一种镁合金车轮多向成形方法及模具技术

本发明专利技术属于一种镁合金车轮多向成形方法及模具，其特点是包括下料－－镦粗－－多向挤压－－正向挤压－－扩口－－热处理－－机加－－表面处理工序；所述的多向挤压、正向挤压、扩口工序，由轴向压力施压于轴向凸模，完成镁合金车轮的成形，侧向压力带动侧向凸模与分体凹模连接，完成分体凹模的合模与分模；解决中间小、两头大的圆形车轮的成形与脱模问题，具有简化工艺过程，提高生产效率，避免飞边的产生，成形精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料塑性成形
，主要用于镁合金汽车车轮的一种多向成形方法及模具。二
技术介绍
有色金属材料中镁合金密度小，比强度高，阻尼性能好，被誉为21世纪的绿色工程材料。随着汽车轻量化的日益迫切，镁合金在汽车上显示出巨大的优越性，车轮是新一代汽车产品领域应用镁合金作为替代新材料的典型部件。目前，对于镁合金车轮，国内外主要有铸造和锻造两种加工方式。铸造镁合金车轮主要采用低压铸造、压力铸造、挤压铸造等方法制造。如《铸造技术》杂志2001年5月刊登的镁合金汽车轮毂铸造研究 一文；中国专利号为02135884. 2公开的一种铸造轮毂的镁合金及其熔炼与成型方法，中国专利号为02135885.0公开的镁合金轮毂压力铸造装置及其方法，中国专利号为03109034.6公开的一种镁合金轮毂的制造方法，中国专利号为200510071951. 9公开的一种新型镁合金轮毂的制造方法及其产品以及中国专利号为200610086359. 0公开的一种镁合金汽车轮毂及其制造方法等。然而，铸造镁合金汽车车轮实际工程化应用还少见报导，主要是由于其强韧性低，难以满足车轮使用要求。研究和实践已经表明经过挤压、锻造、旋压、轧制等塑性成形工艺生产的变形镁合金产品具有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能，可满足更多样化结构件的需求。尤其对镁合金车轮，塑性成形成为促进其推广应用的有效途径。美国专利号为US005902424A公开的一种镁合金成型的加工方法(METHODOF MAKING認ARTICLE OF MANUFCTURE MADE OF MAGNESI而ALLOY),采用祷造5坯料一锻造一T6处理一旋锻一轧制工艺，经模锻成形后，由旋锻、轧制工艺完 成车轮的制造。该方法制成的镁合金车轮具有良好的机械性能，但其工艺较为 复杂，所需设备种类较多，生产成本高。而且对具有密排六方晶格塑性较低的 镁合金，增加了旋锻、轧制工艺的难度。中国专利号为ZL03100893. 3公开的镁合金汽车轮毂铸-挤复合成形方法， 采用铸造工艺制成所需的坯料，临界控制变形提高镁合金车轮的机械性能；但 工艺仍比较复杂，成形力大。中国专利号为200610012829. 9公开的一种汽车 轮毂省力成形方法及装置，采用空心坯料挤压降低成形力，但制坯工序复杂， 轮缘成形困难，轮辐部位需要精整形完成。中国专利号为200810054600. 0公开的一种镁合金汽车车轮挤压成形方法 与模具，提出了下料一镦粗一反挤压一机加一正向挤压一扩口一热处理一最终 机加一表面处理工艺，采用正向挤压直接成形出车轮前、后轮缘，但成形中间 (即反挤压后)需机加工序，正向挤压、扩口成形分体凹模的分模与合模依靠 人工完成，生产效率低。中国专利号为200510010214. 8公开的一种固态热 挤压镁合金轮毂的成形装置及其成形方法提出一种顶出杆上设置销轴，依靠 偏心重力或外力分模的装置，但可靠性差，易产生飞边，难以实现批量生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是综合以上所述现有技术中所存在的不足，对现有技术做进 一步的改进，提出一种解决中间小、两头大的圆形车轮的成形与脱模问题，简 化工艺过程，提高生产效率，避免飞边产生，成形精度高的镁合金车轮多向成 形方法及模具。