AUTO PARTS | 汽车零部件
浅谈车轮的生产技术的发展现状
袁水俊
大亚车轮制造有限公司 江苏省镇江市 212300
摘 要： 随着新一轮汽车科技工业革命和汽车产业结构变革的发展浪潮正在迅速席卷整个全球，汽车行业新一代材料、新工程技术广泛应用，新模式、新服务业态不断涌现，为了有效应对这种新发展浪潮，各大型汽车部件制造商和企业分别提出了产品轻量化、智能化、网络化、共享自动化等五大发展战略方向，其中，轻量化发展是不断改善现代汽车动力燃料利用经济性的一个有效途径。而车轮作为现代汽车非常重要的汽车零部件之一，不但要求外形美观，还要努力实现产品轻量化，保证工作可靠性。目前我国汽车铝合金车轮制造产业的经济发展只有十几年的发展历史，是一个新兴的大型汽车专用零部件制造产业，但发展迅猛。这种车轮是由一个轮辋和各种形状的轮辐部件组成，介于汽车车轮和传动车轴之间，是能够承受汽车负荷的一种旋转传动组件。车轮产业是现代汽车当中的一个重要的零部件，不但直接影响着我国汽车的驾驶安全性和运动操控性，同时也对我国汽车的安全节能、环保发展具有重要的战略影响。
关键词：铝合金车轮　生产技术　现状　发展
车轮作为汽车整车行驶部分的主要承载件，是左右整车性能最重要的安全部件。它不仅要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷，更需要经受车辆行驶中来自各个方向因起动、制动、转弯、石块冲击、路面凹凸不平等各种动态载荷所产生的不规则应力的考验。作为汽车最为重要的部件之一，车轮可以说是衡量整车质量和档次的最主要象征之一。1　汽车车轮生产技术的现状
1.1　车轮的材料类别
随着经济的发展，材料工艺也在不断
进步，目前市场上车轮使用的材料主要有：
钢圈、铝合金车轮、镁合金车轮、碳纤维等。
1.1.1　钢轮：钢轮主要材料为合金钢，
分体式轮辐和轮辋，采用拼接、焊接、挤
压等工序进行装配，
1.1.2　铝合金车轮：采用牌号A356
的铸造铝合金或者牌号为6061的锻造铝合
金车轮，铝合金材料工艺可塑性强，外观
花样多，加工精度高，消费者使用起来有
很强的观赏性和舒适性。
1.1.3　镁合金车轮：以镁为主要元素
的合金材料，但是镁合金还未能像铝合金
那样广泛用于车轮市场，主要原因是镁极
易氧化，目前的工艺设备能力来说，熔炼、
铸造、机加工、涂装等既有环保、安全问题，
Discussion about the Development Status of Wheel Production T echnology
Yuan Shuijun
Abstract： W ith a new round of automotive technology industrial revolution and the automotive industry structure change development wave rapidly sweeping the whole world, a new generation of materials and new engineering technology is widely used. New models and new service formats continue to emerge.
To eff ectively respond to this new wave of development, large auto parts manufacturers and enterprises respectively put forward product lightweight, intelligent, networked, shared automation and other fi ve strategic development directions, of which, lightweight development is an eff ective way to continuously improve the economy of modern automobile power fuel utilization. As one of the very important auto parts of modern automobiles, wheels not only require beautiful appearance, but also strive to achieve product lightweight and ensure work reliability. At present, the economic development of China's automobile aluminum alloy wheel manufacturing industry has only a development history of more than ten years, and it is an emerging large-scale automotive special parts manufacturing industry. But it is developing rapidly. This kind of wheel is composed of a rim and various shapes of spoke parts, between the wheel of the car and the transmission axle, which is a rotary transmission assembly that can withstand the load of the car. The wheel industry is an important component of modern automobiles, which not only directly aff ects the driving safety and sports control of China's aut
omobiles, but also has an important strategic impact on the safety, energy conservation and environmental protection development of China's automobiles.
