鋁合金輪轂旋壓成型工藝研究

　　5.工藝方案實施過程

　　5.1工裝設計

　　旋壓芯模材料選用，型面光潔度Ra0.4~Ra0.8um；成型旋輪預成型角°，圓角半徑mm，材料選用，熱處理硬度。

　　5.2旋壓毛坯設計

　　用實體造型軟件（Solidworks，MastCAM等）繪制輪轂旋壓件實體造型，并求其金屬體積。依據體積不變性設計計算模鍛件旋壓毛坯。

　　5.3 強旋工藝實施效果

　　第一道次旋壓工藝參數：S=0r/min，進給比F=0mm/r，第二道次強旋工藝參數：S=0r/min，F=0mm/r。

　　工藝試驗初期，用R15成型輪進行兩道次強旋成型，試驗過程中產生堆積起皮，拉裂缺陷。隨后，將Rmm輪改為R成型輪，并且增大了旋壓芯模上過渡圓角半徑，起皮、拉裂缺陷得到了消除。我們認為這種堆積、起皮缺陷主要是由于旋壓輪成型圓角半徑偏小且無預成型角，旋壓成形時，金屬受力面積較小，部分金屬無法參與變形，加之工件型面復雜，材料變形時流動不暢；坯料底部Rmm圓弧破裂主要是由于旋壓毛坯和模胎在該處的圓角半徑Rmm太小，導致變形過程中應力集中較為嚴重，并且該處材料變形率最大，達到65%左右，已經超過了6061鋁合金（LD30）的旋壓極限減薄率60%，致使加工硬化現象嚴重。

　　上述試驗分析表明最初的旋壓毛坯，旋壓模胎存在一定的設計問題。旋壓毛坯應在滿足工件金屬體積要求的前提條件下，適當減小旋壓成型部位的金屬厚度（也就是在保證金屬體積不變的前提下增大坯料高度，減小坯料外徑），以此降低旋壓減薄率，減小旋壓加工硬化問題；旋壓模胎型面上過渡圓角半徑普遍偏小，且加工的型面光潔度未達到設計要求的Ra0.8mm。根據前面旋壓工藝試驗的結果和質量分析，我們對后面試驗件的旋壓工藝方案做出了適當調整，變三道次為二道次旋壓，成型旋輪均用Rmm。堆積、起皮缺陷基本上得到了解決，但工件大端內外型面均出現了撕裂現象。我們認為，該現象出現是由于該部位材料在兩道次旋壓過程中均是處于不完全貼模的普旋成型，金屬之所以能夠向前延伸，是由于旋輪帶著坯料表層金屬向前移動，材料內部就產生了拉應力，而不是承受壓應力狀態。針對工件撕裂問題，我們將旋輪預成型角由°改為°，旋壓毛坯外徑由φ427mm改為φ421mm，依此來減小旋壓變形區域材料厚度，降低道次減薄率。還對旋壓輪的運動軌跡作了修正，使材料流動更為通暢，工件破裂問題得到了解決。

　　將輪轂旋壓件進行固溶時效熱處理，保證得到形狀和尺寸較為穩定鋁合金輪轂產品，同時提高輪轂的機械性能。

　　6.結論

　　利用強旋工藝方案在PT30501CNC雙輪臥式強力旋壓機上旋制6061鋁合金輪轂是切實可行的，但是，必須設計制造出合理的旋壓芯模和旋輪，并選取合理的旋壓工藝參數，才能解決輪轂旋壓過程中出現的堆積、起皮和破裂等缺陷。

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