CN108253046A - 一种轻量化复合制动盘及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻量化复合制动盘，包括盘帽和安装在盘帽上的摩擦环，盘帽由球墨铸铁加工而成，摩擦环由灰铸铁加工而成；盘帽包括带有中心孔、安装孔以及定位孔的法兰安装面，帽筒，帽檐，帽檐的外圈上设置有均匀分布的多个凹槽，相邻两个凹槽之间为花瓣；摩擦环包括上摩擦环和下摩擦环，上下摩擦环之间设置有筋条，上下摩擦环和筋条之间形成风道，上摩擦环的内圈设置有安装帽檐的安装槽，且在安装槽的内圈的边缘设置有与帽檐上的凹槽相配合的缺口。并提供制动盘的加工方法。本发明通过将盘帽和摩擦环设置为分体结构，实现不同材质的金属制作制动盘，以减轻制动盘的重量，并通过结构上的变换，实现制动盘的通风的改进，增加制动盘的使用的寿命。

Description

一种轻量化复合制动盘及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种轻量化复合制动盘及其加工方法，属于制动盘加工技术领域。

背景技术

目前使用的常规制动盘，材料通常采用的是灰铸铁制成的一体结构，由于灰铸铁强度较低，因此帽子一般会厚度较大，整体重量较大。为了减少车身重量以及对能源消耗，制动盘轻量化的趋势日益增加。行业内制动盘轻量化的方案主要包括铝帽复合盘、陶瓷盘、钢帽复合盘等，前两种主要是采用密度较小的材料，实现轻量化；最后一种主要是采用强度较大的材料，减少材料的厚度来实现轻量化。而现有的制动盘的加工生产中成本高、工艺复杂、需要特殊的设备才能够加工出需要的符合标准的制动盘。

发明内容

本发明针对制动盘轻量化的问题，提供一种新的解决思路，提出一种轻量化复合制动盘，并且针对该种制动盘设计了一种新的加工方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种轻量化复合制动盘，包括盘帽和安装在盘帽上的摩擦环，其特殊之处在于，所述的盘帽是由球墨铸铁加工而成，所述的摩擦环是由灰铸铁加工而成；所述的盘帽包括带有中心孔、安装孔以及定位孔的法兰安装面，与法兰安装面连接的帽筒，以及与帽筒连接的径向向外的帽檐，所述的帽檐的外圈上设置有均匀分布的多个凹槽，相邻两个凹槽之间为花瓣；所述的摩擦环包括上摩擦环和下摩擦环，上下摩擦环之间设置有筋条，上下摩擦环和筋条之间形成风道，所述的上摩擦环的内圈设置有安装帽檐的安装槽，且在安装槽的内圈的边缘设置有与帽檐上的凹槽相配合的缺口。盘帽上的凹槽的数量及由凹槽数量确定的花瓣的数量，都是根据生产的需要确定的，可以是10-30个，同样筋条的数量也是由生产的需要确定的。上摩擦环的内圈设置安装槽和缺口，盘帽的帽檐采用了花瓣结构，盘帽与摩擦环的组合后使得摩擦环上的缺口与盘帽上的凹槽之间留有作为通风口的空隙，所以花瓣结构既有益于通风散热的问题，同时还减轻了制动盘的重量，实现轻量化的目的；并且盘帽与摩擦环是分体设计，可以实现盘帽与摩擦环采用不同的材料，在本设计中的盘帽采用的是球墨铸铁材料，而摩擦环采用常规的灰铸铁材料，因为盘帽和摩擦环采用了不同的材料，因此相对于传统的制动盘采用单一的灰铸铁为整体加工的方案，又进一步的降低了复合制动盘的重量，且球墨铸铁强度大，因此厚度可以适当变薄，从而降低重量，总体上实现轻量化的目的。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述的凹槽与缺口配合安装后的组合结构留置有透风孔。留置透风孔可以增加通风条件，降低制动盘因为摩擦产生的热量，也可以节省制动盘的加工需要的材料，降低了成本。

