专利名称：一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法及其模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及铝合金轮毂锻造技术，具体说就是一种复杂结构铝轮毂锻扩成形方法及其模具。
背景技术：
铝合金轮毂的性能直接取决于所采用的制造技术，其制造工艺有锻造和铸造之分。锻造铝合金轮毂具有强度高、重量轻、安全性高、节能、寿命长等优点，由于其更高的性能价格比，所以近些年锻造铝合金轮毂的增长速度远高于铸造轮毂的增长，是未来汽车轮毂发展的方向，更是高档摩托车身份的象征。锻造铝合金轮毂主要成形工艺有一种是常规模锻法，即以圆铸锭或挤压棒料为坯料，经模压一次成形，适合于造型结构简单的轮毂锻件；一种是半固态模锻法，铸坯在半固态下在专用锻压机上一次快速成形，此法的关键是必须制取细小的均勻的球形晶粒锭坯，并需在高自动化的能严格控制加热温度的炉内加热到半固态；另一种是，结构相对复杂的轮毂，往往不可能一次锻压成形，需要先经过多道工序模压锻造出轮毂的毛坯，再将毛坯用旋压(或称滚锻)的方法锻造成形。锻旋成形方法一般需要3 5套模具，多次加热，两次形成飞边，因此工装投入费用大，能耗大，材料利用率低，工序复杂，制造成本高，生产效率低下。
发明内容
本发明目的在于提供一种实现轮毂的轮辐和轮辋整体锻压成形、生产效率高、工装简单、制造维护费用低、无飞边锻造材料利用率高、一火加热能耗小的复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法及其模具。本发明的目的是这样实现的所述的复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法，步骤如下步骤一备料选用合适规格的6061铝合金铸棒切割成坯料；步骤二 加热坯料定温470°C，保温1. 5分钟/mm ；预热锻造模具定温450°C，保温6小时；步骤三镦粗在5000T压力机上锻打一次将坯料镦粗至合适规格，称之为镦粗坯料；步骤四模压将镦粗坯料放入锻造模具中，在8000T压力机上锻打二次预成形 轮辐和轮辋的上半部成形，轮辋的下半部预成形；开锻温度460°C，终锻温度> 3800C ；步骤五扩轮辋将步骤四完成的半成品放入扩轮辋模具中，在800T冲床上锻打一次，使轮辋的下半部成形。实现复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法的模具，包括锻造模具和扩轮辋模具，所述的锻造模具的上模由依次嵌套安装的上模体、上模芯构成，下模由依次嵌套安装的下模体、下模芯、顶料杆构成；模具导向止动扣采用圆倒壁结构，锻造模具在成型闭合时，上模芯止动扣外壁伸入下模体止动扣内壁60 80毫米，倒壁间隙0. 15 0. 2毫米，在坯料刚刚填充满模具型腔时，上下模的止动扣已经完全闭合，因而不会产生飞边，因此省掉了切除飞边的工序；下模芯与下模体装配部分的底部及侧壁均布4 8条R3的贯通排气沟槽，以便排除模压过程中憋在模具型腔内空气，减小成形压力，安装时将上、下模体通过压板分别固定在设备的上、下工作台面上；所述的扩轮辋模具由扩孔上模和扩孔下模组成，扩孔上模型腔尺寸与锻造模模具上模芯型腔尺寸相同，扩孔下模型腔尺寸与最终轮毂锻件的下半部轮辋内侧热态尺寸相同，使用安装时将上、下扩孔模通过压板分别固定在设备的上、下工作台面上。本发明一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法及其模具，成形工艺简易，锻后扩孔成形代替了通常旋压成形工艺，减少了设备投入，生产效率显著提高，而且实现一火成形，节约能源。采用无毛边锻造和轮辋扩孔成形工艺，省掉两道切边工序，提高材料利用率， 节省设备、工装投入以及人工和能源费用。锻造模具采用组合结构，不仅结构简单，而且可以实现同径不同轮辋规格的多种产品共用上、下模体，只更换上、下模芯即可，节省了模具投入费用。当模具出现磨损或损坏的情况下，仅需维修或更换磨损或损坏的部分，减少了模具的维修费用。在模具的下模芯上设计排气通道，降低了金属变形抗力，节省了能源消耗和设备损耗。扩轮辋模具结构简单，便于操作。
