塑性成形铝合金轮毂工艺设计

安徽工程大学机电学院本科毕业设计（论文）专业：材料成型与控制工程题目：塑性成形铝合金轮毂工艺设计作者姓名：郑青导师及职称：张海涛副教授导师所在单位：机电学院2012年6月13日郑青：塑性成形铝合金轮毂工艺研究II安徽工程大学机电学院本科毕业设计（论文）任务书2013届机电学院学院材料成型与控制工程专业学生姓名；郑青Ⅰ毕业设计（论文）题目中文：塑性成形铝合金轮毂工艺设计英文：PlasticformingtechnologydesignofaluminumalloywheelhubⅡ原始资料1.习鹏羽，王强.LC4超高强度铝合金轮毂的成形工艺研究.中北大学.0300512.赖华清,范宏训.汽车铝合金轮毂的成形工艺.金属成形工艺,2002,20(6):38-403.ZhangTingjie,ZhangXiaoMingStructureandpropertiesofMulti-directionallyForged7075AluminumAlloyNorthwestInstitutionForNonferrousMetalresearch,Xi’an71006,china2003;20:280-3504.LeeCH,KobayashiS.Elasto-plasticanalysisofplane-strainandaxisymmetricflatpunchindentationnbythefiniteSci,1970;13:349-3705.李晓敏.我国汽车铝合金轮毂发展现状.轻合金加工技术,2003:12-13106.张玉勋.铝合金机轮轮毂锻压成形工艺仿真.金属世界,2002(4)7.7.日本某公司发布的铝合金轮毂生产工艺视频及对应的日文翻译安徽工程大学机电学院毕业设计IIIⅢ毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义铝合金具有密度小、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%，汽车的质量每减少1%，其耗油量将降低0.6%～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，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，锻铝轮毂相比与铸铝轮毂机械性能和力学性能要好的多。铝合金轮毂的锻造方法在国内还有很大的发展空间，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2、本课题研究的主要内容：参考日本某公在网上司发布的视频，并查阅相关文献了解铝合金锻造工艺性以及归纳出锻造铝合金轮毂的具体锻造工艺。3、提交的成果：⑴毕业设计（论文）说明书、图纸或工艺卡片；⑵引用的外文文献及其译文；⑶附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。郑青：塑性成形铝合金轮毂工艺研究IV指导教师（签字）教研室主任（签字）批准日期接受任务书日期完成日期接受任务书学生（签字）安徽工程大学机电学院毕业设计I塑性成形铝合金轮毂工艺研究摘要随着汽车工业对高质量铝合金轮毅的需求日益增加，锻造铝合金轮毅以其优良的品质和独特的性能受到市场的青睐，但是铝合金轮毂锻造成形工艺复杂、价格昂贵。如何采用高效、经济的方法生产出优质、低成本的锻造铝合金轮毂，已成为生产中急需解决的问题。因此，传统的锻造成形工艺需要不断改进。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，7A04铝合金轮毂的抗拉强度达到610～615MPa、屈服强度达到550～560MPa，超过了原钢铁轮毂的力学性能指标，且轮毂的重量由31Kg减为4.3Kg，达到了预期目标，实际中应用取得了良好的效果。本文研究确定的铝合金轮毂锻造成形新工艺为实际生产提供了理论依据和工艺参数，为轿车锻造铝合金轮毂的优质、低成本生产提供了一条行之有效的途径，为类似复杂零件的精密成形提供了借鉴。其结果对铝合金轮毂锻件的生产实验具有指导作用。关键词:轮毅；铝合金；锻造.郑青：塑性成形铝合金轮毂工艺研究IIPlasticformingtechnologydesignofaluminumalloywheelhubAbstractAlongwiththecalindustyrequirefinequalityaluminiumalloywhellincreasingly，Duetoexcellentqualityanduniqueperformanceoffbrgedaluminiumalloywheel，nowitismoreandmorepopular．Butthemannerofforgingiscomplexandtheforgedaluminiumalloywhellisveryexpensive．Itisurgentneedtosolvetheproblemofhowtoproducealuminiumalloywheelefficientlyandeconomically．Therefore,thetraditionalofforgingtechniqueneedtoimprovedonuninterrupted．