专利名称：镁合金车轮锻造成形方法及模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及镁合金车轮锻造成形工艺及工艺装备，内容包括镁合金车轮轮毂轮辋及轮缘的预锻、終锻和轮辋扩口成形以及所用的预锻模、终锻模和扩口成形模具。应用本发明给出的工艺及模具，可实现大批量工业化生产镁合金车轮锻件。
背景技术：
目前使用的工程材料中，镁合金是比重最小的材料，其比重仅为钢的四分之一、铝的三分之二。镁合金的比强度、比刚度均高于钢铁及铝合金材料，且具有极好的防震、耐冲击、耐磨性能以及切削加工性能。随着冶炼技术的不断提高，镁合金的价格逐年下降，使得镁合金材料在工业上得到越来越广泛的应用。
车轮作为汽车的重要安全部件，它的质量直接影响到汽车的安全性能及使用性能。车轮重量的少许减轻都将明显改善整车的启动、刹车及转弯性能，而且可以收到节能减排的成效。因此，越来越多的轿车制造商开始在其产品上使用或考虑使用镁合金车轮，而锻造镁合金车轮相比同类铸造产品具有组织致密，晶粒细小，流线合理和比强度高等优点，已成为首选。然而，缺乏成熟和实用的锻造镁合金车轮的工艺和技术，已成为使用和推进使用锻造镁合金车轮的瓶颈。美国专利US005902424A公开了一种镁合金车轮成形方法，采用铸造还料一锻造一T6处理一旋锻一乳制的工艺制造车轮轮穀，制品机械性能良好，但是工艺复杂，所需设备多，生产成本高；专利200610012829. 9公开了了一种车轮的成形方法及装置，工艺过程为铸造坯料一均匀化处理一预成形制坯一反挤压成形一镦挤前轮缘一扩口后轮缘一精整。该工艺采用多道工序的目的是为了减小成形力，但工艺过于复杂繁琐，生产效率低下，成本过高；专利ZL200920088829. 6采用弯销机构实现分体模合模，即弯销通过斜面销孔带动凹模镶块分合，这种合模机构会导致模具工作时刚度及可靠性较低；专利200810054600. 0公开的镁合金车轮成形工艺为镦粗一反挤压一机加一一次正挤压一二次正挤压一扩口，此工艺过程工步工序过多，故而效率低下，成本高企。本发明采用包括预锻、終锻和轮辋扩口成形的镁合金车轮锻造工艺，工艺过程简单，采用此工艺可以高效率、低成本地实现工业化大批量生产镁合金车轮锻件。
发明内容
本发明的技术方案是一种镁合金车轮锻造成形方法及模具，属于镁合金车轮锻造成形工艺及工艺装备，包括车轮轮毂轮辋及轮缘的预锻、終锻和轮辋扩口成形及所使用的预锻模、终锻模以及扩口成形模具。预锻是将一定规格的镁棒料在预锻模内镦挤，成形轮毂和初步成形轮辐后反挤出高度比终锻尺寸小、厚度比终锻尺寸略小的轮辋。终锻得到轮辐、外轮缘的最终形状和尺寸并将其余金属进一步反挤成内壁具有一定锥度、外壁为竖直的筒状轮辋。终锻模具的轮辋型腔厚向尺寸比预锻模具轮辋型腔的相应尺寸略大，有利于金属流动和降低成形力；扩口成形则获得车轮轮辋的最终形状及车轮的内轮缘。本发明的有益效果是镁合金车轮锻件的锻造工艺过程简单，模具简捷高效，工作可靠，调整方便，工作寿命 长，为实现工业化大批量生产镁合金车轮锻件提供了技术支持。
图I为镁合金车轮锻件 图2为镁合金车轮锻造工艺路线 图3为镁合金车轮预锻模结构 图中101.圆螺母102.弹簧103.定位销104.上模板105.打料环106.上顶料器107.上模108.模套109.下模110.下顶料器111下模座112.下模板
图4为镁合金车轮终锻模结构 图中标记同图3。图5为镁合金车轮扩口成形模结构图。图中301.上模302.上模板303.锁紧套304.顶料盘、305.瓣模306.下模307.液压缸308.导向装置309.下模座310.下模板311.滑块。
具体实施例方式本发明的技术方案具体实施如下镁合金车轮锻造工艺为加热、预锻、终锻、扩口成形。镁合金车轮锻件的坯料为圆棒料，加热至385°c并在炉内保温6小时进行均匀化退火，消除铸造镁合金棒料的枝晶偏析和内应力；模具预热温度为370°C。预锻在装有上、下顶出装置的60丽液压机上进行。预锻模的组成和结构为上模107和上模板104相连，定位销103定位，模套108固定于上模板104 ;上模107的中心贯穿上顶料器106，上顶料器106的上部套有弹簧102，端部连接圆螺母101 ;上模107和模套108间为打料环105。下模109、、下模座111和下模板112依次固定，其中心贯穿下顶料器110。上模部分即上模板104、打料环105、上顶料器106、上模107和模套108通过上模板104固定在液压机的滑块上，包括下模109、下顶料器110、下模座111和下模板112的下模部分装在工作台。按加热规范加热完毕的坯料置入预锻模，液压机动梁下行使上模接触坯料并进行镦挤，成形出终锻尺寸的轮毂、比终锻尺寸大些的轮辐和高度比终锻尺寸小、厚度比终锻尺寸略小的轮辋。预锻时即锻出设计尺寸的轮毂可使终锻时定位准确，防止产生折叠和涡流；而预锻时成形的轮辋厚度比终锻尺寸略小则是为了降低终锻反挤成形轮辋时的金属流动阻力，使模腔顺利填充并降低成形力。