Key words：aluminum alloy wheels, production technology, current situation, development
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又涉及资金投入高，短期生产成本难以下降的难题。目前仅有少量产品在市场上使用。
1.1.4　碳纤维：已成功应用于在车轮行业，但造价昂贵，非要一般消费者可以承受，受制于价格，目前市场应用较少。
1.2　车轮的制造工艺
1.2.1　成型工艺
1.2.1.1　钢轮：主要是通过轧辊、冲压成型轮辐和轮辋，采用拼接、焊接、挤压等工序进行装配，这种工艺生产难度低，经济性好，抗承载，耐用，但是外观简单，重量较重，油耗高，主要应用于农用车、卡车等市场。
1.2.1.2　铸造铝合金车轮：主要重力铸造和低压铸造两大类。
重力铸造：采用人工或机械手从保温炉将铝水浇注至重力模具，浇注过程中铝液依靠重力流动充满模具型腔，采用水雾或空气冷却的方式，使浇注成型的毛坯能满足产品的后期使用性能。这种工艺设备投资小、自动化程度低、材料利用率低下，一般作为常规低压铸造工艺的补充。因其铸造特性轮辋部位漏气率较高，近年来随着旋压技术的发展，现在又开发出重力+旋压工艺，针对漏气率高的特殊轮型，采用重力铸造轮辐旋压轮辋的方式改善轮辋漏气，取得较好的改善。旋压工艺即提高合格率又降低了轮辋的壁厚，起到了轻量化左右。
低压铸造：主要依靠低压机设备将保温炉内的铝水通过升液、升压、保压、泄压等一些工序后充满模具型腔完成铸造成型，再通过水雾或空气冷却的方式以实现顺序凝固，从而获得性能相当的铝合金车轮铸坯。这种压铸工艺目前工艺成熟、自动化程度高、毛坯利用率高，可以较好的保障毛坯质量的一致性，是车轮行业的主流工艺。
铸造+旋压工艺：是铸造轮辐，旋压轮辋。铸旋工艺毛坯的轮辐与普通铸造毛坯的轮辐一样，但轮辋不一样，轮辋部位在开模时，需要根据旋压量计算轮辋毛坯
的厚度与高度。旋压前的工艺流程如下：
铸造毛坯→预车毛坯→预热毛坯→毛坯局
部冷却→旋压机机械手联动作业→尺寸检
查→热处理→机加工。铸造困的工艺为铸
造→热处理→机加工。两者相比，虽然铸
旋工艺铸造毛坯的后续工序较普通低压铸
造多，但由于轮辋部分是通过旋压工序完
成，旋压后的轮辋，在同等强度的情况下
比普通铸造产品的轮辋壁厚更薄，产品更
轻，同时旋压也解决了铸造轮的轮辋疏松、
汽车钢圈价格漏气问题，提高了成品的合格率，达到一
定数量的订单，价格上竞争优势明显，因
为目前技术成熟，随着轻量化的需求增多，
铸造+旋压已广泛应用于汽车厂配套，通
过旋压工艺，提升产品的轻量化水平，降
低了汽车的能耗。
1.2.1.3　锻造工艺：主要有整体锻造
工艺、锻旋工艺、两片式锻造工艺。
整体锻造工艺：锻坯采用加工中心将
轮辐加工成所需的形状，轮辋采用车床加
工，最后进行涂装工序完成产品的制作。
锻造+旋压工艺：锻坯采用加工中心
将轮辐加工成所需的形状，轮辋预留毛坯
余量采用旋压工艺加工成形，再经过车床
加工，最后完成涂装等工序的成品制作。
相对于整体锻造工艺，锻旋毛坯的材料利
用率较整体锻要高一些，因为涉及旋压机，
对企业及设备的要求也高。
两片式锻造轮工艺：采用锻造轮辐+
铸造轮辋工艺，轮辐与轮辋采用螺钉连接，
采用这种工艺生产的车轮，因为仅轮辐部
位使用锻坯，生产成本较低，和常规的锻
造轮价格相比，市场优势明显。
对于锻造轮总体而言，只有一个字
“贵”，但由于锻坯锻打后加工成型，避
免了铸造因顺序凝固而无法克服的缩松、
渣孔等缺陷，材料组织更加致密，材料力
学性能比铸造轮要高很多。锻打产品内部
材料力学性能能保持一致性，铸造产品是
凝固顺序不一，不同部位力学性能差别很
大。
2　机加工的主要流程
主流市场的铝、镁合金车轮毛坯成型
后，主要以数控机床等一些精密设备来完
成毛坯的机械加工成型及相应的精密尺寸
保证。
以铸造铝合金车轮为例主要加工流
程为：铸造毛坯→一序加工→二序加工
→PCD加工、气嘴加工→气密→下转；
一序加工：以毛坯的正面轮缘为基准，
采用夹具装夹固定，用机床完成毛坯加工，
主要加工车轮的后轮缘，背面轮辐、中心孔。
二序加工：以一序加工后的轮缘为基
准，采用夹具装夹固定，用机床完成毛坯
加工，主要加工车轮的正面轮缘，正面轮辐、
装饰盖部位。
采用这种一二序加工的工艺，中心孔、
轮辋等车轮装配部位全部由精密机床加工，
有效的保障车轮端径跳，提升了车辆在使
用过程中的舒适性。
PCD、气嘴加工：主要采用加工中心
完成，根据中心孔采用相应的夹套装配后
进行PCD的加工及气嘴孔加工，采用工装
固定一次装夹加工，有效的保障了中心孔
与PCD之间的位置度，并提升工作效率。
气密：主要以水密或氦检的方式进行
气密性检查，100%检测确认车轮加工后是
否有漏气。
水密主要以目视方法，采用工装密封
上下轮缘，在压力≥0.4Mpa下，维持30
秒以上确认轮辋是否漏气。
氦检以机器为主，采用工装，罩住车轮，
在0.3MPa检测压力，内部真空度≤20Pa