进一步，所述的筋条在摩擦环内成三圈分布，中圈的筋条与内圈和外圈的筋条成错位排列。内圈为方形或者菱形的筋条，中圈为菱形的筋条，外圈为扇形的筋条；设计的肋条在拐角处都使用圆滑的设计方案。

同时为了实现上述的轻量化的制动盘，本发明同时给出了该设计的轻量化制动盘的加工方法，具体为：所述的轻量化复合制动盘的加工方法，其特殊之处在于，包括如下的加工步骤：球铁板铸造、制芯、组芯、造型、铸件；所述的球铁板铸造是指：将球墨铸铁铸造成盘帽的形状；所述的制芯是指：制作风道芯和环芯；所述的组芯是指：将盘帽安置在环芯的中部，再将盘帽与环芯的组合件安装到风道芯的上部后形成组合芯；所述的造型是指：将组合芯下到造型线的砂型型腔中得到造型；所述的的铸件是指：将灰铸铁铁水浇注到造型之中，待铁水冷却后清理抛丸后形成复合制动盘铸件。

制芯工艺过程：首先是将用混砂机将芯砂混制好，混制的过程：原砂中加入添加剂(氧化铁红、脉纹消)和树脂，混制均匀。芯砂混制完成后送往制芯机，制芯过程：先往芯盒中射砂，芯砂会将芯盒填满，射砂完成后接着往芯盒中吹三乙胺，三乙胺起催化作用，加速树脂反应，使芯砂快速硬化，芯砂硬化完成后就是我们的砂芯。吹气结束后，芯盒打开，将砂芯取出。

对于上述的加工方法，对其中的部分操作加以细化：

进一步，在铸件步骤后，增加机加工步骤，所述的机加工是指：将制动盘铸件的表面氧化皮车削掉，同时在盘帽法兰面上加工安装孔及定位孔。

进一步，在机加工步骤后增加钻孔与喷涂步骤，所述的钻孔与喷涂是指：在摩擦环上加工出成旋涡状分布的孔洞，并对制动盘进行喷涂，采用涂料在制动盘表面上进行喷涂。其中砂型是通过模板来形成的；喷涂起到防锈美观的效果。

进一步，所述的制作风道芯和环芯，其制作过程包括：首先设计并制作芯盒，然后安装到制芯机上，具体的制芯工艺为：在新砂中加入一定量的粘结剂，在三乙胺催化剂的作用下迅速固化从而使砂芯获得较高的硬度并迅速成形的工艺方法，从而形成对应的风道芯和环芯。

进一步，所述的环芯上设置有与帽檐上的凹槽相配合的环芯凸台，。环芯凸台的高度与帽檐的厚度相同即形成环芯凸台的顶面与帽檐的面平齐，两者齐平的目的是为了保证这两个通过胶组合到一起后与风道芯之间不存在间隙，这样浇注时不会钻铁水，保证美观。且将环芯与盘帽通过胶粘结。胶采用强力胶，可以是哥俩好等能使砂芯和铸铁粘到一起的胶即可。

进一步，所述的组合芯的组合过程中，所述的盘帽安置在环芯的中部是在盘帽的帽环下部接近帽檐的位置涂抹两处拇指大小的胶水后将盘帽与环芯组合在一起；所述的将盘帽与环芯的组合件安装到风道芯是在帽檐的下方涂抹四处胶水后与风道芯盘粘结。

本发明的优点在于：本发明帽子部位主要是采用强度高、厚度薄、质量轻的球墨铸铁材料，因此帽子可制成较薄的厚度而不影响帽子的物理性能；球墨铸铁的帽子与灰铸铁摩擦环通过复合铸造的方式铸造在一起，同时球墨铸铁帽子与灰铸铁摩擦环分别设计成花瓣形状，即使得帽子与摩擦环咬合紧密，同时因为在帽子和摩擦环的交界处设置有空隙(凹槽与缺口组成的)，增强通风效果以及减少制动盘的重量，最终实现减轻簧下重量以及降低能源消耗。综上，本发明通过将盘帽和摩擦环设置为分体结构，实现不同材质的金属制作制动盘，以减轻制动盘的重量，并通过结构上的变换，实现制动盘的通风的改进，增加制动盘的使用的寿命。