为避免只有中心顶出时锻件变形，预锻成形后液压机上顶出装置同时推动上顶料器106和打料环105，从上模107上卸下预锻件；若锻件留在下模109，液压机下顶出装置通过下顶料器110使预锻件脱模。预锻完成后立即进行终锻，终锻在与预锻液压机相邻的另一台60MN液压机上完成。终锻模结构和预锻模基本相同，由圆螺母101、弹簧102、定位销103、上模板104、打料环105、上顶料器106、上模107、模套108、下模109、下顶料器110、下模座111和下模板112组成。终锻模上模部分固定于液压机的动梁，下模部分固定在工作台。将预锻件以轮毂处定位放入下模，上模下行合模，将预锻件轮辐处的少量多余金属挤向侧下方形成车轮的轮辐和外轮缘，而大量余下金属则向上流动，形成内壁具有一定锥度、外壁为竖直的筒形轮辋。扩口成形在专用的6300KN双动液压机上进行，使用组合模具将终锻得到的筒形轮辋成形为镁合金车轮轮辋最终形状和内轮缘。上模301固定在专用双动液压机的主滑块上，上模板302连同锁紧套303则固定在副滑块上；下模板310连同下模306及下模座309安装在液压机工作台。下模座309上互成直角地布置与瓣模305相连接、由四个液压缸307驱动的四个滑块311，滑块311配有导向装置308。终锻成形后的镁合金车轮锻件置入由轮毂定位的下模306，液压机主、副滑块下行，锁紧套303将四个瓣模305闭合成模腔并锁紧后，上下模合模进行扩口并成形轮辋和内轮缘。液压机主、副滑块回程，带动上模301和锁紧套303上升，四个液压缸307同步动作 将四个瓣模305分离，液压机顶出装置推动顶料盘304将镁合金锻件成品顶出。
权利要求
1.一种镁合金车轮锻造成形方法及模具，属于镁合金车轮锻造成形工艺及工艺装备，涉及车轮轮毂轮辋及外轮缘的预锻、終锻和轮辋的扩口成形以及完成此项工艺所使用的预锻模、终锻模和扩口成形模，其特征在于预锻是将一定规格的镁棒料放入预锻模内镦挤，成形轮毂和初步成形轮辐后反挤出高度比终锻尺寸小、厚度比终锻尺寸略小的轮辋；终锻获得轮辐和外轮缘的最终形状和尺寸，并将余下金属进一步反挤成内壁具有一定锥度、外壁竖直的筒形轮辋；扩口成形获得车轮轮辋的最终形状和尺寸并成形车轮的内轮缘。
2.根据权利要求I所述的镁合金车轮锻造成形方法及模具，其特征在于镁合金车轮的锻造成形工艺过程为预锻、终锻和扩口成形。
3.根据权利要求I所述的镁合金车轮锻造成形方法及模具，其特征在于预锻模具由圆螺母(101)、弹簧(102)、定位销(103)、上模板(104)、打料环(105)、上顶料器(106)、上模(107)、模套(108)、下模(109)、下顶料器(110)、下模座(111)和下模板(112)组成，上模(107)和模套(108)固定在上模板(104)，上顶料器(106)安装在上模(107)内；下模(109)固定于下模座(111)，所述的下模座(111)安装在下模板(112)上；下顶料器(110)安装于下模(109 )，与上顶料器(106 )、打料环(105 )组成顶出、卸料机构。
4.根据权利要求I或3所述的镁合金车轮锻造成形方法及模具，其特征在于终锻模和预锻模具有相同结构。
5.根据权利要求I所述的镁合金车轮锻造成形方法及模具，其特征在于预锻成形最终尺寸的轮毂，反挤出高度比终锻尺寸小、厚度比终锻尺寸略小的轮辋，以利于预锻件在终锻模内的定位和金属流动。
6.根据权利要求3所述的镁合金车轮锻造模具，其特征在于打料环(105)与上顶料器(106)共同卸料。
7.根据权利要求I所述的镁合金车轮锻造成形方法及模具，其特征在于扩口成形模为组合结构，四个瓣模(305)闭合时形成模具型腔；上模(301)固定在专用双动液压机的主滑块上，上模板(302)连同锁紧套(303)固定在副滑块上；下模板(310)连同下模(306)及下模座(309)固定在双动液压机的工作台上；所述的下模座(309)上互成直角地布置与四个瓣模(305)各自相连的四个滑块(311)，四个液压缸(307)分别与所述的四个滑块(311)相连接。
全文摘要
本发明公开了一种镁合金车轮锻造成形方法及模具,属于镁合金车轮锻造成形工艺及工艺装备。本发明涉及车轮的预锻、終锻和扩口成形及所用的预锻模具、终锻模具以及扩口成形模具。预锻为车轮轮毂的成形和轮辐、轮辋的预成形；终锻成形轮辐、外轮缘和内壁具有一定锥度、外壁竖直的筒形轮辋；扩口成形获得车轮轮辋的最终形状及成形内轮缘。本发明采用的镁合金车轮成形方法具有工艺过程简单，车轮锻件表面和内部质量好、力学性能优良及易于实现工业化大批量生产等优点；本发明中涉及的模具工作可靠，调整方便，使用寿命长。
文档编号B21J5/02GK102632185SQ20121001052
公开日2012年8月15日 申请日期2012年1月14日 优先权日2012年1月14日
发明者刘壮, 孙惠学, 李建, 王志松, 郭朋 申请人:秦皇岛燕大现代集成制造技术开发有限公司