铝合金轮毂拉深旋压成形模拟和试验
铝车轮旋压模具优化设计
的力学性能 ， 如图 １ 所示。可以看 出随着温度升高 ， 合
金 的强 度下 降 ， 塑性 提 高 ， 特别 是 在 ３０ｏ ， 塑性 ５ Ｃ时 其 随温度 的升 高急 剧增加 ， 强度也 快速 降低 ， 而 因此 旋压
４ Ｏ ３ ５
变 细 ， 具有 明显 的纤维 组织 ， 并 大大 提高 了车 轮 的整 体
强度 和耐 腐蚀性 － 。 －
文献 ［－ ］ ４ ６ 对铝 合金 车轮 旋 压成 形影 响 较 大 的工
３ ０ ２ ５
＼
艺参数， 如旋压道次匹配 、 旋轮形状 、 旋轮进 给速度和
旋压 力等 分别进 行 了模 拟 分 析 和试 验 研 究 ， 出 了一 得 系列 重要 结论 。但 均未对 旋压 模具 优化 改进 进行 过研 究 。旋压模 具 与车 轮毛坯 的贴 合状 态对旋 压成 形起 到 至关 重要 的作用 。 本 文 通过对 车 轮改进 前后 的旋 压模具 和 毛坯进 行
（ ｅ ａ ｍｅｔ ｆ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｅ ｖ ｏｍｅｔ ｎｇｍｅｔ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｖｒ ｍ ｎａ Ｅ ｇｎｅｉ ， ｎ ｉ ｎ ｎ ａｅ ｎ ｔ ｏＥ ｏ ｌ ｎ ｒ Ｍａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈｎ ， ｉｈ ａｇ ａ ６ ０ ４ Ｃ ｏ ｅｅｏ Ｃ ｉａ Ｑｎ ｕ ｎ ｄ ｏ ６ ０ ， ＨＮ） ｌ ０
开始逐渐应用到汽车轮辋的制造和生产中去。车轮正
面采 用低 压铸 造 、 轮辋 采 用热 旋 压 加 工 是 目前 车轮 加 工 中最安 全 、 经 济适 用 、 受 关 注 的一 种 加 工 方 法 ， 最 最
车 轮材料 均选 用 Ａ ５ 。Ａ ５ ３ ６ ３ ６经过 热旋 压 后 金属 晶粒
轮 的旋 压变 形 ， 而新型 模具 设计 能够有 效 防止车 轮 变形 。对 新 型模 具 进 行 了试 验 验证 。 模 具设 计 为
先进的铝合金轮毂旋压成形技术
部被劈成两份，再用成形轮渐步旋压成形；锻坯强旋工艺是
将锻坯进行若干次的强旋，从而达到轮辋型面尺寸要求。用
一件毛坯来加工整件轮毂，原始板材的厚度必须至少为轮
毂外缘厚度的 ２ 倍，并且盘的延展翼（轮辋部分）的体积应与
图 ４ 预制锻坯劈开旋压工艺 ２．２．３ 无缝铝管旋压车轮辋工艺
通常这类加工分两步进行，首先是中部缩颈，其次是轮 辋边缘扩口、卷边，如图 ５ 所示。第 １ 步通常用普旋机进行 缩径旋压。缩径旋压是指使用旋轮（或摩擦块）将回转体空心 件或管状毛坯进行径向局部旋转压缩以减小其直径的成形 方法。第 ２ 步用带滑架的专用旋压机进行扩口、卷边等操
整个轮毂边缘成形部分的体积相同。板坯装在两部分模具 之间，模具一部分装在头座上，一部分装在尾顶上。通过劈 开工艺，毛坯在中部被劈分为两个等份，之后，连续渐进旋 压就可以得到想要的轮形，如图 ２ 所示。采用这一板料所制 成的轮毂，其性能指标与用两部分构成的轮毂同样好。
图 ２ 一件式轮毂劈开旋压工艺 ２．２．２ 旋压工艺在预制锻坯铝合金轮毂生产中的应用
车轮旋压一般可采用板材拉深旋压、板材劈开式旋压、 预制锻坯旋压、无缝管材缩径旋压几种工艺方式。 ２．２．１ 旋压工艺在板式铝合金轮毂生产中的应用
板式铝合金轮毂以板材为坯料采用拉深旋压工艺成 形。拉深旋压是在毛坯拉深过程中旋压成形的一种方法，它 是普通旋压中最主要、应用最广泛的成形方法。毛坯弯曲塑 性变形是它的主要的变形方式。拉深旋压又可分为简单拉 深旋压和多道次拉深旋压。当拉深比小时旋轮进行一道次 拉深旋压就能成形，称为简单拉深旋压；对于拉深比大的深 圆筒或其他形状复杂的工件需要采用多道次拉深旋压。
英寸载重汽车无内胎铝车轮，其造型美观、重量轻、强度高 的特点［２］是钢轮的强劲竞争点。
3003铝合金微圆筒拉深成形研究---优秀毕业论文参考文献可复制黏贴