附图说明

图1为本发明的一种轻量化复合制动盘的立体结构示意图；

图2为图1的由底部向上看的立体结构示意图；

图3为轻量化复合制动盘剖视结构示意图；

图4为盘帽的凹槽和上摩擦环的缺口组合结构示意图

图5为盘帽的结构示意图；

图6为图5的B-B方向的剖视图；

图7为盘帽与环芯的组装结构示意图；

图8为组合芯的结构示意图。

附图标记记录如下：1-盘帽，1.1-法兰安装面，1.2-花瓣，1.3-帽筒，1.4-安装孔，1.5-定位孔，1.6-凹槽，2-摩擦环，2.1-上摩擦环，2.2-下摩擦环，2.3-筋条，2.4-缺口，3-风道芯，4-环芯，4.1-环芯凸台。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种轻量化复合制动盘(参见图1-图6)，包括盘帽1和安装在盘帽1上的摩擦环2，所述的盘帽1是由球墨铸铁加工而成，所述的摩擦环2是由灰铸铁加工而成；所述的盘帽1包括带有中心孔、安装孔1.4以及定位孔1.5的法兰安装面1.1，与法兰安装面1.1连接的帽筒1.3，以及与帽筒1.3连接的径向向外的帽檐，所述的帽檐的外圈上设置有均匀分布的多个凹槽1.6，相邻两个凹槽1.6之间为花瓣1.2；所述的摩擦环2包括上摩擦环2.1和下摩擦环2.2，上下摩擦环之间设置有筋条2.3，上下摩擦环和筋条之间形成风道，所述的上摩擦环2.1的内圈设置有安装帽檐的安装槽，且在安装槽的内圈的边缘设置有与帽檐上的凹槽1.6相配合的缺口2.4。

盘帽上的凹槽的数量及由凹槽数量确定的花瓣的数量，都是根据生产的需要确定的，可以是10-30个，同样筋条的数量也是有生产的需要确定的。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进，以下的改进可以单独实施或者组合实施：

所述的凹槽1.6与缺口2.4配合安装后的组合结构留置有透风孔。

所述的筋条2.3在摩擦环内成三圈分布，中圈的筋条与内圈和外圈的筋条成错位排列。

同时为了实现上述的轻量化的制动盘，本发明同时给出了该设计的轻量化制动盘的加工方法(参见图1-图8)，具体为：所述的轻量化复合制动盘的加工方法，包括如下的加工步骤：球铁板铸造、制芯、组芯、造型、铸件；所述的球铁板铸造是指：将球墨铸铁铸造成盘帽的形状；所述的制芯是指：制作风道芯和环芯；所述的组芯是指：将盘帽1安置在环芯4的中部，再将盘帽1与环芯4的组合件安装到风道芯3的上部后形成组合芯；所述的造型是指：将组合芯下到造型线的砂型型腔中得到造型；所述的的铸件是指：将灰铸铁铁水浇注到造型之中，待铁水冷却后清理抛丸后形成复合制动盘铸件。

对于上述的加工方法，对其中的部分操作加以细化：

进一步，在铸件步骤后，增加机加工步骤，所述的机加工是指：将制动盘铸件的表面氧化皮车削掉，同时在盘帽法兰面上加工安装孔及定位孔。

进一步，在机加工步骤后增加钻孔与喷涂步骤，所述的钻孔与喷涂是指：在摩擦环上加工出成旋涡状分布的孔洞，并对制动盘进行喷涂，采用涂料在制动盘表面上进行喷涂。其中砂型是通过模板来形成的；喷涂起到防锈美观的效果。

进一步，所述的制作风道芯3和环芯4，其制作过程包括：首先设计并制作芯盒，然后安装到制芯机上，具体的制芯工艺为：在新砂中加入一定量的粘结剂，在三乙胺催化剂的作用下迅速固化从而使砂芯获得较高的硬度并迅速成形的工艺方法，从而形成对应的风道芯和环芯。

