7A04铝合金轮毂挤压成形与模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - I 7合金轮毂挤压成形工艺与模具设计 摘 要 某车辆轮毂原采用钢铁材料铸造而成，难以有效减重，同时铸造过程存在不可避免的缺陷，直接影响了整车性能。本文针对轮毂加工与使用中存在的问题，开展了铝合金轮毂的加工与应用研究。 依据轮毂的机械强度和服役要求，选择确定了 7合金作为轮毂的制造材料，并讨论确定了 7合金挤压成形工艺参数及热处理规范。轮毂属典型的宽阶梯凸缘厚壁筒形零件，根据轮毂零件的形状特点，结合 7合金的成形特性，设计了铝合金轮毂挤压件图，制定了铝合金轮毂反挤压 扩口 镦挤成形工艺。 实验试制结果表明，制定的铝合金轮毂成形工艺及选择的工艺参数是合理的，设计的模具结构是可行的，成功试制出合符要求的铝合金轮毂，为宽阶梯凸缘厚壁筒形零件的成形提供了重要的指导。性能测试结果表明， 710615服强度达到 550 560过了原钢铁轮毂的力学性能指标，且轮毂的重量由 31重 ，达到了预期目标，实际中应用取得了良好的效果。 关键词： 铝合金， 7毂，等温挤压 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - by Go of of on in of of to in to of of be of as in of We us a to 10 61550 560of 1Kg . of we in 7文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 录 摘 要 I 言 1 第 1 章 绪论 2 选题的背景和意义 2 铝合金在汽车工业中的 应用 3 铝合金车轮的国内外生产现状 4 精密塑性成形的研究现状 4 本课题主要研究内容 6 第 2 章 铝合金轮毂成形工艺制定 7 引言 7 轮毂材料的选择 7 7合金挤压工艺参数确定 8 挤压温度的确定 8 挤压速率的确定 10 挤压过程的润滑措施 10 7合金的热处理 10 固溶处理 10 时效处理 11 第 3 章 铝合金轮毂成形工艺的制定 12 铝合金轮毂挤压件设计 12 轮毂挤压成形工艺路线确定 14 铝合金轮毂的挤压方式 14 挤压工艺路线的确定 15 工艺参数计算 15 本章 小结 17 第 4 章 轮毂成形模具设计 18 引 言 18 7合金轮毂成形模具设计 18 反挤压模具设计 18 扩口模具设计 21 镦挤模具设计 22 模具材料的选择 23 本章小结 23 结论与展望 24 致谢 25 参考文献 26 附录 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 图清单 图 27形图 11 图 2铝合金变形温度对流动应力的影响 11 图 27466 ， 20 12 图 3轮毂零件图 12 图 3正 挤压件零件设计示意图 反挤压件零件设计示意图 13 图 3轮毂挤压件零件图 13 图 3反挤压件示意图 15 图 3轮毂挤压工艺路线图 15 图 4凸模设计原则示意图 15 图 4挤压凸模 16 图 4两层组合凹 模设计原则示意图 17 图 4挤压组合凹模 17 图 4挤压模具装配图 17 图 4挤成形凸模 17 图 4口模装配图 18 图 4挤成形凸模 18 图 4镦挤模装配图 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - V 表格清单 表 27 10 表 27 20 表 2不同锻造温度对 7 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 1 引 言 锻造是铝轮毂应用比较早的成形工艺之一。锻造铝轮毂具有强度高、抗蚀性、尺寸精确、加工量小等优点，一般其重量仅相当于同尺寸钢轮的二分之一 或更低一些。