CN101912944A - 一种铝合金轮毂的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种铝合金轮毂的加工方法，其主要是：采用半固态合金触变成形棒料作为制造材料，并将该棒料放入电磁感应加热炉进行重熔加热至585℃±10℃；锻压前在轮辐成型模具内喷上润滑剂，将加热好的上述棒料放入下模中，用20MN液压机推动上模向下进行闭式挤压，并保压5～10秒，由下顶料杆将锻件顶出；将上述锻件放入小吨位的压力机上完成锻件扩口；锻件放到旋压模具下模后，将锻件紧压在下模上，之后旋压机的底部电机带动上下模整体高速旋转，旋压机的3个旋轮从锻件侧面向下旋压，完成锻件的轮辋成形。本发明所需设备吨位低、锻造工序少、能耗少、锻件成本、模具使用寿命长。
Description
技术领域 本发明涉及一种金属成形的方法，特别是轮毂的成型方法。
背景技术 铝合金轮毂是轿车上的重要部件，由于其几何形状的复杂性和使用性能的重要性，因而增加了其锻造成形的难度。目前，铝合金轮毂常规的制造工艺过程为：(1)采用变形铝合金棒料为制造材料；(2)将铝合金棒料加热到480℃左右；(3)在旋锻压力机上进行预制坏；(4)在40MN热模锻压力机上预锻；(5)在另外一台40MN热模锻压力机上终锻成形；(6)在小型压力机上扩口切边；(7)最后在旋压机上进行轮辋的旋压成形。该方法所生产的铝合金轮毂虽然具有较好的力学性能，材料利用率可达到55％，但是需要昂贵的大吨位热模锻压力机，工序复杂，能耗大，锻件成本高，模具负荷大、寿命低。
发明内容 本发明的目的在于提供一种所需设备吨位低、锻造工序少、能耗少、锻件成本低、模具使用寿命长的铝合金轮毂的加工方法。本发明主要是采用半固态触变成形材料，加工时将该半固态棒料进行重熔加热，在20MN压力机上进行锻造成形，成形轮辐部分，再在小型压力机上进行扩口，然后在旋压机上进行轮辋成形。
具体方法如下：
1、原材料重熔加热：采用半固态合金触变成形棒料作为铝合金轮毂的制造材料，并将该棒料放入电磁感应加热炉进行重熔加热至585℃±10℃。
2、轮辐部分成形：
(1)模具：该轮辐成型模具主要是由上模套、上模、上模座、上顶料杆、下模套、下模、下模座、下顶料杆及紧固件组成。其中，上开口槽型下模套底部通过紧固件固定在下模座上，位于上述槽型下模套内的下模，其下端也通过紧固件固定在下模座上，另在下模座与下模的中心通孔内设有下顶料杆，该下模工作面与轮毂轮辐正面及中心法兰相对应；环形上模套的上端边通过紧固件固定在上模座上，位于上述环形上模套内的上模，其上端也通过紧固件固定在上模座上，另在上模座与上模的中心通孔内设有上顶料杆，该上模工作面不仅与轮毂轮辐背面及中心法兰相对应，同时又与轮辋部分大致对应。
(2)锻压：锻压工作前，上模和下模分离，在模具工作面上喷洒润滑剂，将上述加热好的圆柱形棒料放入下模中，用20MN液压机顶部液压缸推动上模向下进行闭式挤压，并保压5～10秒，之后开启上模，由下顶料杆将锻件顶出，完成轮毂轮辐正面成形和中心法兰、轮辐背面的成形以及轮辐窗口部位和轮辋部分的预成形。
3、扩口工序：取出上述锻件，放入小吨位的扩口压力机上完成上述锻件扩口。
4、旋压成形：
(1)模具：该旋压成形模具主要是由下模座、下模、顶料器、定位杆、退料托及上模和连接杆组成。其中，上开口圆槽形下模底部通过紧固件与下模座相连，下模侧面与轮辋形状相对应。与下模上开口对应的退料托顶部设有与轮毂对应的中心槽孔，该退料托环形顶面与下模顶面组成的外凸环面，其曲率与轮毂轮辐背面曲率相对应。在上述下模座、下模中部设有中心通孔，其内设与其对应的顶料器，竖直的定位杆下端与顶料器相连，上端穿过退料托的中心通孔，置于上模的中心通孔内，该下工作面与轮毂轮辐正面对应的上模其上端与连接杆相连。
(2)旋压：旋压之前上下模处于分离状态，锻件放到下模上后，上液压缸向下推动上模，将锻件紧压在下模上，之后旋压机的底部电动机带动上下模整体高速旋转，旋压机的3个旋轮从锻件侧面向下旋压，最终完成锻件的轮辋成形，之后由顶料器向上推动退料托，将锻件从下模顶出，全部工序结束。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、由于采用的是半固态合金触变成形棒料，具有良好的触变性，当半固态棒料重熔加热到50％固相率左右，再进行触变成形时，其变形力要比固态锻造时小得多，而且金属流动性好，因此锻件只需一次锻造便基本成形，简化了锻造工序，节省了材料，材料利用率可达70％。
2、相对普通的固态锻造工艺，省去了预制环和预锻两个工序，降低了生产成本，而且由于锻造时所需的变形力小，因而可显著地提高模具的使用寿命。
