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锻造铝合金车轮成型质量追溯系统关键技术研究赵富博

发布时间：2021-09-09T03:05:47.791Z来源：《中国科技人才》2021年第17期作者：赵富博

[导读]近年来，我国的综合国力的发展迅速，汽车产业产业链条长，技术要求高，体现了国家的经济实力和技术创新水平。

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摘要：近年来，我国的综合国力的发展迅速，汽车产业产业链条长，技术要求高，体现了国家的经济实力和技术创新水平。与发达国

家相比，我国的汽车零部件产业还相对薄弱。随着我国经济的快速发展，汽车工业正在朝着轻量化方向发展。车轮作为汽车的重要部件，

需要具有非常高的安全性，而铝合金锻造车轮可以显著减轻汽车的重量，并提高汽车的运行稳定性、行驶稳定性和安全性。

关键词：锻造铝合金车轮单件；全流程质量追溯系统；关键技术研究

引言

随着国家节能与新能源汽车产业政策的推进实施，整车厂对轻量化零部件的需求急剧增加。特别是锻造铝合金车轮，不仅具有轻量化

的优点，同时其金相组织更为致密，机械性能更为优良。因此，国内铝合金锻造车轮企业正以前所未有的速度飞速发展，并且产品的市场

竞争越来越激烈，企业所面临的压力越来越大。如何通过智能制造的方式，提升生产效率，稳定产品质量，降低生产成本，是每一个企业

迫在眉睫需要解决的问题。

铝合金车轮成型技术1分析

铝合金轮毂因其自身的优势而被广泛使用，其成型技术主要有以下几方面。

1.1低压铸造法

这是在高压铸造和重力铸造之间的浇铸过程，是在压力下以高速将液态金属填充到模具中并迅速固化以形成一定形状的铸件。这种生

产方法可以手动调节和控制工艺参数，并且可以快速进入熔融金属的结晶和凝固过程。其具有铸造结构紧凑，机械性能好，尺寸精确的特

点，适用于厚度，尺寸，高度和结构不同的铸件。然而，其缺点在于，轮辐和轮辋之间过渡的部分相对较厚，并且难以获得熔融金属的补

缩，冷却效果要求高，导致了缺陷难以控制。

1.2液态锻造方法

为了消除在熔融金属的凝固和收缩期间发生的收缩和其他缺陷，需要有效利用金属铸件在凝固期间易于流动的特性。这是一种新兴的

金属成型工艺，可以满足车轮的使用要求，机械性能好于低压铸造，但其内部质量不如锻造铝合金车轮的质量。其内部质量易受工件几何

形状，合金成分，应力等因素影响，并且会出现诸如晶间裂纹等缺陷。

1.3锻造法

主要是使棒坯发生塑性变形，增加铝材料的密度，并改善机械性能。锻造铝合金轮毂的生产过程包括棒料锯切、预锻、终锻、冲孔落

料、修边、旋压、热处理、机加工、抛光或涂装。在上述生产过程中，预锻件和最终锻件属于毛坯制造过程。相比之下，锻造铝合金轮毂

比铸造铝合金轮毂更轻，具有更高的强度和更好的环境性能，但其制造成本及初期投入成本以相对更高。

1.4重力铸造

重力铸造是最传统的铸造技术，具有工艺简单、模具使用寿命长、成本低的特点，能够进行批量生产。但是，它依赖于金属溶液的自

重填充方法，产品致密性低，容易出现沙眼和孔洞等缺陷，表面性能差，强度低。当前，只有少数制造商使用此工艺来制造铝合金轮毂，

这种工艺已逐渐被其他工艺所替代。

铝合金车轮2三维尺寸在线测量技术

目前锻造铝合金车轮生产线通常依赖人工对旋压成形后的工件尺寸进行抽检，由于抽检频次较低且难以对车轮的径向跳动量化，一般

要在车轮经过固溶、时效、车削后出现黑皮才能判断工件的旋压成形不合格，对企业能源产生了较大了浪费。双目视觉三维在线测量系统

与工业机器人的集成应用，在旋压后在线对车轮进行自动化三维测量，并将测量得到的数据自动化处理，在出现尺寸、径跳等超差时可以

及时响应给生产线控制系统停止加工单元继续生产，是保证产品质量一致性、降低废品率、减少废品继续加工耗能的重要手段[3]。双目视

觉三维测量系统则是模仿人类视觉系统成像原理，对同一被测物采用2个摄像机从不同角度成像，通过左右摄像机所成图像的各个同名点

（共轭点）的立体匹配来获取左右图像相应同名点的视差，从而求得物体表面的空间信息。测量前，通过测量视点规划软件虚拟规划出机

器人与三测测量仪视点；测量时，由三维测量软件与机器人系统协同运行，控制机器人自动完成三维测量过程，获得被测物体的完整三维

数据；最后，自动将数据导入数据分析软件，通过三维点云数据与工件数模的比对，对工件的关键尺寸数据进行提取和分析。

为了更好的对测量数据关键尺寸进行自动分析，需要将测量坐标系与设计坐标系进行对齐。坐标系精确对齐可分解为2个步骤：1）初

始对齐。测量坐标系与设计坐标