锻造铝轮毂的晶粒流向与受力的方向一致，其强度、韧性与疲劳强度均显著优于铸造铝轮毂。同时 ,性能具有很好地再现性 ,几乎每个轮毂具有 同样的力学性能。锻造铝轮毂的典型伸长率为 12% 17%， 因而能很好地吸收道路的振动和应力 。通常，铸造轮毂具有相当强的承受压缩力的能力，但承受冲击、剪切与拉伸载荷的能力则远不如锻造铝轮毂。锻造轮毂具有更高的强度重量比。另外，锻造铝轮毂表面无气孔，因而具有很好的表面处理能力，不但能保证表面涂层均匀一致，结合牢靠，而且色彩也好。 目前国内生产铝制轮毂的方法主要有铸造法、锻造法、 冲压法以及旋压法等。我国铝合金轮毂制造以低压铸造为主，一些先进的制造工艺还未采用。但铝合金轮毂的制造技术在不断发展，为了提高其性能，现在向挤压铸造（液态模锻）成形、半固态模锻成形方向发展趋势。 随着世界汽车轻量化进程的加快，国际汽车市场竞争日趋激烈，节能化、轻量化成为我国汽车工艺发展的必然趋势，目前轻合金轮毂主要为铝合金轮毂，镁合金轮毂尚处于起步阶段，而铝合金轮毂生产方法有了较大的进步。因此，加强对汽车铝合金轮毂生产制造的研究是很有必要的。 本文通过对汽车轮毂典型的制造方法分类、通过选择典型的应用案例，分 析案例的理论信息，归纳出铝合金轮毂反挤压、扩口、墩挤以及热处理等工艺方法以及各个工艺过程所配套的模具，这是一个有意义的尝试。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 2 第 1 章 绪 论 选题的背景和意义 某轮式车辆研制阶段出现严重超重的现象，难以达到设计技术指标，其主要原因之一就是轻质材料应用不够。作为主要承载部件的轮毂，在整车中数量多，占整车重比例大。国内一直采用钢铁材料铸造生产，难以有效减重。同时，铸造过程中难以避免的缺陷，直接影响了整车性能。在车辆轻量化和悬挂性能要求日益提高的今天，减轻车轮重量，已成为轮式车辆研究中 非常重要的课题。 铝合金具有密度小、导电性好、耐蚀性强、散热性能好、比强度高和易于进行多种加工等优点，是用于制造车轮等的良好减振材料。可大幅度减轻重量，降低启动和行驶惯性，提高加速和减速性能，减少油耗；同时减少行驶过程中的振动，有利于提高整机运行速度，改善操作稳定性。 与钢制轮毂相比，铝合金轮毂具有如下优点 :重量轻，可比钢制车轮毂重量减轻30% 40%4，汽车的质量每减少 1%4，其耗油量将降低 1%1；减震性能好 ,吸收冲击能量强 ,从而可以改善车辆的行驶性能，提高安全性；导热性好，热导率约 为钢 3倍 2，可以降低轮胎的工作温度 ,提高轮胎的使用寿命；外形美观 ,采用不同工艺生产铝合金轮毂的结构可以多样化，可以很好地满足各类使用者的审美要求。铝合金轮毂的成形方法有很多，主要可分为铸造法和锻造法。 金属重力铸造法 金属重力铸造法是指在常压下，液体金属靠重力作用充填金属铸型而获得铸件的一种铸造方法，这也是一种古老的铸造方法。由于金属液在金属铸型中冷却速度较快，因而铸件比砂型铸造的组织致密，该法工序简单 ,生产效率高，设备投资少，生产成本较低 此方法生产的铝轮毂内部质量 较差 ,缩孔缩松严重，浇注过程中氧化膜和熔渣等夹杂物易卷入铸件，有时也会卷入气体而形成气孔缺陷，同时金属液的收得率也较低。 金属低压铸造法 低压铸造是用干燥、洁净的压缩空气将保温炉中的铝液自下而上通过升液管和浇注系统平稳地上压到铸造机模具型腔中，保持一定压力 (一般为 20 60)直到铸件凝固后释放压力。因在压力下充型和凝固 ,所以充填性好 ,铸件缩松少 ,致密性高。该法中 ,坩埚表面的氧化膜不会被破坏，与其它铸造方法比较，气孔和夹渣缺陷少，产品内部质量好。由于低压铸造利用压力充型和补充 ,大大简化了浇冒系 统的结构，使金属液收得率大大提高，一般可达 90%3,而金属型重力铸造仅 40% 60%8。目前低压铸造已成为铝轮毂生产的首选工艺，日本的丰田汽车公司、东京轻合金制作所、美国福特汽车公司的 和 业有限公司的 公司等均采用此工艺生产铝轮毂，国内的铝合金轮毂制造企业多数也采用此工艺生产，现有数十家企业用低压铸造工艺生产铝合金汽车及摩托车轮毂。