整体式锻造铝合金轮毂工艺步骤的分析及模具设计
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,2 )， I(1 )， )1 2 0 5 9 , 0 0 8 1 , 6 3 In to to on of of to of of is to 7 8 ： up 3 ： ey in by of be a of is is to a be in or of of by to in of of of me In of so to to On a 1 be of be by a he in in of 6 1 is in 0 i， 0 e， 0 0 0 0 1 g， 0 0 0 0 1 5 0 1 of is 6 5 5 5 8 he of in 3 2 0 1 2 ， 2 5 ， B1 2 0 is up 0 of 0 6 1 is to be in is a of to of as as of in of of be On of of 8 8 0 0 in a of in he of is to 7 8 of to be to of of be 0 1 of is of On of as of is to At to in is 0 0 0 6 1 is 9 0 C, of 0 C 5 0 C 4 0 is is to on be of is 3 0 C, of is 7 0 0 do of of is to of is as in a is in of is a is a in is an is 1 6 1 is an an At is a of in at of of of 0 is to of up 4 to so to or in As is of is 2 .2 of is to in of is of on of in be to of s of be 5 0 C, So be is t be In of be is to in of a a to of to of is in to of to or in As is of is 1 of is on of is to in of a 3 0 0 0 0 0 0 0 a 3 is in by 2 in , a of so be s of of in it at of in to so it is to be by a s to by In it is of is to be in of of in in at by to so s as of be of in be to in of by 3 %, is to 7 . 整体式锻造铝合金 轮毂 工艺步骤的分析及模具设计 摘要： 为了使精密模锻技术用于乘用车的铝合金轮毂产品，在已经设计好的轮毂模型基础上，锻造工艺分五个步骤，包括旋转锻造，始锻，终锻，切边，切断，磨削。根据所选设备的技术参数和畸变铝合金材料的特性，锻造模具及工程图纸，设计使用三维设计软件 和铸造铝合金轮毂相比，材料利用率可高达 63，制造精度和力学性能明显提高。 关键词：锻造铝合金轮毂； 电力旋转 ; 处理步骤分析； 模具设计 1 介绍 几乎所有用于乘用车的现代轮毂有铝合金材料经过以下两种方式中其中一种做成，即铸造和锻造。锻造过程中，因为涉及到巨大的压力，同时也压缩金属，消除气孔和空洞，气孔和空洞而这些可以是一个裂缝或腐蚀源。其结果是，更少的金属材料需要用到来获得给定的强度的轮毂，这意味着更轻，更强的轮毂可以制造得到。锻造轮毂是在一个，两个或三个部分构件类型中选择其中一个制造出来的。 因为材料的连续性并没有被破坏，单件锻造的车轮有较高的强度和可靠性，因此车辆在商人中受欢迎程度越来越高。如何采取高效，经济的方法，以生产高品质的锻造铝合金轮毂， 成为迫切需要的解决方案中的关键问题。毫无疑问，模具设计成为了限制产品的属性的关键必不可少的因素。在模具设计，模具的个人资料是复杂的，几何图案和表面建模综合方面的元素都是独一无二的，所以传统的模具设计和制造方法是难以达到的目的。本文选择三维的绘图设计软件 此基础上，锻造工艺步骤分析及模具设计已经完成。稍加修改后，高品质的铝合金轮毂可以锻造出来由于模具设计的发展和应用。