王 斌,陳偉平

（陜西黃河工模具有限公司,西安 710043）

試論汽車(chē)鋁合金輪轂?zāi)＞呒皵?shù)控的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

王 斌,陳偉平

（陜西黃河工模具有限公司,西安 710043）

鋁合金汽車(chē)輪轂作為汽車(chē)的重要部件之一，隨著汽車(chē)的快速發(fā)展，汽車(chē)輪轂逐漸由鋼制輪轂轉(zhuǎn)向鋁合金制造輪轂，輪轂的質(zhì)量也獲得不斷提高。高質(zhì)量的模具是確保輪轂產(chǎn)量的提增的關(guān)鍵，越來(lái)越多的汽車(chē)輪轂廠家越來(lái)越注重汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩脑O(shè)計(jì)和加工，但由于汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩闹圃炀认鄬?duì)較高，加工工藝難度大，本文就鋁合金汽車(chē)輪轂?zāi)＞咴跀?shù)控編程加工過(guò)程中通過(guò)一系列優(yōu)化措施包括進(jìn)行刀具選取、工藝編排、刀路設(shè)置方面的運(yùn)用策略，使數(shù)控加工程序得以優(yōu)化，從而提升汽車(chē)輪轂?zāi)＞哔|(zhì)量，確保汽車(chē)鋁合金輪轂生產(chǎn)效率得以提高。

鋁合金輪轂；數(shù)控加工；模具；優(yōu)化措施

鋁合金汽車(chē)輪轂通常用壓鑄模具，即我們常說(shuō)的輪轂?zāi)＞呱a(chǎn)。針對(duì)汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩募庸?，要充分考慮鋁合金汽車(chē)輪轂特點(diǎn)，要合理對(duì)加工刀路進(jìn)行設(shè)置，從而確保模具表面精度和尺寸精度，同時(shí)提高設(shè)備利用率，要盡可能的減少刀具和機(jī)床的磨損。以下就鋁合金汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩募庸すに嚥⑨槍?duì)加工刀路設(shè)置提出了工藝方案的優(yōu)化。

1 汽車(chē)鋁合金輪轂設(shè)計(jì)

以往傳統(tǒng)的汽車(chē)輪轂材質(zhì)均是鋼制，雖然鋼制輪轂與鋁合金輪轂相比成本較低低，但綜合從汽車(chē)整車(chē)性能而言比較，鋁合金輪轂要優(yōu)于鋼制輪轂很多方面，如：重量輕、散熱快、安全性能高、駕駛性能好、外觀多變美麗，更適應(yīng)現(xiàn)代化整車(chē)的要求等。由于汽車(chē)鋁合金輪轂比鋼制的車(chē)輪至少輕30～40％，因此，相應(yīng)汽車(chē)自重，減輕燃油效率就可提高，尾氣排放也將大大減少。另外，傳統(tǒng)汽車(chē)鋼制輪轂散熱效果相比鋁合金輪轂而言要弱化很多，長(zhǎng)時(shí)間駕駛中高熱量不能及時(shí)散去，極易造成加大輪胎和制動(dòng)裝置的損耗，同時(shí)增加交通事故危險(xiǎn)的發(fā)生概率，由于汽車(chē)鋁合金輪轂諸多的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為了日后汽車(chē)輕量化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1.1 汽車(chē)鋁合金輪轂相關(guān)的基礎(chǔ)裝配

輪轂的設(shè)計(jì)要充分考慮要裝配的車(chē)型風(fēng)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，在對(duì)客戶進(jìn)行造型設(shè)計(jì)的過(guò)程中還要考慮裝車(chē)時(shí)輪胎與輪轂的裝配，好的輪轂設(shè)計(jì)要精確各項(xiàng)數(shù)值把握好輪轂與整車(chē)以及輪胎之間的轉(zhuǎn)配關(guān)系，否則就會(huì)對(duì)汽車(chē)裝車(chē)造成干涉甚至導(dǎo)致無(wú)法裝配。

1.2 汽車(chē)鋁合金輪轂設(shè)計(jì)的重要參數(shù)

汽車(chē)輪轂又被俗稱為輪圈，是汽車(chē)車(chē)輪周邊安裝輪胎的重要部件。輪轂規(guī)格的寬度和直徑通常用英寸來(lái)表示。汽車(chē)輪轂又分為正向輪轂和反向輪轂。汽車(chē)輪轂的選用要考慮汽車(chē)整車(chē)裝配、車(chē)輪形狀以及輪緣深度等參數(shù)來(lái)最終確定選型。

1.3 汽車(chē)鋁合金輪轂中間轂部分設(shè)計(jì)

1）安裝盤(pán)直徑設(shè)計(jì)：安裝面主要是指汽車(chē)車(chē)輪與車(chē)軸之間的連接的部分，對(duì)安裝盤(pán)直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮車(chē)輪與車(chē)軸兩個(gè)連接面的合理配置問(wèn)題，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)確保車(chē)輪安裝盤(pán)的直徑要比車(chē)軸的連接面略小一些。

