專利名稱：大克重鋼制汽車車輪平衡塊及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輪平衡塊及其制造方法，具體涉及一種單件重量在
60克(含60克)以上的大克重鋼制汽車車輪平衡塊及其制造方法。
背景技術：
不論鋼輪轂或鋁輪轂的汽車車輪，在其制造過程中，由于加工工藝、 材質(zhì)等因素，使輪軸和車輪之間不可能保證絕對的同心度，存在一定的偏 心距。當汽車保持每小時70 80公里以上的速度行駛時，由于車輪和輪 軸之間的偏心距，會使汽車產(chǎn)生劇烈的顛簸，影響汽車的性能和安全性。 因此，無論鋼輪轂車輪或鋁輪轂車輪在安裝前必須進行動平衡校驗，根據(jù) 動平衡的校驗結(jié)果，每只車輪的兩側(cè)均需配置和安裝一至數(shù)塊不同重量的 平衡塊，以保證車輪在高速運轉(zhuǎn)時的動平衡，確保行車安全。
目前，汽車車輪平衡塊基本上采用有色金屬壓鑄成型，如用鋅或鉛等 有色金屬。壓鑄成型前將彈簧掛件嵌入模具型腔內(nèi)，壓鑄后即被成型的金 屬包裹住，可以直接通過平衡塊上的彈簧掛件卡在汽車車輪的輪轂上。有 色金屬壓鑄成型的汽車車輪平衡塊具有成型性能好，成型工藝較簡單等特 點。但是，采用鉛等有色金屬在制造或廢棄后對人體有較大的傷害，對環(huán) 境也有一定的危害。特別是汽車車輪報廢或車輪重新校驗動平衡后，車輪 上或置換下來的鉛質(zhì)平衡塊就成了廢棄物。被廢棄的平衡塊經(jīng)日曬雨淋 后，就會溶出超標準的鉛滲入地面，對植物或?qū)Φ叵滤斐芍亟饘傥廴荆?對人體和環(huán)境造成嚴重的危害。針對鉛質(zhì)平衡塊的污染現(xiàn)狀，國際上部分 汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)了少污染的鋅制汽車車輪平衡塊，其零件的制造 工藝與鉛制平衡塊完全相同。但是，采用貴重有色金屬鋅制造車輪平衡塊， 對原材料的要求較高。考慮到鋅的成型性能，原材料必須選用O號鋅，而0號鋅經(jīng)過一次熔化成型后，余料再次熔化會出現(xiàn)渣化現(xiàn)象，不能再回用。
由此可見，金屬o號鋅的除了本身原材料價格高以外，余料的回用率低，
也相應增加了鋅制車輪平衡塊的生產(chǎn)成本。車輪平衡塊其功能僅為車輪的 動平衡塊配重，顯然采用鋅制造車輪平衡塊是不經(jīng)濟的。
相對于鉛制車輪平衡塊的污染性和鋅制車輪平衡塊的經(jīng)濟性不足，鋼 制汽車車輪平衡塊具有生產(chǎn)和使用、廢棄后對人體和環(huán)境無危害及原材料 成本低等特點。其中，采用冷鍛工藝成型的鋼制車輪平衡塊，無論在環(huán)保 和生產(chǎn)成本上均有有色金屬成型的車輪平衡塊無可比擬的優(yōu)越性。但是， 由于鋼的成型性能遜于有色金屬，當鋼制車輪平衡塊的重量達到或超過單
件60克時，在室溫時的成型性能顯著下降，成型力急劇增加，模具的單 位負荷接近或超過了常用模具鋼的許用強度，維持正常生產(chǎn)極其困難。而 沖壓工藝成型的鋼制車輪平衡塊上的鉚釘需要采用專門的沖半孔(盲孔) 的方法沖制成型，在平衡塊的正面上會留有半孔(盲孔)，不但影響外觀， 并且在車輛行駛一段時間后半孔(盲孔)內(nèi)會嵌入塵土，不易清理。另外， 因沖壓特性所決定，沖壓工藝成型的鋼制車輪平衡塊的輪廓交界處不能采 用圓弧或倒角過渡，外形呆板，安裝時可能與車輪發(fā)生干涉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種安全可靠的大克 重鋼制汽車車輪平衡塊，并且提供一種可以在保證零件的成型精度和成型 性能的條件下，使成型性能顯著提高，模具的單位負荷明顯減輕的車輪平 衡塊的制造方法。
實現(xiàn)上述目的的一種技術方案是 一種大克重鋼制汽車車輪平衡塊， 包括平衡配重塊和連接于其上的彈簧掛鉤，所述彈簧掛鉤的上部為與車輪 轂邊緣固定在一起的彎弧形的卡裝部，所述彈簧掛鉤的下部為與平衡配重 塊固定在一起的結(jié)合部，其中，所述平衡配重塊的上表面設有一用于安裝 彈簧掛鉤結(jié)合部的定位槽并在該定位槽的槽底面上至少設有一凸起，與該 凸起相對應的平衡配重塊的下表面為平面；所述彈簧掛鉤的結(jié)合部上設有 與平衡配重塊的凸起匹配的鉚孔，以使彈簧掛鉤的通過凸起與平衡配重塊鉚接在一起。