工学硕士学位论文3003铝合金微圆筒拉深成形研究 MICRO DRAWING OF 3003 ALUMINUM ALLOY CUP马冬莉哈尔滨工业大学2006年6月国内图书分类号： TG 306国际图书分类号: 621.7.01工学硕士学位论文3003铝合金微圆筒拉深成形研究硕士研究生：马冬莉导师：郭 斌 教授申 请 学 位：工学硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index：TG 306U.D.C.: 621.7.01Dissertation for the Master Degree in EngineeringMICRO DRAWING OF 3003 ALUMINUMALLOY CUPCandidate：Ma DongliSupervisor：Prof. Guo BinAcademic Degree Applied for：Master of EngineeringSpecialty：Material Processing Engineering Affiliation: Department of Material Scienceand EngineeringDate of Defence：June, 2006Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着微机电系统的高速发展，对微型零件的需求越来越迫切。
微塑性成形技术作为微加工的一种，在微型零件的精确、高效和批量成形中发挥着非常重要的作用。
本文通过单向拉伸试验研究了3003铝合金箔板微小试样机械性能的尺寸效应，并且通过模拟和实验相结合方法研究了3003铝合金箔板微圆筒拉深成形工艺，得到了最小直径为1mm的成形质量良好的微圆筒拉深件。
重载汽车铝合金轮毂旋压工艺流程
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铝合金车轮旋压成形工艺因素分析
的喷射方式 、 新材料的运用上必须进行技术创新 。该公司尝试将喷涂 方式改为模具表面 经过验 证． 毛坯容易脱模 ， 即提高了生产效率又利 于环 保 。所 以有 必 要更 改 喷涂 方 式 ． 装 模 具 专 用 喷 涂 系 统 及 良好 的 安 排气装置。使其更合理 ， 更环保 ， 以此来稳定旋压工艺 。
【 要】 摘 本文从铸造铝合金 车轮 的热旋压成 形工艺出发 ， Ａ ５ 材料 的旋压性做 了进一步分析， 对 ３６ 对车轮 旋压模 具与毛坯贴合程度、 模具
润滑方式、 模具结构进行 了数值模拟和试验验证。结果表明 ， 选择合适的旋压温度能够避免 由于旋压过冷而造成的车轮毛坯缺 陷， 模具热膨胀
２１ 压 温度 选 择 ．旋
Ａ３６合金其室温塑性较差 ． ５ 需热态下成形 旋压温度的选择对其 成形性和成形质量有很大影响 采用高温拉伸实验测定合金在不 同温 度下的力学性能 ， 随着温度升高 ， 合金 的强度 下降 ， 塑性提高 特别是 在 ３０ 时 ， ５ ｏ 其塑性随温度的升高急剧增加 ， Ｃ 而强度也快速降低 ， 因此 旋压温度 一般选择在 ３ ０Ｃ ５ ｏ以上 ． 同时若温度过高 ． 则金属强度太低 ， 也容易 引起车轮轮辐处的变形且旋压时的金属流动不容易控制 ． 因此 旋压成形温度一般控制在 ３０ ４ ０Ｃ ５ ℃一 ０ ｑ之间 ２２缺陷分析 ＿ 铝车轮热旋压是一个材料 塑性变形的复杂过程 ， 于影响车轮安 对
系数 的 正 确 选取 、 具 结构 的合 理 设 计对 旋 压 成 形 工 艺至 关 重要 。 模
铝合金车轮的有限元强度分析及试验验证
铝合金车轮的有限元强度分析及试验验证汽车铝合金车轮在受到交变的循环载荷作用并在达到一定的循环次数时，零件的表面会产生裂纹，裂纹继续扩大会导致构件断裂。
为提高产品的安全可靠性，对车轮有限元强度进行分析是十分必要的。
车轮疲劳仿真分析一般分为两个步骤：首先是用ANSYS有限元分析计算出轮毂的弯曲和径向应力；然后,再用ANSYS疲劳分析直接读入这些动态应力的计算结果并进行疲劳分析。
工作中构件的复杂结构、复杂动载荷对有限元分析有着显著的影响，而ANSYS疲劳分析充分考虑了结构形状、载荷形式的影响及其相应的疲劳分析计算方法[1]。
1 铝合金车轮ANSYS有限元分析在使用ANSYS对车轮进行有限元分析时，需要前处理、计算和后处理三大步骤。
前处理是根据计算目的，将连续的实际结构简化为理想的数学模型，用离散化的网格单元代替，并最终形成计算数据文件，其中包括：（1）在ANSYS中导入车轮的Unigraphics实体模型。