2）安裝盤(pán)平面度設(shè)計(jì)：在進(jìn)行安裝盤(pán)平面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要確?？紤]到安裝面的防松和螺栓的受力情況，當(dāng)安裝面無(wú)螺栓孔沉孔結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)的安裝面平面應(yīng)確保能夠向內(nèi)凹，通常實(shí)際針對(duì)平面度的安裝盤(pán)會(huì)有三種設(shè)計(jì)：①安裝面的平面度不超過(guò)0.1mm，且不凸出；②從安裝面邊緣向中心孔內(nèi)凹0.2°的斜面，或從安裝面邊緣到中心孔倒角內(nèi)凹；③安裝面會(huì)加深度0.5mm的防松槽。

2 汽車(chē)鋁合金輪轂?zāi)＞叩募庸すに嚪治?/h2>

由于汽車(chē)輪轂?zāi)＞叱叽巛^大，因此，建議用直徑大于30mm 以上的刀具，盡量要用合金圓鼻刀如φ30R5，由于這類刀具更加耐用，效率相對(duì)較高。如因大小凹槽因?qū)挾炔粔?，若?shí)際過(guò)程刀具無(wú)法下行，此時(shí)應(yīng)換較小的刀進(jìn)行局部清理殘料，如還有局部地區(qū)留料較多，需再局部清理殘料，可以再局部半精一下，以確保精加工刀具的受力均勻，從而獲得模具表面更高的加工質(zhì)量，最后應(yīng)用較大的球刀對(duì)上部分曲面進(jìn)行精加工，應(yīng)用小球刀對(duì)較小內(nèi)圓角曲面進(jìn)行精加工，針對(duì)較陡的曲面最好應(yīng)用中φ20R0.8 的合金圓鼻刀進(jìn)行加工，加工方式可以采用等高外形方式，以期獲得最佳效果這樣效果極佳。

當(dāng)進(jìn)行鋁合金輪轂?zāi)＞咴O(shè)計(jì)還要采用Pro/E 提供NC加工模塊，要確保設(shè)置好NC加工所需的各項(xiàng)參數(shù)，要針對(duì)性的進(jìn)行鋁輪頂模的加工工藝選定并制定相應(yīng)工藝，除此之外，還會(huì)要考慮其它幾個(gè)方面：

1）輪轂?zāi)＞呙鞯募庸び嗔渴欠窳舸浞?，要確保進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)，毛坯余量是否確保穩(wěn)定，在進(jìn)行數(shù)控加工過(guò)程中，各個(gè)工件的加工面是否都有較為充分的余量。

2）對(duì)模具毛坯余量的大小以及其均勻性進(jìn)行充分考慮。由于不同類型的零件均要選用對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行工藝的加工，因此，在進(jìn)行加工工序的安排時(shí)要依據(jù)零件結(jié)構(gòu)和毛坯實(shí)際參數(shù)進(jìn)行，要考慮定位安裝和夾緊，特別是要確保工件剛性不會(huì)受到破壞和造成制約加工工藝的影響。

3 汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩啄?shù)控的加工工藝流程

模具底模作為鋁輪擠壓鑄造裝備的關(guān)鍵零件，模具底模加工質(zhì)量將影響汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩难b配質(zhì)量，同時(shí)還關(guān)系到鋁輪毛坯的生產(chǎn)質(zhì)量，并最終影響到汽車(chē)的整體安全行駛性能。因此，底模的主要加工技術(shù)要求為底模與側(cè)模配合處的尺寸精度要確保在一定數(shù)值范疇內(nèi)，通常設(shè)計(jì)參數(shù)選擇為h8，底模工作部分的表面粗糙度為Ra0.8，當(dāng)擠壓面的表面質(zhì)量要求相對(duì)較高時(shí)，其工作表面的參數(shù)可選取Ra0.2～0.8 底模工作，另外，要確保表面不允許有任何的表面缺陷，如裂紋、發(fā)裂、剝落及各種孔洞底模導(dǎo)入處，不能有明顯的接刀痕跡，底模在進(jìn)行第一次粗加工后再進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，半精加工后在對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)鋁合金汽車(chē)輪轂?zāi)＞邤?shù)控加工工藝的研究，表明針對(duì)鋁合金汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩奶攸c(diǎn)，進(jìn)行必要合理的加工刀路設(shè)置，采用CAD設(shè)計(jì)和CNC數(shù)控加工制造方式能更有效的提高汽車(chē)輪轂?zāi)＞叩馁|(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率。

[1]孫群，張龍，趙穎等.一種鋁合金輪轂的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013，(6).

[2]宋鴻武，李昌海，常海平等.高強(qiáng)韌鋁合金輪轂的輕量化鑄旋新工藝[J].稀有金屬，2012，36(4).

[3]焦明華，于軍濤，俞建衛(wèi)等.基于回歸分析的卷制軸套圓度精度模擬結(jié)果評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2008，39(7).

[4]李建國(guó)，湯文成.基于熱力耦合的減振軸套擠壓成形有限元模擬研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009，(10).