1 前言
鋁合金輪轂有重量輕、成本低、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，而且鋁有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性能，可大大延長(zhǎng)汽車、摩托車輪胎使用壽命，特別是高負(fù)載卡車輪胎的壽命。（根據(jù)歐洲車輪生產(chǎn)商“ALCOA”公司測(cè)試數(shù)據(jù)，鋁合金輪轂使輪胎最長(zhǎng)可延長(zhǎng)20%的使用壽命）。
2課題的提出
近年來，隨著國(guó)際市場(chǎng)上車輪生產(chǎn)廠商生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，歐美車輪行業(yè)逐步用強(qiáng)旋鋁合金輪轂取代傳統(tǒng)的車輪生產(chǎn)工藝，國(guó)內(nèi)車輪行業(yè)也在朝著先進(jìn)的鋁合金車輪生產(chǎn)工藝方面發(fā)展。下面是某廠商需要訂做的典型車輪輪轂（圖1）。輪轂材料為6061合金鋁，（相當(dāng)于國(guó)內(nèi)牌號(hào)LD30）。
3 輪轂旋壓加工設(shè)備
PT30501CNC雙輪臥式強(qiáng)力旋壓機(jī)，旋壓加工工件的直徑范圍φ100~φ1000mm，旋輪縱向行程1900mm，最大旋壓力30噸。這些機(jī)床參數(shù)說明該臺(tái)旋壓機(jī)滿足輪轂強(qiáng)力旋壓工藝要求。
4 鋁合金輪轂旋壓工藝方案
4.1 輪轂材料6061合金鋁的旋壓性能分析
6061鋁合金屬于Cu-Mg-Si-Mn系鋁基合金，其化學(xué)成份如下：
Cu-0.15%~0.4%，Mg-0.45%~0.9%，Si-0.4%~0.8%，Mn-0.15%；該種材料在固溶時(shí)效狀態(tài)下的機(jī)械性能指標(biāo)為：
σb≥320Mpa，δ5≥12%，ψb≥25%，HB≥120。
因此，6061合金鋁在固溶時(shí)效狀態(tài)下的可旋性指標(biāo)值——單道次極限減薄率為：
φmax=ψb/（0.17+ψb）×100%=0.25/（0.17+0.25）×100%=60%。
這個(gè)指標(biāo)值說明它的可旋性比高強(qiáng)度鋼的可旋性要差一些，旋壓工藝中，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)加熱，工件加熱溫度310℃~350℃。另外，為提高鋁合金的可旋性，可適當(dāng)加入一些礦物元素——銻和鍶（0.02%）。
4.2輪轂旋壓工藝方案的選擇
像這種對(duì)稱式碟形輪轂，旋壓工藝方式一般可采用取板材劈開式旋壓或用鑄（鍛）件毛坯進(jìn)行強(qiáng)力旋壓成型兩種工藝方式。劈開式旋壓工藝是將圓盤狀板坯用劈開輪通過分層工藝，使毛坯在中部被劈成兩個(gè)等分，之后，再用成型輪漸進(jìn)普旋成型即可；強(qiáng)旋工藝是將鑄鋁毛坯或鍛造毛坯進(jìn)行若干道次的強(qiáng)旋成型工藝，旋壓達(dá)到輪轂型面尺寸要求，強(qiáng)旋工藝生產(chǎn)出來的輪轂重量比鍛造輪轂重量可減輕大約25%，這是因?yàn)閺?qiáng)旋工藝可旋制出變截面厚度，在滿足車輪強(qiáng)度指標(biāo)要求的前提下，可適當(dāng)減薄輪轂厚度。
由于我廠的PT30501CNC機(jī)床縱橫向滾珠絲杠成75°夾角，當(dāng)旋輪編程軌跡只沿工件徑向移動(dòng)時(shí)，機(jī)床實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中旋輪在軸向有分位移，使得旋壓加工過程中劈開輪外緣端面受到一定的軸向壓力，它的反作用力直接作用于機(jī)床滾珠絲杠傳動(dòng)部分，影響機(jī)床使用壽命及精度，因此，這種結(jié)構(gòu)形式不利于輪轂劈開式旋壓。根據(jù)以上分析，我們選擇強(qiáng)力旋壓工藝來成型這種對(duì)稱式碟形鋁輪轂。
4.3 輪轂強(qiáng)旋工藝路線
精密鍛造毛坯第一道次強(qiáng)旋 第二道次強(qiáng)
旋成型轉(zhuǎn)數(shù)控車間機(jī)加成輪轂成品。
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