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊，其中，所述凸起為由平衡配重塊 擠壓成型的鉚釘；所述凸起的數(shù)量最優(yōu)選的是兩個，其外形為與平衡配重 塊相連的圓柱體；所述凸起只有一個時，其截面形狀為橢圓形。
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊，其中，所述平衡配重塊所采用的 材料為矩形截面鋼料段，它的輪廓形狀及凸起采用溫塑性成型工藝直接形 成。
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊，其中，所述平衡配重塊的外形邊 緣處均為圓角或倒角光滑連接。
實現(xiàn)上述目的的另一種技術方案是 一種大克重鋼制汽車車輪平衡塊 的制造方法，包括平衡配重塊的制造方法和彈簧掛鉤的制造方法，其中， 所述平衡配重塊的制造方法包括下列步驟(1)下料及沖裁控制擠出凸起 長度及起定位作用的定位槽；(2)坯料彎曲；(3)彎曲坯料表面清理；(4) 預熱；(5)涂覆潤滑劑；(6)感應加熱；(7)溫塑性成型；(8)切除飛邊； (9)表面拋丸處理；(10)平衡塊上表面壓制重量標志等字符；(11)與 彈簧掛件鉚接固定；(12)外觀涂裝。
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其中，所述的預熱的 溫度為200°C
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其中，所述的潤滑劑 為原液與水l: l稀釋的水劑石墨。
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其中，所述感應加熱 的溫度為710°C~730°C。
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其中，所述溫塑性成 型是將感應加熱到71(TC 73(TC坯料在溫塑性成型模的型腔內(nèi)直接成型。
上述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其中，所述彈簧掛鉤 的制造方法包括由65Mn彈簧鋼板在沖壓級進模上經(jīng)沖孔、多道彎曲和沖 裁落料成型后并經(jīng)過淬火處理。
本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊及其制造方法的技術方案，與采 用沖壓工藝成型的鋼制汽車車輪平衡塊相比，溫塑性成型的鋼制車輪平衡塊節(jié)約原材料5 10%。平衡配重塊上的鉚釘在溫塑性成型時一次擠出成 型。采用溫塑性成型技術則可以在保證零件的成型精度和成型性能的條件 下，使成型力顯著提高，模具的單位負荷明顯減輕。成型單件的平衡塊重 量達到60克或60克以上，使鋼制車輪平衡塊的制造范圍由轎車延伸至大 型客車及大型載重貨車等大型車輛。


圖1為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的裝配示意圖3a為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法中下料步驟 的坯料的結(jié)構(gòu)示意圖3b為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法中坯料彎曲 步驟中的彎曲坯料的結(jié)構(gòu)示意圖3c為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法中溫塑性成 型步驟中的平衡配重塊的結(jié)構(gòu)示意圖3d為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法中切除飛邊 步驟中的狀態(tài)示意圖3e為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法中彈簧掛鉤 與平衡配重塊鉚接時的狀態(tài)示意圖3f為本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法中彈簧掛鉤 與平衡配重塊裝配示意圖。