Theprocessparameterofaluminumalloywheelhubandwheelhubmolddesignwerereasonableasbeenshowinresultoftheexperiment.Wemadethewheelhubsuccessfulcouldshowusthattheprocessaffordarightwaytomakesimilarfigureparts.Thetensilestrengthof7A04aluminumalloywheelhubattain610～615MPaandtheyieldstrengthattain550～560MPa,bothofperformancebetterthancaststeelwheelhub.Comparingwithcaststeelwheelhub,aluminumalloyhubreduceweightfrom31kgto4.3kg(weightreduction63.5%).Theperformanceofaluminumwheelhubattainthegoalwhatwewant,andcompetentinreallife.Theforged-formingtechnologyofaluminiumalloywheelwhichthispageconfirmsofferstheoreticalbasisandtechnologicalparametersforpractical。Abstraetproduction，andmakesitpossiblyproducehigh-qualityandlowprice．Italsoprovidesexperiencefortheprecisionformingofthesimilarcomplexparts．Theresultplaysguidanceontheproductionofaluminiumalloywheelforgepiece．Keywords:Wheel;Aluminiumalloy;Dieforging;Newtechnics.安徽工程大学机电学院毕业设计III目录引言……………………………………………………………………………1第1章绪论1.1选题的背景和意义………………………………………………………11.2铝合金在汽车工业中的应用……………………………………………31.3铝合金轮毂的国内外生产现状…………………………………………41.4精密塑性成形的研究现状………………………………………………51.5本课题主要研究的内容…………………………………………………6第2章铝合金轮毂选材2.1引言………………………………………………………………………72.2铝合金资源及其成形性能………………………………………………72.2.1铝合金的可锻造性及锻造……………………………………………72.3轮毂材料的选择…………………………………………………………82.4铝合金模锻工艺中的几个主要问题……………………………………10第3章锻造铝合金轮毂工艺流程确定3.1引言………………………………………………………………………113.2下料………………………………………………………………………113.3加热………………………………………………………………………113.4制坏………………………………………………………………………133.5锻造………………………………………………………………………143.5.1模具工艺简介…………………………………………………………143.5.2锻造工步各工艺参数确定……………………………………………203.5.3预锻工步成型过程分析………………………………………………253.5.4变形工艺参数对预锻成型影响……………………………………273.5.5终锻成型过程分析…………………………………………………313.6切边………………………………………………………………………333.7热处理……………………………………………………………………333.7.1固溶处理………………………………………………………………333.7.2时效处理………………………………………………………………353.8机加工……………………………………………………………………373.9打磨……………………………………………………………………38第4章结论与展望4.1结论………………………………………………………………394.2展望………………………………………………………………39致谢…………………………………………………………………………40参考文献……………………………………………………………………42附录…………………………………………………………………………44郑青：塑性成形铝合金轮毂工艺研究IV插图清单图3-17A04铝合金塑形图（实线是动变形，虚线是静变形）…………22图3-2铝合金变形温度对流动应力的影响………………………………23图3-3金属填充模膛的方式…………………………………………………24图3-4开式模锻成形过程及锻造力——行程曲线…………………………25图3-5模壁斜度引起的应力…………………………………………………25图3-6飞边槽…………………………………………………………………26图3-7闭式模锻过程…………………………………………………………28图3-8奇瑞a5轮毂图…………………………………………………………30图3-9锻造后几何造型………………………………………………………32图3-10终端模具装配图……………………………………………………33图3-11桥部设计图…………………………………………………………35图3-12预锻件几何造型……………………………………………………35图3-13预锻成型过程行程—载荷曲线……………………………………36图3-14预锻成形过程金属流动情况………………………………………37图3-15不同温度下行程—载荷曲线………………