3、采用本发明方法生产的铝合金轮毂，在T6热处理状态下，比普通铸造铝合金轮毂具有更优良的力学性能，并且可与固态锻造铝合金轮毂的性能相近。
4、降低了所需设备的吨位，节省了购置大吨位热模锻压机的昂贵费用，同时也降低了能耗。
附图说明
图1为本发明轮辐成型模具主视剖面示意图。
图2为本发明旋压成形模具主视剖面示意图。
图3a为本发明铝合金轮毂的三维锻件图(正面)。
图3b为本发明铝合金轮毂的三维锻件图(背面)。
具体实施方式 根据轮毂零件图计算所需坯料的体积，选取A356/A357半固态合金触变成形棒料，并将该棒料放入电磁感应加热炉进行重熔加热至585℃±10℃，然后进行锻压使轮辐部分成形。该轮辐成型的模具如图1所示，其上开口槽型下模套1底部通过紧固件固定在下模座2上，位于上述槽型下模套内的下模3，其下端也通过紧固件固定在下模座上，另在下模座与下模的中心通孔内设有下顶料杆4，该下模工作面与轮毂轮辐正面及中心法兰相对应；环形上模套5的上端边通过紧固件固定在上模座6上，位于上述环形上模套内的上模7，其上端也通过紧固件固定在上模座上，另在上模座与上模的中心通孔内设有上顶料杆8，该上模工作面不仅与轮毂轮辐背面及中心法兰相对应，同时又与轮辋部分大致对应。锻压前，上模和下模分离，在模具工作面上喷洒石墨润滑剂，将加热好的圆柱形棒料用机器人抓取放入下模中，用20MN液压机顶部液压缸推动上模向下进行闭式挤压，并保压8秒之后开启上模，由下顶料杆将锻件顶出，完成轮毂轮辐正面成形和中心法兰、轮辐背面的成形以及轮辐窗口部位和轮辋部分的预成形。再由机器人取出上述锻件，放入3.5MN小吨位的扩口压力机上完成扩口工序。然后进行旋压成形，该旋压成形模具如图2所示，其上开口圆槽形下模9底部通过紧固件与下模座10相连，下模侧面与轮辋形状相对应。与下模上开口对应的退料托11顶部设有与轮毂对应的中心槽孔，该退料托环形顶面与下模顶面组成的外凸环面，其曲率与轮毂轮辐背面曲率相对应。在上述下模座、下模中部设有中心通孔，其内设与其对应的顶料器12，竖直的定位杆13下端与顶料器相连，上部穿过退料托的中心通孔上端置于上模14的中心通孔内，该下工作面与轮毂轮辐正面对应的上模其上端与连接杆15相连。旋压之前上下模处于分离状态，锻件16放到下模上后，上液压缸向下推动上模，将锻件紧压在下模上，之后旋压机的底部电动机带动上下模整体高速旋转，旋压机的3个旋轮从锻件侧面向下旋压，最终完成锻件的轮辋成形，之后由顶料器向上推动退料托，将锻件从下模顶出，得到铝合金轮毂锻件，如图3所示。
Claims (3)
1.一种铝合金轮毂的加工方法，其特征在于：
(1)采用半固态合金触变成形棒料作为制造材料，并将该棒料放入电磁感应加热炉进行重熔加热至585℃±10℃；
(2)将加热好的上述棒料放入轮辐成型模具的下模中，用20MN液压机推动上模向下进行闭式挤压，并保压5～10秒之后开启上模，由下顶料杆将锻件顶出；
(3)取出上述锻件，放入小吨位的扩口压力机上完成上述锻件扩口；
(4)将上述锻件放到旋压模具下模上后，上液压缸向下推动上模，将锻件紧压在下模上，之后旋压机的底部电动机带动上下模整体高速旋转，旋压机的3个旋轮从锻件侧面向下旋压，最终完成锻件的轮辋成形，之后由顶料器向上推动退料托，将锻件从下模顶出。
2.根据权利要求1所述的铝合金轮毂的加工方法，其特征在于：该轮辐成型模具其上开口槽型下模套底部通过紧固件固定在下模座上，位于上述槽型下模套内的下模，其下端也通过紧固件固定在下模座上，另在下模座与下模的中心通孔内设有下顶料杆，该下模工作面与轮毂轮辐正面及中心法兰相对应；环形上模套的上端边通过紧固件固定在上模座上，位于上述环形上模套内的上模，其上端也通过紧固件固定在上模座上，另在上模座与上模的中心通孔内设有上顶料杆，该上模工作面不仅与轮毂轮辐背面及中心法兰相对应，同时又与轮辋部分大致对应。
3.根据权利要求1所述的铝合金轮毂的加工方法，其特征在于：该旋压成形模具其上开口圆槽形下模底部通过紧固件与下模座相连，下模侧面与轮辋形状相对应，与下模上开口对应的退料托顶部设有与轮毂对应的中心槽孔，该退料托环形顶面与下模顶面组成的外凸环面，其曲率与轮毂轮辐背面曲率相对应，在上述下模座、下模中部设有中心通孔，其内设与其对应的顶料器，竖直的定位杆下端与顶料器相连，上部穿过退料托的中心通孔上端置于上模的中心通孔内，该下工作面与轮毂轮辐正面对应的上模其上端与连接杆相连。
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