（2）车轮有限元模型的建立。
（3）附加属性的确定，包括材料特性参数、边界条件或约束信息载荷等。
以上操作均在ANSYS前处理模块中完成，然后将进入ANSYS求解模块进行计算分析，形成结果文件。
在计算完成以后，继续使用ANSYS对计算结果进行后处理，形成应力图、应变图等，可以准确清晰的看到车轮的应力、应变分布情况，确定最大应力区域（即最危险区域）和最大变形区域[2]。
1.1 铝合金车轮材料特性输入铝合金车轮材料为A356，经过T6热处理。
因此在ANSYS中输入材料属性(Material Property)时，选择为各向同性(Isotropic)，并且是线弹性的(Linear Elastic)，需要输入的参数为：弹性模量E：7.1×1010 N/mm2；密度ρ：2.7×10-3 g/mm3；泊松比：0.33；1.2 弯曲疲劳分析（1）网格划分及边界条件：由于车轮是形状极不规则的实体，因此选用对边界拟合能力较强的Solid92 10 node单元对车轮进行有限元网格划分。
旋压车轮
铝合金轮毂旋压成型工艺研究摘要：本文通过对6061铝合金旋压变形性能的分析，主要论述对称式碟形轮毂旋压工艺方案的实施过程及效果。
关键词：铝合金；轮毂旋压；工艺研究1 前言铝合金轮毂有重量轻、成本低、强度高的优点，而且铝有较强的导热性能，可大大延长汽车、摩托车轮胎使用寿命，特别是高负载卡车轮胎的寿命。
（根据欧洲车轮生产商“ALCOA”公司测试数据，铝合金轮毂使轮胎最长可延长20%的使用寿命）。
2课题的提出近年来，随着国际市场上车轮生产厂商生产工艺的不断改进，欧美车轮行业逐步用强旋铝合金轮毂取代传统的车轮生产工艺，国内车轮行业也在朝着先进的铝合金车轮生产工艺方面发展。
下面是某厂商需要订做的典型车轮轮毂（图1）。
轮毂材料为6061合金铝，（相当于国内牌号LD30）。
3 轮毂旋压加工设备PT30501CNC双轮卧式强力旋压机，旋压加工工件的直径范围φ100~φ1000mm，旋轮纵向行程1900mm，最大旋压力30吨。
这些机床参数说明该台旋压机满足轮毂强力旋压工艺要求。
4 铝合金轮毂旋压工艺方案4.1 轮毂材料6061合金铝的旋压性能分析6061铝合金属于Cu-Mg-Si-Mn系铝基合金，其化学成份如下：Cu-0.15%~0.4%，Mg-0.45%~0.9%，Si-0.4%~0.8%，Mn-0.15%；该种材料在固溶时效状态下的机械性能指标为：σb≥320Mpa，δ5≥12%，ψb≥25%，HB≥120。
因此，6061合金铝在固溶时效状态下的可旋性指标值——单道次极限减薄率为：φmax=ψb/（0.17+ψb）×100%=0.25/（0.17+0.25）×100%=60%。
这个指标值说明它的可旋性比高强度钢的可旋性要差一些，旋压工艺中，必要时应适当加热，工件加热温度310℃~350℃。
另外，为提高铝合金的可旋性，可适当加入一些矿物元素——锑和锶（0.02%）。
4.2轮毂旋压工艺方案的选择像这种对称式碟形轮毂，旋压工艺方式一般可采用取板材劈开式旋压或用铸（锻）件毛坯进行强力旋压成型两种工艺方式。
铝合金车轮三大试验
铝合金车轮的三大试验
三大试验指的是冲击、弯曲、径向三个试验的合称（台架试验） 。
在车轮 众多的标准中，这三大试验标准是车轮行业内必须遵守的，也是最重要的。
在 现代的设计中， 尽管可以用计算机模拟这三大试验， 但一个车轮性能是否合格， 最终还是以这三大试验的结果确定的。
冲击试验
它模拟的是汽车行驶过程中在撞车或承受路边石冲击时车轮的受力状态。
它是让一定质量的重锤，在一定的高度，以一定的角度来冲击车轮与轮胎的总 成。
冲击试验分好多种：有 13 度冲击、30 度冲击等。
弯曲疲劳试验
它模拟的是汽车行驶过程中在转弯或临界倾翻状态下车轮的受力状态。
在 一特定的设备上，让车轮受一周向交变的力矩，在该力矩下旋转到要求转数， 然后检查车轮的状态，如果车轮没有裂纹，则该车轮合格。
径向疲劳试验
它模拟的是汽车在正常行驶过程中车轮的受力状态。
即使车轮与轮胎总成 承受一定的径向力，在该力的作用下车轮运转到一定的转数，或运转到一定的 里程数，然后检查车轮的状态，如果车轮没有裂纹，则该车轮合格。
。
铝合金轮毂强力旋压的研究
