一种铝合金轮毂的设计
基于ANSYS的汽车铝合金轮毂轻量化设计
基于ANSYS的汽车铝合金轮毂轻量化设计作者：方宝涛徐丹来源：《时代汽车》2023年第21期摘要：针对汽车轻量化的需求，以某款轿车的铝合金轮毂为研究对象，利用ANSYS软件进行参数化建模和有限元分析，计算并分析了不同轮辐数量和轮辐厚度对轮毂最大变形量和等效应力的影响，并从中选出满足使用要求的轻量化优化方案，对后续轻量化设计工作具有实用意义和借鉴作用。
关键词：ANSYS 铝合金轮毂轮辐轻量化1 引言汽车轮毂是支撑轮胎，缓冲外界冲击，实现轮胎与路面的接触，保证车辆的行驶性能的圆柱形金属部件。
汽车在行驶中，车轮与地面的相互作用力，以及使汽车运动的力矩都是通过轮毂来实现的。
因此轮毂的强度大小是汽车稳定、可靠运行的重要因素[1]。
轻量化趋势是未来汽车的必然选择，而研究汽车轮毂的轻量化设计，也必须考虑到其机械性能能否满足要求[2]。
如闫龙龙[3]通过减小轮毂尺寸、使用轻质材料、采用计算机进行结构设计等方式实现了轮毂的轻量化。
武海滨等[4]结合铝合金材料特性，利用有限元分析技术，计算出轮辐的最佳厚度和两个轮辐之间的最佳角度范围，减轻了轮毂的重量。
王俊峰等[5]探讨了碳纤维材料在汽车轻量化设计中的应用。
本文以某款轿车的铝合金轮毂进行研究，利用有限元分析软件ANSYS建构了铝合金轮毂模型，计算出不同轮辐数量和厚度条件下的应力分布，通过强度分析，围绕铝合金轮毂的结构和工艺等方面展开轻量化设计。
2 汽车轮毂简介轮毂主要由轮辋、轮辐、偏距、轮缘与槽底构成。
轮辋与轮胎装配相配合，支撑轮胎的车轮部分；轮辐与车轴轮毂实施安装连接，支撑轮辋的车轮部分。
轮毂组成部分如图1所示。
目前市场上的汽车轮毂主要分为3种：钢制轮毂、铝合金轮毂以及镁合金轮毂。
钢制轮毂在市场上已不多见，大部分适应用于卡车或必须承载重量较大的车辆所使用，优点是结构强度高与耐冲击性良好，但缺点是重量重；铝合金轮毂以铝合金为基本材料，并适当加入各种金属元素，如：锰、镁、铬等元素，铝合金轮圈除了在造型上更加多变外，还具有形性好、质量轻，具有可回收等一系列优点，对减轻车身重量、节能减排都有着很大的影响；镁合金轮毂在汽车上的使用并非最近才出现的，是近几年来汽车市场上较为少见的产品，碳纤维轮圈具有高强度低重量的物理特性，同等体积的碳纤维强度为钢制轮毂10倍，重量却仅有钢制轮毂的1/4，但制造成本也比传统工艺高许多，且目前无法量产化，因此目前只有顶级轿车或跑车才会使用。
汽车铝合金轮毂低压铸造模具设计
!8 < !;=%7%6+ " 铸 型 的 其 他 部 位 平 滑 过 渡 " 在 轮 辋 与 轮 幅 相
连接的部位存在着热节点 # 为 了 增 大 此 处 的 冷 却 强 度 # 选
’( 下模冷却环组件
冷却环组件
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%( 铁浇口套
#( 上模
)( 上模
铸型型腔尺寸的确定确定车轮轮辋机加工余量时在对机加工部位留正常的余量后还应考虑铸造时轮辋的顺序冷却即要求铸件壁厚有一定的渐变度上下部比下上部增厚56788根据此轮辋顺序冷却原则对轮辋余量作相应的增加以保证铸件的顺序冷却铸型壁厚的确定在设计低压铸造金属型模具时针对金属型的特点影响铸件凝固时间及温度场的主要因素为铸型的蓄热能力利用金属型的壁厚度的变化可以有效地控制铸件的凝固过程实现铸件的顺序凝固铸型的中心部位铸件壁较厚为了充分发挥中心浇口的补缩作用有利于铸件的顺序凝固希望此处最后凝固在确定铸型壁厚时选取了较小的壁厚比即铸型壁9
模具设计
机电工程技术 !""# 年第 $% 卷第 & 期
汽车铝合金轮毂低压铸造模具设计
潘晓涛 ’，贺伯平 !，阳
（ () 广东工业大学材料与能源学院， 广东广州
林 (，邓超权 !
