多楔旋壓皮帶輪工藝及工裝設(shè)計

張玲婭

（浙江東星汽車部件有限公司，浙江 臨海 317000）

多楔旋壓皮帶輪工藝及工裝設(shè)計

張玲婭

（浙江東星汽車部件有限公司，浙江 臨海 317000）

皮帶輪是一種重要的機(jī)械傳動零件，它廣泛應(yīng)用于汽車、農(nóng)機(jī)及輕紡工業(yè)等各種機(jī)械設(shè)備的傳動中。皮帶輪傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是采用鍛、鑄造毛坯經(jīng)切削加工而成，其缺點是浪費(fèi)材料，生產(chǎn)率低、產(chǎn)品精度低。旋壓技術(shù)是一種先進(jìn)的成形工藝，運(yùn)用這種技術(shù)生產(chǎn)的皮帶輪，具有傳動平穩(wěn)、精度高、節(jié)材、生產(chǎn)效率高、環(huán)保、使用壽命長等優(yōu)點。本文以浙江東星汽車部件有限公司的產(chǎn)品為研究對象介紹多楔旋壓皮帶輪。

旋壓；多楔輪；皮帶輪

0 前言

皮帶輪是一種重要的機(jī)械傳動零件，它廣泛應(yīng)用于汽車．農(nóng)機(jī)及輕紡工業(yè)等各種機(jī)械設(shè)備的傳動中。皮帶輪的傳統(tǒng)制造工藝是采用鑄造工藝制成毛坯，再經(jīng)切削加工制成，傳統(tǒng)制造工藝的缺點是浪費(fèi)材料、生產(chǎn)率低、產(chǎn)品精度低，所生產(chǎn)的皮帶輪因精度低，需要進(jìn)行平衡處理。為了克服傳統(tǒng)工藝的缺點并實現(xiàn)皮帶輪的輕量化，近30年來世界各國均致力于用板料液壓漲形或旋壓成形板料皮帶輪的研究開發(fā)，其中具有代表意義的是德國萊菲爾德公司（LEIFELD）研制的劈開式旋壓皮帶輪工藝及專用皮帶輪旋壓機(jī)，采用此工藝與設(shè)備生產(chǎn)的皮帶輪迅速應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)上，并帶動了各國在該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用［1］。浙江東星汽車部件有限公司在1976年就開始研究鈑制皮帶輪工作，最初采用液壓漲形技術(shù)，由于此工藝工序多,模具復(fù)雜,產(chǎn)品開發(fā)周期長,工作環(huán)境差，后來采用引進(jìn)德國專用旋壓機(jī)和旋壓技術(shù)，此工藝工序小、模具簡單、產(chǎn)品開發(fā)周期短，工作環(huán)境好等優(yōu)點。

旋壓是一種無切屑連續(xù)局部回轉(zhuǎn)成形的先進(jìn)成形工藝，是塑性加工的一個重要分支，具有變形條件好、尺寸公差小、材料利用率高、加工產(chǎn)品性能優(yōu)、加工類別廣泛、可旋制整體無縫空心回轉(zhuǎn)體等優(yōu)點，可以用于加工多種金屬材料，是一種經(jīng)濟(jì)、快速成形薄壁回轉(zhuǎn)體零件和鈑制皮帶輪的方法。與其它塑性成形方法相比，旋壓能加工出形狀和尺寸較為特殊的產(chǎn)品，特別是結(jié)合高效、精密的數(shù)控技術(shù)后，在航空航天、機(jī)械制造、兵器、化工、電子、輕工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［2］。皮帶輪旋壓是旋輪沿徑向進(jìn)給并加壓使坯料沿軸向和徑向進(jìn)行局部轉(zhuǎn)移的成形過程，屬于特種旋壓的范疇，根據(jù)成形工藝和齒形的不同可將其分為三類：折疊輪、劈開輪、多楔輪。

隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對多楔旋壓皮帶輪的需求量會越來越大。我國加入世貿(mào)組織后，我國成了加工制造業(yè)的基地，國外汽車和農(nóng)機(jī)零件，紛紛轉(zhuǎn)向我國生產(chǎn)。由于國內(nèi)環(huán)保意識不斷提高,鑄造造成環(huán)境污染大,加工時粉塵多,工人操作環(huán)境差,對工人身體鍵康影響越來越大,而旋壓皮帶輪加工環(huán)境好,成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，旋壓制品隨著旋壓技術(shù)不斷的提高，鑄造皮帶輪更改為旋壓皮帶輪