图1为本发明复杂结构铝合金轮毂锻扩成形的成形过程示意图；图2为本发明的用于汽车铝合金轮毂锻扩成形的锻造模具结构示意图；图3为本发明的用于汽车铝合金轮毂锻扩成形的扩轮辋模具结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明作进一步说明。本发明一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法，步骤如下步骤一备料选用合适规格的6061铝合金铸棒切割成坯料；步骤二 加热坯料定温470°C，保温1. 5分钟/mm ；预热锻造模具定温450°C，保温6小时；步骤三镦粗在5000T压力机上锻打一次将坯料镦粗至合适规格，称之为镦粗坯料步骤四模压将镦粗坯料放入锻造模具中，在8000T压力机上锻打二次预成形 轮辐和轮辋的上半部成形，轮辋的下半部预成形；开锻温度460°C，终锻温度> 3800C ；步骤五扩轮辋将步骤四完成的半成品放入扩轮辋模具中，在800T冲床上锻打一次，使轮辋的下半部成形。本发明一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形的模具，它是由锻造模具和扩轮辋模具组成的，所述的锻造模具的上模由依次嵌套安装的上模体、上模芯构成，下模由依次嵌套安装的下模体、下模芯、顶料杆构成；模具导向止动扣采用圆倒壁结构，锻造模具在成型闭合时，上模芯止动扣外壁伸入下模体止动扣内壁60 80毫米，倒壁间隙0. 15 0. 2毫米，下模芯与下模体装配部分的底部及侧壁均布4 8条R3的贯通排气沟槽，所述的扩轮辋模具由扩孔上模和扩孔下模组成，扩孔上模型腔尺寸与锻造模具的上模芯型腔尺寸相同，扩孔下模型腔尺寸与最终轮毂锻件的下半部轮辋内侧热态尺寸相同。复杂结构铝合金轮毂锻扩成形的工艺流程如图1所示，将6061铸棒毛坯(1)加热后经过镦粗工序压扁为毛坯O)，再用结构如图2的锻造模具将毛坯(2)锻压成毛坯(3)， 最后用结构如图3的扩轮辋模具将毛坯(3)锻压成最终轮毂锻件(4)。实施例1 结合图2、图3，以20X11英寸、20X12英寸和20X13英寸的汽车铝合金锻造轮毂为例，本发明的汽车铝合金轮毂锻扩成形工艺包括以下步骤1)备料将Φ300 毫米的6061铝合金铸棒切割成坯料；幻加热坯料定温470°C，保温450分钟，预热模具定温450°C，保温6小时；幻镦粗在5000T压力机上锻打一次将坯料镦粗至Φ 430毫米；4) 模压在8000Τ压力机上，将坯料放入图2模具中，模具型腔表面均勻涂上自制油基石墨润滑剂，锻打二次，轮毂的轮辐和一侧轮辋成形，另一侧轮辋预成形，要求开锻温度460°C，终锻温度> 3800C ；5)扩轮辋在800T冲床上，使用图3模具，在下模型腔表面均勻涂上一层机油，将模压所得轮毂毛坯轮辋未成形一面落在下模上，一次锻打轮辋成形，即得要求规格的汽车铝合金锻造轮毂(如图3所示603)。实施例2 结合图2、图3，以20X 11英寸、20X 12英寸和20X 13英寸的汽车铝合金锻造轮毂模具为例，如图2所示，本发明的用于汽车铝合金轮毂锻扩成形的锻造模具包括上模体(501)、上模芯(502)、下模体(503)、下模芯(504)及顶料杆(505)，上模芯(502) 安装在上模体(501)上，下模芯(504)安装在下模体(503)上，顶料杆(505)安装在下模芯 (504)上。锻打轮辋为11、12、13英寸不同规格的轮毂时只需更换相应的上模芯(502)、下模芯(504)和顶料杆(505)。模具导向止动扣采用圆倒壁结构，模具在成型闭合时，上模芯
