一种高强度轻量化轮毂及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110341373A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201810281137.7(22)申请日2018.04.02(71)申请人深圳前海赛恩科三维科技有限公司地址518000广东省深圳市南山区南山街道荔山工业园2栋203室(72)发明人不公告发明人(51)Int.Cl.B60B5/02(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种高强度轻量化轮毂及其制作方法(57)摘要本发明针对汽车轻量化的发展需求，提出一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法。对高强度轻量化轮毂的有限元建模，获取轮毂受力载荷，分析轮毂的静力学强度特性，以轮毂受力的最大变形量为约束条件，满足轮毂强度刚度为目标。对轻量化高强度复合材料的轮毂进行结构的优化设计，利用增材制造和减材修复的工艺方法制造本发明所设计的增强复合材料的轮毂。CN110341373ACN110341373A权利要求书1/1页1.权利要求1，一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在于以轮毂受力的最大变形量为约束条件，满足轮毂强度刚度为目标，对轮毂的结构进行优化设计，对轮毂进行有限元分析，完成对实验轮毂的有限元建模,获取轮毂受力载荷,分析轮毂的静力学强度特性。2.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在于，本发明利用轮毂主要是由轮辐和轮辋构成，建立五通风孔辐板式轮毂模型，采用整体深槽式轮辋，在ANSYS12.0中建立仿真模型，进行了部分简化处理，采用粘接方式使加载轴、安装盘、轮毂成一体便于力的传递，所得有限元结构模型如图1所示。3.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在于，本发明选用SOLID45单元进行网格划分，单元通过8个节点来定义，每个节点有3个沿着x,y,z;方向平移的自由度，单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力强化、大变形和大应变能力，通过Proe三维软件建立三维图形，并对对轮毂圆角和气门孔等进行简化，在Ansys中把简化的轮毂三维模型再转换成有限元模型，轮毂的形状采用四面体二阶单元划分网格，单元尺寸选取8mm，并使用自由划分网格。4.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在于最大应力值为178.4MPa，轮辋的变形量小于1mm，在变形方面，加载轮毂的变形量最大为3.497mm。5.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在于在在设置了这五个变量,分别为轮辋的厚度TH6、轮辐的厚度TH8、安装凸台的厚度TH1和轮辐和凸台的过度圆弧R7和R11来进行优化在建立轮毂优化模型时,设置状态变量就是要对轮毂所受的应力加以约束,以保证设计的安全性和可靠性,轮毂最大应力σmax不超过材料强度极限，σmax≤240MPa。6.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在利用增材和减材修复的工艺方法对所设计的轮毂进行制造，采用高强度纤维复合材料，利用增材制造的工艺方法制造轮毂。7.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在利用绘制轮毂的三维图，在3D打印机中将五孔结构轮毂的三维图结构图转换成切片文件，将CAD格式转换成STL格式。8.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在利用将stl格式文件导入轮毂三维切片软件进行切片操作，完成平台参数的设置；进行参数设计（包裹喷嘴直径、线材直径、层高、打印温度），完成包括外圈打印温度、内圈打印温度、外圈打印速度、填充速度等设置；同时对设计参数的支撑参数、支撑类型进行设置。9.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化汽车轮毂及其制造方法，其特征在利用导入高强度纤维复合材料进行轮毂结构的3D打印成型，其中的碳纤维沿着受力方向排列，成型的轮毂经过表面处理的得到光滑的轮毂成品。10.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化轮胎及其制造方法，其特征在利用材料的选择：碳纤维高分子热固性复合材料、碳纤维高分子热塑性复合材料玻璃纤维高分子热固性复合材料、玻璃纤维高分子热塑性复合材料、尼龙热塑性材料、玄武岩高分子复合材料等高强度纤维，或高强度纤维与高分子组成的复合材料等。2CN110341373A说明书1/4页一种高强度轻量化轮毂及其制作方法技术领域[0001]本发明提出一种高轻度轻量化轮毂及其制作方法，属于汽车制造领域。背景技术[0002]汽车作为大众交通工具，已经融入了现代人们的生活中了，随着汽车的不断更新，现在汽车向轻量化，智能化，环保化的方向发展。而轮毂作为汽车的承载部件，其结构设计的合理性，行驶过程中的舒适性，操控的稳定性，耗油量以及安全性等各项参数都对汽车的