近年来人们对车辆的节能减排越来越重视，因此重量轻的铝合金车轮逐渐替代钢车轮应用在各种车辆上，商用车车轮由于与地面接触面积大，摩擦产生大量的热，容易发生爆胎和刹车失灵等事故，铝合金的传热系数是钢的３倍，可以快速散热，而且铝合金车轮还具有良好的附着性和缓冲性能等特点，在大型车市场具有广阔的前景，吸引着越来多的轮毂厂家投入生产和研发。
随着车轮轮辋旋压技术迅速发展，旋压技术制造的车轮以其重量轻、强度高、造型美观越来越受到各个制造厂家及车主的青睐，轮辋部位经过强力旋压后，晶粒得到细化，力学性能得到进一步提高，车辆的使用安全性能进一步得到了保障。
旋压工艺介绍
H型铝车轮的生产流程如图1所示，从图中可以看出6061铝合金棒料经过锻造及扩口冲孔工序后即可进入旋压，旋压采用热旋压，旋压后的毛坯再经过热处理、机加工等工序完成整个生产过程。
图1 铝合金H型铝车轮成形工艺路线
旋压过程有限元模拟
以一款20寸的H型车轮为例对其强力旋压成形过程进行有限元模拟，考察坯料在旋压过程中的流动填充情况，以及旋压错距对轮辋部位坯料流动的影响，为H型车轮强力旋压工艺的制定提供可靠依据。
旋压模型建立
该款H型铝合合金车轮尺寸为20英寸，轮宽为14英寸，材料为6061铝合金，模拟过程中采用双旋轮对坯料进行旋压，在旋压过程中上模及下模是将轮辐部位紧紧压住的，只有轮辋部分参与旋压变形，为了提高计算效率，将旋压模型进行必要简化，进而提高计算分析效率，简化后的模型如图2所示。
1-旋轮2；2-上模；3-旋轮1；4-下模；5坯料；
图2 简化后的H型铝车轮旋压模具
旋压模拟参数
旋压模型如图3所示，模拟分析过程中将上模、下模和定位块设置为主动，坯料和旋轮设置为从动，主轴转速300r/min，摩擦系数0.1。旋轮及模具温度设置为250℃，坯料温度为350℃，坯料网格数量划分为18000个。
图3 铝车轮旋压工艺简化模型
旋压过程中旋轮运动为轴向和径向的复合运动，运动轨迹为一条曲线。以成品轮的轮辋外侧型线为基础，分别绘制旋轮1和旋轮2的轨迹，将轨迹的坐标点输入软件的运动控制中，以此得到分析过程中旋轮的运动轨迹。
旋压模拟结果
计算得到的H型车轮旋压过程如图4所示
图4 铝车轮旋压成形过程
图4a为上侧始旋阶段，旋轮沿Z向及X向进给，旋轮1与坯料的接触面积不断变大，旋轮2也开始对轮坯进行旋压；图4b为稳旋阶段，成形轮辋直筒部位，此阶段坯料变形量较为均匀，在旋轮的作用下坯料逐渐贴靠上模；图4c为终旋阶段，轮辋上侧及内轮缘部位旋压完毕，整个轮辋上部分旋压结束；图4d为下侧始旋阶段，随着旋轮沿Z向及X向的进给，旋轮1与坯料接触面积不断变大，旋轮2也开始对轮坯进行旋压；图4f为稳旋阶段，主要成形轮辋直筒部位，此阶段坯料变形较为均匀，在旋轮压力下坯料逐渐贴靠下模；图4e为终旋阶段，轮辋下侧及内轮缘部位旋压完毕，整个车轮下侧旋压过程结束，从模拟中可以看出整个旋压过程坯料成形较为平稳，未出现折叠缺陷。
旋轮形状及旋轮错距对轮辋成形的影响分析
错距旋压是将多个旋轮在轴向互相错开，而在径向又依次使毛坯减薄的一种旋压方式。从而增加了对变形区的约束，使工件的直径精度也得到了改善。由于上侧的旋轮轨迹长度较长且直线部分较多斜度较小如图5所示，因此在轮辋旋压过程中容易产生坯料的堆积和翻料。所以旋轮错距的选择对上侧的轮辋成形有非常重要的影响。
图5 旋轮2上侧轨迹
模拟中上侧始旋阶段坯料刚开始沿z轴向上运动，坯料堆积较少，在上侧稳旋阶段由于轨迹长且斜度较小容易堆积坯料。分别对旋轮错距为30mm和50mm两种情况进行模拟，考察错距大小对坯料成形的影响。
图6 不同错距对铝车轮坯料成形的影响
从图6中可以得出，H型轮辋长度较长且斜度较小，旋压过程中，当旋轮错距为50mm时，旋轮1和旋轮2的距离较大，旋轮旋压时在直线阶段容易造成坯料的堆积和翻料。当旋轮错距为30mm时，旋轮1和旋轮2的距离较小，因此旋轮1旋压时能压住旋轮2旋压后的坯料，使坯料往旋轮1上侧的方向堆积，旋轮2上侧没有坯料堆积，成形良好。
结论
⑴利用数值模拟技术，可以得到按照各种工艺参数下轮坯的成形填充情况，有利于观测坯料的成形缺陷，为车轮开发和设计提供可靠依据。
⑵旋轮之间的错距过大时坯料容易堆积翻料，减小错距有利于减少坯料堆积。
铝车轮生产制造优缺点：铝车轮的直径一般是中、小直径，大直径 铝合金车 轮的制造技术还有一定困难（如客车和卡车使用的大 直径车轮） ?就弹性模量而言，钢车轮有一定的优势， （碳钢的弹性模量在196~206GPa的范围内，铝合金的 弹性模量在72GPa左右） ?如果整车行驶速度不高、道路又是较差的，铝车轮 没有优势 优点 缺点 、铝合金车轮的结构和分类 车轮的结构： 主要由两部分组成 轮辐 轮辋 1、铝合金车轮按结构形式分： 1片式（整体式） 2片式 3片式 2、铝合金车轮按生产方式分： 1）铸造：重力铸造、低压铸造、液态挤压、反压铸造、离心铸造、 真空压铸、半凝固铸造等 2）锻造 优缺点: 锻造车轮简单说有以下优点：1.强度高，2.重量轻,3.相对铸 造车轮节省燃油。 但目前受限于行业整体技术状况，包括材料，加工工艺， 成本等因素。目前仅少量用于零售改装市场。