[发明专利]汽车轮毂的组合塑性成形方法及其配套成形模具

说明书

技术领域

本发明属于轻合金塑性成形技术领域，特别涉及一种铝合金或镁合金汽车轮毂或盘形零件的组合成形方法及其配套的成形模具。

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，汽车车轮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。

目前的轻合金汽车轮毂主要是铝合金轮毂和镁合金轮毂。铝合金车轮轮毂具有质轻、防腐、导热性好等特点，可降低轮胎使用过程中的温度，提高其使用寿命，而且铝合金的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车轮而被广泛地推广应用。镁合金材料的密度低、比强度与比刚度都比较高，且具有较高的减振性和抗冲击性，非常适合车轮的使用条件。采用镁合金作车轮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，是小轿车车轮的发展趋势。

铝合金或镁合金汽车轮毂的成形方法主要分为铸造成形和塑性成形两种。由于铸造产品的力学性能较低，存在一定的局限性，因而目前铝合金或镁合金汽车轮毂的生产主要采用塑性成形方法。

专利号为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，该方法采用一次挤压成形镁合金轮毂，工序少，但其变形程度大从而导致单位挤压力大，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。

专利号为ZL200610012829.9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—墩挤前轮缘—扩口后轮缘—精整工序，该方法采用多道工序的目的是为了减小成形力，但是其工序过于复杂，其中的反挤压、墩挤前轮缘和扩口后轮缘工序需要分别使用独立的模具，每套模具都需要配置相应的操作人员，使得其设备投入较多，人员需求较大，而且在挤制过程中为降低各模具的挤压力，避免坯件发生急冷裂纹，需要在每套模具上都安装加热装置进行单独加热保温，致使其成形装置的耗能较大，使用成本增高；特别是轮毂的生产制作需要依次经过三套模具分别进行挤压和脱模，在脱模和更换模具过程中，会因为轮毂坯件处于高温软化状态而产生变形，增加后续加工的难度，生产效率较低，造成塑性成形的成本远高于铸造法，普通轿车还难以承受，目前仅限于一些特殊用途车轮的小批量生产，如在赛车和高档轿车上应用。

发明内容

本发明的一个目的是：提供一种汽车轮毂的组合塑性成形方法，以解决现有技术中汽车轮毂的塑性成形方法存在的生产工序多、生产效率低、设备吨位大、模具尺寸大、生产成本高等问题。

为实现上述目的，本发明的汽车轮毂的组合塑性成形方法的技术方案是：一种汽车轮毂的组合塑性成形方法，该方法将轻合金坯料在等温条件下，采用一套成形模具分两步成形；所述成形模具具有一个瓣合式下模及两个与瓣合式下模依次对应配合的挤压上凸模和胀形上凸模，该瓣合式下模中设有由瓣合凹模、下凸模及顶出器围成的模腔，成形时第一步先将轻合金坯料放置在模腔的底部，挤压上凸模运动到模腔底部与瓣合式下模配合采用挤压工艺一次成形出轮毂的轮辐结构和轮辋的下部结构，余料反向向上流入挤压上凸模与瓣合凹模之间的环腔中形成中空管坯结构，第二步再用胀形上凸模与该瓣合式下模配合经胀形工艺将第一步成形出的中空管坯成形为轮毂的轮辋上部结构，从而制成轮毂精坯，再经过少量切削加工和表面处理即成为轮毂产品。

所述的轻合金坯料是将铸态或挤压态轻合金毛坯经均匀化处理后，加工得到的饼坯。

所述的镁合金坯料成形所需温度为350℃至420℃，所述的铝合金坯料成形所需温度为400℃至480℃。

所述的成形模具的温度与坯料的成形温度一致。

同时，本发明还提供了用于实施上述成形方法的配套组合塑性成形模具，以解决现有技术中汽车轮毂的塑性成形模具存在的生产工序多、生产效率低、设备吨位大、模具尺寸大、生产成本高等问题。

其中配套成形模具中的瓣合式下模的技术方案是：一种瓣合式下模，包括由瓣合凹模和下凸模及滑动插装于下凸模中心的顶出器围成的模腔，模腔内由瓣合凹模围成的内壁面与所要成形的轮毂上部轮辋的外表面轮廓吻合、下凸模与顶出器共同构成的上表面与所要成形的轮毂的轮辐外表面轮廓吻合、下凸模与瓣合凹模的结合处设有与所要成形的轮辋下部结构吻合的环槽，所述瓣合凹模由两个以上的凹模瓣块组成，在所述的各凹模瓣块上分别传动连接有开合模驱动机构。