铝合金轮毂加工工艺设计 - 毕业论文

铝合金轮毂加工工艺设计

摘要

近年来，随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂的市场潜力日趋显现，需求不断扩大；同时跨国公司的采购量、出口量也在迅猛增长，使铝合金轮毂行业迎来大发展的良好机遇期。随着市场全球化的发展，轮毂行业既面临新的发展机遇，也面临新的挑战。

为了适应汽车更安全、更节能、降低噪声、污染物排放不断加严的要求，铝合金轮毂正在向大直径、轻量化、高强度、更美观等方向发展。 大直径轮毂与轮胎组合，更显示现代、霸气和时髦。由于大直径、宽轮辋，使轮胎与地面的接触面积更大，从而增加汽车与地面的附着力和摩擦力，使汽车的操纵性能更好，提高汽车的安全性。一般要求与扁平轮胎相匹配。但大直径、宽轮辋，也会产生使轮胎磨损加快的不利影响。

为了减轻轮毂重量、提高强度，一般采用锻造工艺、组装式工艺生产轮毂，可减轻重量20%左右。还可采用高强度镁合金、钛合金制造轮毂，但成本也相应增加。

为了使轮毂更美观，一般采用镀铬、抛光、喷漆、喷粉、加装不锈钢或塑料毂盖、压铸花纹、改进轮毂设计图案等办法。

与之相比，轮毂的加工质量要求是满足客户需求的首要条件，这表明对轮毂机械加工工艺流程的优化和控制，提出了更高的要求。

目前，国内铝合金轮毂制造主要采用成本较低的低压铸造工艺，约占全部产量的80%以上；其次是采用最简便的重力铸造工艺，不到其全部产量的20%。

在铝合金轮毂加工方面，一般采用数控机床，高精度自动化柔性加工系统；采用自动化涂装工艺，喷粉技术在表面涂装方面，渐有替代喷漆之势，少部分企业还采用先进的真空电镀涂装技术；在热处理试验检测方面，基本都接近或达到国外先进水平。

随着现代制造技术的不断发展，轮毂的加工工艺不断完善，轮毂制造技术也日趋成熟。但是到目前为止，还没有形成一套完整的轮毂加工工艺文件，希望该课题的研究，将对这项制造 技术的大缺口，给以一定的填补。

目录

一、毛坯的选用及制造……………………………………………………………………1

1-1毛坯的选择……………………………………………………………………………

1.1.1 毛坯种类选择中应考虑的问题……………………………………………………1

1-2毛坯的形成工艺………………………………………………………………………

1.2.1 低压铸造原理及特点………………………………………………………………1

1.2.2 低压铸造模具……………………………………………………………………… 1.2.3 低压铸造工艺……………………………………………………………………… 1-3毛坯的铸造工艺设计………………………………………………………………1 1-4毛坯的质量检查………………………………………………………………………

1

二、毛坯的热处理工艺………………………………………………………………1

2-1热处理工艺方法及分类……………………………………………………………1

2-2毛坯热处理工艺流程设计…………………………………………………………1 2.2.1 毛坯的固溶处理……………………………………………………………………… 2.2.2 毛坯的淬火处理……………………………………………………………………… 2-3毛坯热处理后的机械性能检测…………………………………………………… 2-4几种轮型的热处理工艺……………………………………………………………1

2.4.1连续炉OPEL轮热处理工艺…………………………………………………………1 2.4.2 连续炉美国通用标准轮热处理工艺………………………………………………1 2.4.3 连续炉宝马标准轮热处理工艺……………………………………………………1 2.4.4 连续炉大众轮热处理工艺……………………………………………………………

三、零件机械加工工艺流程设计………………………………………………1

3-1毛坯的热处理工艺…………………………………………………………………… 3-2零件的工艺分析………………………………………………………………1

3.2.1 零件结构分析………………………………………………………………………… 3.2.2 零件的技术要求分析………………………………………………………………… 3-3毛坯的选择……………………………………………………………1 3-4工艺路线的确定………………………………………………………1

