張志良

中信戴卡股份有限公司，中國·河北 秦皇島 066011

鋁合金；車輪設(shè)計；問題分析

1 引言

在中國科技創(chuàng)新的新時期，汽車已經(jīng)逐步地變成人們?nèi)粘３鲂械某Ｒ姶焦ぞ撸瑩碛写笈帕康母邫n汽車已經(jīng)成為獨特的潮流追求。目前，很多的大排量汽車中傳統(tǒng)鋼絲結(jié)構(gòu)的車輪逐漸被整體式鋁合金車輪所取代，其在車體中的車輪材質(zhì)配備中具有獨特的優(yōu)勢，能夠有效地提升車體的穩(wěn)定性和運行的安全性。對于汽車而言，鋁合金車輪是不可或缺的行駛部件和安全部件，將涂裝工藝應(yīng)用在車輪生產(chǎn)中，不僅能夠使其力學性能與鑄件表面質(zhì)量得以提高，還可以確保汽車的車輪色彩界面更為清晰，使得汽車外表更具色彩性特征。由此可見，深入研究并分析鋁合金車輪的涂裝工藝具有一定的現(xiàn)實意義。

2 鋁合金車輪設(shè)計特點

2.1 實用性

在鋁合金車輪的實際設(shè)計中，實用性是其最主要的特征。由于汽車是一種日常的出行交通工具，設(shè)計人員必須要將使用人員的生命健康安全放在首位。由于汽車的質(zhì)量以及負載量與車輪質(zhì)量之間息息相關(guān)，其在設(shè)計時必須要針對不同的排量車型和用途的汽車進行層次的受力分析，對車體中具備CAD 系統(tǒng)車輪進行模擬的行駛實驗，不斷的優(yōu)化安全系數(shù)，保證鋁合金車輪以及熱處理工藝的應(yīng)用合理性，實現(xiàn)鋁合金車輪性能的改善[1]。

2.2 可行性

在鋁合金車輪的制作過程中，其鑄造方式無論是重力鑄造、壓力鑄造還是低壓鑄造等都需要利用模具來完善處理工作，將液態(tài)或者是半液態(tài)的鋁合金填充于其中，保證車體內(nèi)部可以在不同的壓力下結(jié)晶、補縮或者塑性變形，且輔之于少量的切削加工工藝。在鋁合金車輪的制作過程中，其具有鋁合金鑄件的共性和車輛承載的特點。因此，在設(shè)計整體式鋁合金車輪時，必須要根據(jù)生產(chǎn)加工工藝的實際情況將不同零部件的厚度和加工原料的進行圓角與脫模斜度的鑄造，選擇合適的粗糙度尺寸以及形體位置，確保車輪壁厚均勻、車輪體的延緩情況，線條流暢等對其具體的外觀品質(zhì)以及內(nèi)在性能進行有效的觀察處理，及時地將鋁合金車輪的缺陷事項完善。值得一提的是，對于整體式鋁合金車輪的壁厚必須要保持強度大小一致，實現(xiàn)車輪的前行以及車輛的運載，使得車輪的質(zhì)量得到有效改進[2]。

2.3 規(guī)范性

鋁合金車輪只有在裝配整車或者行駛時才能發(fā)揮其應(yīng)有的價值。為了進一步的改善車輪安裝的流程，必須要對車型進行適應(yīng)性轉(zhuǎn)換以及配套互換，采用有利的中國標準以及行業(yè)標準，實現(xiàn)車輪與其他零部件安裝配合度，有效地將車輪的安裝車輪的安裝孔數(shù)、孔徑和孔深與盤式制動器協(xié)調(diào)起來，參照不同的其他的車輪孔徑，使其制動轂的直徑和深度與鼓式制動器相互配合，根據(jù)所使用的軸承來設(shè)定。對此，還必須要根據(jù)實際情況對車輪所具有的技術(shù)要求改進，使其符合產(chǎn)品車輛質(zhì)檢評定，及時對車輪進行合理化設(shè)計。