铝合金轮毂强力旋压的研究作者：王震杨洋陆瑶来源：《硅谷》2008年第13期[摘要]在分析筒形件强力旋压成形特点及其变形规律的基础上，对铝合金轮毂强旋成形工艺、缺陷成因进行了研究，分析旋轮形状、旋轮进给率、壁厚减薄率、多旋轮之间的错距等工艺参数对成型改善的影响，对表面失稳、旋裂、折叠、表面起皱、贴模性不好等缺陷的成因进行了分析。
对铝合金轮毂的强旋加工、优化工艺参数提供有效方法和可靠依据。
[关键词]强力旋压铝合金轮毂工艺参数缺陷中图分类号：TG306 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0710110－01一、引言铝合金轮毂强旋成形是在普通筒形件强旋成形工艺的基础上发展起来的一种工艺。
与世界许多发达国家相比，我国在这一方面的研究相对滞后。
而国外17英寸以下轿车铝轮的生产以锻坯或坯经旋压成型已成为主流。
近几年国内外用锻造、旋压工艺制造了16--22.5英寸汽车无内胎车轮，以其造型美观、重量轻、强度高成为钢轮的强劲竞争点。
强力旋压是制造汽车轮毂的轮辋部分的最有效方法之一。
采用强力旋压工艺所得到的轮辋形状精度不逊于切削加工，而材料利用率、力学性能等方面都优于切削加工，因此，这种方法在国外的轮毂加工时得到很大应用。
二、旋压铝合金车轮工艺的研究铝合金车轮旋压指使用旋辊将回转体锻坯进行局部连续旋转压缩以成形其内外截面形状的成形方法。
该过程综合了普旋和强旋，在旋压过程中，将毛坯同心地适当装夹在合适的芯模上，当主轴带动毛坯旋转后，数控系统自动控制旋轮运动轨迹，按规定的形状轨迹作运动，挤压毛坯，逐步地使毛坯紧贴模具形面，从而得到要求截面尺寸的工件。
其过程是一个集材料塑性变形，数控加工的复杂过程，缺陷多由材料的堆积，隆起所引起。
隆起过大，就会引起旋压力的明显增加，从而导致开裂，起皱，环状波纹，表面粗糙，尺寸精度恶化等现象。
在加工的过程中，如果有些材料隆起，但是并不继续发展，而保持一定的高度，直到旋压终了（稳定变形），则是可以的。
《7A04高强铝合金轮毂锻造成形工艺研究》范文
《7A04高强铝合金轮毂锻造成形工艺研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，轮毂作为汽车的重要部件，其性能和制造工艺对汽车的整体性能有着重要的影响。
7A04高强铝合金以其出色的力学性能、抗腐蚀性能以及良好的加工性能，广泛应用于轮毂制造。
因此，研究7A04高强铝合金轮毂的锻造成形工艺，对提升轮毂制造技术和产品质量具有重要意义。
二、7A04高强铝合金的特性和应用7A04高强铝合金是一种铝、锌、镁、铜等元素构成的合金，具有优良的机械性能和抗腐蚀性能，其强度高、塑性好、耐腐蚀。
由于其优秀的物理和化学性能，7A04高强铝合金广泛应用于航空航天、汽车制造等领域，特别是轮毂等重要部件的制造。
三、锻造成形工艺研究（一）材料准备首先，选择优质的7A04高强铝合金原材料，经过严格的检验和测试，确保其符合制造要求。
此外，还需要准备好必要的模具、工具和设备。
（二）锻造工艺流程锻造工艺主要包括坯料加热、锻造变形、热处理等步骤。
在坯料加热阶段，需要控制好加热温度和时间，以避免材料的过热或过烧。
在锻造变形阶段，通过控制模具和压力，使材料发生塑性变形，形成所需的轮毂形状。
在热处理阶段，通过淬火、回火等工艺，进一步提高材料的机械性能和抗腐蚀性能。
（三）工艺参数优化针对7A04高强铝合金的锻造成形工艺，需要进行工艺参数的优化。
主要包括模具设计、锻造温度、锻造压力、热处理工艺等方面的优化。
通过实验和模拟，找出最佳的工艺参数组合，以提高轮毂的成形质量和生产效率。
四、实验与结果分析（一）实验方法采用实验的方法，对7A04高强铝合金轮毂的锻造成形工艺进行研究。
通过改变模具设计、锻造温度、锻造压力等工艺参数，观察轮毂的成形质量和机械性能的变化。
（二）实验结果通过实验，发现当模具设计合理、锻造温度和压力适当时，可以获得成形质量好、机械性能优良的轮毂。
同时，通过优化热处理工艺，可以进一步提高轮毂的抗腐蚀性能。
此外，还发现通过合理的工艺参数组合，可以提高生产效率，降低生产成本。
汽车铝合金轮毂压铸过程数值模拟及工艺参数优化的开题报告
汽车铝合金轮毂压铸过程数值模拟及工艺参数优化的开题报告一、选题背景随着汽车产业的发展，轮毂铝合金材料的应用越来越广泛。
汽车铝合金轮毂具有质量轻、强度高、耐腐蚀等优点，成为市场上的宠儿。
铝合金轮毂的生产过程中，压铸工艺是一种常用的制造方法。
