐度凸模通過壓簧向上運動，使得凸模脹塊在拉簧的作用下收回來，确保凹模帶着輪輻與凸模脹塊分開。這樣生産的輪輻再裝配後無“型腔”，也就沒有二次流痕的困擾了。

圖8 擴脹式分體模

總的來說，钣金制作的工藝、模具設計，要深入淺出，需要在繼承的基礎上創新。“深入”是要深入了解該産品的技術特性、工藝特點，并了解其技術發生、發展及現階段國内外的狀況；“淺出”則是需要用批判的思維去接受先人的技術，發揮天馬行空想象，進而産生出各種各樣的奇思妙想；而所謂的創新就是通過缜密的邏輯思維，找尋出合乎情理的方法，使其能夠實實在在的落地，來實現這些奇思妙想。創新不僅需要有堅定的信念、攻堅克難的決心，還要有極強的耐受力。堅忍不拔是創新的标志，整個奮鬥的過程是一種充滿煎熬的痛苦，但當靈光一閃，刹那間有了答案，仿佛那一刻，天與地都似相通的，那是何等的快哉，正所謂痛并快樂着。

——選自《钣金與制作》2022年第6期

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