3.4.1 定位基准的选择……………………………………………………………………… 3.4.2 加工方案的确定……………………………………………………………………… 3.4.3 加工阶段的划分……………………………………………………………………… 3.4.4 工序的划分……………………………………………………………………… 3.4.5 工序顺序的安排……………………………………………………………………… 3-5 机床及工艺装备的选用…………………………………………………………… 3-6加工余量的确定……………………………………………………………1 3-7切削用量的确定……………………………………………………………………1

四、机加工后轮毂的气密性检测………………………………………………1

4-1气密性检测的意义…………………………………………………………………… 4-2气密性检测方法……………………………………………………………1

五、轮毂喷涂工艺流程………………………………………………………………1

5-1喷涂工艺概述 ………………………………………………………………………1 5-2轮毂的表面预处理…………………………………………………………………… 5-3喷涂工艺流程安排…………………………………………………………………1

参考文献………………………………………………………………………………………11 致 谢………………………………………………………………………………………11

下面以宝马车轮型号为421-775为例，对其加工工艺流程进行设计，设计内容如下：

一 毛坯的选用及制造

1.1 毛坯的选择

毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。

在机械加工中，常用的毛坯种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法，机械制造中常用的毛坯有以下几种：铸件、锻件、型材、焊接件，除此之外，还有冲压件、冷挤压件等。不同种类的毛坯，其制造加工特点不同。

形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前铸件大多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。其次，少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸造等）。

由于轮毂的结构组成，其轮毂轮辋的窗口结构复杂，又有斜面、曲面及圆弧线条等各种线型组成，而且在轮毂的整个形状结构中，包括有圆弧的驼峰、斜圆柱锥面及带有减重窝槽等实体结构，所以，轮毂毛坯的实体结构形状很复杂，考虑到其结构的复杂性，该零件的毛坯制造方法，应该最好选用铸造方法制造，以便在毛坯以后的生产加工过程中，减少毛坯的切削用量。

1.1.1 毛坯种类选择中应考虑的问题 (1)零件材料及其力学性能

零件的材料大致确定了毛坯的种类。例如材料为铸铁和青铜的零件应选择铸件毛坯；钢质零件形状不复杂，力学性能要求不太高时可选型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻件毛坯。

(2)零件的结构形状与外形尺寸

形状复杂的毛坯，一般用铸造方法制造。薄壁零件不宜用砂型铸造；中小型零件可考虑用先进的铸造方法；大型零件可用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，如各阶梯直径相差不大，可用圆棒料；如各阶梯直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜选择锻件毛坯。尺寸大的零件一般选择自由锻造；中小型零件可选择模锻件；一些小型零件可做成整体毛坯。

(3)生产类型

大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；型材采用冷轧或冷拉型材；零件产量较小时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。 (4)现有生产条件

确定毛坯的种类及制造方法，必须考虑具体的生产条件，如毛坯制造的工艺水平，设备状况以及对外协作的可能性等。

(5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料

随着机械制造技术的发展，毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用也发展很快。如精铸、精锻、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。采用这些方法大大减少了机械加工量，有时甚至可以不再进行机械加工就能达到加工要求，其经济效益非常显著。我们在选择毛坯时应给予充分考虑。

1.2 毛坯的形成工艺

毛坯的铸造方法有很多种，目前，国内轮毂制造业大多都采用低压铸造技术。

1.2.1 低压铸造原理及特点

低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流回坩埚，再由气缸开型并推出铸件。

低压铸造独特的优点表现在以下几个方面： 1.液体金属充型比较平稳；

2.铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；

3.铸件组织致密，机械性能高；

4.提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高，收得率一般可达90％。此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。

1.2.2 低压铸造模具

低压铸造所用的铸型，有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件，非金属铸型多用于单件小批量生产，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型壳等都可

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