具體實施例方式
為了能更好地對本發(fā)明的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例 并結(jié)合附圖進行詳細地說明
請參閱圖1和圖2，本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊，彈簧掛鉤 1和平衡配重塊2，彈簧掛鉤1在連接平衡配重塊2后與車輪轂邊緣固定， 其中
彈簧掛鉤1的上部為與車輪轂邊緣固定在一起的彎弧形的卡裝部11，彈簧掛鉤1的下部為與平衡配重塊2固定在一起的結(jié)合部12;
平衡配重塊2的上表面設有一用于安裝彈簧掛鉤結(jié)合部12的定位槽 21，可以防止彈簧掛鉤1與平衡配重塊2結(jié)合后左右晃動并使平衡塊的底 面能與車輪轂的平面緊貼；在該定位槽21的槽底面上至少設有一凸起22， 該凸起22為由平衡配重塊2擠壓成型的鉚釘，凸起22的擠出長度可通過 在坯料上加工出缺口的深淺方法進行調(diào)整。凸起22的數(shù)量最優(yōu)選的是兩 個，其外形為與平衡配重塊相連的圓柱體；與該凸起22相對應的平衡配 重塊2的下表面23為平面，無任何半孔(盲孔)，為溫塑性成型時凸模的 下端面自然形成。
彈簧掛鉤1的結(jié)合部12上設有與平衡配重塊2的凸起22匹配的鉚孔 13，以使彈簧掛鉤1的通過凸起22與平衡配重塊2鉚接在一起，當凸起 22只有一個時，其截面形狀為橢圓形，以防止彈簧掛鉤1與平衡配重塊2 鉚接連接時發(fā)生相對偏移；
所述的平衡配重塊2所采用的材料為矩形截面鋼料段。在制造的時候， 平衡配重塊2的輪廓形狀及凸起22由矩形鋼料段直接采用溫塑性技術成 型，兩者是成一體化的。經(jīng)溫塑性成型后的平衡配重塊2的邊緣處均為圓 角或倒角光滑連接，可以防止平衡塊涂裝后外形邊緣的銳角處油漆在車輪 高速旋轉(zhuǎn)中因沙石碰撞而剝落，并防止平衡塊在安裝時與車輪其他部位的 干涉。
再請參閱圖3a至圖3f，本發(fā)明的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造 方法，包括平衡配重塊的制造方法和彈簧掛鉤的制造方法，其中，
彈簧掛鉤的制造方法全部采用常用的沖壓工藝，它包括下列步驟 (1)巻板展平、落料；(2)在級進模上完成沖孔、彎曲、落料；(3) 簡單模上整形；(4)熱處理淬火；(5)外觀涂裝。
上述彈簧掛鉤的制造方法使彈簧掛鉤達到規(guī)定的硬度，滿足其力學性 能的要求。
平衡配重塊的制造方法包括下列步驟.-(1)下料、沖裁定位槽本工序為沖裁定位槽和下料級進模，在裝 有沖裁定位槽、剪切模的曲柄壓力機上進行沖裁定位槽和下料。根據(jù)指定的鋼制汽車車輪平衡塊，計算其坯料重量、坯料尺寸，選定相應尺寸矩形 截面的普通碳素鋼原材料。
本工序沖裁定位槽的目的是人為控制成型鉚釘?shù)臄D出長度，使擠出鉚 釘?shù)拈L度符合鉚接裝配要求。因為鉚釘?shù)臄D出孔兼有頂出工件的作用，頂 桿的直徑受到鉚釘直徑的限制，不能形成封閉的型腔，故鉚釘?shù)臄D出長度 可根據(jù)沖裁缺口的深度進行調(diào)節(jié)。
(2) 坯料彎曲將下料后的料段按鋼制汽車車輪平衡塊的曲率半徑 在彎曲模內(nèi)彎曲成型，以便坯料能順利地放入弧形成型凹模內(nèi)。
(3) 彎曲坯料表面清理表面清理的目的是清除坯料表面的油污、 毛刺等，以便坯料能附著潤滑劑。表面清理的方法采用拋丸機拋丸處理。 處理后的坯料應表面光整，無油污、細小的毛刺等異物，表面呈現(xiàn)細小的 麻點，以便牢固地附著潤滑劑。
(4) 預熱將表面清理后的坯料裝入料筒。然后進入臺車式烘箱內(nèi) 進行預熱，熱透至20(TC出烘箱。預熱后的坯料應立即浸入潤滑劑液中涂 覆潤滑劑。
(5) 浸涂潤滑劑將預熱后的坯料浸入按原液與水l: l稀釋的溫塑 性成型用水劑石墨潤滑劑中，攪勻，然后在坯料未完全冷卻時，將涂覆潤 滑劑后的坯料迅速吊起，瀝干殘液，在干燥的木板上攤開晾干，以備感應 加熱、溫塑性成型用。