低压铸造法的缺点是铸造时间较长，加铝料、换模具费时间，设备投资大，低压铸造机使用的升液管成本较高且易损坏。 压力铸造法 压力铸 造的实质是使液态金属在高压作用下以极高的速度充填型腔 ,并在压力作用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 3 下凝固而获得铸件的一种方法。采用压铸工艺生产的铸件组织致密 ,机械性能好，强度表面硬度较高，铸件的尺寸精确、表面光洁。但传统压铸工艺生产的铝轮毂最大的缺点是不能通过热处理来进一步提高性能，由于液体金属充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中，这些铸件孔隙中的气体在热处理过程中会发生膨胀，使得铸件“起泡”。 常规锻造法 锻造是铝轮毂应用较早的成形工艺之一。锻造铝轮毂具有强度高、抗蚀性好、尺寸精确、加工量小等优 点，一般情况其重量仅相当于同尺寸钢轮的 1/29或更低一些。锻铝轮毂的晶粒流向与受力的方向一致，其强度、韧性与疲劳强度均显著优于铸造铝轮毂。锻造铝轮毂的最大缺点是生产工序多 ,生产成本比铸造的高得多 半固态模锻法 在金属凝固过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到 20%5左右时 ,枝晶就形成连续网络骨架 ,失去宏观流动性。如果在金属凝固过程中施以强烈搅拌 ,可使常规凝固时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而成为分散的颗粒悬浮在剩余液相中，这种经搅动制的合金一般称为非枝晶半固态坯料 ,这种半固态坯料在固相率达到 50% 60%10时仍具有很好的流动性，可以采用常规的成形工艺如压铸、模锻、挤压等实现金属的成形，这就是 20 世纪 70 年代初由美国麻省理工学院 授等开发出的一种新型的金属加工工艺半固态金属成形工艺。半固态模锻件表面平整光滑、内部组织致密，晶粒细小，力学性能高于压铸和挤压铸造件；成形不易裹气，宏观气孔和显微疏松比常规铸件中的少得多；成形温度低，模具寿命长。现在有向液态模锻成形、半固态模锻和模锻成形方向发展趋势。 车轮是刚性部件，是行驶系统中重要的传递动力部件，应具有较高的强度和刚度。铸造 轮毂有其固有的缺陷，采用挤压成形的轮毂机械性能高、综合性能更好。 合金在汽车工业中的应用 铝合金就是自 20 世纪 70年代以来快步走入汽车工业领域的一种材料。铝合金进入汽车工业领域后发展迅猛，用量逐年增加。目前，全世界耗铝量的 12% 15%以上用于汽车工业 ,有些发达国家已超过 25%【 10】 。 2002年 ,整个欧洲汽车工业一年消耗了 150万吨以上的铝合金，其中大约 25万吨用于车身制造， 80万吨用于制造汽车传动系，另有 以看出 ,汽车制造工业已成为最重要的铝材料消费 大户。 铝的比重很小，仅为 轻金属 )，大致为钢的 1/3。但其在地壳中的蕴藏量却极为丰富，约占地壳重量的 为钢铁蕴藏量的一倍多。全球铝的年产量在非铁合金中居首位，仅次于钢铁。向铝中加入某种或某几种元素后即构成铝合金，铝合金相对于纯铝可以提高强度、硬度、疲劳性能等材料综合性能。某些铝合金的强度甚至高于普通结构钢，现已有抗拉强度超过 600超高强度高韧性铝合金材料。铝合金及其加工材具有一系列优良特性，诸如密度小、比强度和比刚度高、弹性好、抗冲击性能良好、耐腐蚀、耐磨、高导电、高 导热、易表面着色、良好的加工成型性以及高的回收再生性等。另外 ,虽然多数铝合金的强度在高温条件下下降很快，然而在低温下，随着温度的下降，在 0以下铝及铝合金材料的强度反而会增加，因而成为一种优良的低温金属材料 【 12】 。