铝合金车轮的制造工艺技术(PPT 42页)
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6061 5154、5454 5052、5154、5454 A356、AC4CH、AC7A
6061 A356、AC4CH
6061
目前国内主流的生产方式及使用材料为： 整体式铝合金车轮，采用重力和低压铸造，材料使用A356，进行T6热处理 A356是一种铝硅合金（Al-Si7），含7%左右的Si
五、铝合金车轮的制造工艺
二、铝合金车轮的结构和分类
车轮的结构：
轮辋
主要由两部分组成
轮辐
1、铝合金车轮按结构形式分： 1片式（整体式）
2片式 3片式
2、铝合金车轮按生产方式分：
1）铸造：重力铸造、低压铸造、液态挤压、反压铸造、离心铸造、
真空压铸、半凝固铸造等
2）锻造
优缺点: 锻造车轮简单说有以下优点：1.强度高，2.重量轻,3.相对铸
主要工序
熔炼
铸造
热处理
喷涂
机加工
熔炼：
本工序控制要点：铝液成份、含氢量、铝液温度。 铝液温度控制在780 ℃~800 ℃
铸造：
铝液温度控制在680 ℃ ~750 ℃
重力铸造模具
液体依靠重力流动充填铸型，由于没有外 加压力，为了获得致密的铸件，往往需要利 用冒口来补缩。这种方法应用最广泛。
采用空气冷却。
造车轮节省燃油。 但目前受限于行业整体技术状况，包括材料，加工工艺， 成本等因素。目前仅少量用于零售改装市场。
3、铝合金车轮按涂装方式分：
1）车亮面
2）全涂装
3）电镀
4）抛光 5）组合
三、铝合金车轮的设计
1、铝合金车轮的表示方法（乘用车，轻型商用车，整体式铝合金车轮）
简略表示：可省略偏距后内容 表示为：18×8J
机加工：
铝合金车轮一般采用数控加工，即CNC加工。 CNC加工在车轮加工中应用非常广泛。
本工序控制要点：所有装车尺寸。 重点控制项目：中心孔直径、PCD位置度、端径跳、动平衡。
数控机床加工工序划分的特点为：先粗后精，先面后孔， 刀具集中。刀具R的大小可按铝合金车轮型面的要求选取。
涂装：
铝合金车轮涂装的目的: 首先是提高车轮的运行可靠性和耐久性；其次是提高它的外观装饰性。
低压铸造模具
利用气体压力将液态金属压入铸型，并 使铸件在一定压力的作用下结晶凝固的铸造 方法。
采用水流冷却。
热处理：
热处理的目的：提高铸件的力学性能，改善合金的切削性能；消 除由于铸件壁厚不均匀、快速冷却等所造成的内应力；稳定铸件的 尺寸和组织，防止和消除因高温引起相变产生体积膨大现象；消除 偏析和针状组织，改善合金的组织和力学性能。 本工序控制要点：固溶时间和温度（540±5℃，6H）、淬火时间 和温度（60-85℃，3min）、时效时间和温度（130±5 ℃，3H）
洗（二道） →烘干→涂装
适用于粉末和油漆，生产效率
铝合金车 静电喷涂 和涂料的利用率高，对环境的
轮的喷涂
污染少；
工艺方法
空气喷涂
仅适用于油漆，设备简单，漆 的损失较多。
铝合金车轮制造过程中的检测 X光检查
气密性检查
三坐标检查 关键性尺寸抽查
动不平衡量检测
材料性能检测
油漆性能检测
台架试验 动态弯曲疲劳试验
铝合金车轮相对于钢制车轮的优缺点：
优点
☞重量轻，节能效果明显 （铝的密度是2.76×103kg/m3 ,钢的密度是7.8×103kg/m3） ☞散热快，整车安全性能高 （铝合金A356的导热系数是128w/m·℃，
含碳量为0.5%的低碳钢导热系数是54w/m·℃） ☞尺寸精度高，整车驾驶性能好 ☞款式多样，更适应现代化整车的造型要求 ☞不易藏污纳垢，பைடு நூலகம்会产生铁锈，易清洁
四、铝合金车轮使用的材料
依据不同的生产方式，所使用的材料也不相同：
车辆
轿车
载货车 客车
2片型 3片型
制造方法
整体铸造
轮辋
条或卷材 圆板 挤压管
轮辐 轮辋 轮辐
铸造 锻造 板 圆板 铸造 锻造
整体铸造 整体铸造
铝合金牌号
A356、AC4CH、AC7A
5154、5454 5154、5454
5454 A356、AC4CH、AC7A
轮辋名义 直径
轮辋轮 廓代号
安装孔 个数
轮辋名 义宽度
