一种盘式铝合金汽车轮毂锻造模具结构及锻造方法技术

本发明专利技术涉及盘式铝合金汽车轮毂锻件的锻造方法及预锻模具及应用。采用所述的预锻模具和方法能方便和准确地将现有设备生产出的固定尺寸的圆柱体坯料在其内部稳定定位，且能锻出金属分配合理的预锻件。预锻模具，包括预锻上模和预锻下模，预锻上模和预锻下模相对的空间形成模腔，预锻上模与预锻下模相对的部分设置预锻上模模芯，预锻上模模芯与周围的预锻上模部分之间形成环形凹槽。锻造方法为，利用预锻模具进行预锻后，将预锻件上下翻转180°放置在终锻模具的下模上，然后利用终锻模具进行终锻。能方便和准确地将固定尺寸的圆柱体坯料在预锻模具的下模上实现稳定定和预锻，且锻出的预锻件方便和准确地放置在终锻模具下模上实现稳定定位，经终锻过程锻出金属分配合理和形状满足要求的终锻件。

【技术实现步骤摘要】
一种盘式铝合金汽车轮毂锻造模具结构及锻造方法
本专利技术属于汽车轮毂锻件
，具体涉及一种盘式铝合金汽车轮毂锻件的锻造模具结构及其锻造方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。轮毂作为汽车的重要组成部分，具有非常重要的作用。绿色节能环保成为当今时代的主题，轻量化成为汽车领域的发展方向。汽车领域采用铝合金锻件代替钢制锻件，具有减轻质量，提高能源利用效率和节能环保的优势。铝合金轮毂的工作环境较为复杂，不仅要求具有良好的组织和力学性能，而且需要实现精密成形锻造。但盘式铝合金汽车轮毂主要由薄壁、深腔和壁外筋部组成，其结构复杂，成形困难。目前，很多汽车轮毂采用铸造方式生产，在金属凝固过程中，铸造轮毂不可避免地会产生某些铸造缺陷，例如疏松、缩孔、夹杂等，会破坏金属铸件的连续性，影响铸件力学性能。因此，在减轻轮毂重量的同时，也必须关注构件的强度问题。锻造铝合金轮毂能够形成金属流线，消除铸态铝合金的疏松和焊合内部孔洞，因此，锻造铝合金轮毂的力学性能一般高于同种材料的铸造轮毂。锻造是在外力作用下，金属材料通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的锻件的加工方法。多数铝合金轮毂的形状复杂，一次成形难度较大，若采用一次成形，材料在模具型腔中的流动规律较复杂，金属往往难以充满模具型腔，不能满足锻件几何尺寸要求，且容易产生折叠、穿流和裂纹等缺陷，同时锻造载荷较大，并由此影响模具的寿命，严重时还会造成模具过早失效甚至开裂。现有技术中有使用等温模锻工艺，实现了复杂的薄壁深腔飞机轮毂锻件成形。有的文献中记载熔化锭坯—预热锻造模具—冲压—预压和冲压—锻后回火的方法，有的文献中记载利用备料—锻打—脱模的方法，其中锻造模具包括凸模和凹模。这些方法采用一次成形的方法，对于盘式铝合金汽车轮毂的加工会导致成形的难度较大，影响锻件的成形效果。现有公开的镁合金的锻造方法也不适合于铝合金的锻造，可能导致铝合金汽车轮毂难以成形。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种盘式铝合金汽车轮毂的锻造模具结构及其锻造方法。解决现有技术中的轮毂成形技术中存在定位难、容易发生折叠缺陷、金属分配不均和模具易磨损等问题，获得形状尺寸和组织力学性能满足要求的铝合金轮毂锻件。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：第一方面，一种盘式铝合金汽车轮毂锻件的预锻模具，包括预锻上模和预锻下模，预锻上模和预锻下模相对的空间形成预锻模腔，预锻上模与预锻下模相对的部分设置预锻上模模芯，预锻上模模芯与周围的预锻上模部分之间形成环形凹槽，预锻上模模芯的下表面位于预锻上模下表面的内侧，预锻下模与环形凹槽及上模模芯相对的位置设置定位凹槽。预锻上模模芯可锻造出顶部具有中间凹坑状的预锻件，此凹坑状预锻件形状在终锻过程中用作预锻件在终锻下模中的定位形状。预锻上模的模膛对坯料变形起到限定作用，迫使金属按照预锻模具的形状进行流动和分布，可锻造出外部具有环形凹槽形状的预锻件，有利于充满终锻模具下模的深筋部位。涉及对盘式铝合金汽车轮毂预锻件，预锻模具的模芯锻造出的凹坑形状能够与终锻模具的下模中心处的模芯具有良好的匹配效果，实现预锻件在终锻模具型腔内的稳定定位，最终获得完全充满终锻模具型腔的终锻件。