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#’*+%$；!, 中南铝合金轮毂有限公司， 广东南海
摘要： 本文分析了低压整体式铝合金轮毂的低压铸造工艺性 ! 并从铸型分型面 " 铸型型腔尺寸和铸型壁厚的确定 ! 铸型排气
取了更大的壁厚比 # 即 !8 < !;># " 基于上述设计原则 # 可确 定铸型各部分的壁厚尺寸 " $%% 铸型排气系统的设计 由于低压铸造金属 型 型 腔 基 本 是 封 闭 的 # 既 不 像 砂 型 具有透气性 # 也不像一般重 力 浇 注 那 样 通 过 明 冒 口 等 措 施 进行排气 # 因此 # 低压铸造 铸 型 的 排 气 情 况 直 接 影 响 金 属 液充型过程及铸件质量 " 可 通 过 分 型 面 ! 顶 出 杆 等 处 的 间 隙 ! 排气槽和排气塞来实现 排 气 " 本 铸 型 设 计 仔 细 考 虑 了 排 气 通 道 ’ 上 模 芯 组 件 周 边 开 设 ? 型 间 隔 #@#A ! 深 "6+7, 的 排 气 槽 # 在 分 流 锥 与 上 模 芯 组 件 配 合 处 开 设 了 "6% 深 的 排气槽 # 以利于逐渐中心处 的 气 体 的 顺 利 排 出 " 在 安 装 面 上根据螺栓孔数目的多少而 布 置 同 等 数 量 的 推 杆 # 此 推 杆 既作为顶出制品用 # 又作为排气用 # 该 处 推 杆 间 隙 为 "6,7
铝合金轮毂制作工艺
铝合金轮毂制作工艺一、材料准备1. 铝合金：根据轮毂的设计要求选择适合的铝合金材料，常用的有6061、7075等。
2. 模具：根据轮毂的设计图纸制作模具，包括上下模和芯棒。
3. 切割机：用于将铝合金材料切割成所需大小。
4. 钻床：用于在铝合金轮毂上打孔。
5. 磨床：用于磨光轮毂表面。
二、制作工艺1. 切割铝合金材料将铝合金材料按照设计要求切割成所需大小，保证尺寸精确度。
2. 模具制作根据轮毂的设计图纸制作模具，包括上下模和芯棒。
在制作过程中要注意模具的精度和平整度，以保证后续加工工艺的顺利进行。
3. 热处理对切割好的铝合金材料进行热处理，使其达到所需硬度和强度。
常用的热处理方式有T6处理和T651处理。
4. 冷却经过热处理后，需要对铝合金材料进行冷却。
这个过程需要控制好温度和时间，以保证铝合金材料的性能。
5. 模具压制将经过热处理和冷却的铝合金材料放入模具中，进行压制。
这个过程需要控制好模具的温度和压力，以保证轮毂的尺寸精度和表面平整度。
6. 钻孔在轮毂上钻孔，根据设计要求进行定位和钻孔。
这个过程需要控制好钻头的速度和深度，以确保孔位精确。
7. 磨光对轮毂表面进行磨光处理。
这个过程需要控制好磨削工具的速度和力度，以保证轮毂表面光洁度和平整度。
8. 表面处理根据设计要求对轮毂表面进行喷涂、阳极氧化、电镀等处理，以提高其防腐蚀性能和美观度。
三、质量检验1. 尺寸检验：使用测量仪器对轮毂的尺寸进行检测，确保符合设计要求。
2. 硬度检验：使用硬度计对轮毂进行硬度测试，确保达到所需硬度。
3. 外观检验：对轮毂表面进行外观检查，确保表面光洁度和平整度。
4. 功能检验：对轮毂进行功能测试，确保其满足使用要求。
四、包装出货将经过质量检验的铝合金轮毂进行包装，并按照客户要求进行出货。
在包装过程中要注意保护轮毂的表面不受损坏。
铝合金轮毂制造工艺
铝合金轮毂制造工艺铝合金轮毂是现代汽车制造中常用的一种轮毂材料，它具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于汽车制造中。
本文将介绍铝合金轮毂的制造工艺。
一、铝合金轮毂的材料选择铝合金轮毂的材料选择非常重要，它直接影响到轮毂的质量和性能。
目前常用的铝合金材料有A356、A357、A356.2、A357.2等。
其中，A356和A357是最常用的两种材料，它们具有良好的铸造性能和机械性能，可以满足轮毂的要求。
二、铝合金轮毂的铸造工艺铝合金轮毂的制造工艺主要包括铸造、热处理、机加工等环节。
其中，铸造是最关键的一步，它直接影响到轮毂的质量和性能。
1.模具制造模具是铸造的关键，它的制造质量直接影响到铸造件的质量。
模具的制造需要根据轮毂的形状和尺寸进行设计，然后制造出模具。
模具的制造需要考虑到铸造过程中的收缩率和变形，以保证铸造件的尺寸精度和形状精度。
2.熔炼铝合金铝合金轮毂的铸造采用熔炼铝合金的方法。
首先将铝合金料放入熔炉中加热，使其熔化。
然后加入一定量的熔剂和精炼剂，以去除杂质和气泡。
最后将熔融的铝合金倒入模具中进行铸造。
3.铸造铸造是铝合金轮毂制造的关键环节。
在铸造过程中，需要控制铝合金的温度、流速和压力等参数，以保证铸造件的质量和性能。
铸造完成后，需要进行冷却和固化，以保证铸造件的尺寸精度和形状精度。
三、铝合金轮毂的热处理工艺铝合金轮毂的热处理工艺是为了改善轮毂的性能和耐腐蚀性。
常用的热处理工艺有T6、T7、T8等。
其中，T6是最常用的一种热处理工艺，它可以提高铝合金轮毂的强度和硬度，同时保持良好的韧性和耐腐蚀性。
四、铝合金轮毂的机加工工艺铝合金轮毂的机加工工艺是为了加工轮毂的表面和孔洞等部位。
常用的机加工工艺有车削、铣削、钻孔等。
机加工工艺需要根据轮毂的形状和尺寸进行设计，以保证加工精度和表面质量。