人类自从 1886年美国 们便一直没有停止对这种具有良好的综合性能的金属的研发和生产，随着电力工业的发展买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 4 和冶炼方法的改进，铝的生产量逐年大增而成本不断下降。早期 ,铝的价格非常昂贵，同时产量很低。在汽油充足、便宜的年代，它被排斥在汽车工业和其他制造工业之外。铝合金的大量使用始于第二次世界大战，战争期间 ,铝合金作为重要的战略物资被用于制造飞机，航空铝材市场的发展促使了铝合金应用的第一次大幅增长；战后六、七十年代，铝合金在建筑行业得到大量的应用，建材铝合金市场的逐渐成熟又给铝合金的应用带来第二次大的发展； 70 80年代铝制包装物 (铝罐、铝箔、铝容器等 )的大量使用使铝合金市场出现了第三次大的飞跃； 1973年第一次全球石油危机后，石油价格暴涨。美国则在 1975 年和 1978 年根据能源法分别制定了平均燃油规则 (和汽油消费车税法(对燃油耗用进行了立法限制 ，凡产品未达到规定标准的均予以重罚。石油危机对整个汽车工业带来了巨大的冲击，各国纷纷开发和应用车用铝合金技术以节省能源和降低汽车燃料消耗 ,从而出现了铝合金材料应用的第四次高峰。 最早把铝材运用到汽车上的是印度人 ,据记载， 1896 年印度人率先用铝制做了汽车曲轴箱。进入二十世纪早期，铝主要在制造豪华汽车和赛车上有一定的应用 ,铝制车身的汽车开始出现，如亨利福特的 汽车和二、三十年代欧洲赛车场上法拉利360 赛车都是铝制车身。在二战期间，每辆汽车平均用铝仅 13】 ，至 1971 年已增加到 3513】 而在最近 10年中，铝的使用量又增加了 2倍多。据美国金属市场的统计，2002 年平均每辆汽车的用铝量已 13313】 左右，由于我国汽车市场发展快，需求潜力大，加之跨国公司的采购量、出口量迅猛增长，使我国铝合金车轮行业迎来大发展的良好机遇期。 合金车轮的国内外生产现状 国外铝合金轮毂制造业在 20世纪 70年代得到了快速的发展。如北美轻型车铝轮毂，1987 年只占 19%【 12】 ，到 2001 年已经占到 12】 ；日本轿车装车率超过 45%【 12】 ；欧洲超过 50%【 12】 。一般企业最小生产规 模不低于年产 120 万只，产量大的企业超过 1000 万只。只有批量生产规模大，才能有较高的经济效益，才能支撑其不断提高竞争力。 北美铝合金车轮市场发展具有代表性。从单纯的生产成本比较，目前仍是钢制轮毂最便宜，但从轻量化和现代轿车产品的整体结构发展来考虑，镁合金轮毂的应用是必然趋势。就目前来说铝合金轮毂有一定的发展潜力。 1999 年到 2001 年两年间铝合金车轮市场占有率增长 销售量增长近 700万只；钢制车轮市场占有率亦下降 售量减少近 300 万只。 1981年，美国凯泽铝及化学公司用挤压方法首 次生产铝合金轿车整体轮毂，其直径为 米，用于装备 80 年代中期前轮驱动的小型轿车。随着我国汽车市场的快速发展，不断引进技术，铝合金车轮的制造和应用也得到了迅猛的发展。 1988 年我国第一家铝合金车轮企业戴卡轮毂制造有限公司成立；进入 20世纪 90年代，广东南海中南铝等一批铝合金车轮制造企业迅速建立起来，铝合金车轮迅速在我国得到推广。到 2003年，我国摩托车装车率超过 55%，汽车装车率超过 50%。铝合金车轮轻量化、大直径、宽轮辋方向发展。锻造铝合金轮毂在北美的主要竞争对手只有少数的几家，这就给新公司的发展 提供了进入市场的契机。两一方面，在锻造铝合金轮毂的使用上，重型车的市场会远远超过轿车和轻型卡车的市场。在中国国内的重型卡车的铝轮毂还在起步阶段，这应该是锻造铝合金轮毂在国内拓宽市场的好机会 密塑性成形的研究现状 当前世界以净成形和近净成形为目标的加工技术，已经在工业发达国家得到迅速的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 5 发展并发挥着重要的作用。精密塑性成形技术已经在较大的程度上实现了近净成形，即制造接近零件形状的工件毛坯，较传统的成形技术减少了后续工序的切削量，减少了材料、能源的消耗。