在压铸工艺中，模具的设计和模具材料的选择等因素直接影响铝合金轮毂的质量和成本。
因此，如何优化压铸工艺参数，提高铝合金轮毂的生产效率和产品质量，成为了当前汽车行业研究的热点问题。
二、研究内容和目的本研究将运用数值模拟的方法，对汽车铝合金轮毂的压铸过程进行分析和优化。
具体内容如下：1. 建立轮毂铝合金压铸过程的数值模拟模型，对其进行仿真分析。
2. 探究轮毂铝合金压铸过程中不同参数的影响，包括模具设计、铝合金材料、润滑油和压铸工艺参数等。
3. 通过研究和优化压铸工艺参数，以及选用最优设计的模具材料，提高铝合金轮毂的成型质量、生产效率和产品质量。
通过本研究的实施，将为汽车铝合金轮毂压铸工艺的提高提供重要的理论基础和实践指导。
三、研究方法本研究将采用数值模拟的方法进行，具体分为以下步骤：1. 借助仿真软件建立轮毂铝合金压铸过程的三维模型，进行动力学模拟分析。
2. 优化模具设计和模具材料，考虑压铸过程中的热传递和冷却效应，提高铝合金轮毂的成型精度和表面光洁度。
3. 优化压铸工艺参数，包括定量控制铝合金材料的注入速度和压力等，以提高轮毂铝合金的成型质量和产品质量。
4. 根据实验结果，对轮毂铝合金压铸过程进行数据分析，对优化结果进行评估和验证。
四、研究意义和预期成果1. 研究轮毂铝合金压铸工艺中不同参数对成型质量和产品质量的影响，为工业界提供参考和指导，有利于提高产品质量和生产效率。
2. 对压铸工艺中的模具设计和模具材料等因素进行优化和研究，提高了铝合金轮毂的成型精度和表面质量。
3. 通过数据分析和验证，为汽车铝合金轮毂的生产提供更全面、更可靠的理论依据和实践指导。
综上所述，本研究主要旨在通过数值模拟和优化分析，提高汽车铝合金轮毂压铸工艺的质量、效率和产品质量，对推动汽车工业的发展具有重要的现实意义和应用价值。
汽车轮毂旋压成形过程的数值模拟(论文)开题报告00
山东科技大学
本科毕业设计（论文）开题报告题目汽车轮毂旋压成形过程的数值模拟
系部名称机电工程系
专业班级机械设计制造及其自动化10-1
学生姓名 222
学号 1022060125
指导教师 222
填表时间： 2012 年 03 月 23 日
填表说明
1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。
3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。
4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。
5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。
基于热模拟试验的大尺寸6061铝合金轮毂旋压工艺
基于热模拟试验的大尺寸6061铝合金轮毂旋压工艺
王建华;季云浩;李亨
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2023()2
【摘要】随着电池、轻量化技术的成熟,新能源汽车朝向大型化发展,带动大尺寸汽车轮毂的应用。
开展大尺寸6061变形铝轮毂旋压工艺的研发,首先对6061铝合金进行等温热压缩实验,得到在不同温度和应变速率下的真实应力应变曲线,拟合出本构方程。
将所得数据导入有限元仿真软件对某款大尺寸铝合金轮毂的轮辋进行旋压模拟,通过分析旋压过程中轮辋材料的流动,总结对比了轮辋上下分开旋压方案和轮辋上下同时旋压方案的优缺点;对轮辋旋压过程中的应力应变场、温度场的分布规律进行总结,验证该成形方案的可行性,为大尺寸铝合金轮毂的旋压成形提供理论支持和工艺参考。
【总页数】3页(P167-169)
【作者】王建华;季云浩;李亨
【作者单位】闽西职业技术学院智能制造学院;美的集团股份有限公司技术中心;合肥工业大学工业与装备技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U466;TG306
【相关文献】
1.铝合金车轮一次性大减薄率强力旋压模拟与工艺优化
2.6061铝合金轮毂的力学性能与锻造工艺的计算机模拟
3.铝合金轮毂拉深旋压成形模拟和试验
4.大直径6061铝合金筒形件旋压工艺及性能研究
5.铝合金轮毂强力旋压数值模拟技术研究
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汽车铝轮毂的试验仿真分析的开题报告