五、铝合金轮毂的质量检测铝合金轮毂的质量检测是为了保证轮毂的质量和性能。
常用的质量检测方法有外观检查、尺寸检查、硬度检测、化学成分分析等。
铝合金轮毂有限元分析及优化设计
铝合金轮毂有限元分析及优化设计作者：魏剑吴龙曾师尊来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2020年第03期摘要：为了提高轮毂的安全性和可靠性，本文主要对铝合金轮毂进行有限元分析及优化设计。
采用三维软件Creo30，对某铝合金轮毂进行实体建模，并导入Ansys软件中，分析其固定点在不同作用力与力矩方向时轮毂的动态弯曲疲劳、径向疲劳与冲击性能。
试验结果表明，该轮毂所受的最大应力远小于许用应力。
同时，为提高该轮毂的性能，对该轮毂的薄弱连接部位进行加强设计，并对其余部分进行轻量化设计。
研究结果表明，轮毂的整体质量减少了13413 g，其强度符合设计要求。
该研究对提高轮毂的使用寿命具有重要意义。
关键词：轮毂; 有限元分析; 弯曲疲劳; 径向疲劳; 冲击分析中图分类号： U463.343文献标识码： A2017年，我国发布了《节能與新能源汽车技术路线图》，根据该路线图，将大力推进Al、Mg合金、碳纤维复合材料等在汽车上的应用，推进轻量化材料制造技术的发展[1]。
目前，在汽车零部件设计中，国内铝合金轻量化材料的使用量仍低于国际水平，针对铝合金轻量化材料，胡泊洋等人[23]采用有限元分析方法，对脚踏板、蓄电池箱体支架、车门、底盘控制臂和牵引钩等进行分析，用铝合金替代传统钢材料，并通过仿真与试验研究，优化结构和尺寸，使零部件达到性能使用要求;朱红建[4]从分析汽车钢圈的主要载荷形式和失效形式入手，确定横向载荷是造成疲劳破坏的主要原因，并运用有限元分析软件，对汽车钢圈进行了结构分析，且对汽车使用寿命进行预测，同时运用优化理论对汽车钢圈进行优化设计，进而提高汽车钢圈的可靠性和使用寿命;Wang X F等人[513]利用有限元分析软件，对钢制、铝合金或镁合金车轮建立参数化模型，进行弯曲疲劳和径向疲劳试验模拟，得到轮毂的应力图和应变图，计算车轮上应力较大的区域，并分析危险点的应力状态，对各类型轮毂进行结构优化和刚强度分析，以达到轮毂轻量化目的。
铝合金轮毂铸造工艺设计与仿真分析
铝合金轮毂铸造工艺设计与仿真分析摘要：以某轮毂为基准，采用 UG 软件对轮毂模具进行设计。
以 A356.0-T6 铝合金作为轮毂轻量化材料，应用有限元技术，建立轮毂的挤压铸造模型，对铝合金轮毂压铸充型工艺进行数值模拟，并验证了铝合金轮毂铸造工艺设计的合理性。
关键词：有限元技术；铝合金轮毂；铸造工艺；模具0 引言铝合金因其密度小，强度高，可塑性好，导热性能好和易加工性而被广泛应用于航空、航天、机械制造、船舶等一类有色金属结构材料中。
采用铝合金制造的轮毂重量较钢轮毂轻得多，且具有能耗低，散热快，坚固耐用且寿命较长等特点，适合现代行业发展的要求，但是铝合金轮毂的铸造也存在着成形难以控制，铸造缺陷较多等问题，严重限制其在轮毂上的应用。
随着计算机技术在产品设计和制造中的应用与发展，新产品的开发和制造能力得到显著提高，建立工程计算模型并通过铸造数值模拟软件对铸造工艺进行模拟分析，设计合理铸造工艺参数，可有效地降低铸造缺陷产生概率、缩短产品开发周期、提高产品设计质量、降低产品生产成本。
1 轮毂结构及其模具设计1.1 轮毂材料及结构A356.0-T6 铝合金是典型的 Al-Si-Mg 系合金，具有良好的铸造性能，并且强度、屈服强度与可塑性等综合力学性能都很好，可满足轮毂尺寸精度与外观设计等要求，比其他型号的铸造铝合金更适合轻合金轮毂的制造要求。
如表 1 与表 2 所示分别表述了 A356.0-T6 铝合金的组成元素及含量、热熔融性能与物理机械性能。
1.2 轮毂模具设计由于轮毂中有沉孔和凹坑的存在，使铸型分型面无法与铸件完全相交，很可能引起模具体积块分割失败，如果采用传统的分型面方法，需要对分型面上沉孔和凹坑作修补才能达到分型面闭合的目的。
本文则采用侧面影像曲线方法来提取零件的最大轮廓线，在创建形成轮辐及风孔的上下箱分型面时，需要在轮毂三维模型内部创建一个与轮毂轮圈壁相切的辅助曲面，以确保上下箱开合时不会发生干涉，同时在设计该曲面时还要考虑拔模斜度的影响，否则模具的分离会失败。
《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，轻量化、高强度和高耐久性的轮毂材料已成为市场的重要需求。
7A04高强铝合金以其优良的机械性能、加工性能和抗腐蚀性能，成为制造汽车轮毂的理想材料。
本文针对7A04高强铝合金轮毂的锻造成形工艺进行深入研究，探讨其成形过程中的关键技术和影响因素，以提高轮毂的成形质量和生产效率。
二、7A04高强铝合金的特性7A04高强铝合金是一种以铝为基础的合金，通过添加适量的合金元素（如铜、镁、锰等）提高其强度和耐腐蚀性。
该合金具有优良的加工性能、抗腐蚀性能和高强度，广泛应用于航空、航天、汽车等工业领域。
三、锻造成形工艺7A04高强铝合金轮毂的锻造成形工艺主要包括原材料准备、模具设计、锻造过程和后续处理四个部分。
（一）原材料准备选用合格的7A04高强铝合金锭料，进行熔炼、精炼和均匀化处理，以获得纯净、组织均匀的合金材料。
同时，对材料进行热处理，以提高其成形性能。
