7A04铝合金深槽轮辋的成形工艺研究

摘要

某重型车辆深槽轮辋（22.5×9.00）原采用Q235钢材通过焊接组装而成，但该轮辋重量大、车辆机动性差，油耗随之升高。在能源日趋枯竭、国家强调节能减排的前提下，原有的材料和成形工艺已不能满足需求。因此本文采用7A04铝合金取代Q235钢，开展了深槽轮辋整体挤压成形工艺的研究。
　　通过工艺分析得知该轮辋截面尺寸大，结构复杂，直接整体成形载荷很大，严重影响模具的使用寿命。所以本文着重从降低载荷和改善成形情况进行工艺优化。运用主应力法分析，求解出通过采用空芯坯料反挤工艺降低了反挤压直臂载荷；采用增大挡圈圆角半径和金属预分流设计，不仅避免圆角处充填缺陷，而且明显降低镦挤底部载荷；翻边时通过增设扩口工艺，优化了载荷和挡圈部位的成形。零件特殊的深槽结构，增加了成形难度，通过增设辅助模具设计不仅解决了该问题，而且节约了模具设计成本。最终确定了预制坯→冲孔→芯轴扩孔→反挤压直臂→镦挤底部→扩口缩孔→翻边的成形工艺。
　　结合各工序的优化，最终在12500KN挤压设备下试制成功。性能测试表明，通过多道次等温挤压工艺成形的7A04铝合金深槽轮辋抗拉强度和屈服强度分别达到580.7MPa和511.2MPa，伸长率达到11％，相比传统轮辋，性能大幅度提升，并且减重效果达到50%以上。实验试制结果证明，制定的铝合金轮辋成形试制工艺参数是合理的，设计的模具结构可行，对带有深槽结构薄壁筒状零件的成形提供了重要的指导。

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第1章 综述

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 铝合金特点及发展现状

1.3 挤压技术的发展

1.4 铝合金轮辋概况

1.5 主要研究内容

第2章 成形工艺分析

2.1 零件图绘制

2.2 工艺分析

2.3 挤压件图的制定

2.4 工艺方案的制定

2.5 小结

第3章 反挤压直臂成形模拟

3.1 DEFORM软件简介

3.2 反挤压直臂模拟研究

3.3 反挤压直臂载荷理论研究

3.4 工艺优化

3.5 小结

第4章 镦挤底部模拟和优化

4.1 镦挤底部模拟

4.2方案优化

4.3优化方案模拟分析

4.4 小结

第5章 缩孔和翻边成形模拟

5.1 缩孔与翻边模拟

5.2 方案优化

5.3优化方案模拟与分析

5.4小结

第6章 模具设计与实验试制

6.1 成形工艺确定

6.2 模具设计与装配

6.3 实验验证

6.4 后续热处理及机加

6.5性能测试与对比

6.6小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