在本专利技术的一些实施方式中，还包括上模座板、下模座板、叉槽，上模座板设置在预锻上模的顶部与预锻上模连接，下模座板设置在预锻下模的底部，与预锻下模连接，叉槽设置在下模座板的外边缘，叉槽为倒L型的板状结构，叉槽的内角朝向下模底板的外侧。在本专利技术的一些实施方式中，环形凹槽的外圆形边缘设置过渡圆角的结构。在本专利技术的一些实施方式中，环形凹槽的环形外侧边向凹槽的外侧倾斜设置。在本专利技术的一些实施方式中，环形凹槽与锻件深筋部分的外轮廓相配合。在本专利技术的一些实施方式中，定位凹槽由上斜台过渡区、下圆弧过渡区和直筒组成，定位凹槽深度为2-4mm。直筒的作用是铝合金坯料的定位。上斜台过渡区的目的是为了预锻下模模腔中锻造出的预锻件与终锻上模模腔不产生干涉，并通上斜台过渡区的角度和下圆弧过渡，可以避免终锻过程中的折叠等缺陷的产生。在本专利技术的一些实施方式中，预锻模具下模的定位凹槽上斜台过渡区由斜台与圆弧过渡组成，台与水平方向的夹角为18-22°，斜台上部与预锻下模上表面过渡圆角的半径为75-85mm，斜台下部与直筒的过渡圆角的半径为3-5mm，定位凹槽的下圆弧过渡区的圆弧的半径为1.5-2.5mm。优选的，斜台与水平方向的夹角为20°，斜台上部与预锻下模上表面过渡圆角的半径为80mm，斜台下部与直筒的过渡圆角的半径为4mm，定位凹槽的下圆弧过渡区的圆弧的半径为2mm。定位凹槽的直筒部分尺寸根据坯料的直径进行确定，其尺寸为坯料原始尺寸、坯料热膨胀数和余量之和。预锻模具能够方便地对圆柱体坯料在其内部进行稳定定位，且便于锻造现场操作实施，能够将固定尺寸的铝合金坯料方便和准确地放置到预锻模具的下模上，这为预锻件的金属合理分配提供了前提条件。第二方面，利用上述的预锻模具对盘式铝合金汽车轮毂进行锻造的具体方法步骤为：将加热的坯料放置在预锻模具下模的定位凹槽位置，然后预锻上模下行，进行预锻成形，当预锻上模下行到合适位置后，即停止预锻，将得到的预锻件上下翻转180°，将预锻上模模芯锻造的凹坑对应地放置在终锻模具的下模模芯上，然后终锻模具的上模下行，进行终锻成形，当到达合模位置后，即停止锻造，最终得到锻件；终锻模具包括终锻上模和终锻下模，终锻上模和终锻下模形成模腔，终锻上模和终锻下模相对的部分分别设置终锻上模模芯和终锻下模模芯；终锻下模的模芯位置与预锻上模的模芯位置形状相配合。由预锻上模模芯锻出的预锻件上部凹状形状作为终锻过程中预锻件在终锻模具中的定位部位，其形状与终锻下模的模芯部位吻合，进而实现预锻件在终锻模膛中的稳定定位，预锻件的底部与终锻上模的模芯接触。然后进行终锻成形，随终锻上模以一定的速度向下运动，逐渐使预锻件在终锻模膛内产生塑性变形，不断充满终锻模具的型腔，当终锻上模达到指定的终锻结束位置时，锻造结束，最终成形出完全充满终锻模具型腔的终锻件。终锻模具的终锻上模和终锻下模形成的模腔形状，与锻件最终成型的形状是相匹配的。在本专利技术的一些实施方式中，终锻模具还包括终锻上模座板、终锻下模座板、上卡环、压板、终锻叉槽，终锻上模座板设置在终锻上模的顶部与终锻上模连接，终锻下模座板设置在终锻下模的底部，与终锻下模连接，终锻叉槽设置在终锻下模座板的外边缘，终锻叉槽为倒L型的板状结构，终锻叉槽的内角朝向下模底板的外侧，上卡环设置在终锻上模座板的顶部，与终锻上模座板连接，压板套在终锻上模的外侧与终锻上模底板连接。在本专利技术的一些实施方式中，坯料和预锻模具在进行预锻之前需进行预热，将预热后的坯料放入到预热后的预锻模具中进行预锻成形，坯料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盘式铝合金汽车轮毂锻件的预锻模具，其特征在于：包括预锻上模和预锻下模，预锻上模和预锻下模相对的空间形成模腔，预锻上模与预锻下模相对的部分设置预锻上模模芯，预锻上模模芯与周围的预锻上模部分之间形成环形凹槽，预锻上模模芯的下表面位于预锻上模下表面的内侧，预锻下模与环形凹槽相对的位置设置定位凹槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种盘式铝合金汽车轮毂锻件的预锻模具，其特征在于：包括预锻上模和预锻下模，预锻上模和预锻下模相对的空间形成模腔，预锻上模与预锻下模相对的部分设置预锻上模模芯，预锻上模模芯与周围的预锻上模部分之间形成环形凹槽，预锻上模模芯的下表面位于预锻上模下表面的内侧，预锻下模与环形凹槽相对的位置设置定位凹槽。