进一步，所述的环芯上设置有与帽檐上的凹槽1.6相配合的环芯凸台4.1。

进一步，所述的组合芯的组合过程中，所述的盘帽安置在环芯的中部是在盘帽的帽环下部接近帽檐的位置涂抹两处拇指大小的胶水后将盘帽与环芯组合在一起；所述的将盘帽与环芯的组合件安装到风道芯是在帽檐的下方涂抹四处胶水后与风道芯盘粘结。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轻量化复合制动盘，包括盘帽和安装在盘帽上的摩擦环，其特征在于，所述的盘帽是由球墨铸铁加工而成，所述的摩擦环是由灰铸铁加工而成；所述的盘帽包括带有中心孔、安装孔以及定位孔的法兰安装面，与法兰安装面连接的帽筒，以及与帽筒连接的径向向外的帽檐；所述的帽檐的外圈上设置有均匀分布的多个凹槽，相邻两个凹槽之间为花瓣；所述的摩擦环包括上摩擦环和下摩擦环，上下摩擦环之间设置有筋条，上下摩擦环和筋条之间形成风道，所述的上摩擦环的内圈设置有安装帽檐的安装槽，且在安装槽的内圈的边缘设置有与帽檐上的凹槽相配合的缺口。

2.根据权利要求1所述的轻量化复合制动盘，其特征在于，所述的凹槽与缺口配合安装后的组合结构留置有透风孔。

3.根据权利要求1所述的轻量化复合制动盘，其特征在于，所述的筋条在摩擦环内成三圈分布，中圈的筋条与内圈和外圈的筋条成错位排列。

4.一种权利要求1所述的轻量化复合制动盘的加工方法，其特征在于，包括如下的加工步骤：球铁板铸造、制芯、组芯、造型、铸件；所述的球铁板铸造是指：将球墨铸铁铸造成盘帽的形状；所述的制芯是指：制作风道芯和环芯；所述的组芯是指：将盘帽安置在环芯的中部，再将盘帽与环芯的组合件安装到风道芯的上部后形成组合芯；所述的造型是指：将组合芯下到造型线的砂型型腔中得到造型；所述的的铸件是指：将灰铸铁铁水浇注到造型之中，待铁水冷却后清理抛丸后形成复合制动盘铸件。

5.根据权利要求4所述的轻量化复合制动盘的加工方法，其特征在于，在铸件步骤后，增加机加工步骤，所述的机加工是指：将制动盘铸件的表面氧化皮车削掉，同时在盘帽法兰面上加工安装孔及定位孔。

6.根据权利要求5所述的轻量化复合制动盘的加工方法，其特征在于，在机加工步骤后增加钻孔与喷涂步骤，所述的钻孔与喷涂是指：在摩擦环上加工出成旋涡状分布的孔洞，并对制动盘进行喷涂，采用涂料在制动盘表面上进行喷涂。

7.根据权利要求4所述的轻量化复合制动盘的加工方法，其特征在于，所述的制作风道芯和环芯，其制作过程包括：首先设计并制作芯盒，然后安装到制芯机上，具体的制芯工艺为：在型砂中加入一定量的粘结剂，在三乙胺催化剂的作用下迅速固化从而使砂芯获得较高的硬度并迅速成形的工艺方法，从而形成对应的风道芯和环芯。

8.根据权利要求4所述的轻量化复合制动盘的加工方法，其特征在于，所述的环芯上设置有与帽檐上的凹槽相配合的环芯凸台。

9.根据权利要求4所述的轻量化复合制动盘的加工方法，其特征在于，所述的组合芯的组合过程中，所述的盘帽安置在环芯的中部是在盘帽的帽环下部接近帽檐的位置涂抹两处拇指大小的胶水后将盘帽与环芯组合在一起；所述的将盘帽与环芯的组合件安装到风道芯是在帽檐的下方涂抹四处胶水后与风道芯盘粘结。