其发展趋势是实现净成形，即直接制成符合形状要求的工 件。精密塑性成形不但可以节材、节能、缩短产品生产周期，降低生产成本，而且可以使金属流线沿零件轮廓合理分布，获得更好的材料组织结构与性能。随着国际市场竞争、知识经济和绿色制造的兴起，作为传统制造业的塑性加工将面临新的挑战，发展先进塑性加工技术已成为时代的需要。 精密塑性体积成形技术是在传统成形工艺的基础上逐渐完善和发展起来的。是建立在新材料、新能源、信息技术、自动化技术等多学科高技术成果的基础上，改造了传统的毛坯成形技术，使之从粗糙变形变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本、无公害的精密塑性成形。它可使成形的 机械构件具有准确的外形、较高的尺寸精度和形位精度、较好的表面粗糙度。精密塑性成形技术有以下特点： 节材、节能，可缩短产品制造周期、降低生产成本 可生产复杂结构零件，为新产品的开发提供有力的技术支持。 使金属流线沿零件轮廓合理分布，获得更好的材料组织结构与性能，从而可以减轻制件的质量，提高产品安全性、可靠性和使用寿命。 同传统成型工艺相比，可以改善成产条件并减少对环境的污染，成为一种清洁生产技术，为可持续发展创造有利条件。 按照成形方法的不同，精密体积成形可分为模锻、挤压、闭塞式锻造、多向模锻、径向锻 造、精压、精密碾压、变薄拉伸、强力旋压和粉末成形等。精密塑性成形作为一种先进制造技术，近年来得到了迅速的发展，并在工业中获得了广泛的应用。制造业特别是机械制造业的发展，要求生产过程节约能源、节约材料、提高资源利用率，这已经成为参与国际市场竞争的重要因素。发展应用精密塑性成形技术就是一个有效途径。近年来，我国在锻压方面已经基本掌握了精锻、精冲、温挤等少无切削锻压工艺。 目前，人们从金属成形机理上把金属塑性成形分为热成形、温成形和冷成形。温成形主要是在再结晶温度以下，仅有动态回复发生：在再结晶温度以上时，动态回 复、动态再结晶同时发生，进行的程度视材料及变形条件而定。塑性成形避免了铸造过程中极易发生的一系列缺陷，温成形综合有冷成形与热成形的优点能够有效地改善产品的综合力学性能。 温挤压变形兼有冷热挤压变形的优点，而且避免了它们各自的缺点。与冷挤压相比较，不仅完全继承了生产效率高、节省原材料、改善产品性能等优点，而且由于金属被加热，毛坯的变形抗力比冷挤压时要小，成形比冷挤压时要容易，可使压力机吨位明显降低。如果控制合适，模具的寿命也比冷挤压时要高。与热挤压相比较，较低的温度使得坯料在加热过程中产生过热、氧化、脱碳的可 能性大大降低，产品的尺寸精度与表面光洁度得到可靠保证，产品的机械性能也好。 我国进行温成形工艺研究涉及的材料有碳素钢、合金结构钢、不锈钢、轴承钢、轻合金等，并陆续在汽车、拖拉机、家用电器、航天航空等领域应用，取得了一些成功经验。在欧美、日本等一些发达国家，温挤压零件已占挤压件的 15%【 14】 左右。有人预言，温挤压件十年内应用比重将会有一个较大的发展，甚至超过冷挤压件。可以说，温挤压是一项有效的毛坯精化技术，值得大力推广。但是，温挤压技术还很年轻，研究与实践的资料还不十分完整，对温挤压变形过程的基本参数：包括 变形温度、变形程度、变形力、摩擦润滑条件、合理的模具结构、模具材料的选用、产品能达到的精度与性能等缺少全面系统的研究 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 6 近年来，随着航空航天、交通运输、国防建设的发展，新型轻合金材料的研制和开发日益受到各国的高度重视，铝合金凭借其优异的性能以及低廉的原料价格，促使包括中国在内的世界各国相继投入大量人力物力，进行开发研究，已成为材料研究的一大热门，其研究成果也在各个领域得到应用。将铝合金用于汽车、摩托车结构（特别是高速运动构件），能降低车辆自重及燃油消耗，降低车辆的振动和噪声，提高车辆的加减速动力学特性，既能达 到节能环保的目的，又能较显著改善车辆的驾乘舒适度。