汽车铝轮毂的试验仿真分析的开题报告一、研究背景及意义随着汽车工业的不断发展，轻量化成为汽车发展的重要方向之一。
高强度铝材料由于其轻质化、高强度和耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于汽车轻量化领域。
汽车铝轮毂作为重要的承载部件，在轻量化目标的驱动下也逐渐取代了传统的钢轮毂，成为汽车市场上的主流产品。
汽车铝轮毂作为车辆重要的承载部件，具有极高的安全性能要求。
因此，在铝轮毂的设计及生产中，需要进行大量的试验和仿真分析，以保证产品质量和安全性。
本项目旨在采用试验与仿真相结合的方式，研究汽车铝轮毂的强度、刚度及疲劳寿命等性能参数，为铝轮毂的设计、制造和检测提供科学依据，进一步提高汽车轻量化的水平和质量。
二、研究内容及方法1. 研究对象：汽车铝轮毂2. 研究内容：（1）试验方案的设计：根据铝轮毂的设计要求和产品规格，设计符合标准的试验方案，包括静载试验、疲劳寿命试验和冲击试验等。
（2）试验数据的采集与处理：采用测试仪器如应变计、加速度计等对试样进行数据采集，并对数据进行处理和分析。
（3）建立有限元模型：利用有限元软件建立铝轮毂的三维模型，并进行强度、刚度以及模态分析。
（4）模拟试验仿真：根据试验方案，利用有限元模型进行静载试验、疲劳寿命试验和冲击试验的仿真分析。
3. 研究方法：采用试验与仿真相结合的方法，利用试验数据和有限元分析手段进行铝轮毂的试验仿真分析，对其强度、刚度及疲劳寿命等性能参数进行研究。
三、研究计划及进度安排本项目计划分为以下几个阶段：1. 研究前期（2周）：文献调研，了解汽车铝轮毂的基本知识和发展趋势，确定研究方向和目标。
2. 试验方案设计（2周）：根据铝轮毂的设计要求和产品规格，设计符合标准的试验方案。
3. 试验实验（4周）：按照试验方案进行静载试验、疲劳寿命试验和冲击试验，并采集试验数据。
4. 数据处理与分析（3周）：对试验数据进行处理和分析，并绘制相应试验曲线。
5. 有限元建模与分析（4周）：利用有限元软件建立铝轮毂的三维模型，并进行强度、刚度以及模态分析。
铝合金轮毂挤压铸造模具设计及模拟分析
铝合金轮毂挤压铸造模具设计及模拟分析发表时间：2017-11-28T11:20:32.757Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：曾华[导读] 摘要：对铸旋铝合金轮毂旋压模具的设计进行了有限元热模拟分析，并经试验验证，旋压模具选用 4． 5‰的热膨胀系数是正确的。
对于正面非机加轮毂，提出了轮毂旋压时采用中心凸台和工艺轮唇同时压料的方法，根据车轮不同结构，尾顶压力范围控制在 4. 5 ～6 MPa，并在生产中得到广泛应用。
佛山市南海奔达模具有限公司摘要：对铸旋铝合金轮毂旋压模具的设计进行了有限元热模拟分析，并经试验验证，旋压模具选用 4． 5‰的热膨胀系数是正确的。
对于正面非机加轮毂，提出了轮毂旋压时采用中心凸台和工艺轮唇同时压料的方法，根据车轮不同结构，尾顶压力范围控制在 4. 5 ～ 6 MPa，并在生产中得到广泛应用。
关键词：铝合金;轮毂;等温挤压;模具设计轮毂是车轮上最关键零件之一,它是安装并支承轮胎的基础零件。
轮毂与轮胎组成一个整体,共同承受车的重力、制动力、驱动力、汽车转向时产生的侧向力及这些力产生的力矩。
轮毂在汽车行驶时处于高速旋转状态,其工作条件严酷。
因此,必须有一定的强度、刚度和工作耐久性,还要求其重量轻、质量均匀。
图1为某车辆轮毂示意图,原采用钢铁材料铸造、焊接加工而成,严重超重,直接影响了整车性能。
采用低密度材料代替传统的钢铁材料,可以有效减轻重量,铝合金具有密度小、比强度高和易于进行多种加工等优点,采用铝合金轮毂是减重的有效途径。
目前铝合金轮毂的成形方法是以压铸为主,但压铸法成品率低,并且容易产生冷隔、气孔、收缩、变形等缺陷,不能满足对强度、韧性和抗疲劳的性能的要求。
因此,需要采用塑性成形的方法,根据零件形状的特点,适于采用挤压成形,成形出来的制品尺寸精度高、组织和性能均匀。
1 工艺方案1. 1 工艺分析该轮毂所用的材料为铝合金LC4,在常温下塑性较低,成形性能差,但随着温度的升高,其塑性得到极大的改善,该材料在430～ 490℃塑性最好,因此,采用在450℃的下等温挤压成形该零件[2]。
