铝合金轮毂旋压成型工艺研究

　　5.工艺方案实施过程

　　5.1工装设计

　　旋压芯模材料选用，型面光洁度Ra0.4~Ra0.8um；成型旋轮预成型角°，圆角半径mm，材料选用，热处理硬度。

　　5.2旋压毛坯设计

　　用实体造型软件（Solidworks，MastCAM等）绘制轮毂旋压件实体造型，并求其金属体积。依据体积不变性设计计算模锻件旋压毛坯。

　　5.3 强旋工艺实施效果

　　第一道次旋压工艺参数：S=0r/min，进给比F=0mm/r，第二道次强旋工艺参数：S=0r/min，F=0mm/r。

　　工艺试验初期，用R15成型轮进行两道次强旋成型，试验过程中产生堆积起皮，拉裂缺陷。随后，将Rmm轮改为R成型轮，并且增大了旋压芯模上过渡圆角半径，起皮、拉裂缺陷得到了消除。我们认为这种堆积、起皮缺陷主要是由于旋压轮成型圆角半径偏小且无预成型角，旋压成形时，金属受力面积较小，部分金属无法参与变形，加之工件型面复杂，材料变形时流动不畅；坯料底部Rmm圆弧破裂主要是由于旋压毛坯和模胎在该处的圆角半径Rmm太小，导致变形过程中应力集中较为严重，并且该处材料变形率最大，达到65%左右，已经超过了6061铝合金（LD30）的旋压极限减薄率60%，致使加工硬化现象严重。

　　上述试验分析表明最初的旋压毛坯，旋压模胎存在一定的设计问题。旋压毛坯应在满足工件金属体积要求的前提条件下，适当减小旋压成型部位的金属厚度（也就是在保证金属体积不变的前提下增大坯料高度，减小坯料外径），以此降低旋压减薄率，减小旋压加工硬化问题；旋压模胎型面上过渡圆角半径普遍偏小，且加工的型面光洁度未达到设计要求的Ra0.8mm。根据前面旋压工艺试验的结果和质量分析，我们对后面试验件的旋压工艺方案做出了适当调整，变三道次为二道次旋压，成型旋轮均用Rmm。堆积、起皮缺陷基本上得到了解决，但工件大端内外型面均出现了撕裂现象。我们认为，该现象出现是由于该部位材料在两道次旋压过程中均是处于不完全贴模的普旋成型，金属之所以能够向前延伸，是由于旋轮带着坯料表层金属向前移动，材料内部就产生了拉应力，而不是承受压应力状态。针对工件撕裂问题，我们将旋轮预成型角由°改为°，旋压毛坯外径由φ427mm改为φ421mm，依此来减小旋压变形区域材料厚度，降低道次减薄率。还对旋压轮的运动轨迹作了修正，使材料流动更为通畅，工件破裂问题得到了解决。

　　将轮毂旋压件进行固溶时效热处理，保证得到形状和尺寸较为稳定铝合金轮毂产品，同时提高轮毂的机械性能。

　　6.结论

　　利用强旋工艺方案在PT30501CNC双轮卧式强力旋压机上旋制6061铝合金轮毂是切实可行的，但是，必须设计制造出合理的旋压芯模和旋轮，并选取合理的旋压工艺参数，才能解决轮毂旋压过程中出现的堆积、起皮和破裂等缺陷。

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