1、新型轻量化高级轿车铝合金轮毂生产工艺探讨摘要：就当前铝合金轮毂生产工艺进行了分析，在此基础上，引出了一种能满足当前高级轿车对轮毂所需要的那些诸如造型美、高强度及轻量化等新要求的轮毂生产新工艺，并在具体实际生产当中进行了实验和验证。 关键词：高级轿车；轻量化；铝合金轮毂；生产工艺 中图分类号：TS912+.3 文献标识码：A 文章编号： 1、引言 随着人们环保意识的日益提高，有关低碳、轻量化等一系列环保概念也在汽车生产过程中不断得到重视和加以应用。在汽车地盘系统中，轮毂是一个极其重要的零件；因为轮毂的轻量化，直接决定着整部汽车的轻量化及节能化；但汽车轮毂在满足轻量化这一要求的同时，能够影响到整车
2、安全性能及外观效果的，诸如轮毂的使用年限、轮毂的强度及外部造型等，也必须作更进一步的提高。从铝合金轮毂这一机械加工生产工艺来看，由其机械制造工艺及所用铝合金材料特性决定了这种铝合金轮毂具有造型美观这一特性；但这种铝合金轮毂在凸现轻量化这一方面还是受到一定的局限；锻造铝合金轮毂，不仅能凸现高强度这一特性，还能让轻量化空间得到一定的具备；显然，锻造这一机械加工很难满足轿车轮毂对造型美观的这一要求。基于此，为能满足轿车车轮的高强度、轻量化及轮毂外观美丽要求，一种以锻造旋压工艺为基体及以注塑件为载体的生产工艺应运而生了。 2、关于铝合金轮毂机械加工生产工艺及其流程的阐述 有关铝合金轮毂的机械加工流程，
3、通常是经过这几大环节来完成的：制坯热处理表面强化对尺寸进行加工进行表面涂装。在当前，通常具有类型较为多样的制坯方式，且这个制坯阶段也就铝合金轮毂具体生产方式的区别所在。在现阶段，得到广泛应用且具有一定产业化生产能力的制坯方式主要有几种：轮辋旋压及锻造复合工艺、轮辋旋压及金属型铸造复合工艺、金属型低压铸造、金属型重力铸造等。以下就对这几种轮毂机械加工生产工艺的流程及特点进行较为详细的阐述。 2.1 金属型重力铸造 这是一种铝合金轮毂机械加工生产工艺，这种机械加工是在常压下进行，对金属模具型腔进行填充是依靠铝液自身重力来完成，而促使铝液能按一定规律出现凝固是通过金属型及辅助的冷却介质来达到；为最终
4、能得到符合所规定强度要求的、必将完整的轮毂制造毛坯，一般在浇口或者内置帽口再实施凝固不缩；这种机械加工过程，通常具有这几大优点：能让车轮美观得到实现、具有较低设备投入成本、具有较简单的生产过程；但这种机械加工也有其不足，主要有：较低的金属利用率及较低的生产效率、其锻造内部组织还不够完善、较低的重力铸造材料性能、有限的轻量化空间。因此在世界很多国家这种生产工艺已被淘汰，但在我国仍得到小部分的应用。 2.2 金属型低压铸造工艺 目前，金属型低压铸造工艺是一种应用最为广泛的轮毂机械加工生产工艺；这种机械加工生产工艺是以这种方式来得到所需要的轮毂铸造毛坯的：基于符合一定要求的压缩气体（纯净、干燥） ，
5、把保温炉中的铝液，在借助浇注系统及升液管前提下，以由下自上这个方向平稳地送到铸造机械模具型腔中，在铸件凝固之前都须保持一定的压力，直至最后把完好无缺轮毂铸造毛坯生产出来。金属型低压铸造所生产的轮毂，具有以下几大优点：轮毂质量可靠、轮毂内部结构组织较为致密、在整个机箱架构过程中，具有相当高的金属利用效率、具有快速的生产节拍、所生产的轮毂能够满足当前轿车对外观漂亮这一要求；这种轮毂机械加工方式所制造的轿车轮毂之所以能具备以上优点，最主要的就是在整个轮毂机械加工过程中，它是以从下到上这个顺序、依靠浇口不缩来进行铸件凝固的。纵览金属型低压铸造工艺这个机械加工生产工艺，可以发现，其发展经历了这两个阶段，
6、第一个阶段，空气辅助模具冷却阶段；第二个阶段，水辅助模具速冷阶段；从第一个阶段发展到第二个阶段，使得这种机械加工生产工艺能在一定程度上把轮毂的性能进一步提高起来；但这种机械加工生产工艺也仍然着一些不足，由于所铸造的轮毂所用材料是以铸造铝合金为主，这种材料性能也决定了轿车轮毂的进一步轻量化将受到很大的制约。 2.3 金属型铸造与轮辋旋压复合工艺 这种轮毂机械加工生产工艺在进行旋压工序制坯时，是通过一定的重力或者一定的低压铸造方式来完成的，其铸造轮毂的机械加工流程可表示如下：轮心 轮辐 外轮缘 短粗的轮辋，再以旋压工序来完成内轮边缘和轮辋的旋压变形；这种轮毂机械加工方式，其最大特点就是能够把轮心、