(6) 感應加熱將涂覆潤滑劑的坯料在貫通式感應加熱爐內(nèi)加熱， 加熱溫度至720±10°C。加熱至720'C可以有效防止鋼在800'C左右及以上 溫度的劇烈氧化過程，以免氧化皮影響成型件的表面質(zhì)量和模具壽命。同 時，72(TC的溫塑性成型溫度時，鋼的塑性好，其變形抗力僅為冷鍛成型 時的三分之一至二分之一，可以有效地減輕模具的負荷，減小成型設備的 噸位，并且72(TC成型后制件的尺寸精度和表面粗糙度接近冷鍛時的水平， 完全能滿足鋼制平衡塊的質(zhì)量要求。
(7) 溫塑性成型將經(jīng)感應加熱至720'C的坯料放入溫塑性模具的模 膛內(nèi)直接成型。使鋼制汽車車輪平衡配重塊的外形輪廓、邊緣倒角(圓角) 和兩個圓柱形鉚釘同時溫塑性成型。在平衡配重塊的分模面處留有少量飛邊，以保證金屬充滿模膛，得到外形飽滿的零件。
(8) 切除飛邊將溫塑性成型后帶有飛邊的平衡配重塊放在裝有專 用模具的曲柄壓力機上切除飛邊。
(9) 表面拋丸處理采用噴丸或滾筒等竄光機器，竄光平衡配重塊， 以去除毛刺及表面的潤滑劑等。
(10) 平衡配重塊上表面壓制重量標志將竄光后的平衡配重塊放在 壓印模上壓出零件的重量等規(guī)格標志。
(11) 與彈簧掛鉤鉚接固定將鋼質(zhì)汽車車輪平衡配重塊的鉚釘嵌入 彈簧掛鉤的鉚孔內(nèi)，在壓力機上鉚接固定。
(12) 外觀涂裝將裝配完成后的平衡塊進行鍍膜、油漆等防銹處理。 上述大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法具有以下優(yōu)點
(1) 與用鋅或鉛等有色金屬壓鑄成型的汽車車輪平衡塊相比，具有 原材料成本低，對人體和環(huán)境無危害等優(yōu)點。
(2) 與現(xiàn)有的采用沖壓工藝成型的鋼制汽車車輪平衡塊相比，成型 模具可以減少二至三副，具有成型工序少，成型質(zhì)量穩(wěn)定等特點。
(3) 與現(xiàn)有的采用沖壓工藝成型的鋼制汽車車輪平衡塊相比，平衡 配重塊上的鉚釘在溫塑性成型時一次完成。而沖壓工藝成型的平衡配重塊 上的鉚釘是在沖壓成型后專門進行沖半孔(盲孔)工序使鉚釘擠出，由于 半孔的深度大于鉚釘?shù)闹睆剑瑳_半孔凸模的壽命非常有限。
(4) 與鋼制車輪平衡塊的冷鍛工藝相比，溫塑性成型力明顯低于冷
鍛工藝，單位成型力僅為冷鍛的三分之一至二分之一，尺寸精度和表面粗 糙度接近冷鍛工件，符合零件的技術要求。 一般情況下，考慮到成型力和 模具的單位負荷，鋼制車輪平衡塊的冷鍛成型僅限于單件重量在60克以
下的規(guī)格，而大克重鋼制車輪平衡塊的溫塑性成型工藝則可以覆蓋包括大 型客車、大型貨車在內(nèi)的幾乎所有的鋼制汽車車輪平衡塊的成型。
(5) 本發(fā)明采用的溫塑性成型工藝，在成型時可以在平衡配重塊上
下表面的邊緣處同時成型光滑連接的圓角或倒角。平衡配重塊邊緣的圓角 或倒角，可以使零件外形圓滑過渡，涂裝后能有效防止涂層在車輪高速旋 轉(zhuǎn)中與沙石碰撞而剝落，能達到有色金屬壓鑄成型的平衡塊同樣的外觀效果。也可以防止在裝配平衡塊時與車輪發(fā)生干涉。而采用沖壓成型工藝生 產(chǎn)的鋼制平衡配重塊，因其工藝的特性所決定，不可能在上下表面的邊緣 都成型圓角或倒角，且沖裁后會在平衡配重塊的一端形成毛刺，后道工序 也難以去除，涂裝后銳角處的油漆容易剝落。
(6)由于溫塑性成型是在幾乎封閉的模膛內(nèi)成型，平衡配重塊的坯 料在模膛內(nèi)處于強烈的三向壓應力狀態(tài)，故使得零件的強度、塑性等有了
明顯的提高，組織更加致密。經(jīng)檢測采用溫塑性成型工藝生產(chǎn)的平衡配 重塊的抗拉強度比沖壓成型的平衡配重塊的抗拉強度高三倍，鉚接強度高 一倍。
本發(fā)明所述的大克重平衡塊的平衡配重塊是以普通鋼材為原材料，經(jīng) 溫塑性成形，然后將彈簧掛鉤與平衡配重塊上擠出的鉚釘鉚接固定。安裝 時通過平衡塊上的彈簧掛鉤卡在汽車車輪的輪轂上即可。其安裝尺寸與現(xiàn) 有有色金屬壓鑄成型的汽車平衡塊完全相同。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說 明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍 內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種大克重鋼制汽車車輪平衡塊，包括平衡配重塊和連接于其上的彈簧掛鉤，所述彈簧掛鉤的上部為與車輪轂邊緣固定在一起的彎弧形的卡裝部，所述彈簧掛鉤的下部為與平衡配重塊固定在一起的結(jié)合部，其特征在于，所述平衡配重塊的上表面設有一用于安裝彈簧掛鉤結(jié)合部的定位槽并在該定位槽的槽底面上至少設有一凸起，與該凸起相對應的平衡配重塊的下表面為平面；所述彈簧掛鉤的結(jié)合部上設有與平衡配重塊的凸起匹配的鉚孔，以使彈簧掛鉤的通過凸起與平衡配重塊鉚接在一起。