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关键词: 金属材料; 铝合金轮毂; 数值模拟; 拉深旋压; AN SY S /LS-DY N A 中图分类号: TG 386; TG 14 6 21 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 0211( 2010) 02 - 004 0 - 07
Байду номын сангаас
铝合金轮毂有质量轻� 成本低� 强度高的优点 ， 而且铝有较强的导热性能 ， 可大大延长汽车� 摩托车 轮胎的使用寿命 ， 特别是高负载卡车轮胎的寿命� 在铝合金拉深旋压过程中 ， 工件上的塑性区仅 存在于旋轮与毛坯接触区附近的局部区域， 而周围 的金属仍然处于弹性变形状态， 它只对塑性变形区 起到约束和限制作 用� 由于旋 压过程本身的复 杂 性， 在实际生产中工艺参数的选择等主要依据经验 而定 ， 同时这种复杂性加深了数值模拟的难度 � 根据拉深旋压的变形特点 ， 建立了符合拉深旋 压成形过程的三维有限元模型 ， 对其成形过程进行 了数值模拟 ， 并对数值模拟结果进行分析 ， 进而得出 工艺参数对应力应变分布规律和旋压力的影响�
第 62 卷
第2期
� � 有 色 金 属 V ol 62 ， No 2 N on fe r r ous M e t al s M ay 20 10
2 0 1 0 年 5 月
铝 合 金 轮 毂 拉 深 旋 压 成 形 模 拟 和 试 验
齐麦顺
( 燕山大学 ， 河北秦皇岛 066004 )
摘 要: 应用有限元模拟软件 AN SY S /LS-DY N A 对铝合金轮毂拉深旋压成形过程进行三维有限元数值模拟�通过对其 成形
触以及坯料和旋轮之间的接触 � 根据实际经验， 动 � � 摩擦因数取为 0 15， 静摩擦因数取为 0 2 ， 指数衰减
收稿日期: 2008 - 05 - 20 作者简介: 齐麦顺( 1963 - ) ， 男， 河北 武安市 人， 讲师， 主要 从事机
械工程方面的教学与研究 �
因数取为 0 ， 粘性摩擦因数取为 0 ［3］�为了避免在接 触中产生不必要的振荡 ， 对于薄板成形模拟 ， 可使用 垂直于接触表面的接触阻尼， 粘性阻尼因数取 20�
第2 期
齐麦顺: 铝合金轮毂拉深旋压成形模拟和试验
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在分析的过程中， 所采用的主要旋压工艺参数 如表 2 所示 �在旋轮运动轨迹中， 直线和渐开线的 实现是通过调整圆弧半径的大小进行逼近的 ， 当圆 弧半径 R = 10000m m 和 R = 1000m m 时形状近似直 线和渐开线， 所以是近似直线和近似渐开线� 表 2 铝合金拉深旋压数值模拟工艺参数
过程起关键作用的工艺参数 ( 旋轮直径 � 主轴转速 � 旋轮进给率 � 旋轮运动轨 迹 ) 的改变 ， 对比 不同工艺参数下 变形区应力 � 应 变的 分布规律及对旋压力和壁厚的影响， 揭示不同工艺参数对普通旋压成形影响的规律， 优化工艺参数 � 最后根 据模拟结果分析 旋压 成形过程中出现的缺陷及原因， 通过试验验证模拟的可行性 �
20080520作者简介男河北武安市人讲师主要从事机械工程方面的教学与研究铝合金轮毂有质量轻成本低强度高的优点而且铝有较强的导热性能可大大延长汽车摩托车轮胎的使用寿命特别是高负载卡车轮胎的寿命在铝合金拉深旋压过程中工件上的塑性区仅存在于旋轮与毛坯接触区附近的局部区域而周围的金属仍然处于弹性变形状态它只对塑性变形区起到约束和限制作用由于旋压过程本身的复杂性在实际生产中工艺参数的选择等主要依据经验而定同时这种复杂性加深了数值模拟的难度根据拉深旋压的变形特点建立了符合拉深旋压成形过程的三维有限元模型对其成形过程进行了数值模拟并对数值模拟结果进行分析进而得出工艺参数对应力应变分布规律和旋压力的影响铝合金拉深旋压有限元模型的建立利用ansy软件平台良好的开放式可开发功能运用apdl语言建立参数化有限元模型单元类型和实常数设置的建立是影响成形模拟精度的主要因素之一坯料是变形体采用solid164实体单芯模和旋轮在模拟成形过程中假设为刚体均采用shell163belytschkotsay结构薄壳单元种单元都采用单点积分算法毛坯的材料选用an