南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11緒論1.1摩托車車輪發(fā)展概況隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，摩托車工業(yè)也快速的壯大起來，摩托車成為了人們出行所使用的主要交通工具之一。尤其是在發(fā)展中國家里，摩托車的擁有數(shù)量非常龐大。在我國各大城市里，摩托車已經(jīng)成為許多家庭的主要交通工具。正是由于摩托車市場的龐大的需求量，從而促使了摩托車企業(yè)的快速發(fā)展，制造摩托車的工藝也在不斷進(jìn)步。摩托車車輪是摩托車中極其重要的部件之一，它的質(zhì)量好壞直接影響著摩托車行駛的安全和可靠。早期的摩托車速度較低，其車輪結(jié)構(gòu)為剛性連接，輪胎為高壓胎。隨著輪胎及車輪技術(shù)的發(fā)展，低壓輪胎逐漸取代了高壓輪胎。與此同時(shí)，低壓輪胎又出現(xiàn)了無內(nèi)胎輪胎。目前，摩托車車輪主要有三種結(jié)構(gòu)形式：輪圈輻條組合式車輪、輻板式整體車輪和輕合金車輪。輪圈輻條組合式車輪是一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式，該種車輪與早期剛性連接的車輪相比，減震性能較好。但是，這種車輪受結(jié)構(gòu)的限制，車輪的外形變化比較困難，不能適應(yīng)摩托車外觀造型日新月異的需要。并且由于這種結(jié)構(gòu)車輪受輪圈沖孔的限制，不能裝配無內(nèi)胎輪胎，使它的發(fā)展大受影響。輻板式整體車輪分為輻板式整體鋼車輪和輻板式整體鋁車輪。輻板式整體鋼車輪主要用于中、低擋小輪徑摩托車。其鋼制輪圈的工藝方法是用鋼板卷制后焊接成型，使用一段時(shí)間后，焊接部位易生銹造成無內(nèi)胎車輪漏氣。輻板式整體鋁車輪有質(zhì)量小、鋁輻板形狀容易變化等優(yōu)勢。另外，鋁合金輪圈和鋁輻板通過表面處理后，可以形成車輪所需要的各種顏色，滿足了消費(fèi)者對多種顏色的需求。輕合金車輪是一種整體式車輪，主要有鋁合金車輪和鎂合金車輪。鎂合金車輪具有比鋁合金車輪更誘人的潛在優(yōu)勢。雖然目前鎂合金車輪已經(jīng)開始應(yīng)用于摩托車，但主要局限于賽車上，它不能像鋁合金車輪那樣進(jìn)行大批量生產(chǎn)，其主要是因?yàn)椋?)鎂與氧氣有極大的親和力，在液態(tài)下鎂可以劇烈氧化和燃燒，在熔煉和整個(gè)鑄造過程中必須在保護(hù)性氣氛的覆蓋下進(jìn)行，否則會發(fā)生燃燒事故。而目前的保護(hù)性氣氛都涉及環(huán)保問題，不僅會破壞大氣臭氧層，而且對人體危害性較大，且極易損壞設(shè)備和建筑物。2)鎂合金的化學(xué)穩(wěn)定性差，車輪在使用過程中極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文23)目前，尚無公認(rèn)的適合大批量生產(chǎn)的成套鎂合金加工設(shè)備和工藝。鋁合金的初次登場是在50年代，鋁合金車輪首次被用于追求高性能的賽車中。因?yàn)殇X合金車輪質(zhì)量輕、散熱性能好，并且具有良好的外觀，所以，鋁合金車輪逐步代替了鋼制車輪。鋁合金車輪具有以下特點(diǎn)：1)散熱快、安全。由于轎車在高速行駛時(shí)，輪胎與地面摩擦?xí)a(chǎn)生較高的溫度，制動(dòng)盤和制動(dòng)片摩擦?xí)a(chǎn)生較高的溫度，在這樣的高溫作用下，輪胎和制動(dòng)片均會加速磨損和老化，制動(dòng)效率下降，輪胎氣壓升高，易造成爆胎和剎車失靈的事故。鋁合金的傳熱系數(shù)比鋼材大3倍，可將輪胎和制動(dòng)盤上產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)到空氣中去，避免了輪子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的種種弊病，從而增強(qiáng)了制動(dòng)效能、提高了輪胎和制動(dòng)盤的使用壽命、有效的保障了汽車的安全行駛。