本發明涉及一種車輪的加工方法，尤其涉及一種在加工過程中考慮車輪動平衡的方法。

背景技術：

近些年，隨著汽車行業的飛速發展和行業技術水平不斷的提升，汽車的最高車速越來越快，高速旋轉中的車輪離心力不平衡令汽車的安全性能嚴重劣化。由該不平衡所導致的附加力大小及方向不斷變化，會使整車產生上下跳動的趨勢，出現垂直地面方向的振動，影響汽車的行駛平順性；同時不平衡還會引起轉向輪橫向擺動，降低汽車的操縱性和穩定性，直接影響行車安全；從長期來看，甚至會造成輪胎、轉向及傳動系統零部件的沖擊和磨損，縮短各部件的使用壽命。因此，作為汽車轉動部件的車輪在其制造過程中，必須考慮并盡量實現動平衡，以確保汽車輪系的正常平穩運轉。現行的車輪制造工藝主要有：卷制焊接輪轂加沖壓輪輻后焊接而成的車輪加工工藝、卷制焊接輪轂加旋壓輪輻后焊接而成的車輪加工工藝及輪輻輪轂一體的直接旋壓而成的車輪加工工藝。而這幾種工藝存在一致的缺點：無論是焊接所天然帶來的質量不均衡，還是旋壓成形后需切除因車輪材料各向異性所導致的“凸耳”，甚至是加工過程中的尺寸偏差均能夠產生動不平衡，如圖1、圖2所示。

然而，上述工藝均未考慮在加工制造過程中修正車輪的動不平衡狀態。動平衡的調校和配重通常被延后至輪胎安裝時，經由在車輪的外邊緣處外加質量塊的方式來被動實現。這樣勢必會影響整體的平衡效果，同時外加質量塊還存在是否穩定與牢固的問題，所以汽車要經常進行車輪動平衡檢測，無形中增加了使用成本。

技術實現要素：

技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種在加工過程中對車輪進行動不平衡修正的方法，使制造得到的車輪在加工完成時即具備動平衡性能，不需要在后續使用過程中進行調校。

技術方案

為了解決上述的技術問題，本發明的旋壓加工動平衡車輪的方法包括以下步驟：

步驟一：在旋壓加工毛胚料的非輪胎覆蓋處、非安裝與非連接處分別加工出n個內凹形結構，其中，n為自然數且n≥3，即在毛胚料上的某個位置去除一部分材料形成可閉合的內凹形結構，內凹形結構的個數根據車輪的大小尺寸確定。閉合內凹形結構的體積為V_an，符號中下標a表示閉合內凹形結構，n與上述閉合內凹形結構的個數相同。閉合內凹形結構可以是規則幾何形狀，如：圓，但不限于規則幾何形狀；閉合內凹形結構可以是通孔也可以是盲孔；閉合內凹形結構可以在同心圓上也可不限于同心圓上；閉合內凹形結構可以是等分分布，也可以不等分分布；對于n個閉合內凹形結構可以是統一幾何形狀的閉合內凹形結構，也可以是不統一幾何形狀的閉合內凹形結構。

步驟二：在步驟一所述的內凹形結構中填入選定的動平衡配重物；

步驟三：將毛坯料上旋壓設備進行粗旋壓加工；

步驟四：繼續進行精旋壓加工；

步驟五：去除步驟四精旋加工后車輪外邊緣的外凸耳和車輪定位中心孔處的內凸耳。隨后可進行加工得到的車輪的動平衡性能測試。

下面以在輪輻上均布圓形通孔為例而成的，說明如何利用填入材料進行動平衡配重。假想將車輪展開，其中某個獨立的展開部分對車輪而言即具有代表作用(如圖6所示)。最少包含1個閉合內凹形結構在內旋壓后輪輻變為厚度為1，面積為：的結構體，對應的質量為旋壓后輪轂變為厚度為1，質量為：的結構體；假想在閉合內凹形結構內填入密度為ρ_i體積為V_i的材料。旋壓后在輪輻上變為厚度為t，(t_i≤1，i＝3,4,5···n)，面積為：體積為：的結構體，對應的質量為同時，因為上述結構均為規范的幾何體，且已經假設在同一幾何體內即域內平均密度ρ_q相同。所以上述結構的幾何中心與質心相同。

