钢圈及其生产工艺 【技术领域】
本发明涉及一种钢圈，尤其涉及一种用于雪地车负重轮、诱导轮的钢圈及其生产工艺。
背景技术
雪地车，其主要用途是一种在雪地、山地、沼泽地、水淹地、泥泞地或沙漠地执行任务的履带式后勤保障车辆，所以有时也称“全地形军用输送车”。靠近北极所有周边国家如北欧、北美、俄罗斯等国家，受自然气候的影响长年冰天雪地，雪地车早已成了他们的主要交通工具之一，特别是军事后勤物资运输上，需求量特别大。在科学考察方面，雪地车也为深入到南极、北极的科考人员提供了物资保障。
通过对国内外雪地车相关资料分析，现有世界各国的雪地车，无论是用于军事后勤、科学考察或其它民用，都属于轻便类型，履带较窄，轮毂较小，导致普遍反映承载力不够，稳定性能较差。据相关资料显示，现各国雪地车的发展趋势是尽力减轻自重，改进履带和轮毂结构，提高载重量，进一步提高机动性和通过能力。从美、苏、瑞典及联邦德国等国列装的雪地车来看，自身重量都较轻，一般皆在1-2吨左右，但承载力也只能达到1000kg。所以各雪地车制造厂家在设计制造时都尽力简化座仓设备，改进履带、轮毂装置用以提高载重量。目前，载重量能达到2000kg的只有俄罗斯生产的rT、cm、T履带式两栖雪地车系列，因其设计时只增大钢圈轮毂，虽然承载力提高了，但单位受压力也相应增大，履带陷入地面较深，前进阻力增大，故存在着严重的缺陷。西方一些国家如美国LMC1450履带式雪地车的履带板宽度为644mm、钢圈增大到1M，虽将常规雪地车的各种指标都有所提高，但其承载力不到1.5T，也不能满足市场的需要。由于地域和市场关系，国内雪地车制造厂开发的雪地车皆还停留在轻便摩托型款式上，仅供游客旅游观光，最大载重量只在400kg左右。
本发明人经过长期的摸索研究和反复论证，终于研制出了一种承载能力大、稳定性强的钢圈，才有本发明的提出。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种钢圈及其生产工艺，提高负重轮的承载能力，有较强的稳定性。
本发明所采用的技术方案是：
本发明提供了一种钢圈，包括轮圈，所述的轮圈是一体冲压成型，轮圈的中心有一基准平面，该基准平面中心设有定位孔，轮圈的外圈拉伸为侧壁，侧壁的另一端是一个向内的卷圆结构，在基准平面与侧壁之间是带有曲面形状的结构。
进一步的，所述轮图的板料厚度达9.5mm。所述板料所采用的材质是强度等级为50(美国材料试验学会标准ASTN)的低合金高强度钢A715钢材，屈服强度≥50000psi。或者，所述板料的材质采用国产Q345B(屈服强度≥345Mpa；抗拉强度470-630Mpa；延伸率≥21％)。
进一步的，所述轮圈的直径为φ1500±1.5mm，跳动2.5mm，轮圈的定位孔孔径为φ336.45～337.55mm，所述侧壁的斜度为0.5°±0.5°。
进一步的，所述的基准平面上在与中心定位孔同心的圆周上还均匀分布有若干螺栓孔，螺栓孔的孔径为φ26mm。
进一步的，所述的卷圆接于侧壁的一端，并向内卷曲形成两个标定圆，其中，第一标定圆为侧壁内圆，卷圆的末端面距离第一标定圆的高度为55.5±1mm，第二标定圆为卷圆上距离基准平面最远的外端面，两个标定圆之间的宽度为221.55±1mm，标定圆处的跳动为2.5mm。
进一步的，所述曲面形状的结构是从基准平面向周侧外壁延展的不规则曲面。
本发明还提供了一种钢圈的生产工艺，包括以下步骤
(一)坯料冲压，在经粗加工后的坯料中心冲压一个定位孔，并通过该定位孔定位加工斜切外圆周，制成厚度和直径合格的坯料，在成形前被加工成一定厚度和直径的整圆；
(二)成形，包括拉伸和卷圆，拉伸是先用压料面板压住坯料，然后拉伸凸模压制材料使其进入凹模模腔内；拉伸成型的工件经过车前端口后进行卷圆，卷圆是将工件放入卷圆模具中，用模具的上模压住工件的内平面，顶料筒顶住工件的内平面，两者合力使工件下压，工件端口进入凹模后顺着模腔进行卷圆变形，直至行程到位完成卷圆；
(三)冲孔，在轮圈的基准平面上冲若干个螺栓孔。
其中，所述地坯料为低合金高强度钢，优选的低合金高强度钢的材料为Q345B。
进一步的，步骤(一)中坯料的粗加工是将坯料冲裁并加工成平整的方板。步骤(二)中，在拉伸成型过程中，工件凸缘部分材料的小单元面积由扇形变为矩形，其扇形坯料被拉着通过一个楔形槽，在切线方向被压缩，在半径方向被拉长，在此变形过程中，小单元在半径方向受拉应力的作用，在切向受压应力的作用，沿着压料板→凹模圆角→凹模模腔的方向流动。其中所采用的拉伸凹模的凹模圆角为R30mm。
进一步的，钢圈的生产工艺还包括后加工处理工序，依次进行跳动检测、打标识、去毛刺、防锈处理、检验及包装入库。
本发明的有益效果是：
(一)提高载重能力：将原有普通负重轮直径增大，材料采用屈服强度50000psi以上、等级为50的低合金高强度钢。
(二)增强稳定性能：将原来常用引导轮和履带的接地面扩宽。