2)重量輕、節(jié)能。鋁材比重比鋼材小，平均每只鋁合金車圈比鋼質(zhì)車圈要輕2公斤左右，一輛轎車以5只車輪（包括一只后備車輪）計(jì)算可減輕重量10公斤。減輕重量也就意味著節(jié)省燃料。3)舒適性好。鋁合金車圈是精密的鑄造件，精加工表面達(dá)到80到90，失圓度和不平衡很小，特別是鋁合金的彈性模數(shù)較小，抗振性好，能減少行駛中的車身振動(dòng)，提高了整車的舒適性。4)外觀漂亮。鋁合金車圈外表是經(jīng)抗腐蝕處理再靜電粉體涂裝，它可以鑄成各種花式外形，讓人感到有一種美觀、精致和豪華的感覺。有車族往往不惜重金更換自己中意的花式外形?；阡X合金材料有眾多的優(yōu)點(diǎn)，我國摩托車工業(yè)也主要是生產(chǎn)鋁合金車輪，本課題也采用應(yīng)用廣泛的鋁合金材料做為摩托車輪轂的材料。1.2鋁合金輪轂成形方法的選擇與對比生產(chǎn)鋁合金輪轂的方法有鑄造法、鍛造法、沖壓法以及大直徑焊管輥壓輪圈法。熱鍛鋁輪轂的應(yīng)用較早，多采用加工性、耐腐蝕性、切削性均較好的6061鋁合金。鍛造鋁輪轂的質(zhì)量好，但成本高，效率低，適于年產(chǎn)10萬件的生產(chǎn)規(guī)模，只模鍛輪盤效果較好。沖壓法是將5454合金的板材深沖成圓筒，再去掉下底和上緣，得到無縫大直徑管坯，經(jīng)輥壓成型制得得輪圈性能好，但材料利用率僅為50，且壁厚不均勻。使用大直徑焊管輥壓輪圈法也能加工出性能高得鋁輪轂，但這種方法主要適合于制造二件式鋁輪轂。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3鑄造法是目前鋁合金輪轂成型方法中非常成熟的一種成型方法，它擁有成套的制造鋁合金輪轂的設(shè)備和工藝，非常適合制造輪轂這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求較高的重要部件，被廣泛的應(yīng)用于摩托車鋁合金輪轂的制造當(dāng)中。根據(jù)本課題零件材料為ZL101A，年生產(chǎn)綱領(lǐng)為50000件，應(yīng)選擇鑄造法來鑄造出該摩托車輪轂。1.3鋁合金輪轂鑄造方法的選擇和對比目前，國內(nèi)外生產(chǎn)輪轂的主要鑄造成型方法有壓力鑄造、金屬型重力鑄造、擠壓鑄造、和低壓鑄造。下面對現(xiàn)行各種主要輪轂鑄造成型方法進(jìn)行論述和比較。壓力鑄造的特點(diǎn)是在高壓高速下充型，高壓下結(jié)晶。在這一過程中，金屬液容易卷入氣體、夾雜物。高壓射流會破碎氣體，形成彌散的小氣孔留在鑄件中，致使鑄件不能通過熱處理來提高強(qiáng)度。所以壓鑄一般適宜生產(chǎn)不需承受較大沖擊載荷的薄壁類殼體、外罩體，根本不適合制造作為摩托車重要安全部件的輪轂。在輪轂的金屬型重力鑄造中，鑄件的凝固收縮補(bǔ)償只能通過建立順序凝固必需的溫度梯度來保證，因此必須在輪輻輪緣交接的熱結(jié)處及中心厚大部位設(shè)置冒口，導(dǎo)致金屬熔體工藝收得率較低，只有4060。同時(shí)，由于補(bǔ)縮所需得溫度梯度及壓力均較低，該方法得工藝過程必須嚴(yán)格控制，否則容易產(chǎn)生縮孔、縮松、夾渣、氣孔等缺陷。相比于其他幾種利用壓力進(jìn)行充型和凝固的鑄造方法，該方法得到的輪轂鑄件外部和內(nèi)部質(zhì)量都較差。由于僅靠重力作用下結(jié)晶，所產(chǎn)生的輪轂組織致密度、抗拉強(qiáng)度和硬度低于差壓鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造和壓鑄等。其伸長率也遠(yuǎn)不及差壓鑄造和低壓鑄造。擠壓鑄造是借助擠壓鑄機(jī)壓頭的機(jī)械壓力，把澆入鑄型的合金液擠壓成型，并在壓力下凝固。擠壓鑄造的輪轂，表面粗糙度低，結(jié)晶壓力高，組織致密。但是一般普通的油壓機(jī)的功能簡單，達(dá)不到擠壓鑄機(jī)的要求。