与铸造铝合金轮毂的模具设计相比较，锻造铝合金轮毂的各种的性能，可以得到大幅度提高。 在这篇 文章中的模具设计，可直接申请应用到在生产，设计原理和方法方面，也可以提供技术指导，为其他不同大小和造型的轮毂做模具设计和开发。 2 选材和轮毂造型设计 6061 合金是一种铜镁硅锰铝合金，在生产中供锻造加工使用 。 其组成成分以下包括 量， 含量，铜的含量 锰含量， 量 ,铬含量，锌的含量 他的成分是铝。种铝合金的应用大多在 处理的状态解决方案得以实现以后产生的，即这种解决难题是保持这种温 度 155少要 18 小时以上。这种材料在前述既定状态下的机械性能：弯曲强度大于 320 屈强比 S 12，刚性 120 和在一个旋转周期内，此材料的厚度减少率高达 60。 由于此种合金材料具有良好的变形能力和足够的强度，铝合金 6061 是广泛适用于锻造车轮。因此在本文也使用这种材料对轮毂以便于进行锻造加工方法运用，所选的锻造材料是直径为 8 英寸冷轧坯料杆构件。冷轧铝合金内部具有致密的晶粒结构，使金属具有优良的延展性和较高疲劳强度性能。 实体设计的轮毂结构的合理性直接影响到模具以及其作为产品模具 使用的可行性，因此轮毂实体必须被设计，然后在前面的模具设计的具体要求下，可以得到目标给定的模具大小。在 18 用车铸造用轮所采取的措施的基础上，本文使用 件设计出一个新的锻造轮毂造型，结构和大小的轮毂如图 1 所示。通过计算和测量分析，与现有的铸造轮相比，所设计的锻造轮毂的重量可以减少 。由于车轮之间的车身和唯一的接触地面部分的轮毂，所有载荷和以及来自地面的冲击，依靠汽车轮子上承受载荷和冲击，所以车轮必须有足够的强度性能，刚度性能和抗疲劳性能。轮毂在设计时已经进行了轮毂造型，强度结构 和疲劳性能等各方面分析，利用有限元软件已分析轮毂的结构强度和疲劳性能，从而进行设计车轮。通过软件的仿真结果表明，与铸造轮毂相比较，这个锻造轮毂的机械性能，可以提高超过 20。 1 轮辋 2 阀口 3 窗口 4 螺栓孔 5 辐 图 1 锻造轮毂模型结构 有工艺步骤 在锻造加工的关键工艺步骤的设计经验的基础上，采取工艺步骤大致如下：钢坯切割 制抛光这样一系列过程。 在高速的，自动化的电锯工具下，钢坯准确地把零件切割刀适当所规定的长度。开始，部分零件预热严密控制温度，钢坯在加热炉中加热，加热温度一般控制在约 500一 540。因为 6061 铝合金材料的燃烧温度约 590，加热温度最高的部分温度应降低 30一 50，这个温度比其燃烧点降低 30一 50，因此在 540的最高温度是合适的，在这种温度状况下的锻件容易成型加工 。 然后在此工序过后，继续做锻造成形，一旦形成，热处理将非常具有由计算机进行控制，固体形式和热处理时间标准是加热工件至 530并且保持这个温度为 2 小时，然后再 继续用冷水冷却，合格成熟的标准是加热热工件至 170，并且在此温度下保持 10 小时。下一步将进行轮毂的最后一道工艺的加工。那就是枢纽面外侧的适当的轮廓加工和内侧轮毂部分所需的加工，阀孔钻在枢纽面钻孔并且通过一个阀孔钻腿部内侧的边缘部分，最后，轮毂抛光和成品应用形成一个明确的涂层，因此，在此过程过程中产生的一个单件锻造铝合金轮毂，我们将其纳入薄又强大的一个轻量级轮辋。 造工艺分析 通过锻造工艺决定单件锻造铝合金轮毂的成形质量。根据加工过程形式的需要，通常将整个锻造过程分为 5 个步骤：旋转锻造，始锻 ，终锻，切边和切断，电力磨削等一系列轮辋加工工艺。 转锻造 旋转锻造是所有广泛使用的锻造工艺，可形成各种轴对称零件圆柱坯。在正逐渐变形工件之间，上层有一个倾斜的旋转轴的轨道运动的锥形模，而且下模向上移动。最后， 旋转锻造由于是打击成形，不同于轧制连续成形，但它又不同于传统的锻造成形，它打击的次数非常多，而每次打击的面很类似轧制，所以人们还是把它归于轧制成形中。闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少 ，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。 由于整个装置的旋转锻造使用，在旋锻机锻造工件的机械性能是优于直接锻造，这是有利于下道工序的进行。 