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是一种镁合金车轮多向成形方法，包括下料——镦粗——多向挤压一 一正向 挤压——扩口——热处理——机加——表面处理工序；其特征是所述的多向挤压工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模，轴向压 力施压于轴向凸模挤压坯料，成形出外壁带凹槽的厚壁筒形件；轴向凸模内装有可置换的芯轴成形出不同形状的轮毂，可置换的顶块上端面带有凸台成形出不同形状的轮辐；挤压结束后，侧向压力使分体凹模分模，顶出工件；所述的正向挤压工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模后置于凹 模套内，轴向压力施压于轴向凸模正挤压厚壁筒，使厚壁筒壁部变薄形成轮辋， 上、下口部不变薄形成前、后轮缘，挤压结束后，侧向压力使分体凹模分模，挤压件顺利脱模；所述的扩口工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模后置于凹模套 内，轴向压力施压于轴向凸模加载，完成轮缘、轮辋部位的扩口成形，形成车 轮轮廓，扩口结束后，侧向压力使分体凹模分模，挤压件顺利脱模；所述的镁合金车轮多向成形方法，其工序中A、 下料工序，棒料直径根据坯料原始状态确定，若选择铸造态棒料，则棒 料直径按照dK0.7d2选择，以保证镦粗时50%以上的相对压下量；若选择挤 压态棒料，则棒料直径根据dl二d2确定；B、 镦粗工序是根据坯料的原始状态确定，若选用铸造态棒料，则有镦粗工 序，镦粗后坯料外径d2应比多向挤压模具分体凹模内径D^小2 3mm;若选 用挤压态棒料，则无镦粗工序，下料后直接进行多向挤压；C、 正向挤压的次数是根据轮辐的位置确定，如果HK40mm，则采用一次 正向挤压，反之采用两次正向挤压来完成；D、 扩口工序是根据轮辋的形状尺寸确定，确定是否需扩口工序及扩口凸模 形状尺寸；若轮辋为直壁或斜度较小，则可不进行扩口工序。一种镁合金车轮多向成形方法使用的多向挤压模具，包括上模板101、轴 向凸模固定板102、轴向凸模103、上凹模104、下凹模108、顶杆109、下模 板IIO、顶块lll、芯轴115及紧固螺钉和销钉；所述轴向凸模置于轴向凸模固 定板内并通过紧固螺钉和销钉装于上模板的下面，轴向凸模带有挤压工作带； 芯轴置于轴向凸模内，芯轴带有与轮毂相应的盲孔；上凹模、下凹模通过紧固 螺钉和销钉装于下模板的上面；其特征是还有侧向凸模105、侧模板106、左分体凹模107、侧向凸模固定板112与右分体凹模113;所述左、右分体凹模置于上凹模与下凹模之间，并与侧向凸模连接，而侧向凸模置于侧向凸模固定板内通过紧固螺钉和销钉装于侧模板的上面；所述顶块置于下凹模内在下模板的 上面，顶块上端面带有与轮辐相应的凸台；顶杆位于下模板顶杆孔内，顶在顶 块下面。所述多向挤压模具的分体凹模内径D^与上、下凹模内径Dp，其分体凹 模内径Dm与上、下凹模内径D四2为(1) 有扩口工序时，D凹产D1;无扩口工序时，D卩，产D2。(2) HK40mm，或无扩口工序时，DC。2=D3; Hl〉40mm，且有扩口工序时， Dm=Dl+ (D3-D2)。一种镁合金车轮多向成形方法使用的正向挤压模具，包括轴向凸模205、 垫板207、上模板209、顶块2U、顶杆212、支撑圈213、下模板214及紧固 螺钉和销钉，所述轴向凸模在垫板下通过紧固螺钉和销钉装于上模板的下面； 其特征是还有侧模板201、侧向凸模固定板202、侧向凸模203、左分体凹模 204、右分体凹模208及凹模套210;所述凹模套通过紧固螺钉和销钉装于下模 板的上面，支撑圈装在凹模套内下模板的上面；所述左、右分体凹模装于凹模 套内置于支撑圈上面，分体凹模设置有挤压工作带，分体凹模上设置有T型槽 并与侧向凸模连接，所述侧向凸模置于侧向凸模固定板内通过紧固螺钉和销钉 装于侧模板的上面，顶杆位于下模板顶杆孔内，顶在顶块下面。