將越來越多，最終旋壓皮帶輪將取代鑄造皮帶輪。

1 皮帶輪旋壓成形工藝

1.1 皮帶輪旋壓的分類及旋壓工藝分析

根據(jù)皮帶輪的結(jié)構(gòu)和旋壓變形特點，皮帶輪可分為三大類：折疊式皮帶輪（圖1）、多楔式皮帶輪（圖2）、劈開式皮帶輪（圖3）。

圖1 折疊式皮帶輪

圖2 多楔式皮帶輪

圖3 劈開式皮帶輪

由于折疊式皮帶輪的變形特點是改變毛坯截面沿軸向的形狀，而板料厚度基本不減薄。因此，為了控制皮帶輪V型槽底部不減薄，在旋壓過程中要采用逐步過渡的旋壓工藝過程。而且要先預(yù)旋成形后精旋成形兩步成形，并同時要對毛坯軸向加壓以補(bǔ)充材料并產(chǎn)生折疊。

多楔式皮帶輪的成形是首先用預(yù)旋旋輪對毛坯徑向加載進(jìn)給，使毛坯在厚度方向上產(chǎn)生預(yù)定的局部增厚，然后再用精旋旋輪精旋，于是增厚后形成多V型楔式皮帶輪。

劈開式皮帶輪的成形是先用帶刀尖旋輪對準(zhǔn)毛坯厚度矩形截面的1/2處做徑向進(jìn)給，將鋼板在厚度方向上劈開一分為二。之后用成型旋輪旋壓成V型槽。

1.2 多楔皮帶輪工藝流程

如圖4所示，多楔旋壓皮帶輪包括一體設(shè)置的下邊緣、V型槽、上邊緣、輻板和輪輻，V型槽設(shè)置于下邊緣和上邊緣之間，V型槽槽底厚度在1mm～2mm，盆狀結(jié)構(gòu)的輪輻的中心設(shè)置有中心孔，中心孔周圍均勻環(huán)布有安裝孔，輪輻的厚度在1.8mm～2.2mm。多楔旋壓皮帶輪采用薄料加工，從而減小用料，所以成本低；多楔旋壓皮帶輪有結(jié)構(gòu)輕，強(qiáng)度好，平衡性能好等特點；槽內(nèi)部圓弧波浪連接設(shè)計，減小了應(yīng)力集中，并能有效地保證皮帶輪的強(qiáng)度，保證皮帶輪在使用過程中不疲勞斷裂。［3］

圖4 多楔皮帶輪結(jié)構(gòu)示意

多楔旋壓皮帶輪SMD312173，材料采用2mm的SPCC冷軋?zhí)妓乇′摪逍龎撼尚?，齒形槽內(nèi)側(cè)設(shè)置有與槽形相一致的圓弧波浪型內(nèi)腔，減小了應(yīng)力集中，并能有效地保證皮帶輪的強(qiáng)度，保證皮帶輪在使用過程中不疲勞斷裂。在旋壓皮帶輪齒形處采用旋壓折疊工藝，齒形槽內(nèi)側(cè)設(shè)置有與槽形相一致的圓弧波浪型內(nèi)腔,保證形成齒形槽的材料，齒形成型容易，使V槽底部不破裂，并保證槽度厚度1mm以上，并且旋輪擠壓力小壽命長。皮帶輪輪輻的中心設(shè)置有中心孔，中心孔周圍均勻環(huán)布有四個螺栓孔。整個零件由2mm板材制作，經(jīng)過落料、拉伸、旋壓、沖孔主要工序加工成形。工藝流程為：剪條→落料→正拉→整形→旋壓→沖孔→車外圓和端面→壓毛刺→電泳→入庫檢驗→包裝，如表1所示。

表1 多楔旋壓皮帶輪SMD312173的工藝流程表

1.3 多楔皮帶輪成形旋壓工藝裝備

如圖5所示，工件放在下模的內(nèi)體輪內(nèi)，上模下壓將工件壓緊，工件連同模具隨旋壓機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)。在旋壓機(jī)上先安裝初成形旋輪，使初成形旋輪的工作面與工件相接觸，旋壓機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)，帶動芯模夾具和工件旋轉(zhuǎn)，將初成形旋輪旋轉(zhuǎn)并水平運(yùn)動地將工件旋壓，形成初成形部分，得半成品。然后在旋壓機(jī)上安裝成形旋輪，使成形旋輪的工作面與工件相接觸，旋壓機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)帶動芯模夾具和工件旋轉(zhuǎn)，將成形旋輪旋轉(zhuǎn)并水平運(yùn)動地將初成形部分旋壓，形成終成形部分，得成品。