锻和终锻 两 个工艺步骤：即始锻和终锻，这两个工序是极为相似，除了形成它们之间程度的差异而已，其他没有差异。初始锻造的过程是在终了锻造之前成型，并且初具规模。 锻造的始、终锻温度是由它 的 材料来 确 定 的 。一般的普通 材 材 铝合金的 始锻温度 ， 终锻温度 要有严格限制 。 另外 还要看产品 的 变形量。 此外在最后 还需要再 回 火 ， 温度要高 些 防止晶粒粗大。 锻打过程中始锻、终锻要轻击、中间进行重击，击打过程中注意各部分变形要均匀，要保持各部分的温度的均匀，注意多向镦拔，注意保证足够的锻比。 新型模具钢的导热性差，塑性低，变形抗力大，锻造范围窄，淬透性高，变形发热效应较大。若锻造工艺掌握不当，易裂，合格率低，碳化物级别不易达到要求。锻造过程中需充分预热和保温，锻打时应采用轻重轻的方法，落锤均匀，避免连续重锤，严禁放冷锤，以防出现内裂等缺陷。当枢纽已经被锻造出来了，当含有沿内径流向的同轴枢纽部分时 ，轮辋部分是挤压延展的。 4 锻压设备选型及模具设计 造设备选择 对于模具的目标尺寸是基于设备而定的。设备这个工序是优于模具设计这个过程的。在锻造过程中选定的设备包括 1300 吨旋转锻造压力机，两个相同的 4000吨油压机，始锻和终锻 1000 吨的双托盘摩擦的工件螺旋压力机，三辊轴垂直旋转锻压机。此外，有 5 个扩展工件机器人，另外还有工件拆卸和组装的模具和以及运输设备之间延长工件的机器人。 锻模具设计 旋锻模具在图 3 所示，其中主要包括旋转模，下模和坯件材料三个模块。作模具选择使用钢模具材料， 从而保证凹模的相互运动的强度和使用寿命，模具之间不应该有任何滞留不够顺畅的部分，旋转模头有一个圆锥形的工作表面并且其倾斜角为 50。 装备之间的旋转模和下模的设计间隙为 心度较低的模具和杰克材料极之间不应该超过 米，但组装后，锻造模具得旋转的结构，应该很简单的，但工件可能动摇，可能是不够的。在加工的形状，为了使之初步达到成型的形状，产品加工过程应符合步骤图。核心芯片表面的设计应尽可能平稳，以消除或避免任何震动，通过这种方式，来达到初具规模的效果并且这种效果会更好。 1 旋转模具 2 下模座 3 杰克材料极 4 工件 图形 3 旋转锻造模具 5 模具工程图 件拥有强大的输出功能，能完成三维实体设计，绘制模具工程图纸，人们可以使用该软件的制图模块所提供的功能将三维实体模型自动转化为二维工程图纸。例如，在初始核心模具设计中， 第一个设计的三维造型，然后转换成二维工程图纸的结果，在最后一次使用由软件提供的辅助功能标注尺寸大小的数据，公差，粗糙度等，成品的三维实体。结构和二维工程图如图 8 所示，使用这种方法，其他部分的工程图纸，也可以设计出。 a 三维图全规模样板 b 二维工程图 图 8 高端初始核心模具 6 总结 通过 件，本文介绍的造型设计，工艺步骤分析及在乘用车中使用的整体式锻造铝合金轮毂模具设计的使用，并还可用于生产车间模具的工程图纸的创建。锻造出来后，这种设计的模具车轮材料利用率由可达到 63和锻造铝合金轮毂的重量，是能够减少 同时，所有的机械性能明显改善，但是，实际的性能指数法，直到等待进一步的检查，通过实验和模具工程图纸可能还需要一些修改。 在一般情况下，提出了一些类似的产品设计技术参考 和手段以及大量理论研究和技术实践。 整体式锻造铝合金 轮毂 工艺步骤的分析及模具设计 摘要： 为了使精密模锻技术用于乘用车的铝合金轮毂产品，在已经设计好的轮毂模型基础上，锻造工艺分五个步骤，包括旋转锻造，始锻，终锻，切边，切断，磨削。根据所选设备的技术参数和畸变铝合金材料的特性，锻造模具及工程图纸，设计使用三维设计软件 和铸造铝合金轮毂相比，铝合金的重量因为使用设计模具锻造的车轮减少 材料利用率可高达 63，制造精度和力学性能明显提高。 关键词：锻造铝合金轮毂； 电力旋转 ; 处理步骤分析； 模具设计 1 介绍 几乎所有用于乘用车的现代轮毂有铝合金材料经过以下两种方式中其中一种做成，即铸造和锻造。锻造过程中，因为涉及到巨大的压力，同时也压缩金属，消除气孔和空洞，气孔和空洞而这些可以是一个裂缝或腐蚀源。其结果是，更少的金属材料需要用到来获得给定的强度的轮毂，这意味着更轻，更强的轮毂可以制造得到。锻造轮毂是在一个，两个或三个部分构件类型中选择其中一个制造出来的。 