（二）模具设计根据轮毂的形状和尺寸要求，设计合理的模具结构。
模具应具有良好的强度、耐磨性和热稳定性，以保证锻造过程的顺利进行。
（三）锻造过程锻造过程包括预处理、成形和后处理三个阶段。
预处理阶段主要对合金材料进行加热和保温，使其达到理想的锻造温度。
成形阶段通过模具将材料锻造成预定形状的轮毂。
后处理阶段包括冷却、去毛刺和热处理等工艺，以提高轮毂的机械性能和表面质量。
（四）后续处理对锻造后的轮毂进行表面处理，如喷涂、氧化等，以提高其耐腐蚀性和美观度。
同时，对轮毂进行质量检测，确保其符合设计要求。
四、关键技术和影响因素（一）模具设计及制造技术模具的设计和制造是锻造成形工艺的关键环节。
模具的结构应合理、尺寸应准确，以保证轮毂的成形质量和生产效率。
同时，模具的材料和热处理工艺也应考虑周全，以提高模具的使用寿命和降低制造成本。
（二）锻造温度及变形速率控制锻造温度和变形速率对轮毂的成形质量和机械性能有重要影响。
镁铝合金汽车轮毂压铸成型模具毕业设计
目录引言 (2)1.镁合金概述 (3)1.1镁合金的优点 (3)1.2镁合金的缺点 (4)1.3镁合金轮毂的应用 (4)2.压铸成型基础 (6)2.1热压室压铸机压铸的基本原理与工艺过程 (6)2.2压铸成形的优缺点 (7)2.3压铸成形的缺点 (7)2.4压铸件的结构要求 (7)3.镁铝合金汽车轮毂的三维造型设计 (8)3.2轮毂设计的一般原则 (9)3.3汽车轮毂基于PRO/E的实体建模 (9)3.4基于PRO/E的镁合金轮毂三维造型检测 (12)4.分型面的建立 (15)5.汽车轮毂模具系统的设计与实现 (19)5.1基本的设计术语 (19)5.2汽车轮毂模具方案 (19)6.压铸机的选择 (25)6.1压铸机的选择方法 (25)6.22PQ图表示 (26)7.轮毂用材料的选用 (27)7.1镁合金挤压铸造轮毂的数值模拟应用 (29)7.2合金凝固过程的数值模拟 (30)7.3挤压铸造轮毂所需的工艺参数 (31)8.挤压铸造镁合金轮毂的数值模拟 (33)8.1模拟前期处理 (33)8.2有限元分析 (34)8.3修改浇口尺寸和充型速度后充型速度场 (39)8.4充型温度场分析 (41)8.5凝固过程模拟分析 (44)结论 (44)参考文献： (46)致谢 (45)镁铝合金汽车轮毂压铸成型模具设计摘要：轮毂作为车辆上的高速运动旋转部件，重量减轻可以有效的降低能耗、改善整车的加速及制动性能、提高驾乘舒适性及安全性等优点。
本研究通过镁合金材料AZ91D实现轮毂的更新换代和轻量化。
通过pro/E软件对轮毂结构进行再设计，采用挤压铸造成形技术。
并通过有限元分析针对镁合金成型工艺进行数值模拟，有利于模具设计和铸造工艺的改进，避免了无谓的模具修改，提高了试模的成功率，大大缩短了新品开发周期，降低了试模费用，产品质量得到了保障。
关键词：镁合金轮毂，pro/E，模具设计，压铸充型，数值模拟引言为推动镁合金在轮毂上的合理应用，本研究对镁合金材料的轮毂进行了工艺分析，优化轮毂结构，降低服役应力峰值，提高轮毂使用安全性。
铝合金轮毂压铸模具设计资料
X X X X 大学本科生毕业论文姓名： XX 学号： XX学院：专业：设计题目：铝合金轮毂压铸模具设计专题：指导教师： XXX 职称： XXX 2012 年 6 月XXXXXX大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期：毕业设计日期：毕业设计题目：毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：院长签字：指导教师签字：指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：XXXX大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要轮毂是电动自行车上极为重要的行驶部件和安全部件，应具有良好的综合力学性能，在正常行驶过程中不应发生变形和疲劳失效。
近几年来半固态加工技术因其节能、高效、环保式生产以及成型件的高性能等诸多优点，得到了世界各国的广泛关注。
半固态铸造成形技术不但综合了铸造成形和锻压成形的优点。
而且部分产品的性能会接近甚至于达到锻压产品的性能。
因此，采用半固态挤压成形工艺来加工电动自行车轮毂将会是一个新的发展方向。
模具在半固态挤压成型方法中是至关重要的一部分，因此，它的设计和制造成了成品件质量的关键所在。
本文对电瓶车轮毂进行二维造型比较形象的展示轮毂的外形。
并主要从电动自行车轮毂的发展状况、铝合金的成型与铸造方法、半固态挤压成型工艺及特点，模具总体方案的选择以及模具结构的设计等方面介绍了轮毂半固态挤压模具的设计。
低压铸造铝合金车轮设计要点
（ ４ ）安 装 盘 、安 装 螺栓
安 装螺 栓 是 将 车 轮 定
准和欧盟的设计规范 ，主要考虑的方面有整车造型、
车轮 装配 、车轮 生产工艺和车轮 试验 。
位 、紧 固到 安装 盘上 的零 件 。在车 轮设 计 时 ，要考 虑
安 装盘 的尺 寸 ，车轮 与 安装 盘的 接触 面积 ，安装 螺栓 的尺 寸 、结 构和 数 量 ，螺栓 的安 装空 间以及 螺栓 孔在 车 轮造 型 中的位 置 （ 车 轮上 的螺 栓 孔最 好对 应车 轮 的 窗 口部位 ） ，保证车轮安 装安全可靠 。 （ ５ ）气 门嘴 气门 嘴是 向轮胎 和车轮 轮辋 形成 的