因此，世界各国近年来都加强了铝合金在汽车等交通工具上的应用开发和产业化研究。轮毂作为汽车、摩托车上重量最大的高速运动部件之一，将铝合金用于轮毂，能大幅度降低轮毂重量（减重约 18% 24%【 15】 ）。国内外的许多学者对于这个问题进行了研究，提出了一些可行的方法。日本 授认为，将铸造材料作为原材料进行挤压的工艺。该工艺诞生于 1965 年，当时生产转向节工件时，研究人员曾试用此工艺。在日本，铸造挤压复合成形工艺已开始用于铝合金汽车零件 和其他铸铁件的生产上，并广泛用于需要强度高和气密性高的地方。美国用该方法生产了铸铁齿轮和多径凸缘，其强度大大超过了普通铸铁件，为了消除铸锭的原始组织的不均匀性，先对铸锭进行均匀化退火，然后直接塑性变形，既克服了铸造工艺产生的强度不足，又降低了生产成本。 目前，发达国家已经用塑性成形工艺生产铝合金轮毂，但其工艺成本高，由于价格因素，铝合金轮毂迄今大多用于载重卡车和高档轿车、摩托车等对驾乘性能要求较高的车辆，难以普及到民用汽摩市场。因此，铝合金轮毂的开发具有重要的现实意义。 课题主要研究内容 综合国内 外铝合金轮毂制造与精密塑性成形研究的现状和发展趋势，以某车辆铝合金轮毂为研究对象，主要开展以下研究内容： 根据轮毂的性能指标及服役要求，分析选择轮毂用铝合金材料，并对选择确定的铝合金材料进行分析，确定其成形工艺参数及热处理规范； 根据轮毂的形状特点，结合所用铝合金的成形特性，设计其挤压件的基础上，研究分析铝合金轮毂成形方案，制定挤压成形工艺； 设计轮毂成形模具，进行实验性试制，验证数值模拟结果的同时，进一步优化轮毂挤压成形工艺，给出可供工程化应用的轮毂挤压工艺。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 7 第二章 铝合金轮毂成形工艺制定 言 某车辆轮毂原采用铸钢材料铸造加工而成，严重超重影响了整车的性能。车轮是刚性部件，在中心支撑轮胎，同时与车桥相连，是行驶系统中重要的传递动力部件，应具有较高的强度和刚度。 本章依据轮毂的外形特点及服役要求，选择轮毂制造的材料，对材料进行相应工艺分析，确定成形工艺参数。合理的优化轮毂的设计方案，制定可供工程化应用的工艺路线。 毂材料的选择 轮毂的性能直接与整车的许多性能密切相关。原铸造轮毂，导致车辆的机动性大大降低。采用铝合金制备大型客车轮毂、载重车轮毂已经获得了认可，其性能良好、运行平稳 。因此采用铝合金作为轮毂制备的材料。 超硬铝：是在铝 铜系基础上加入锌而形成的铝合金，进一步提高了合金的机械性能，特别是解决了锌、镁含量高时存在的严重的应力腐蚀问题。其特点是强度高，适用于制造承力结构件。 硬铝：硬铝的特点是强度高，在退火及淬火的塑性良好，焊接性良好，可液态压力加工，多数硬铝在淬火 +自然时效状态下使用。硬铝适用于制造承受中等或者高负荷的焊接件及结构零件，如飞机骨架、蒙皮、翼梁等。 原轮毂的设计服役条件是具有高强度，工作环境温度不高，却要承受较高的载荷。这样需要我们选择一种便于热成形和机械 加工，且成型后强度达到要求的铝合金材料，超硬铝的强度在变形铝合金中最高，可达 6007003】 ，超过硬铝。此外，在相同强度水平下，其断裂韧性也优于硬铝，同时具有良好的热加工性能。因此铝合金材料选择为超硬铝。 原轮毂的设计服役条件是具有高强度，工作环境温度不高，却要承受较高的载荷。这样需要我们选择一种便于热成形和机械加工，且成型后强度达到要求的铝合金材料，超硬铝的强度在变形铝合金中最高，可达 600700过硬铝。此外，在相同强度水平下，其断裂韧性也优于硬铝，同时具有良好的热加工性 能。因此铝合金材料选择为超硬铝。 7合金各化学成分质量分数的范围比较宽， 7合金时效处理后的机械强度高，符合轮毂的工作要求的高载荷环境。