因为材料的连续性并没有被破坏，单件锻造的车轮有较高的强度和可靠性，因此车辆在商人中受欢迎程度越来越高。如何采取高效，经济的方法，以生产高品质的锻造铝合金轮毂，成为迫切需要的解决方案中的关键问题。毫无疑问，模具设计成为了限制产品的属性的关键必不可少的因素。在模具设计，模具的个人资料是复杂的，几何图案和表面建模综合方面的元素都是独一无二的，所以传统的模具设计和制造方法是难以达到的目的。本文选择三维的绘图设计软件 利用其强大的曲面设计功能设计轮毂实体模型。在此基础上，锻造工艺步骤分析及模具设计已经完成。稍加修改后，高品质的铝合金轮毂可以锻造出来由于模具设计的发展和应用。与铸造铝合金轮毂的模具设计相比较，锻造铝合金轮毂的各种的性能，可以得到大幅度提高。 在这篇 文章中的模具设计，可直接申请应用到在生产，设计原理和方法方面，也可以提供技术指导，为其他不同大小和造型的轮毂做模具设计和开发。 2 选材和轮毂造型设计 6061 合金是一种铜镁硅锰铝合金，在生产中供锻造加工使用 。 其组成成分以下包括 量， 含量，铜的含量 锰含量， 量 ,铬含量，锌的含量 的含量 他的成分是铝。种铝合金的应用大多在 处理的状态解决方案得以实现以后产生的，即这种解决难题是保持这种温 度 155少要 18 小时以上。这种材料在前述既定状态下的机械性能：弯曲强度大于 320 屈强比 S 12，刚性 120 和在一个旋转周期内，此材料的厚度减少率高达 60。 由于此种合金材料具有良好的变形能力和足够的强度，铝合金 6061 是广泛适用于锻造车轮。因此在本文也使用这种材料对轮毂以便于进行锻造加工方法运用，所选的锻造材料是直径为 8 英寸冷轧坯料杆构件。冷轧铝合金内部具有致密的晶粒结构，使金属具有优良的延展性和较高疲劳强度性能。 实体设计的轮毂结构的合理性直接影响到模具以及其作为产品模具 使用的可行性，因此轮毂实体必须被设计，然后在前面的模具设计的具体要求下，可以得到目标给定的模具大小。在 18 用车铸造用轮所采取的措施的基础上，本文使用 件设计出一个新的锻造轮毂造型，结构和大小的轮毂如图 1 所示。通过计算和测量分析，与现有的铸造轮相比，所设计的锻造轮毂的重量可以减少 。由于车轮之间的车身和唯一的接触地面部分的轮毂，所有载荷和以及来自地面的冲击，依靠汽车轮子上承受载荷和冲击，所以车轮必须有足够的强度性能，刚度性能和抗疲劳性能。轮毂在设计时已经进行了轮毂造型，强度结构 和疲劳性能等各方面分析，利用有限元软件已分析轮毂的结构强度和疲劳性能，从而进行设计车轮。通过软件的仿真结果表明，与铸造轮毂相比较，这个锻造轮毂的机械性能，可以提高超过 20。 1 轮辋 2 阀口 3 窗口 4 螺栓孔 5 辐 图 1 锻造轮毂模型结构 有工艺步骤 在锻造加工的关键工艺步骤的设计经验的基础上，采取工艺步骤大致如下：钢坯切割 制抛光 这样一系列过程。 在高速的，自动化的电锯工具下，钢坯准确地把零件切割刀适当所规定的长度。开始，部分零件预热严密控制温度，钢坯在加热炉中加热，加热温度一般控制在约 500一 540。因为 6061 铝合金材料的燃烧温度约 590，加热温度最高的部分温度应降低 30一 50，这个温度比其燃烧点降低 30一 50，因此在 540的最高温度是合适的，在这种温度状况下的锻件容易成型加工 。 然后在此工序过后，继续做锻造成形，一旦形成，热处理将非常具有由计算机进行控制，固体形式和热处理时间标准是加热工件至 530并且保持这个温度为 2小时，然后再 继续用冷水冷却，合格成熟的标准是加热热工件至 170，并且在此温度下保持 10 小时。下一步将进行轮毂的最后一道工艺的加工。那就是枢纽面外侧的适当的轮廓加工和内侧轮毂部分所需的加工，阀孔钻在枢纽面钻孔并且通过一个阀孔钻腿部内侧的边缘部分，最后，轮毂抛光和成品应用形成一个明确的涂层，因此，在此过程过程中产生的一个单件锻造铝合金轮毂，我们将其纳入薄又强大的一个轻量级轮辋。 造工艺分析 通过锻造工艺决定单件锻造铝合金轮毂的成形质量。根据加工过程形式的需要，通常将整个锻造过程分为 5 个步骤：旋转锻造，始锻 ，终锻，切边和切断，电力磨削等一系列轮辋加工工艺。 转锻造 旋转锻造是所有广泛使用的锻造工艺，可形成各种轴对称零件圆柱坯。