经过 ２ Ｏ 多年 的发展 ，已经 比较成 熟 。但 真正 意义 上的
标准— —Ｅ Ｔ Ｒ Ｔ ０ 标准 ，该标 准对轮 辋各部位 的结 构 、
尺 寸做 出 了明确 规定 ，在 车轮 设 计时 必须 严格 遵 守 。
开 发设 计 工作是 在 最近 几年 ，随 着我 国整车 制造 水平
的提升 ，才开始与整车 开发同步进行设 计 。
注意的要 点。
横 截 面 ８
低 压 铸 造 铝 合金 车 轮 的 生 产 主 要 包 括 熔 炼 、压 铸 、热处理 、金属加工和喷 涂五大工序 。
图 １
充 ，防止先 冷却 的部位 出现缩松 的现 象。与 图ｌ 相比 ， 图２ 中螺栓孔 的布 置较 好 。同时 ，在 轮辐减 重窝 的设计 中要避 免如 图３ ａ 所示的结构 ，该结构对铝液 流动的阻力 大 ，不利于 铝液的流动 、凝 固过程 中的补缩 和车 轮轮辐
１ ． 整车造型
车轮是整车的时 尚装饰 ，是对整车外形设计的一
种延 伸 ，因此车轮 造 型作 为整 车造 型 的一 部分 ，必 须 与整车 的造 型风格协调 一致 ，给人 以美感 。
铝合金车轮轮辋设计
1.掏料形状的标准化设计……………………………………………………7 2.刻字的标准化设计…………………………………………………………8
三.轮盘部分标准化设计…………………………….………………… 9
1.中心孔的标准化设计………………………………………………………9 2.螺栓孔的标准化设计………………………………………………………11 3.安装盘的标准化设计………………………………………………………16
-7-
1-2.掏料深度的标准化设计 掏料深度最浅要保证与背面机加面有 3mm 的距离，避免发生车掉刻字的情 况。如下图所示：
1-3.掏料拔模度的标准化设计 除随形掏料和特殊轮型外，掏料的拔模角度采用 12 度的标准，如下图所示：
2.刻字的标准化设计
-8-
常D 规O T 刻- T 字模板（5号黑体）：
﹥1600～2500 ≥2500
轮辋厚度（mm） 4.2 4.5 5.0 5.2 5.5 4.5 4.8 5.2 5.4 5.5
5.8 5.2 5.5 5.8 6.0 6.2
注：上表数据为后轮辋厚度规定，前轮辋厚度应比后轮辋厚度大 0.5mm。 5.气门孔的标准化设计
气门孔结构尺寸代号见图 1，气门孔结构尺寸规格按表 3 选取。
2.轮缘尺寸的标准化设计 2-1.轮辋后轮缘尺寸规范：
-3-
2-2.轮辋前轮缘尺寸规范： 轮辋正面的轮缘设计主要涉及到铸造，轻量化和冲击试验等方面的因素,下面为 两种常用的轮缘结构，优先使用下面 A 的结构：
A
B
3.轮辋胎圈座的标准化设计
3-1.凸峰类型的选择：
-4-
组合状态
内侧
铝合金轮毂工艺流程
铝合金轮毂工艺流程铝合金轮毂是现代汽车制造中常用的重要部件之一，它能够提供汽车稳定性和美观性。
下面就是一般铝合金轮毂的工艺流程。
首先，为了制作出高质量的铝合金轮毂，需要准备好原材料：铝合金板材、铸造砂型、模具、工艺配方等。
这些原材料要经过质检确保其质量合格。
第二步，要根据轮毂的设计要求，进行模具制作。
通常使用数字化控制技术制作模具，以保证模具的精度和准确度。
第三步，制作砂型。
将铸造砂型放入模具中，在模具中形成与铝合金轮毂相同的外形。
同时，在模具中放置芯盒，用于形成轮毂的内腔。
第四步，熔融铝合金。
将铝合金板材放入熔炉中，加热至合适的温度，使其熔化成液态铝。
第五步，铸造。
将砂型放入铸造机中，通过注入液态铝将铝合金注入砂型中，填满整个砂型的空腔。
第六步，冷却和固化。
注入铝合金后，砂型中的液态铝开始冷却，逐渐固化成为铝合金轮毂的形态。
第七步，砂型分离。
等待砂型中的铝合金完全固化后，将砂型与铝合金轮毂分离。
这可以通过人工拆除或机械去除砂型来完成。
第八步，粗加工。
将铸造而成的铝合金轮毂放入加工设备中进行基本形状的加工，如修削、钻孔等操作。
这个步骤是为了保证铝合金轮毂的准确尺寸和外观。
第九步，精加工。
通过镗床、车床等设备对铝合金轮毂进行加工，使其表面更加光滑、平整。
第十步，涂装。
将铝合金轮毂进行喷涂处理，以增加其表面的耐腐蚀性和抗氧化性。
通常是使用特殊的涂料或电泳工艺进行。
最后，进行质检和包装。
对制作出的铝合金轮毂进行质量检测，确保其符合相关标准和要求。
然后将检测合格的铝合金轮毂进行包装，准备发往汽车制造厂。
总结来说，铝合金轮毂的制作工艺涉及到模具制作、砂型制作、铸造、冷却固化、砂型分离、加工、涂装、质检和包装等多个步骤。
通过这些步骤的完成，才能制作出质量合格的铝合金轮毂。
铝合金轮毂制造毕业设计
目录1铝合金车轮概述 (2)1.1车轮的工作状态1.2车轮材料1.3铝合金车轮的特点1.4铝合金轮毂的生产和发展趋势2 铝合金熔炼 (4)2.1概述2.2熔炼用的原材料2.3 A356合金熔炼工艺3铝合金车轮成型工艺 (9)3.1铸造法3.2锻造法3.3半固态模锻工艺4铸造铝合金热处理 (14)4.1铸造铝合金热处理的目的和种类4.2 铸造铝合金热处理的特点和原理5总结 (16)6参考文献 (16)铝合金轮毂制造摘要：时下铝合金是实现汽车轻量化的重要措施之一，本文介绍了车轮用材料铝合金的熔炼技术，成型工艺以及接下来的热处理工艺关键词：铝合金轮毂熔炼成型工艺1铝合金车轮概述1.1车轮的工作状态无论是汽车还是摩托车，作为整车行驶部分的主要承载件——车轮，是左右整车性能最重要的安全部件。