針對動不平衡，在閉合內凹形結構內使用填入密度為ρ_i體積為V_i的配重物材料，一般會使用密度較大的金屬材料，當然也可以填入非金屬材料，也可以填入密度較小的其他配重物，并固定于閉合內凹形結構內(如壓力法、粘接法等先簡單固定配重物，使之得以進行動平衡測試)。因配重物的可選擇方案不是唯一的，且可以重復多次試配重，所以配重一定可以實現動平衡。如果想要得到相對高精度的動平衡配重可選擇較大的n，如(n≥9)；否則可選擇n的范圍在3≤n≤9。多數情況下，參與填入的不同體積V_tn，不同密度ρ_tn的試配重物會選擇延展性較好的材料，其質量為m_tn，符號中下標t表示填入材料，n與上述n相同。一般情況下填入材料的體積V_tn≤V_an，當然填入時也可以不限于上述不等式。

隨后，將毛坯料上的閉合內凹形結構內分別填入按上述試配法得到的動平衡配重物進行旋壓加工，旋壓過后填入的材料成為車輪的一部分，填入材料與原材料形成一個整體。由于填入材料的密度不同于原材料，所以可以用填入材料來平衡因切除車輪外邊緣的外“凸耳”和車輪定位中心孔處的內“凸耳”而造成的動不平衡。

有益效果

本發明的旋壓加工動平衡車輪的方法具有以下有益效果：本發明的加工方法在加工過程中解決了成品車輪的動平衡問題，不需要在后期使用中進行動平衡的調較，節約了產品的使用成本；成品車輪為一體旋壓制成，無需進行焊接，結構強度高，可靠性更高。

附圖說明

圖1是旋壓結束后各向異性所造成車輪外邊緣的外“凸耳”和車輪定位中心孔處的內“凸耳”結構示意圖；

圖2是切除了外邊緣外“凸耳”和車輪定位中心孔處的內“凸耳”的車輪示意圖；

圖3是去除一部分原有的材料的加工中車輪示意圖；

圖4是在車輪上去除一部分原有的材料后并添加的配重物的主視圖的剖視圖；

圖5是在車輪上去除一部分原有的材料后并添加的配重的俯視圖；

圖6是車輪的結構展開示意圖；

圖7是主動考慮動平衡的完成旋壓過程并切除車輪內外“凸耳”的車輪結構示意圖。

附圖中各序號代表部件名稱：

1：凸耳的最凸處；2：凸耳的最凹處；3：車輪外邊緣的切除外“凸耳”的切割線；4：車輪定位中心孔處切除內“凸耳”的切割線；5：車輪定位中心孔處內“凸耳”所對應的最凸外圓線；6：輪轂；7：輪輻；8：車輪；9：在毛坯料上不影響其他工藝或安裝處加工若干個溝槽或通孔；10：添加的配重物；11：完成旋壓后的填入物與車輪成為一體。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明的技術方案進行進一步說明。

本實施例的旋壓加工動平衡車輪的方法包括以下步驟：

步驟一：在旋壓加工毛胚料的非輪胎覆蓋處、非安裝與非連接處分別加工出n個內凹形結構，其中，n為自然數且n≥3；在本實施例中，在毛胚料加工輪輻上均勻加工出8個圓形通孔，如圖5、圖6所示；

步驟二：在步驟一所述的內凹形結構中填入動平衡配重物，配重物可選擇一定密度的金屬材料，配重物的分布如圖5所示；

步驟三：進行粗旋壓加工；

步驟四：進行精旋壓加工；在進行旋壓加工之前，也可以先去除輪胎覆蓋處的部分材料，如圖3、圖4、圖5所示；

步驟五：如圖7所示，去除步驟四精旋加工后車輪外邊緣的外凸耳和車輪定位中心孔處的內凸耳。