7、轮辐、外轮边缘的性能等作为整个铸造工序的重点；至于内轮边缘和轮辋最佳性能的进一步强化，则可通过旋压工序来得到满足。这种轮辋和内轮边缘是通过旋压成形而得到的，其性能要比铸造这种传统方式所得到的性能好得多；此外，跟传统铸造轮辋这种机械加工方式相比，以这种旋压成形的轮毂，在重量上显得更轻、在厚度上显得更薄，在一定程度上满足了高级轿车轮毂进一步轻量化的要求。但是这种生产工艺只能在一定程度上来实现轮辋重量的减小，而对于降低轮辐及轮心的重量却显得束手无策；因此这种轮毂生产工艺对于那些中西轿车轮毂的生产，是能满足它们的需求，但对于当前高级轿车以至新兴节能轿车在降低自身重量需求方面，还是显得力不从心，还是无法
8、满足它们的进一步减重需求。 2.4 锻造与轮辋旋压复合工艺 以这种机械加工方式来生产出所需要的轮毂，具体包括轮心、轮辐、外轮边缘及短粗轮辐等，是通过压力机锻造来实现的。对轮辋进行旋压变形是通过旋压机来实现的，因锻造铝合金的性能要比铸造铝合金性能来得高，因而为实现金属的塑性变形就可通过锻造及旋压来实现，这就促使锻造铝合金轮毂的性能得到了进一步的提升。因此，与铸造铝合金轮毂相比，这种锻造旋压复合工艺所生产出来的轮毂，其减重空间更大更灵活；但这种轮毂机械加工生产方式，同样存在着一些不足，诸如在造型上，对轮辋要求比较简单、容易成形，也容易变形等，因此，有关当前高级轿车对轮毂美观的需求，是无法由纯铝合金
9、轮毂来得到满足的。综上所知，不管是哪一种铝合金轮毂机械加工生产工艺，虽然都具有一定的优越性，但同时也都存在着一定的不足，无法完全满足当前高级轿车、新兴能源轿车的进一步发展要求；为此一种以锻造旋压工艺为基体及以注塑件为载体的生产工艺就随之产生了。 3 关于新型轻量化铝合金轮毂机械加工生产工艺的阐述 要求轮毂进一步轻量化、外观造型进一步美观化，这是当前高级轿车、新兴节能轿车的发展趋势；充分利用当前铝合金轮毂已有的成熟技术特点，对原有的轮毂设计及整个生产思路进行了调整，在此基础上，制定了一种新型的铝合金轮毂机械加工生产工艺，由于这种机械加工方式集锻造、旋压、铣削及注塑件于一体，故其生产出来的轮毂不仅
10、具有轻量化这一特征，而且还具有高强度这一优势。 3.1 机械加工流程。这种新型的轻量化铝合金轮毂机械加工生产工艺，其机械加工流程可表示如下：初步制坯的锻造 轮辋的旋压成形进行热处理 加工轮毂尺寸 定位注塑件尺寸并进行加工 强化表面 凃裴表面 装配注塑件 3.2 这种新型机械加工所生产出来的轮毂，把铸造工艺造型灵活及锻造材料高强度这两大能力同时兼备；此外，通过这种机械加工而得到的轮毂，其正面造型并不完全依赖锻造变形，因为可把有关锻造工序的难度通过这种新型的机械加工方式得到进一步减轻。在多数情况下，纯锻造轮毂是通过这两大环节来完成的：第一，初锻成形；第二，终锻成形。而这种新型的机械加工，其轮毂正面
11、外观主要依靠注塑件来得到保证，因而其锻造成形只需一步锻造工序就可以，这就让锻造成形的难度及锻造工序生产成本得到大大的降低；此外，在保证轮毂机体维持原样前提下，可通过注塑件在颜色及形状上的变化，来实现轮毂款式的增加和变化，这就让现代高级轿车对车型需要不断进行更新得到了一定程度的实现。 实践表明，以这种新型轻量化铝合金轮毂机械加工生产工艺来进行轮毂生产，与同尺寸的铸造车轮相比，其重量至少可减轻 1.5 千克左右；而且按照所规定的载荷标准要求，在有关弯曲疲劳强度、轮毂 13 度冲击等实验均可顺利通过。 4.结束语 总之，这种新型轻量化铝合金轮毂机械加工生产工艺，不仅具有铸造造型美观的优点，而且还具有锻造工艺高强度优势，而且还能有效把锻造生产难度大大降低下来，这对于轮毂产业化发展的需求及当前高级轿车对轮毂轻量化、强度化及造型美观等求的实现都具有重大意义。 参考文献： 1范宏训.汽车铝合金轮毂的成形工艺.J.金属成形工艺.2002. 2陈林.汽车轮毂材料的发展现状及制备工艺.J.金属热处理.2007 3朱利民.先进的铝合金轮毂设计与制造技术.J.铝加工.2008