偏距
螺栓孔分 度圆直径
2、铝合金车轮构造图
3、铝合金车轮各部位命名示意图
4、铝合金的设计流程图
新开发产品流程：
外观造型效 果图
轮辐造型A 面三维数模
车轮工程结 构设计
提供供应商工 艺分析
提交客户转供应商 开发模具、试制
反馈修改
如从供应商处现有产品选择，则需提供相关参数
铝合金车轮的制造工艺
提纲
一、铝合金车轮概述 二、铝合金车轮的结构和分类 三、铝合金车轮的设计 四、铝合金车轮使用的材料 五、铝合金车轮的制造工艺 六、铝合金车轮的相关标准
一、铝合金车轮的概述
铝合金车轮是基于“轻量化”的设计目标，首先使用在赛车上。 20世纪初，使用砂模制造铝合金车轮，并应用于赛车 20世纪50年代，使用钢模铸造整体式铝合金车轮，并应用于轿车 20世纪70年代，得到快速发展，被广泛应用 21世纪初，极其迅猛发展，进入国内外OEM配套体系
径向滚动疲劳试验
冲击试验
•
1、有事业的峰峦上，有汗水的溪流飞 淌；在 智慧的 珍珠里 ，有勤 奋的心 血闪光 。
缺点
☞价钱比钢制车轮贵 ☞铝车轮的直径一般是中、小直径，大直径 铝合金车
轮的制造技术还有一定困难（如客车和卡车使用的大 直径车轮）
☞就弹性模量而言，钢车轮有一定的优势， （碳钢的弹性模量在196~206GPa的范围内，铝合金的 弹性模量在72GPa左右） ☞如果整车行驶速度不高、道路又是较差的，铝车轮 没有优势
需要提供的参数：
➢ 轮辋名义直径、宽度 ➢ 轮辋执行标准 ➢ 偏距 ➢ 中心孔直径 ➢ 螺栓孔结构（60度锥面、90度锥面、球面、平面） ➢ 背面刹车线 ➢ 设计载荷 ➢ 其它要注意的事项（如风格、重量、颜色等）
5、铝合金的设计应用技术
结构受力有限元分析
计算机模拟铸造凝固分析（制造工艺分析）
CAD-CAE-CAM的集成开发
本工序控制要点：前处理槽液参数、调漆参数和固化参数。
全涂装车轮的工艺流程： 上料——预处理——烘干——喷粉——固化——喷漆——固化——下料
预处理：通常指在涂装前在工件上进行的除油、除锈、磷化这三个工序的通称。
较典型的铝合金车轮涂装预处理的工艺流程如下： 表面活性剂水溶液除油→水洗（二道） →中和出光→水洗→转化膜处理→水
6061 A356、AC4CH
6061
目前国内主流的生产方式及使用材料为： 整体式铝合金车轮，采用重力和低压铸造，材料使用A356，进行T6热处理 A356是一种铝硅合金（Al-Si7），含7%左右的Si
五、铝合金车轮的制造工艺
二、铝合金车轮的结构和分类
车轮的结构：
轮辋
主要由两部分组成
轮辐
1、铝合金车轮按结构形式分： 1片式（整体式）
2片式 3片式
2、铝合金车轮按生产方式分：
1）铸造：重力铸造、低压铸造、液态挤压、反压铸造、离心铸造、
真空压铸、半凝固铸造等
2）锻造
优缺点: 锻造车轮简单说有以下优点：1.强度高，2.重量轻,3.相对铸
主要工序
熔炼
铸造
热处理
喷涂
机加工
熔炼：
本工序控制要点：铝液成份、含氢量、铝液温度。 铝液温度控制在780 ℃~800 ℃
铸造：
铝液温度控制在680 ℃ ~750 ℃
重力铸造模具
液体依靠重力流动充填铸型，由于没有外 加压力，为了获得致密的铸件，往往需要利 用冒口来补缩。这种方法应用最广泛。
采用空气冷却。
造车轮节省燃油。 但目前受限于行业整体技术状况，包括材料，加工工艺， 成本等因素。目前仅少量用于零售改装市场。
3、铝合金车轮按涂装方式分：
1）车亮面
2）全涂装
3）电镀
4）抛光 5）组合
三、铝合金车轮的设计
1、铝合金车轮的表示方法（乘用车，轻型商用车，整体式铝合金车轮）
简略表示：可省略偏距后内容 表示为：18×8J
机加工：
铝合金车轮一般采用数控加工，即CNC加工。 CNC加工在车轮加工中应用非常广泛。
本工序控制要点：所有装车尺寸。 重点控制项目：中心孔直径、PCD位置度、端径跳、动平衡。
数控机床加工工序划分的特点为：先粗后精，先面后孔， 刀具集中。刀具R的大小可按铝合金车轮型面的要求选取。
涂装：
铝合金车轮涂装的目的: 首先是提高车轮的运行可靠性和耐久性；其次是提高它的外观装饰性。
低压铸造模具
