[发明专利]一种汽车轮毂的两步塑性成形方法及其配套成形模具

说明书

技术领域

本发明属于铝、镁合金塑性成形技术，特别涉及一种镁合金汽车轮毂或类似盘形零件的挤压成形方法及与之相配套的成形模具。 

背景技术

汽车工业作为国民经济的支柱产业，发展极其迅速。如何限制能源用量，提高能源利用率，减少废气排放量，对保护生态环境和人们的生活环境尤为重要。节省油耗的一个最有效途是减轻汽车自重，汽车轮毂作为车辆运行的基本承载部件，其性能好坏将直接影响车辆的行驶安全、能耗及外观质量。 

铝合金车轮轮毂具有质轻、防腐、导热性好可降低轮胎使用过程中的温度、提高其寿命等优点，成形工艺性也比较好，在现代汽车制造中正取代传统的钢制轮毂而被广泛地推广应用。 

镁合金材料的密度低(相对密度为1.7～1.8)、比强度与比刚度都比较高，采用镁合金作轮毂对车辆的轻量化、提高燃油效率和减少CO₂的排放量都具有重要意义；镁合金具有较高的减震性和抗冲击性，非常适合车轮的使用条件。因此，以镁合金轮毂代替铝合金轮毂是小轿车的发展趋势。 

汽车轮毂的成形主要分为铸造成形和塑性成形两种。铝合金轮毂的铸造工艺已比较成熟，而镁合金轮毂铸造方法，由于强度性能等难以满足使用要求，还存在一定的局限性，其实际应用还少见报导。由于轮毂的塑性成形方法普遍存在生产工序多、生产效率较低、设备吨位大，模具尺寸大，成本远高于铸造法，一直仅限于特殊用途轮毂的小批量生产，如在赛车和高档轿车上应用，其制造成本普通轿车还难以承受。 

近年来，镁合金轮毂的塑性成形技术已有很大发展，1999年5月11日公开的专利号为：US005902424A的美国发明专利说明书公开了一种镁合金成形的加工方法，该方法采用铸造坯料-锻造-T6处理-旋锻-轧制等工艺制造汽轮毂，制品具有良好组织和机械性能，但其工艺极其复杂，所需的设备较多，投资大，生产成本很高。 

2003年7月16日公开的专利号为：ZL031008933的中国发明专利说明书公开了一种镁合金汽车轮毂铸挤成形方法，其主要工艺过程包括：铸造制坯-预成形-镦挤成形-等温挤压-精整形。制品晶粒细化，组织致密，机械性能和表面质量较高，但其工艺还是比较复杂，成形力大、轮缘成形困难、难以脱模，所需设备压力较大。 

2006年1月11日公开的专利号：ZL200510010214.8的中国发明专利说明书公开了一种固态热挤压镁合金轮毂的成形装置及其成形方法，其采用固态热挤压方法一次成形镁合金轮毂，工序最少，但变形程度大和摩擦力大导致单位挤压力大，当轮毂尺寸较大时，模具尺寸就非常大，需要设备吨位也很大，致使成本提高。 

2006年11月22日公开的专利号为200610012829.9的中国发明专利说明书公开了一种汽车轮毂省力成形方法及装置，其工艺过程为铸造坯料-均匀化处理-预成形制坯-反挤压-镦挤前轮缘-扩口后轮缘-精整工序，采用多道工序的目的是减小成形力，但其工序过于复杂，使生产成本提高，不利于推广发展。 

发明内容

本发明的任务是：提供一种汽车轮毂的两步塑性成形方法，该方法针对现有技术存在的不足，对其进一步改进，使其具有成形力小、设备投入少、生产成本低和成形质量高等特点；同时，本发明还提供一种与上述方法配套的成形模具。 

本发明的技术方案是：一种汽车轮毂的两步塑性成形方法，该方法是将坯料在等温条件下采用两套模具分两步挤压成形，第一步，将坯料放入挤压成型模具中先成形出轮辐部分并同时预成形出轮辋的前、后轮缘部分；第二步，将第一步中的预成形件放入扩口模具中将轮辋前、后轮缘部分扩口成形。 

所述第一步中的坯料的成形温度为300-420℃，所述挤压成型模具的温度与坯料成形温度一致。 

所述第二步中的预成形件的成形温度为250-400℃，所述扩口模具的温度与预成形件的成形温度一致。 

所述扩口模具为双凸模结构，采用整体式凸模轴向加载方式一次向外胀形实现预成形件的扩口成形。 

一种汽车轮毂的挤压成型模具，所述模具包括上凸模101、下凸模105、凹模104、顶出器106、顶杆107和下模板108，其中，上凸模101与下凸模105之间组成的模腔形状与所要成形的轮辐结构吻合，上凸模101和下凸模105分别与凹模104之间形成预成形轮辋前、后轮缘的半封闭轮缘槽，凹模105与下模板108之间由螺钉连接固定，下凸模105通过凹模104固定在下模板108上，顶出器106穿装在下凸模105中并通过顶杆107与压力机顶出装置连接。 

在所述后轮缘的半封闭轮缘槽的下部还设置有余料容料腔。