圖5 多楔皮帶輪旋壓工藝裝備

2 產(chǎn)品技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1 產(chǎn)品主要技術(shù)性能

產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)沈陽航天三菱發(fā)動機(jī)廠客戶質(zhì)量檢驗中心檢測，產(chǎn)品尺寸和性能符合圖紙要求，產(chǎn)品通過了沈陽航天三菱臺架和道路耐久性測試，主要技術(shù)指標(biāo)經(jīng)第三方檢測機(jī)構(gòu)浙江方圓檢測，檢測結(jié)果符合技術(shù)指標(biāo)要求；本產(chǎn)品質(zhì)量符合公司和行業(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品尺寸和性能主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 產(chǎn)品尺寸和性能主要技術(shù)參數(shù)

2.2 多楔旋壓皮帶輪優(yōu)點及國內(nèi)外市場需求量分析

采用多楔旋壓皮帶輪具有以下優(yōu)點：

1.采用薄料加工，減小用料，成本低；

2.皮帶輪重量輕，轉(zhuǎn)動慣量小，強(qiáng)度好，平衡性能好等優(yōu)點；

3.槽內(nèi)部圓弧波浪連接設(shè)計，減小了應(yīng)力集中，并能有效地保證皮帶輪的強(qiáng)度，保證皮帶輪在使用過程中不疲勞斷裂。

4.齒形采用折疊方式,成形容易，擠壓力小,旋輪加工壽命比無波浪設(shè)計長3倍以上［3］。

3 結(jié)束語

多楔皮帶輪旋壓工藝是一種快捷、高效的塑性成形新工藝，它與傳統(tǒng)工藝相比具有節(jié)材、節(jié)能、降低成本等綜合經(jīng)濟(jì)效益。旋壓的皮帶輪產(chǎn)品質(zhì)量好，不需要平衡處理，特別適用于汽車發(fā)動機(jī)和農(nóng)機(jī)上使用的皮帶輪。浙江東星汽車部件有限公司生產(chǎn)的多楔旋壓皮帶輪供國內(nèi)主要的汽車廠、發(fā)動機(jī)廠、轉(zhuǎn)向泵廠、汽車發(fā)電機(jī)廠、空調(diào)機(jī)廠、助力轉(zhuǎn)向泵廠、汽車水泵廠配套，55%產(chǎn)品銷往美國、歐洲、日本及東南亞等國家和地區(qū)。多楔旋壓皮帶輪還可推廣應(yīng)用于機(jī)械、輕工、家電等行業(yè)，具有廣闊的國內(nèi)市場與應(yīng)用前景。

［1］劉金年.汽車發(fā)動機(jī)V型皮帶輪的旋壓工藝［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2006（04）：56-58.

［2］李偉，李亨，劉全坤.帶輪旋壓成形關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.機(jī)械傳動，2013（08）：13-15.

［3］潘兆星，金崇利，劉成貴.一種旋壓多楔皮帶輪［P］.中國專利：CN201320379423.X，2013-12-25.

Research on Multiple V-Groove Spinning Pulley Technology and its Design

ZHANG Ling-ya

（Zhejiang Dongxing Auto Parts Co.,Ltd.,Linhai 317000,China）

Pulley is an important transmission part widely used in various kinds of mechanical transmission for automobile,agricultural machinery and light textile industry.Its traditional method proves to be of more material,low efficiency and low precision,while spinning manufacturing method is an advanced forming technology. Spinning pulley has the advantages of driving steadily,high precision,less material,high efficiency,environmental protection and long service life.In the paper,the author takes the Multiple V-groove spinning pulley made in Zhejiang Dongxing Auto Parts Co.,Ltd for example.

spinning;multiple V-groove pulley;pulley

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2014.06.011

（責(zé)任編輯：耿繼祥）

2014-09-01；

2014-10-14

張玲婭（1984- ），女，浙江臨海人，助理工程師，主要從事汽車零部件（皮帶輪）方面的研究。