根据表 2示的材料成分，表 2理性能分析，可知 7以满足轮毂的加工制造要求，采用 7 表 2表 277位 物理性能 室温机械性能 g r e l 余部分 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 8 熔点 液相点： 638 固相点： 510 弹性模量 （公斤 /毫米 2） 6800 密度 g/切模量 （公斤 /毫米 2） 2700 线膨胀系数 10 20 100 0 200 0 300 服强度 抗拉强度 （公斤 /毫米 2） 48 54 56 导热系数 卡 /厘米 25： 00： 00： 00： 00： 长率 % 8 10 比热 卡 /克 . 100： 00： 00： 00： 松系数 阻系数 欧姆 140 合金挤压工艺参数确定 一般说来，由于铝合金的流动性差，在金属流动量相同的情况下，挤压过程要比钢多消耗约 30%【 16】 的能量。所以需要合理地制定挤压过程的工艺参数，以降低变形抗力减小加工难度。 压温度的确定 铝合金的挤压温度范 围比较窄，一般都在 150 【 19】 以内， 7合金的挤压温度范围图 200 【 19】 。图 2 7买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 9 200 250 300 350 400 450 500152025303540455055606570758085变形形程度（%）温度7合金塑形图（实线是动变形，虚线是静变形） 由图 2知 7高塑 右，因此加热过程中温度拟控性范围大约在 350460 【 21】 左制在 420 460 【 23】 左右。所以在坯料的加热过程中一定要选择可靠、温度精度控制好的加热设备。在实验中拟采用带精确控温系统的加热炉做 为加热设备，并且在轮毂成形过程中辅以热电偶测控温的加热保温装置，以弥补在成形过程中因为模具暴露在室外造成的热量损失，且防止了坯料的起泡、表面开裂等过烧现象的发生。不同锻造温度对 712】 表 2同锻造温度对 7合金的影响 对于 7是过的固溶随着温度降低，从固溶体中要析出强化相， 300时有较多的 致合金工艺塑性差。温度高于 460时，原子振幅加大，晶界及原子间结合力削弱，合金塑性差。随着温度的升高 7合金的晶界会变的越来越不稳定，晶界间的粘合力会变小，所以晶界间的滑移就变得越来越容易，材料的延伸率变大。但是如果变形的温度过高，晶界间会软化，结合力降低甚至有可能出现熔化，因此应选择金属强烈氧化以 前的温度范围。当变形的温度达到一定的值时延伸率会降低，一般情况下，随着温度的升高促使晶粒长大，当接近铝合金的过烧温度时，晶粒会严重长大，导致塑性变形能力急剧下降如图 2 开端温度 / 终端温度 / ， Q 号交流 401339828 或 11970985 - - 10 360 380 400 420 440 460 480 500 520203040506070流动应力 铝合金变形温度对流动应力的影响 压速率的确定 铝合金流动应力对变形速率变化很敏感，变形速率的增大会引起流动应力的加大。这是因为如果变形速率过大，晶粒内和晶界间的滑移与位错拥塞导致应力集中，变形的流动应力加大。 7合金一般在低温度范围内变形抗力对变形 速度的变化不敏感，而在高温下（挤压温度范围内）则比较敏感，变形速度增大，变形抗力增大。因此过大的挤压速度会造成在轮毂挤压过程中表面开裂，影响产品外观。 实验中我们选择机油加一定比例石墨粉的润滑措施，且油膜厚度不超过 1】 。但是挤压后的润滑剂的残留物不易去除，嵌在工件表面的石墨粒子可能引起污点、麻坑和腐蚀，因此每次开模后必须清理。挤压时单位挤压力大，要求表面润滑层能够承受高压且不被破坏。因此要求润滑剂在高压下仍能具有良好的吸附性，保证挤压成型过程中能够起到润滑作用。 表 钢与铝合金变形时外 摩擦系数（无润滑时 ） 合金的热处理 铝合金的主要热处理工艺。铝合金中的铜、镁、锌等合金元素固溶处理与时效是 7成以铝为基体的固溶体，它们的溶解度都随温度下降而减少。将