(三)设计巧妙、成型率高、减少制作成本：将传统的整轮设计改为凹模设计，并采用拼块式结构。
本发明提供的钢圈，在增加钢圈直径和厚度的同时，又加宽改进了履带装置，承载力可增加一倍以上，也降低了履带对地面的单位压力，大大提高了运输效率，给予前沿哨所、基地或边防巡逻队更大的后勤物资保障；还有在科学考察方面，由于载重量大，物资有保障，一次性考察时间可以相应延长，确保了科学考察的持续性。
【附图说明】
图1是本发明钢圈的主视图；
图2是本发明钢圈的剖视图；
图3是本发明钢圈生产工艺的卷圆模的剖视图；
图4是图3中A的局部放大图。
【具体实施方式】
现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。
参阅图1和图2所示，本发明提供的一种钢圈，包括轮圈，所述的轮圈是采用钢材板料一体冲压成型，轮圈的中心有一基准平面1，该基准平面1中心设有定位孔11，轮圈的外圈拉伸为侧壁2，侧壁2的另一端是一个向内的卷圆21结构，在基准平面1与侧壁2之间是带有曲面形状的结构。所述轮圈的直径为φ1500±1.5mm，圆周4712.4±4.7mm，跳动2.5mm，轮圈的定位孔11孔径为φ336.45～337.55mm，所述侧壁2的斜度为0.5°±0.5°。所述的基准平面1上在与中心定位孔11同心的φ400mm圆周上还均匀分布有18个螺栓孔12，螺栓孔12的孔径为φ26mm。所述轮圈的板料厚度达9.5mm，板料的材质采用国产Q345B。
进一步的，所述的卷圆21位于侧壁2的一端，并向内卷曲形成两个标定圆，其中，第一标定圆31为侧壁内圆，卷圆的末端面距离第一标定圆31的高度为55.5±1mm，第二标定圆32为卷圆上距离基准平面最远的外端面，两个标定圆之间的宽度为221.55±1mm，标定圆处的跳动为2.5mm。所述曲面形状的结构是从基准平面向周侧外壁延展的不规则曲面。
与现有技术相比，本发明属于用厚板制作的大尺寸钣金类产品，板厚达到9.5mm，其相对于薄板件的一个突出特点就是在加工中不允许出现任何冲剪或成形缺陷。因为材料很厚，所以在前一道工序形成的缺陷将会在后面的工序中无限放大。因此，作为圆筒形回转体的轮毂，它的坯料必须在成形前被加工成整圆。
本发明提供的一种钢圈的生产工艺，包括以下步骤
(一)坯料加工，将长方形的坯料冲裁并加工成平整的圆板；
(二)冲压，在圆板的中心冲压一个定位孔，并通过该定位孔定位加工斜切外圆周，制成厚度和直径合格的坯料；如果直径不够，产品就不能形成规定的尺寸，在试制中需制定出合适的直径，如果圆度不够，在圆的边缘出现直边，在拉伸时该处就会出现很大的缺失，造成废品；
(三)成形，包括拉伸和卷圆，拉伸是先用压料面板压住坯料，然后拉伸凸模压制材料使其进入凹模模腔内；在这个过程中，工件凸缘部分材料的小单元面积由扇形变为矩形，可以想象为扇形毛坯被拉着通过一个楔形槽，在切线方向被压缩，在半径方向被拉长，即在变形过程中，小单元在半径方向受拉应力的作用，在切向受压应力的作用，沿着压料板→凹模圆角→凹模模腔的方向流动；
拉伸成型的工件经过车前端口后进行卷圆，卷圆是将工件放入卷圆模具中，用模具的上模压住工件的内平面，顶料筒顶住工件的内平面，两者合力使工件下压，工件端口进入凹模后顺着模腔进行卷圆变形，直至行程到位完成卷圆；
(四)冲孔，在轮圈的基准平面上冲若干个螺栓孔；
(五)后加工处理，依次进行跳动检测、打标识、去毛刺、防锈处理、检验及包装入库。
本发明钢圈生产工艺的成型设备，是压力为2100吨的液压机。
本发明生产所采用的工装模具，包括拉伸模——卷圆模——切圆模——冲孔模——跳动检测架——打字模——转运器具——包装设计。其中，所述的拉伸模包括拉伸凸模、拉伸凹模和压料面板，所述拉伸凹模的凹模圆角为R30mm；所述的卷圆模的凹模是拼块式结构的，如图3和图4所示。
拉伸模具加工方法：先将模具工具钢的材料线切割成扇形的形状，再在拼块背面钻一些螺钉盲孔，并将它们锁在固定圈上一起车削出圆弧形状(留有余量)，然后将拼块拆下，经过热处理使其硬度达到58-62HRC，最后将拼块重新拼合在一起，精车到所需尺寸。
关于拉伸凹模圆角的选取：拉伸凹模圆角过大的话，板料流动过快，板料端口因圆角压不到而悬空会起皱，影响后续工序。而拉伸凹模圆角也不宜过小，拉伸过程中的径向拉伸使凸缘材料变薄，切向压缩使凸缘厚度增加，由于拉伸力来自拉伸凸模压力，是经过拉伸凸模圆角处传递到大变形区上的，拉伸凸模圆角处的材料变薄最严重，是最容易破裂的地方。如果圆角过小或过大，就会造成破裂。加工时可以先将拉伸凹模的圆角加工成适当范围内较小的尺寸，试模的时候发现拉伸困难再将圆角加大。
由于工件的尺寸很大，涉及到模具的备料、加工、热处理，要向小轮圈的凹模那样做成整体式的并不现实，因此卷圆凹模设计成拼块式结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。