它不仅要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷，更需要经受车辆行驶中自各个方向因启动、制动、转弯、石块冲击、路面凹凸不同等各种动态载荷所产生的不规则应力之考验。
不仅如此，作为旋转体的车轮，它的轴向跳动和径向跳动精度，又直接影响到整车行驶中的平稳性、抓地性、制动性等行驶性能。
说“车轮的优劣是制衡整车质量和档次的主要象征之一”，绝非言过其实。
1.2车轮材料至今，车轮用的材料有钢材和轻合金两大类。
前者是用合金钢板材通过轧辊和冲压制成轮辋、轮辐的坯料，再经铆接、点焊、二氧化碳电弧焊、挤压等工序装配组合而成。
这类轮毂由于很适宜大批量生产，经济性好，作为传统性轧制车轮在汽车、摩托车市场中占领着很大的市场本文主要阐述的是近年来新兴起的轻合金车轮。
镁和铝是最适宜制造车轮的理想轻合金材料，它有着传统钢车轮所无法比拟的许多有点，更能适应整车高速化、节能化、现代化高档次发展的需要。
尤其是镁合金有着极高的比强度、疲劳强度和比弹性模量。
是极为理想的车轮制造材料。
使用镁合金制造的车轮具有极佳的减震性能。
但是由于镁合金极易氧化的特点。
及其生产成本的原因，使得镁合金没有像铝合金那么广泛用于市场。
铝合金轮毂工艺流程
铝合金轮毂工艺流程
《铝合金轮毂工艺流程》
铝合金轮毂是一种轻质、耐用、外观漂亮的汽车零部件，其制作工艺复杂，需要经过多道工序才能完成。
下面就是铝合金轮毂的工艺流程。
第一道工序是铝合金锻压。
首先将铝合金锭放入加热炉中进行加热，然后通过锻压机进行锻压。
这一步是为了将铝合金锭变成轮毂的初步形状。
第二道工序是精密锻造。
经过第一道工序，轮毂的形状已经初步成型，但是还需要进行精密锻造，以确保轮毂的强度和密度。
第三道工序是精密车削。
在这个工序中，需要使用数控车床对轮毂进行精细加工，以确保其符合设计要求的尺寸和形状。
第四道工序是热处理。
经过精密车削后的轮毂需要进行热处理，以提高其硬度和耐磨性。
第五道工序是喷涂。
在这一步，需要对轮毂进行喷涂，以增强其表面的耐腐蚀性和抗氧化性。
第六道工序是组装。
最后，将轮毂的其他配件如轮胎和轴承组装到轮毂上，完成整个制作过程。
通过以上工艺流程，铝合金轮毂制作完成。
这些工序各自都十
分关键，需要严格控制，以确保最终的产品符合质量要求和使用要求。
铸造铝合金汽车轮毂低压模具设计
间内 带走 热 量 程 度 的强 弱 决定 。这对 保证 顺 序 冷却 起 着至 关 重 要 的作 用 ，也是 现 场 工 艺调 整 的 最大 任
务。
外界冷却 因素对 内部温度场的影响 。
如 今 较 先 进 的轮 毂 铸 造机 械 ，可 以 对 风 冷流 量 进 行精 确 的 自动 控 制 ，因而可 保 证 工艺 的 稳定 性 。 （ ）不 同正 面造 型 轮 毂 的模具 设 计 概 要 不 同 ４ 的轮 毂 正 面 造 型 ，会 使轮 辐 的 多 少 、宽 窄 、粗 细 等 差 别较 大 ，因而 整 个 铸造 过 程 的温 度 场 会有 相 当大
上要 求 较 高 。
对较长时 间的激冷效应 ，因而获 得较大厚度的优质
组织层。
风冷是较为常用的冷却方式 ，冷却风管分为上模 风管 、下模风管及边模风管 （ 见图１ ），在个别需要
顶 模 及 边 模成 形 车 轮 的轮 辋 部 分 ，由于 轮 辋本
身厚度较小 ，模具壁厚太厚可能会导致轮辋 各处的 冷热不均，产生铸造缺陷。因此顶模 、边模 厚度以 保证模具强度为主 ，同时兼顾轮辋的成形因素 ，一 般上模取壁厚２ ～３ｍ ５ ０ ｍ、边模取３ ｍ 左右为宜。 ０ｍ
压 、泄 压 、降温 及 开 模取 件 ，这 个过 程 总 的长 短 及
各分阶段的时间分配 ，将在较大程度上影响模具的
温度 场 变化 ，从而 影 响铸 件 的 稳定 生 产 。
（ ）外界温度 ６
往往会随着季节 的更 替出现
变化 ，在 开放 的厂 区 内生 产 ，更 容易 受 到外 界 温 度
二、关于影响低压模具设计的前瞻 研究
铝合金汽车轮毂设计过程探讨
铝合金汽车轮毂设计过程探讨摘要:本文介绍了汽车铝合金轮毂结构设计的一般步骤、原则和方法;并基于CAD、UG软件的功能和应用阐述了汽车铝合金轮毂实体造型的设计方法,然后介绍了ANSYS软件应用于轮毂的分析功能。
关键词:铝合金轮毂实体造型结构设计性能分析当今的制造业,在产品的开发设计过程中普遍采用了电脑辅助设计技术,同样汽车行业也不例外。
在开发汽车相关产品时,需要综合考虑到造型、外观、工艺及制造条件的各种限制,同时应结合以往的经验进行设计。
而铝合金轮毂作为汽车的重要零部件之一,在开发和设计的过程中,相关安全性能参数和结构的制定显得尤为重要。
为了提高铝合金轮毂的质量及在市场中的竞争力,就需要新开发产品具有:安全可靠的性能保障、美观大方的造型设计、同时要兼顾节能降耗、成本低廉。
这就需要设计人员运用先进的铝合金轮毂设计手段,进行二维及三维的造型设计。
设计完成后,应用有限元分析软件对铝合金轮毂的性能进行冲击试验和弯曲试验的模拟验证,了解其应力和应变分布情况;分析后根据结果对结构进行调整。