中的biso材料模型即双线性等向强化模型材料性能参数见表1材料性能参数table1parameterofaterialcharacteristic材料弹性模量gpa泊松比密度pa剪切模量pa60616833270026铝合金拉深旋压成形模拟为弹塑性有限元三维数值模拟芯模以及旋轮采用不同单元进行不同密度的网格划分坯料旋轮和芯模的单元网格划分如图1所示模型的网格划分figodels模拟中将坯料和芯模进行约束而旋轮作围绕着它们的周向运动同时进行轴向和径向进给即旋轮的运动轨迹为螺旋曲线采用普通自动接触模型中涉及到两对接触分别是坯料和芯模之间的接触以及坯料和旋轮之间的接触根据实际经验动摩擦因数取为015静摩擦因数取为02指数衰减因数取为0粘性摩擦因数取为0为了避免在接触中产生不必要的振荡对于薄板成形模拟可使用垂直于接触表面的接触阻尼粘性阻尼因数取20在分析的过程中所采用的主要旋压工艺参数如表2所示在旋轮运动轨迹中直线和渐开线的实现是通过调整圆弧半径的大小进行逼近的当圆弧半径r时形状近似直线和渐开线所以是近似直线和近似渐开线铝合金拉深旋压数值模拟工艺参数table2technologicalparameterofdrawspinningnumericalsimulation参数数值坯料直径d313厚度1
( a) - 坯料 ; ( b) - 旋轮 ; ( c ) - 芯模
图1
模型的网格划分
Me sh of m ode l s
� Fi g 1 ，
种单元都采用单点积分算法� 毛坯的材料选用 AN -
模拟中将坯料和芯模进行约束， 而旋轮作围绕 着它们的周向运动， 同时进行轴向和径向进给， 即旋 轮的运动轨迹为螺旋曲线� 采用普通自动接触， 模 ， 型中涉及到两对接触 分别是坯料和芯模之间的接
材料
表1
T abl e1
弹性模量 /G P a
材料性能参数
密度 /( kg � m 27 00
-3
P ar am e te rof m ate r i alch ar acte r isti c
泊松比 屈服极限 ) /M Pa 48 剪切模量 /M Pa 26
� 6061 68 0 33
铝合金拉深旋压成形模拟为弹塑性有限元三维 1 -2 ］ ， 数值模拟 ［ 采用双线性等向强化材料模型 ， 对坯 料� 芯模以及旋轮采用不同单元进行不同密度的网 格划分 �坯料� 旋轮和芯模的单元网格 划分如图 1 所示�
1
铝合金拉深旋压有限元模型的建立
利用 AN SY S 软件平台良好的开放式可开发功
能， 运用 APDL 语言建立参数化有限元模型 � 单元 类型和实常数设置的建立是影响成形模拟精度的主 D164 实 体单 要因素之一， 坯料 是变形体采用 S O LI 元� 芯模和旋轮在模拟成形过程中假设为刚体 均 163 Be l yt sch koT say 结构薄壳单元 � 两 采用 SHELL SY S /LS-DY N A 中的 BI SO 材料模型， 即双线性等向 强化模型， 材料性能参数见表 1�
T abl e2 Te ch n ol og icalp ar am e te rof dr aw -sp i n n i n g n um e r i calsi m ul ati on
参数 坯料 旋轮 芯模 进给 旋轮运 动轨迹 直径 D0 /m m 厚度
0 /m
力云图和等效应变云图 � 在筒形件拉深旋压初期及中前期时， 坯料外表 面旋轮接触区及靠近旋轮接触区稍后方 ( 与旋轮前 进方向相反的方向) 和坯料内表面靠近旋轮接触区 稍前方 ( 与旋轮前进方向相同的方向 ) 部位应力最 大， 这种受力情况， 容易在拉深旋压过程中造成接触 区坯料被拉裂� 随着坯 料与旋轮接触区 距离的增 大， 所受应力逐渐减小 � 然而， 在拉深旋压末期， 即 旋轮到达坯料口部时， 旋轮接触区及后方应力均较 高， 所以在拉深旋压末期收缩外径时 ， 较容易造成口 部开裂 ， 须在试验时多加注意， 避免旋轮运动轨迹末 端仰角过小， 尽量使收缩平缓进行� 整个未靠模拉深旋压过程中， 应变主要发生在 ， 旋轮接触区及后方 尤其在离芯模较近的部位应变 始终较大 ， 即坯料主要在此部位减薄 � 所以拉深旋 压时在这个部位注意降低旋轮进给量， 避免坯料断 裂 �从末期等效应变云图来看， 应变的整个趋势是 变小的 ， 所以壁厚的相对减薄量逐渐变小 ， 在口部坯 料末端减薄量最大 