2. 根據(jù)權利要求1所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊，其特征在于， 所述凸起為由平衡配重塊擠壓成型的鉚釘；所述凸起的數(shù)量最優(yōu)選的是兩個，其外形為與平衡配重塊相連的圓柱體； 所述凸起只有一個時，其截面形狀為橢圓形。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊，其特征在于，所 述平衡配重塊所采用的材料為矩形截面鋼料段，它的輪廓形狀及凸起采用溫塑性成 型工藝直接形成。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊，其特征在于，所 述平衡配重塊的外形邊緣處均為圓角或倒角光滑連接。
5. —種大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，包括平衡配重塊的制造方法 和彈簧掛鉤的制造方法，其特征在于，所述平衡配重塊的制造方法包括下列步驟(1)下料及沖裁控制擠出凸起長度及起定位作用的定位槽；(2)坯料彎曲；(3) 彎曲坯料表面清理；(4)預熱；(5)涂覆潤滑劑；(6)感應加熱；(7)溫塑性成型；(8)切除飛邊；(9)表面拋丸處理；(IO)平衡塊上表面壓制重量標志等字符；(11) 與彈簧掛件鉚接固定；(12)外觀涂裝。
6. 根據(jù)權利要求5所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其特征在 于，所述的預熱的溫度為200'C
7. 根據(jù)權利要求5所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其特征在 于，所述的潤滑劑為原液與水l: l稀釋的水劑石墨。
8. 根據(jù)權利要求5所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其特征在于，所述感應加熱的溫度為71(TC 73(TC。
9. 根據(jù)權利要求5所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其特征在 于，所述溫塑性成型是將感應加熱到71(TC 73(TC坯料在溫塑性成型模的型腔內(nèi)直 接成型。
10. 根據(jù)權利要求5所述的大克重鋼制汽車車輪平衡塊的制造方法，其特征在 于，所述彈簧掛鉤的制造方法包括由65Mn彈簧鋼板在沖壓級進模上經(jīng)沖孔、多道 彎曲和沖裁落料成型后并經(jīng)過淬火處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單件重量在60克(含60克)以上的鋼制車輪平衡塊，包括平衡配重塊和彈簧掛鉤，所述彈簧掛鉤的上部為卡裝部，下部為與平衡配重塊固定在一起的結(jié)合部，所述平衡配重塊的上表面設有一定位槽并在該定位槽的槽底面上至少設有一凸起，與該凸起相對應的平衡配重塊的下表面為平面；所述彈簧掛鉤的結(jié)合部上設有與平衡配重塊的凸起匹配的鉚孔，以使彈簧掛鉤通過凸起與平衡配重塊鉚接在一起。本發(fā)明還公開了上述平衡塊中平衡配重塊的制造方法，包括下列步驟下料及沖裁定位槽；坯料彎曲；彎曲坯料表面清理；預熱；涂覆潤滑劑；感應加熱；溫塑性成型；切除飛邊；表面拋丸處理；平衡配重塊表面壓制字符；與彈簧掛件鉚接固定；外觀涂裝。
文檔編號B60B15/28GK101596835SQ20081003847
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權日2008年6月3日
發(fā)明者宋哲夫, 張阿虎, 徐新成, 王淑新, 錢嘉明 申請人:上海工程技術大學;上海新明源汽車配件有限公司