本發(fā)明屬于輪轂鑄造工藝，特別涉及一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法。

背景技術(shù)：

1、國內(nèi)對輪轂的研究主要集中在鋁合金輪轂的等溫鍛造成形上，采用等溫鍛造后，鍛件組織比普通鍛造明顯細(xì)化、力學(xué)性能顯著提高，采用等溫鍛造坯料還可強(qiáng)化鍛件最后的鍛造流線。隨著精密鍛造技術(shù)的發(fā)展，大量優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、省力的精密鍛造技術(shù)相繼出現(xiàn)，采用精密鍛造制造輪轂逐漸成為主流趨勢。

2、在精密鍛造中，鍛件的金屬流線（纖維）沿零件輪廓合理分布，可提高零件的承載能力，從而提高輪轂的性能及使用壽命。但是目前對于汽車輪轂的制造，并未提出流線調(diào)控的概念。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，在輪轂鍛壓工藝的基礎(chǔ)上引入了流線調(diào)控的方法，大幅提高輪轂的性能及使用壽命。

2、為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為：一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，包括以下步驟：

3、s1、設(shè)計合理高徑比的坯料：

4、準(zhǔn)備圓柱狀坯料，所述坯料的高度為h、直徑為d，其中，0.9<h/d<1.6；

5、s2、預(yù)制坯設(shè)計：

6、將坯料置于鐓粗模具內(nèi)進(jìn)行預(yù)制鐓粗，成形為預(yù)制坯料；

7、所述鐓粗模具包括鐓粗凸模和鐓粗凹模，所述鐓粗凸模和鐓粗凹模之間形成鐓粗型腔，所述鐓粗型腔的上部為圓柱形的圓柱型腔，圓柱型腔的直徑為d1，鐓粗型腔的下部為倒置的圓錐臺形的錐形型腔，錐形型腔的錐度為θ1，錐形型腔的底面中部設(shè)有上凸的弧形凸起，所述弧形凸起的圓角半徑為r1；

8、s3、終鍛成形：

9、將預(yù)制坯料置于終鍛模具內(nèi)部進(jìn)行鍛壓，成形為最終的輪轂鍛壓件；

10、所述終鍛模具包括鍛壓凸模和鍛壓凹模，所述鍛壓凸模的底面中部下凸設(shè)有倒錐形的上頂塊，所述上頂塊的錐度為θ2，上頂塊的底端為弧形端，圓角半徑為r2；所述鍛壓凸模和鍛壓凹模之間形成鍛壓型腔，所述鍛壓型腔的底面中部上凸設(shè)有下頂塊，所述下頂塊的頂端為弧形端，圓角半徑為r3，其中，r2<r1<r3；所述上頂塊和下頂塊上下配合使輪轂鍛壓件的截面呈h形，所述上頂塊和下頂塊之間形成輪輻型腔，所述上頂塊的上部外周形成輪緣型腔，所述輪緣型腔的上部為圓柱形，直徑為d2，其中，d<d1<d2，所述輪緣型腔的的下部為倒置的圓錐臺形，錐度為θ3，其中，θ3<θ1<θ2；所述上頂塊的下部外周和下頂塊的外周形成輪輞型腔，所述輪輞型腔的直徑小于輪緣型腔的直徑。

11、進(jìn)一步，在步驟s1中，1.1<h/d<1.3。

12、進(jìn)一步，在步驟s1中，h/d=1.3。

13、進(jìn)一步，在步驟s2中，所述圓柱型腔的高度為h1，所述錐形型腔的高度為h2，h2<h1。

14、進(jìn)一步，在步驟s3中，所述輪緣型腔的上部高度為h3，輪緣型腔的下部高度和輪輞型腔的高度之和為h4，h3<h4。

15、進(jìn)一步，在步驟s2中，所述鐓粗凸模的底面中部下凸形成凸模塊，所述凸模塊的直徑為d1，所述凸模塊伸入鐓粗凹模內(nèi)部以鐓粗坯料，所述鐓粗凸模分布在凸模塊外周的底面為抵接平面，下壓鐓粗凸模使抵接平面與鐓粗凹模的頂面抵接時，鐓粗凸模與鐓粗凹模之間形成鐓粗型腔，鐓粗完成，得到預(yù)制坯料。

16、進(jìn)一步，在步驟s3中，所述鍛壓凸模的直徑為d2，鍛壓凸模整體伸入鍛壓凹模內(nèi)部以鍛壓預(yù)制坯料，下壓鍛壓凸模使鍛壓凸模的頂面與鍛壓凹模的頂面平齊時，鍛壓凸模與鍛壓凹模之間形成鍛壓型腔，鍛壓完成，得到輪轂鍛壓件。