另外，擠壓鑄造不如重力鑄造有澆注系統(tǒng)，也不如低壓鑄造的升液管進(jìn)液口在合金液中間有效避渣，其鑄件氧化夾渣嚴(yán)重。擠壓鑄造雖然結(jié)晶壓力大，但由于摩托車車輪特殊的結(jié)構(gòu)，輪輻處很多窄小的薄壁處凝固后失去補(bǔ)縮通道作用，輪輞局部得不到補(bǔ)縮。低壓鑄造中，金屬液在數(shù)倍于大氣壓的壓力下進(jìn)行充型和保壓凝固，鑄件的致密度較高，縮孔縮松較少，產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量較好。并且由于該方法利用壓力進(jìn)行充型和補(bǔ)縮，一般不需在輪輻上設(shè)置冒口，并簡化了澆注系統(tǒng)，因此大大提高了金屬熔體的工藝收得率。低壓鑄造的“緩慢充型”、“順序凝固”比壓鑄優(yōu)越而不易產(chǎn)生氣孔、補(bǔ)縮不足。它的“低壓充型”、“增壓結(jié)晶”也比金屬型鑄造充型、補(bǔ)縮更好。另外，在低壓鑄造的基礎(chǔ)上，又發(fā)展出一種差壓鑄造方法。這種方法比低壓鑄造南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4充型更平穩(wěn)、補(bǔ)縮更充分、結(jié)晶壓力更大，因此差壓鑄造產(chǎn)品輪廓更清晰、組織更致密、力學(xué)性能提高較大。但是，由于國產(chǎn)差壓鑄造設(shè)備奇缺，工藝過程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，很少用此方法生產(chǎn)摩托車輪轂。所以，對各種鑄造方法進(jìn)行比較后，覺得低壓鑄造是制造摩托車鋁合金輪轂的最佳的成型方法。1.4國內(nèi)外低壓鑄造發(fā)展概況低壓鑄造與我們普遍應(yīng)用的金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模精密鑄造等工藝相比較，它是一種新的特種鑄造。低壓鑄造工藝具有優(yōu)于其它鑄造工藝的獨(dú)特之處。我國是從五十年代開始研究低壓鑄造的。它的發(fā)展非常迅速，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)僅有三十余年的時(shí)間。目前，國內(nèi)汽車、拖拉機(jī)、摩托車等制造廠已經(jīng)形成專業(yè)化的低壓鑄造車間，造船、電機(jī)、儀表、輕工和國防工業(yè)也廣泛采用了這種工藝，并由生產(chǎn)簡單件發(fā)展到了生產(chǎn)復(fù)雜件。由于低壓鑄造工藝有著上馬快、投資少、占地小、容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。所以，我國的許多工廠和單位，可以成熟的運(yùn)用低壓鑄造工藝來生產(chǎn)高要求的鋁合金復(fù)雜鑄件。如生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)上的鋁合金汽缸體、汽缸頭、曲軸箱、活塞體等復(fù)雜鑄件。甚至有些單位已成功的運(yùn)用低壓鑄造法來澆注大型簿壁葉片復(fù)雜鑄件，實(shí)現(xiàn)了以鑄代鍛。鋁合金產(chǎn)品由于具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱率好、吸收沖擊能力強(qiáng)以及不易生銹、外表美觀等優(yōu)點(diǎn)，近年來廣泛的應(yīng)用在航空、汽車及輕工業(yè)等領(lǐng)域中。低壓鑄造則主要應(yīng)用于鋁合金鑄件的產(chǎn)品上，隨著對鋁合金鑄件的質(zhì)量要求和性能要求越來越高，鋁合金低壓鑄造幾乎已成為一項(xiàng)必不可少的工藝，并在一定情況下代替了部分壓鑄鋁合金鑄件。在國外，低壓鑄造的研究開始于二十世紀(jì)初期。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，隨著航