在正逐渐变形工件之间，上层有一个倾斜的旋转轴的轨道运动的锥形模，而且下模向上移动。最后， 旋转锻造由于是打击成形，不同于轧制连续成形，但它又不同于传统的锻造成形，它打击的次数非常多，而每次打击的面很类似轧制，所以人们还是把它归于轧制成形中。闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少 ，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。 由于整个装置的旋转锻造使用，在旋锻机锻造工件的机械性能是优于直接锻造，这是有利于下道工序的进行。 锻和终锻 两 个工艺步骤：即始锻和终锻，这两个工序是极为相似，除了形成它们之间程度的差异而已，其他没有差异。初始锻造的过程是在终了锻造之前成型，并且初具规模。 锻造的始、终锻温度是由它 的 材料来 确 定 的 。一般的普通 材 材 铝合金的 始锻温度 ， 终锻温度 要有严格限制 。 另外 还要看产品 的 变形量。 此外在最后 还需要再 回 火 ， 温度要高 些 防止晶粒粗大。 锻打过程中始锻、终锻要轻击、中间进行重击，击打过程中注意各部分变形要均匀，要保持各部分的温度的均匀，注意多向镦拔，注意保证足够的锻比。 新型模具钢的导热性差，塑性低，变形抗力大，锻造范围窄，淬透性高，变形发热效应较大。若锻造工艺掌握不当，易裂，合格率低，碳化物级别不易达到要求。锻造过程中需充分预热和保温，锻打时应采用轻重轻的方法，落锤均匀，避免连续重锤，严禁放冷锤，以防出现内裂等缺陷。当枢纽已经被锻造出来了，当含有沿内径流向的同轴枢纽部分时 ，轮辋部分是挤压延展的。 4 锻压设备选型及模具设计 造设备选择 对于模具的目标尺寸是基于设备而定的。设备这个工序是优于模具设计这个过程的。在锻造过程中选定的设备包括 1300 吨旋转锻造压力机，两个相同的 4000 吨油压机，始锻和终锻 1000 吨的双托盘摩擦的工件螺旋压力机，三辊轴垂直旋转锻压机。此外，有 5 个扩展工件机器人，另外还有工件拆卸和组装的模具和以及运输设备之间延长工件的机器人。 锻模具设计 旋锻模具在图 3 所示，其中主要包括旋转模，下模和坯件材料三个模块。 作模具选择使用钢模具材料， 从而保证凹模的相互运动的强度和使用寿命，模具之间不应该有任何滞留不够顺畅的部分，旋转模头有一个圆锥形的工作表面并且其倾斜角为 50。 装备之间的旋转模和下模的设计间隙为 心度较低的模具和杰克材料极之间不应该超过 米，但组装后，锻造模具得旋转的结构，应该很简单的，但工件可能动摇，可能是不够的。在加工的形状，为了使之初步达到成型的形状，产品加工过程应符合步骤图。核心芯片表面的设计应尽可能平稳，以消除或避免任何震动，通过这种方式，来达到初具规模的效果并且这种效果会更好。 1 旋转模具 2 下模座 3 杰克材料极 4 工件 图形 3 旋转锻造模具 5 模具工程图 件拥有强大的输出功能，能完成三维实体设计，绘制模具工程图纸，人们可以使用该软件的制图模块所提供的功能将三维实体模型自动转化为二维工程图纸。例如，在初始核心模具设计中， 第一个设计的三维造型，然后转换成二维工程图纸的结果，在最后一次使用由软件提供的辅助功能标注尺寸大小的数据，公差，粗糙度等，成品的三维实体。结构和二维工程图如图 8 所示，使用这种方法，其他部分的工程图纸，也可以设计出。 a 三维图全规模样板 b 二维工程图 图 8 高端初始核心模具 6 总结 通过 件，本文介绍的造型设计，工艺步骤分析及在乘用车中使用的整体式锻造铝合金轮毂模具设计的使用，并还可用于生产车间模具的工程图纸的创建。锻造出来后，这种设计的模具车轮材料利用率由可达到 63和锻造铝合金轮毂的重量，是能够减少 同时，所有的机械性能明显改善，但是，实际的性能指数法，直到等待进一步的检查，通过实验和模具工程图纸可能还需要一些修改。 在一般情况下，提出了一些类似的产品设计技术参考 和手段以及大量理论研究和技术实践。 附件 1：外文原文 ,2)， I(1)， ) 163 In to to in on of in of to of of of is to 7 8：
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