2.4 創(chuàng)造性

整體式的鋁合金車輪在設(shè)計和使用中必須要不斷的改進和創(chuàng)新，完善設(shè)計生產(chǎn)體系，改善設(shè)計者的設(shè)計空間發(fā)揮余地。由于鋁合金車輪的輪輞和輪轂是固定的，其輪輻有較大的設(shè)計空間，可以積極地調(diào)動設(shè)計者的設(shè)計積極性，使得最終的成品更加有效，在滿足承載強度的基礎(chǔ)上，自由地設(shè)計出多種結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)創(chuàng)新且多樣化的輪輻造型設(shè)計。輪輻盡量采用曲面或流線形式，使其產(chǎn)生動感，形成新型的需求，符合不同的車輪設(shè)計層次管理，提升消費者的審美情趣，滿足車輛排量用途，引進新的合作生產(chǎn)商，從發(fā)展、仿制以及改進，滿足自行設(shè)計的要求，以此來確定零部件的多元處理，提升車輪使用效果，提升設(shè)計制作技巧。

2.5 一致性

整體式鋁合金車輪是車輛的重要組成部分，車輛中的其他零部件與之相配比具有協(xié)調(diào)配套作用。在整體式鋁合金車輪設(shè)計管控時，必須要注意其與制動器、減震器、發(fā)動機以及車身等零部件的配合，在鋁合金車輪的結(jié)構(gòu)以及色彩銅鑼等方面，與車輛的用途有效結(jié)合，實現(xiàn)技術(shù)與藝術(shù)之間的統(tǒng)一，保證其觀賞性與節(jié)奏性的結(jié)合。一旦整體式鋁合金車輪的規(guī)格種類以及質(zhì)量統(tǒng)一化就有利于實現(xiàn)車輛企業(yè)運行的有機發(fā)展，利于后續(xù)的維修保養(yǎng)以及控制，保證車輛行駛的平穩(wěn)性以及安全性。

3 鋁合金車輪設(shè)計中存在的問題

3.1 輪輞型面的設(shè)計問題

在對輪輞型面進行設(shè)計處理時，必須要保證其內(nèi)部車體質(zhì)量得到改進，使其符合中國規(guī)定，提升車體運行的實際效率。由于目前中國車輛在鋁合金車輪的測繪中往往會忽視這一點，沒有貫徹落實中國標準，僅僅按照規(guī)定進行實物的操作，對于固定好的輪輞型面的尺寸和公差不重視。在選擇使用材料時，必須要選擇正確的結(jié)構(gòu)性材料，不能通過增加材料的壁厚等來提升材料的質(zhì)檢效果。目前，中國已經(jīng)發(fā)現(xiàn)同規(guī)格的車輪在不同企業(yè)生產(chǎn)中其質(zhì)量相差過大，嚴重時甚至還可能相差0.4 至0.5 千克[3]。為了進一步的保證輪輞型面的設(shè)計符合中國規(guī)定，必須要根據(jù)實際情況來對其車體的車輪設(shè)計結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)化分析，學習其他車體設(shè)計企業(yè)中車輪設(shè)計的優(yōu)勢，改善其車體的設(shè)計成果。不僅如此，在設(shè)計管理中由于其輪輞型面復雜性較強，其整體的設(shè)計結(jié)構(gòu)具有較強的設(shè)計管理效用，局部化的問題種類較多。對此，必須要實現(xiàn)其內(nèi)部的體系化建設(shè)，改善基礎(chǔ)設(shè)計局限。

3.2 車輪選材的合理性問題

在整體式鋁合金車輪的設(shè)計時，必須要選擇合適的材料，使得車輪在設(shè)計中其內(nèi)部的車輪選材具有代號，生產(chǎn)產(chǎn)品以及其他的可識別的商標。在此期間，車輪的最大設(shè)計承載質(zhì)量、制造日期、生產(chǎn)批號以及其他的情況必須要根據(jù)中國的規(guī)定進行處理，實現(xiàn)內(nèi)部的生產(chǎn)高效性，通過指導用戶來正確選擇車輪胎以及改善質(zhì)量跟蹤情況。除此之外，還有部分標有生產(chǎn)廠名或者商標的廠家，為維護自身的基本權(quán)益必須要高效的、及時地注冊商標，以此來維護企業(yè)的合法權(quán)益。在車輪的外緣設(shè)計上，有檢察機構(gòu)來檢查其跳動的加工面。在價格的報批中，使得整體的車輛運行機制更加的細致化，對此可以保證在車輛質(zhì)檢時，其誤差保持在三毫米左右。由于車輪在具體的制造過程中，其整體的車體質(zhì)量均衡性要求較強，管理要求較高，在企業(yè)的合理管控中，企業(yè)往往會忽視這一點，車體速度也會降低，所以企業(yè)必須要加強對其的重視力度[4]。