下保压3s，氦气泄漏率≤3.2X10-4m bar
L/s为合格。这种检测方式自动化程度高，
未来的主流检测方式
3　涂装花工艺
随着社会发展进入新时代，消费者对
车轮的需求方向也在发生变化，逐步由实
用性向观赏性转变，对生产工艺也提出了
更高的要求。涂装花已由早年的全涂装
到如今的亮面、抛光、电镀、铣加工等状态。
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铝合金车轮，由于其可塑性强，非常适宜于满足消费者的需求。
针对这些新花状态，我们简单的进行阐述其工艺流程：
全涂装轮：目前90%的普通乘用车均使用此状态，机加转涂装喷粉喷漆即可，因工艺简单、合格率高、价格便宜，车企的主流采购状态。
亮面轮：在全涂装工艺的基础上增加表面车削工艺，由于亮面后会暴露针孔等缺陷，产品的成本较全涂装状态略高，主要应用于一些中高级车型。
抛光轮：机加毛坯发抛光厂对表面进行抛光处理、清洗即可，由于不适用涂料，相对环保，在欧美地区
作为电镀轮的替代品。
电镀轮：机加毛坯抛光处理后再进行电镀的相关工序即可，这种产品因为价格高，上档次，主要欧美国家改装时使用。
铣加工轮：在市场竞争激烈的今天，现有的涂装、亮面已经无法满足个性化需求，车轮设计人员创造性的将铣加工运用到车轮涂装表面。采用铣刀在车面表面加工成各式花纹，提升产品的卖点。这种工艺的变化，丰富了外观，提升了产品的利润。常规的集中状态有涂装+铣加工状态、亮面+铣加工状态、涂装+铣加工+电泳等
4　铝合金车轮的应用
4.1　乘用车
铝合金车轮由于在生产过程中采用数控机床加工，很好的保证了精度，使得汽车在正常行驶过程中，稳固把握汽车驾驶重点，防止整体车身在正常行驶过程中产生过大的抖动。传统钢轮由于加工工艺的局限性，汽车行驶中振动振摆性能非常强，从车轮振动振摆幅度大小方面进行分析，通过铝合金车轮直接代替钢轮，可以轻松实现轮毂振动振摆幅度最大降低12%的振动效果。同时，在整体平衡性性能方面，钢轮在实际生产使用过程中往往需要经过多个钢的轧制加工环节，其中主要包括冷高温轧钢、热轧钢以及旋压钢的焊接等,
致使传统钢制汽车轮毂在其整体上的平衡
性受到大大降低，当汽车正常行驶的加速
度比较高时，汽车容易就会出现产生振动
等不良现象，致使汽车驾驶人员行车安全
性与汽车驾驶舒适性的感受都收到很大影
响，而铝合金车轮由于各种生产工艺技术
水平都比较高，各项性能参数精准，使其
在整体平衡性性能方面整体表现良好，能
大大程度提升汽车中的驾驶人员性能、安
全性与舒适性。
4.2　商用车
近年来，铝合金大巴轮在国内市场遍
地开花，采用铝合金车轮替代钢轮来达到
轻量化，效果明显，铝合金车轮在节能的
基础上，还有良好的散热效果，行驶过程
中汽车通过制动盘把热量传递给铝合金车
轮，车轮通过风孔在行驶中快速散热，有
效提升了制动性能和安全性。可以说材料
特性的变化让商用车本体导热表现更为不
凡。考虑到国内商用车使用现状和铸造车
轮的稳定性，目前商用车主要用锻造铝合
金车轮，而铸造铝合金车轮主要运用于商
用车的售后市场，由车主自行改装，还有
部分用于一些小型特种车辆企业。目前商
用车使用铝合金车轮还处于起步阶段，未
来市场前景很大。
4.3　新能源汽车
从以上优缺点进行对比，我们可以明
显看出铝合金车轮具有最直接的一个优点,
那就是“重量轻”。自身重量越重则其车
辆连续行驶的时间耗能就相对越高，反之
自身重量越轻车辆耗能就越少，对于纯电
动汽车来说，耗能重量越少则其车辆的平
均续航行驶里程就会越长。在目前新能源
续航焦虑的大背景下，铝合金车轮将是新
能源汽车的标配，只有材料的轻量化才能
提升产品竞争力。采用低压铸造+旋压技
术能更好的降低产品的重量，旋压技术的
轮辋更薄，将使车轮在长时间行驶过程中
具有更好的散热效果，更安全的制定性能。
车辆中的刹车和轮鼓及其他部分车轮不易
受到发生过度老化，增加车辆使用寿命,
降低汽车发生爆胎的事故概率。
5　结束语
铝合金车轮因为近几十年的发展，工
艺成熟，配套齐全，投入多，见效也快的
产品。但同时还要面临诸多挑战，人力成
本大幅提升，招工难、资金占用大等特点
还困扰着众多企业。只有、采用新工艺、
提高自动化水平、持续降低成本，通过质
量控制体系，使自身与主机厂协调发展，
才能适应市场变化和产业结构调整，才能
提高劳动效率、满足主机厂和售后市场需
求。
随着工业4.0对制造成本的降本增效，
新能源车的发展，铝合金车轮在汽车工业
和汽车轻量化进程中也将扮演越来越重要
的角。
参考文献：
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第五期.25页
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作者简介
袁水俊： （1985.04—），男，汉族，江苏省丹
阳市人，专科学历，本科在读，工程师
职称。研究方向：汽车铝合金车轮的设
计与制造。
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