利用气体压力将液态金属压入铸型，并 使铸件在一定压力的作用下结晶凝固的铸造 方法。
采用水流冷却。
热处理：
热处理的目的：提高铸件的力学性能，改善合金的切削性能；消 除由于铸件壁厚不均匀、快速冷却等所造成的内应力；稳定铸件的 尺寸和组织，防止和消除因高温引起相变产生体积膨大现象；消除 偏析和针状组织，改善合金的组织和力学性能。 本工序控制要点：固溶时间和温度（540±5℃，6H）、淬火时间 和温度（60-85℃，3min）、时效时间和温度（130±5 ℃，3H）
洗（二道） →烘干→涂装
适用于粉末和油漆，生产效率
铝合金车 静电喷涂 和涂料的利用率高，对环境的
轮的喷涂
污染少；
工艺方法
空气喷涂
仅适用于油漆，设备简单，漆 的损失较多。
铝合金车轮制造过程中的检测 X光检查
气密性检查
三坐标检查 关键性尺寸抽查
动不平衡量检测
材料性能检测
油漆性能检测
台架试验 动态弯曲疲劳试验
铝合金车轮相对于钢制车轮的优缺点：
优点
☞重量轻，节能效果明显 （铝的密度是2.76×103kg/m3 ,钢的密度是7.8×103kg/m3） ☞散热快，整车安全性能高 （铝合金A356的导热系数是128w/m·℃，
含碳量为0.5%的低碳钢导热系数是54w/m·℃） ☞尺寸精度高，整车驾驶性能好 ☞款式多样，更适应现代化整车的造型要求 ☞不易藏污纳垢，பைடு நூலகம்会产生铁锈，易清洁
四、铝合金车轮使用的材料
依据不同的生产方式，所使用的材料也不相同：
车辆
轿车
载货车 客车
2片型 3片型
制造方法
整体铸造
轮辋
条或卷材 圆板 挤压管
轮辐 轮辋 轮辐
铸造 锻造 板 圆板 铸造 锻造
整体铸造 整体铸造
铝合金牌号
A356、AC4CH、AC7A
5154、5454 5154、5454
5454 A356、AC4CH、AC7A
轮辋名义 直径
轮辋轮 廓代号
安装孔 个数
轮辋名 义宽度
偏距
螺栓孔分 度圆直径
2、铝合金车轮构造图
3、铝合金车轮各部位命名示意图
4、铝合金的设计流程图
新开发产品流程：
外观造型效 果图
轮辐造型A 面三维数模
车轮工程结 构设计
提供供应商工 艺分析
提交客户转供应商 开发模具、试制
反馈修改
如从供应商处现有产品选择，则需提供相关参数
铝合金车轮的制造工艺
提纲
一、铝合金车轮概述 二、铝合金车轮的结构和分类 三、铝合金车轮的设计 四、铝合金车轮使用的材料 五、铝合金车轮的制造工艺 六、铝合金车轮的相关标准
一、铝合金车轮的概述
铝合金车轮是基于“轻量化”的设计目标，首先使用在赛车上。 20世纪初，使用砂模制造铝合金车轮，并应用于赛车 20世纪50年代，使用钢模铸造整体式铝合金车轮，并应用于轿车 20世纪70年代，得到快速发展，被广泛应用 21世纪初，极其迅猛发展，进入国内外OEM配套体系
径向滚动疲劳试验
冲击试验
•
1、有事业的峰峦上，有汗水的溪流飞 淌；在 智慧的 珍珠里 ，有勤 奋的心 血闪光 。
缺点
☞价钱比钢制车轮贵 ☞铝车轮的直径一般是中、小直径，大直径 铝合金车
轮的制造技术还有一定困难（如客车和卡车使用的大 直径车轮）
☞就弹性模量而言，钢车轮有一定的优势， （碳钢的弹性模量在196~206GPa的范围内，铝合金的 弹性模量在72GPa左右） ☞如果整车行驶速度不高、道路又是较差的，铝车轮 没有优势
需要提供的参数：
➢ 轮辋名义直径、宽度 ➢ 轮辋执行标准 ➢ 偏距 ➢ 中心孔直径 ➢ 螺栓孔结构（60度锥面、90度锥面、球面、平面） ➢ 背面刹车线 ➢ 设计载荷 ➢ 其它要注意的事项（如风格、重量、颜色等）
5、铝合金的设计应用技术
结构受力有限元分析
计算机模拟铸造凝固分析（制造工艺分析）
CAD-CAE-CAM的集成开发
本工序控制要点：前处理槽液参数、调漆参数和固化参数。
全涂装车轮的工艺流程： 上料——预处理——烘干——喷粉——固化——喷漆——固化——下料
预处理：通常指在涂装前在工件上进行的除油、除锈、磷化这三个工序的通称。
较典型的铝合金车轮涂装预处理的工艺流程如下： 表面活性剂水溶液除油→水洗（二道） →中和出光→水洗→转化膜处理→水