17、進(jìn)一步，在步驟s1中，所述坯料為7a04鋁合金。

18、采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果在于：

19、本發(fā)明先選擇合適高徑比的柱狀坯料進(jìn)行預(yù)制鐓粗，制得預(yù)制坯料，然后將預(yù)制坯料進(jìn)行鍛壓，得到最終的輪轂鍛壓件，具體效果如下：

20、1、經(jīng)過實驗，坯料的高徑比大于或等于1.6時，鍛壓成形過程中的鍛壓凸模與坯料接觸位置會有折疊產(chǎn)生；高徑比小于或等于0.9時，會導(dǎo)致金屬流線在徑向分布上偏離輪轂鍛壓件的外輪廓，均會影響輪轂的承載能力，所以本發(fā)明選擇高徑比在0.9到1.6之間的坯料進(jìn)行制備，以防止輪轂鍛壓件產(chǎn)生折疊，以及使金屬流線再徑向上沿輪轂鍛壓件的外輪廓分布，改善了輪轂鍛壓件的金屬流線狀態(tài)。

21、2、坯料的外形尺寸、結(jié)構(gòu)不同，對輪轂終成形流線的分布有很大影響，合理的預(yù)制坯料能夠防止鍛壓過程中產(chǎn)生流線折疊、渦流和穿流的現(xiàn)象，具體情況如下：

22、在錐形型腔的底面設(shè)置弧形凸起，且控制r2<r1<r3，可使在鐓粗時，坯料向弧形凸起的兩側(cè)分布，進(jìn)而在終鍛的過程中，預(yù)制坯料的金屬向下流動的量變少，在上頂塊與預(yù)制坯料接觸的位置，即成形輪輻的位置能夠消除折疊，使得成形的輪輻部分具有較大的強(qiáng)度，不容易發(fā)生破壞，也不易產(chǎn)生裂紋等。

23、本發(fā)明還控制錐形型腔的錐度θ1大于輪緣型腔下部外周的錐度θ3，使得在鐓粗時，坯料的金屬流線在豎直方向的流動性更好，從而在終鍛時，金屬流線在豎直方向上更趨于輪轂鍛壓件的外輪廓分布，實現(xiàn)了輪轂鍛壓件的金屬流線隨形合理分布，提高了輪轂鍛壓件的承載能力及延長了疲勞壽命。

技術(shù)特征：

1.一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：在步驟s1中，1.1<h/d<1.3。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：在步驟s1中，h/d=1.3。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：在步驟s2中，所述圓柱型腔的高度為h1，所述錐形型腔的高度為h2，h2<h1。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：在步驟s3中，所述輪緣型腔的上部高度為h3，輪緣型腔的下部高度和輪輞型腔的高度之和為h4，h3<h4。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：在步驟s2中，所述鐓粗凸模的底面中部下凸形成凸模塊，所述凸模塊的直徑為d1，所述凸模塊伸入鐓粗凹模內(nèi)部以鐓粗坯料，所述鐓粗凸模分布在凸模塊外周的底面為抵接平面，下壓鐓粗凸模使抵接平面與鐓粗凹模的頂面抵接時，鐓粗凸模與鐓粗凹模之間形成鐓粗型腔，鐓粗完成，得到預(yù)制坯料。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：在步驟s3中，所述鍛壓凸模的直徑為d2，鍛壓凸模整體伸入鍛壓凹模內(nèi)部以鍛壓預(yù)制坯料，下壓鍛壓凸模使鍛壓凸模的頂面與鍛壓凹模的頂面平齊時，鍛壓凸模與鍛壓凹模之間形成鍛壓型腔，鍛壓完成，得到輪轂鍛壓件。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，其特征在于：在步驟s1中，所述坯料為7a04鋁合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于流線調(diào)控的輪轂擠壓成形方法，先設(shè)計合理高徑比的坯料，然后將預(yù)制坯料置于終鍛模具內(nèi)部進(jìn)行鍛壓，成形為最終的輪轂鍛壓件；最后將預(yù)制坯料置于終鍛模具內(nèi)部進(jìn)行鍛壓，成形為最終的輪轂鍛壓件。在輪轂鍛壓工藝的基礎(chǔ)上引入了流線調(diào)控的方法，即增設(shè)預(yù)制坯設(shè)計，控制鐓粗模具和終鍛模具中各類結(jié)構(gòu)的圓角參數(shù)和錐度參數(shù)，以進(jìn)一步防止鍛壓過程中產(chǎn)生的折疊，以及實現(xiàn)輪轂鍛壓件的金屬流線隨形合理分布，大幅提高輪轂的性能及使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：李旭斌,牛佳龍,鄧晨陽,王強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2