调整后,再进行分析,如此反复,直至达到理想状态。
1 铝合金轮毂的优势轮毂作为车辆承载的最重要的安全部件之一,它不仅承受车辆自重垂直作用到轮毂上的压力,还受到车辆在起动、制动时动态扭矩的作用以及车辆在行驶过程中转弯、凹凸路面、路面障碍物的冲击等来自不同方向动态载荷产生的不规则交变受力,其受力情况非常复杂而且是动态变化的。
作为行驶中高速旋转的轮毂,其内在的质量和可靠性关系到车辆和车上人员、物资的安全性,还影响到车辆在行驶过程中的平稳性、操纵性、舒适性等性能。
这就要求轮毂的尺寸精度高、动平衡好、疲劳轻度高、刚度和弹性好、质量轻、美观等[1]。
而铝轮毂以其良好的综合性能满足了上述要求,在安全性、舒适性和轻量化等方面表现突出,博得了市场青睐,正逐步代替钢制轮毂成为最佳选择[2]。
与钢轮毂相比,铝合金轮毂降低了非载荷重量而提高了抓地性;减小了车轮等旋转部分的热惯性,散热性好;硬度高,刚性好。
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FE
A E
F
L
L
虑最窄部位的宽度应不小于 10mm。
3.4.2 辐条背面掏料设计
A
（1）辐条掏料的设计需考虑车轮的重量、铝液顺序凝固的梯 度、刻字位置；
P，C，D. C，B.
D
C，B.
P，C，D.
D
（2）辐条掏料的深度最小为 3mm；
X Y
Y
P
（3）对细窄类型的辐条结构，掏料宽度优先考虑刻字位置。
3.5 车轮中心孔结构的设计
3.3.3 安装盘掏料及最小壁厚的设计
安装盘的掏料及壁厚结构设计，如图 3 所示。
（1）从车轮的平衡性考虑，辐条及窗口尽可能设计成对称结 构；
（2）辐条背面机加工线与刹车干涉线的间隙最小为 3mm； （3）辐条截面宽度和厚度，靠近轮辋端的辐条截面积最小， 越靠近安装盘的辐条截面积就越大； （4）窗口及辐条侧面的拔模斜度最小为 8°； （5）辐条与轮辋连接处一般都存在局部过厚的情况，极易引 起缩松，设计考虑尽可能采用最小厚度的结构； （6）对宽辐条中间开小窗口的轮型结构，设计小窗口时需考
机械设计与制造
第6期
54
Machinery Design ＆ Manufacture
2013 年 6 月
一种铝合金轮毂的设计
孙 群，张 龙，赵 颖，赵 岭
（聊城大学 汽车与交通工程学院，山东 聊城 252059）
摘 要：铝合金轮毂具有美观、质量轻、散热好等特点，在汽车领域得到了广泛的应用。目前，涉及铝合金轮毂设计与制造 过程的文献较少。为此，以一种铝合金轮毂设计为例，详细阐述了铝合金轮毂的设计过程。结构如下：首先，介绍了轮毂的 结构和种类；接着，详细介绍了铝合金轮毂的设计过程，结合轮辐受力情况和装车要求，利用 Pro/Engineer 进行三维建模； 最后，介绍了铝合金轮毂制造过程中的机加工余量等问题，为实际轮毂制造奠定了基础。 关键词：铝合金轮毂；设计与制造；三维建模；数控加工 中图分类号：TH16；TP241 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2013）06-0054-04
Abstract：Aluminum alloy wheel hubs have some benefits，such as，beautiful，light，good heat dissipation，and et al; therefore，it is widely used in automobiles. At present，the design and manufacture for aluminum alloy wheel hubs are scarce. So，it takes an aluminum alloy wheel hub for example and formulates the design course of the aluminum alloy wheel hub.Its structure is as follows. Firstly，aluminum alloy wheel hubs’variety and structure are introduced. Then，an aluminum alloy wheel hub’s design course is introduced in detail. According to the force and assembly，the aluminum alloy wheel hub’s model is founded by Pro/Engineer. Finally，the aluminum alloy wheel hub’s manufacture is introduced. Aluminum alloy wheel hub design is the basis of the actual wheel manufacture. Key Words：Aluminum Alloy Wheel Hub；Design and Manufacture；Three-Dimensional Modeling；Numerical Control Manufacture
4.1.3 车轮表面的机加余量设计
车轮表面机加余量的设计原则：