2.如权利要求1所述的盘式铝合金汽车轮毂锻件的预锻模具，其特征在于：还包括上模座板、下模座板、叉槽，上模座板设置在预锻上模的顶部与预锻上模连接，下模座板设置在预锻下模的底部，与预锻下模连接，叉槽设置在下模座板的外边缘，叉槽为倒L型的板状结构，叉槽的内角朝向下模底板的外侧；
或，凹坑的外圆形边缘设置过渡圆角的结构；
或，环形凹槽的环形外侧边向凹槽的外侧倾斜设置。


3.如权利要求1所述的盘式铝合金汽车轮毂锻件的预锻模具，其特征在于：环形凹槽与锻件深筋部分的外轮廓相配合；
或，定位凹槽由上斜台过渡区、下圆弧过渡区和直筒组成，定位凹槽深度为2-4mm；
优选的，预锻模具下模的定位凹槽上斜台过渡区由斜台与圆弧过渡组成，台与水平方向的夹角为18-22°，斜台上部与预锻下模上表面过渡圆角的半径为75-85mm，斜台下部与直筒的过渡圆角的半径为3-5mm，定位凹槽的下圆弧过渡区的圆弧的半径为1.5-2.5mm。


4.利用权利要求1-3任一所述的预锻模具进行盘式铝合金汽车轮毂锻件的锻造方法，其特征在于：具体步骤为：
将坯料放置在预锻模具的下模定位凹槽的位置，然后预锻上模下行，进行预锻成形，预锻结束后，将得到的预锻件上下翻转180°，放置在终锻模具的下模模芯上，终锻模具的上模下行，终锻结束后，最终得到锻件；
终锻模具包括终锻上模和终锻下模，终锻上模和终锻下模形成模腔，终锻上模和终锻下模相对的部分分别设置终锻上模模芯和终锻下模模芯；预锻上模...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国群，王晓伟，孙谱，李洪光，
申请(专利权)人：山东大学，山东骏程金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37