一种镁合金车轮多向成形方法使用的扩口模具，包括轴向凸模404、垫板 406、上模板408、顶块410、顶杆411、下模板413、紧固螺钉和销钉，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金车轮多向成形方法，包括下料－镦粗－多向挤压－正向挤压－扩口－热处理－机加－表面处理工序；其特征是：　所述的多向挤压工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模，轴向压力施压于轴向凸模挤压坯料，成形出外壁带凹槽的厚壁筒形件；轴向凸模内装有能够置换的芯轴成形出不同形状的轮毂，能够置换的顶块上端面带有凸台成形出不同形状的轮辐；挤压结束后，侧向压力使分体凹模分模，并顶出工件；　所述的正向挤压工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模后置于凹模套内，轴向压力施压于轴向凸模正挤压厚壁筒，使厚壁筒壁部变薄形成轮辋，上、下口部不变薄形成前、后轮缘，挤压结束后，侧向压力使分体凹模分模，挤压件顺利脱模；　所述的扩口工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模后置于凹模套内，轴向压力施压于轴向凸模加载，完成轮缘、轮辋部位的扩口成形，形成车轮轮廓，扩口结束后，侧向压力使分体凹模分模，挤压件顺利脱模。

【技术特征摘要】
1、一种镁合金车轮多向成形方法，包括下料—镦粗—多向挤压—正向挤压—扩口—热处理—机加—表面处理工序；其特征是所述的多向挤压工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模，轴向压力施压于轴向凸模挤压坯料，成形出外壁带凹槽的厚壁筒形件；轴向凸模内装有能够置换的芯轴成形出不同形状的轮毂，能够置换的顶块上端面带有凸台成形出不同形状的轮辐；挤压结束后，侧向压力使分体凹模分模，并顶出工件；所述的正向挤压工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模后置于凹模套内，轴向压力施压于轴向凸模正挤压厚壁筒，使厚壁筒壁部变薄形成轮辋，上、下口部不变薄形成前、后轮缘，挤压结束后，侧向压力使分体凹模分模，挤压件顺利脱模；所述的扩口工序，侧向压力施压于侧向凸模使分体凹模合模后置于凹模套内，轴向压力施压于轴向凸模加载，完成轮缘、轮辋部位的扩口成形，形成车轮轮廓，扩口结束后，侧向压力使分体凹模分模，挤压件顺利脱模。2、 根据权利要求1所述的镁合金车轮挤压成形方法，其特征是所述的 工序中A、 下料工序，棒料直径根据坯料原始状态确定，若选择铸造态棒料，则 棒料直径按照dK0.7d2选择；若选择挤压态棒料，则棒料直径根据dl二d2 确定；B、 镦粗工序是根据坯料的原始状态确定，若选用铸造态棒料，则有镦粗 工序，镦粗后坯料外径d2应比多向挤压模具分体凹模内径D^小2 3mm;若 选用挤压态棒料，则无镦粗工序，下料后直接进行多向挤压；C、 正挤压的次数是根据轮辐的位置确定，如果HK40mm，则采用一次正 挤压，反之采用两次正挤压来完成；D、 扩口工序是根据轮辋的形状尺寸确定，确定是否需扩口工序及扩口凸 模形状尺寸；若轮辋为直壁或斜度较小，则可不进行扩口工序。3、 根据权利要求1所述的一种镁合金车轮多向成形方法使用的多向挤压模具，包括上模板(101)、轴向凸模固定板(102)、轴向凸模(103)、上凹模 (104)、下凹模(108)、顶杆(109)、下模板(110)、顶块(111)、芯轴(115) 及紧固螺钉和销钉;所述轴向凸模置于轴向凸模固定板内并通过紧固螺钉和销 钉装于上模板的下面，轴向凸模带有挤压工作带；芯轴置于轴向凸模内，芯轴 带有与轮毂相应的盲孔；上凹模、下凹模通过紧固螺钉和销钉装于下模板的上 面；其特征是还有侧向凸模(105)、侧模板(106)、左分体凹模(107)、侧 向凸模固定板(112)与右分体凹模(113);所述左、右分体凹模置于上凹模 与下凹模之间，并与侧向凸模连接，而侧向凸模置于侧向凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治民，王强，张宝红，于建民，李旭斌，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]