(502)止动扣外壁伸入下模体(503)止动扣内壁60 80毫米，倒壁间隙0.15 0. 2毫米， 在坯料刚刚填充满模具型腔时，上下模的止动扣已经完全闭合，因而不会产生飞边。下模芯 (504)与下模体(50 装配接触部分的底部及侧壁均布4 8条R3的贯通排气沟槽，以便排除模压过程中憋在模具型腔内空气，减小成形压力。模具安装时，将上模体(501)、下模体
(503)通过压板分别固定在设备的上、下工作台面上。本发明的用于汽车铝合金轮毂锻扩成形的扩轮辋模具包括扩孔上模(601)和扩孔下模(602)，扩孔上模(601)型腔尺寸与锻模上模芯(50 型腔尺寸相同，扩孔下模(60 型腔尺寸与最终轮毂锻件的下半部轮辋内侧热态尺寸相同。使用安装时，将上、下扩孔模通过压板分别固定在设备的上、下工作台面上。
权利要求
1.一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法，其特征在于步骤如下 步骤一备料选用合适规格的6061铝合金铸棒切割成坯料；步骤二 加热坯料定温470°C，保温450分钟；预热锻造模具定温450°C，保温6小时；步骤三镦粗在5000T压力机上锻打一次将坯料镦粗至要求规格，称之为镦粗坯料； 步骤四模压将镦粗坯料放入锻造模具中，在8000T压力机上锻打二次使轮辐和轮辋的上半部成形，轮辋的下半部预成形；此为半成品，开锻温度460°C，终锻温度> 3800C ；步骤五扩轮辋将步骤四完成的半成品放入扩轮辋模具中，在800T冲床上锻打一次， 使轮辋的下半部成形。
2.一种实现如权利要求1所述的复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法的模具，它是由锻造模具和扩轮辋模具组成的，其特征在于所述的锻造模具的上模由依次嵌套安装的上模体、上模芯构成，锻造模具的下模由依次嵌套安装的下模体、下模芯、顶料杆构成；模具导向止动扣采用圆倒壁结构，锻造模具在成型闭合时，上模芯止动扣外壁伸入下模体止动扣内壁60-80毫米，倒壁间隙0. 15-0. 2毫米，下模芯与下模体装配部分的底部及侧壁均布4-8 条R3的贯通排气沟槽，所述的扩轮辋模具由扩孔上模和扩孔下模组成，扩孔上模型腔尺寸与锻造模具的上模芯型腔尺寸相同，扩孔下模型腔尺寸与最终轮毂锻件的下半部轮辋内侧热态尺寸相同。
全文摘要
本发明提供一种复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法及其模具。成形方法包括备料、加热坯料、镦粗、模压、扩轮辋；实现复杂结构铝合金轮毂锻扩成形方法的模具包括锻造模具和扩轮辋模具，锻造模具的上模由依次嵌套安装的上模体、上模芯构成，下模由依次嵌套安装的下模体、下模芯、顶料杆构成；下模芯与下模体装配部分的底部及侧壁均布4-8条R3的贯通排气沟槽，扩轮辋模具由扩孔上模和扩孔下模组成，扩孔上模型腔尺寸与锻造模模具上模芯型腔尺寸相同。本发明实现一火成形，采用无毛边锻造和轮辋扩孔成形工艺，省掉两道切边工序，提高材料利用率，节省设备，扩轮辋模具结构简单，便于操作。
文档编号B21J13/02GK102228951SQ20111010504
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者刘放顺, 刘玉新, 单丽梅, 孙永恒, 曲荣生, 林超, 王艺, 邵红艳 申请人:哈尔滨哈飞工业有限责任公司