（1）机加余量能确保消除毛坯变形带来的影响；
（2）机加余量不能过大以减少铸造缺陷的外露；
（3）对辐条正面车亮面时，为避免应力集中和尖角腐蚀，角
度 A 视 R 角的大小而定，一般为（30~50）°。
车轮表面的机加余量设计，如表 4 所示。
表 4 车轮表面的机加余量 Tab.4 The Wheel S urface Machining Allowance
序号
掏料
1
X：螺栓孔与安装盘斜面的最小距离
2
Y：螺栓孔与中心孔的最小距离
3
E：掏料孔与安装盘斜面的最小距离
4
F：掏料孔与中心孔倒角的最小距离
5
A：掏料孔的拔模斜度
6
L：掏料底面的最小壁厚
7 P：CAP 孔倒角与 PCD 预铸孔边的最小距离
8
掏料孔与 PCD 孔间的最小壁厚
最小尺寸 ≥4mm ＞2mm ≥3mm ≥1.5mm ≥8° ≥15mm ＞3mm ＞3mm
图 2 轮毂装配关系示意图 Fig.2 Schematic Diagram of the Hub Assembly Relationship
5H 式 PCD 孔中心盘面逃料设计（俗称五孔材）
3.2 轮辋的设计
轮辋俗称轮圈，是车轮周边安装轮胎的部件。轮辋规格代 号，其名义宽度和名义直径用英寸表示。轮辋分为正向轮辋和反 向轮辋。轮辋的选用主要根据车轮的形状、轮缘深度、装车情况等 参数来确定。
10910 Nhomakorabea3.3.4 多组螺栓孔的安装盘掏料设计
对多组螺栓孔不共用模芯时，安装盘的掏料孔按螺栓孔组 设计，如图 4 所示。
1.轮辋与轮胎之间的装配 2.轮毂与装饰钉之间的装配 3.轮毂与刹车钳之间的装配 4.轮毂安装面与车轴之间的装配 5.轮毂螺栓孔与螺母之间的装配 6.轮毂螺栓孔与车轴之间的装配 7.轮毂与装饰盖之间的装配 8.轮毂中心孔与车轴之间的装配 9.轮毂气门孔与气门嘴之间的装配 10.轮毂与平衡块之间的装配
安装面为车轮与车轴之间的连接面，安装盘直径的设计要 度、重量和顺序凝固）、刹车鼓的间隙、辐条背面掏料、窗口面积、
考虑两个连接面之间的配合问题。设计时应使车轮的安装盘直径 小窗口的最小宽度、拔模角度、最小圆角等因素。轮辐的设计应遵
比车轴上的连接面小一点。
循以下原则：
3.3.2 安装盘平面度设计
考虑安装面的防松和螺栓的受力情况，安装面无螺栓孔沉孔 结构时，安装面平面应向内凹，一般分三种情况设计：（1）安装面的 平面度不超过 0.1mm，且不凸出；（2）从安装面边缘向中心孔内凹 0.2°的斜面，或从安装面边缘到中心孔倒角内凹（0.13~0.38）mm； （3）安装面加一防松槽，深度 0.5mm。
1 引言
汽车的安全性和可靠很大程度上取决于所用轮毂的性能和 使用寿命。铝合金轮毂具有质量轻、散热快、减震性能好、安全可 靠、外观美丽等优点，在汽车领域得到了广泛的应用[1]。
目前，多数文献着重研究铝合金轮毂的金属成型工艺、疲劳 寿命计算、有限元分析、建模仿真计算等[2-7]。然而，涉及铝合金轮 毂设计与制造过程的文献较少。实际生产中，铝合金轮毂设计与 制造是非常重要的一个方面，需要相关三维建模、受力分析、机械 加工等知识。
两端向轮辐顺序凝固；
（4）余量设计能够有利于铝液的平稳流动，减少紊流现象的
出现；
（5）在一定程度上能消除毛坯变形误差带来的影响。
车轮轮辋机加余量的设计，如表 3 所示。
表 3 轮辋的机加余量 Tab.3 The Rim of the Machining Allowance
序号
轮辋
机加余量
1
D：轮辋和轮辐 交接处机加余量
Design of an Aluminum Alloy Wheel Hub
SUN Qun，ZHANG Long，ZHAO Ying，ZHAO Ling
（School of Automobile & Transportation，Liaocheng University，Shandong Liaocheng 252059，China）
余量应小于 3mm，防止机加 过深而使缩孔等缺陷外露
2
E：轮辋内侧 的机加余量
轮辋末端机加余量为 1.5mm， 以（0.3~0.4）补缩梯度向轮辐交界处递增。
3
F：轮辋外侧的 机加余量 1
（1.5~2）mm
4
G：轮辋外侧的 对深轮缘结构，轮辋外侧除了设计 1.5mm 余量外， 机加余量 2 还要以（0.4~0.6）°补缩梯度向轮辐交界处递增。
针对这一问题，以一种铝合金轮毂的设计为例，较为详细地 阐述了铝合金轮毂的设计过程，包括轮毂设计和机加工余量设计 等，为铝合金轮毂的加工制造奠定了基础。
2 轮毂的种类和结构
按轮辋和轮辐结合形式的不同，轮毂可分为整体式和组合 式，期中组合式又分为两片式车轮、三片式车轮和辐条式车轮三 种。轮毂的结构，如图 1 所示。
3
14
65
16
17
15
8
2 13 9
10
11
12 14
7
1.轮辋宽度 2.轮辋名义直径 3.轮缘 4.胎圈座 5.凸峰 6.槽底 7.气门孔 8.偏距 ET 9.中心孔 C/B 10.螺栓孔节圆直径 PCD
11.螺栓孔直径 12.轮辐安装面 13.安装面直径 14.后距 15.轮辐 16.轮辋 17.轮辋中心线 图 1 轮毂的结构图 Fig.1 Structure Diagram of Hub
图 5 轮毂模型 Fig.5 The 3D Model of Alloy Wheel Hub