4 鋁合金車輪的設(shè)計處理方式

4.1 鋁合金車輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式

車輪制造企業(yè)的設(shè)計加工方式依舊采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法以及設(shè)計流程，在產(chǎn)品的設(shè)計過程中，其結(jié)構(gòu)強度，運行性能以及其整體式鋁合金車輪的試驗流程都會受到產(chǎn)品的設(shè)計流程成果的檢驗影響。由于產(chǎn)品的成本建設(shè)周期長，成本體系管控要求高，產(chǎn)品的成果通過率也較好。為了避免反復地修改模型，設(shè)計人員在設(shè)計產(chǎn)品時會增加其設(shè)計周期，對某一個環(huán)節(jié)精益求精，這無形中會造成一定的材料浪費以及成本增加。不僅如此，在對結(jié)構(gòu)進行反復修改時，設(shè)計人員也只是憑借經(jīng)驗，通過局部增加材料能提高產(chǎn)品的使用效能，其理論依據(jù)具有較強的目的性，可以使得材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化趨勢明顯。在對鋁合金車輪的進行結(jié)構(gòu)設(shè)計管控時，必須要根據(jù)實際情況加強整體式鋁合金車輪的結(jié)構(gòu)強度以及使用性，創(chuàng)新其鋁合金車輪的實際效果、使用方式以及運行效率，且對其進行合理化的界定。

4.2 載荷量的處理方式

在整體式鋁合金車輪的設(shè)計過程中，其車輪所受到的應(yīng)力會存在應(yīng)力殘余。在車輪制造過程中，由于零件疏松，針孔過大的問題會導致材料的屬性和強度一定的殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力受到多種因素的影響，難以在實踐中對其進行多元化的定量分析。目前，車輛的車輪承受載荷來源于輪毅緊固螺栓產(chǎn)生的預緊力、車輪高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力和試驗彎矩載荷等三個方面，對此必須要創(chuàng)新其整體的設(shè)計理念。在設(shè)計過程中，我們會發(fā)現(xiàn)隨著設(shè)計載荷量以及試驗彎矩的增大，車輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)力也呈現(xiàn)出一種線性增強的趨勢，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力值均低于材料的屈服極限，線性結(jié)構(gòu)強度較差[5]。因此，必須要結(jié)合對應(yīng)的理論結(jié)構(gòu)方式，對車輪進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，初步預測車輪的結(jié)構(gòu)強度和產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證產(chǎn)品的設(shè)計周期，最大程度降低產(chǎn)品的設(shè)計和制造成本。

4.3 精準化設(shè)計

為了進一步降低車輪的重量，提高承載能力，需要不斷提升鋁合金車輪制造技術(shù)相應(yīng)的機床硬件，用更簡單的鑄造技術(shù)，能讓機械操作知識比較弱的從業(yè)人員迅速掌握鋁合金車輪制造工藝，并且能夠提高技術(shù)升級的更新?lián)Q代速度，通過簡單的操作方法進一步提升鋁合金車輪制造技術(shù)應(yīng)用的范圍。鋁合金車輪制造技術(shù)依賴機床數(shù)控手段的有效輔助，所以進一步提升汽車行業(yè)的完整度，先進性，加強對于鋁合金車輪制造技術(shù)朝著高精度方向前進。為了達到這個目標，可以采用更先進的制造材料，例如利用7075 的鋁合金進行生產(chǎn)，經(jīng)過科學研究證明，該鋁合金在熱變形動態(tài)再結(jié)晶的過程中的晶粒度演化模型較為優(yōu)良，能夠最大限度減少設(shè)計圖紙和最后成品的誤差，誤差最大不超過5.6%[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段中國越來越重視鋁合金車輪的設(shè)計管控過程。為了進一步的提升車輛的承載力，實現(xiàn)車輛運行的安全性以及可靠性，必須要在車輛的外觀設(shè)計中實行后續(xù)的造型設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體框架性創(chuàng)新，通過多樣化的實驗結(jié)果對依賴性和設(shè)計性強的鋁合金車輪進行技術(shù)完善，為其后續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。