鋁合金輪轂的案例
一種鋁合金輪轂的閉式鍛造工藝方案
采用鍛造鋁合金輪轂，可以很大程度上減輕車身的自重。比如，一輛拖掛40噸的重卡和半掛車運輸系統，一共有22個輪轂，加上前后備胎共有24個。以目前我們經常用的鋼質輪轂計算，如果換成鋁合金鍛造輪轂，重量可減輕近600kg。不僅如此，鋁合金材料散熱好，能在一定程度上減緩輪胎橡膠的老化速度，裝上鍛造鋁合金輪轂的卡車、客車、掛車可節省26%的輪胎消耗。
在美國和加拿大，大量商用車都配裝了鋁合金鍛造輪轂。歐洲、南非、澳大利亞大量采用的也是鋁合金鍛造輪轂。隨著我國汽車輕量化技術的發展，加上最近幾年燃油價格的上漲，鋁合金輪轂代替傳統汽車輪轂成為一種發展趨勢。
本文通過闡述一種比較實用的鋁合金輪轂閉式鍛造工藝，利用UG三維造型，設計出鍛件，然后設計出輪轂閉式工裝模架。隨后再將三維模型導入Deform模擬分析軟件中，進行鍛造成形模擬。通過對模擬過程、坯料的位移、材料的填充程度、溫度分布等數據進行分析，初步得到鍛造成形的大致過程。
鍛造工藝流程
關于鋁合金輪轂的生產方法，特別是外徑超過350mm的鋁合金輪轂，目前的生產工藝主要有壓鑄和鍛造旋壓兩種方法。本文著重分析另外一種外徑大于350mm鋁合金輪轂的閉式模鍛工藝及其鍛造模具的設計方法和鍛造工藝流程。本文按照輪轂鍛件的開發流程來進行設計，方便讀者理解。
鋁合金輪轂的整個生產工藝流程為：鍛件圖設計→6082圓棒下料→鍛造用模具設計→網帶爐加熱→1600t螺旋壓力機終鍛→有限元數值模擬→固溶（時效熱處理）→精加工→組裝。其中鍛造工藝流程不包括最后三項。
鍛件圖設計
鍛件在設計的時候，外拔模角度大于3°，底部圓角大于R2mm，單邊的余量放大到2mm，如圖1所示。材料為6082T6，經過三維計算，鍛件重約17.0kg。
圓棒下料
閉式下料系數一般為1.05～1.1。
展開 鋁合金輪轂模鍛成形數值模擬優化分析
6082 鋁合金屬于Аl-Si-Mg-Mn 系耐熱鍛鋁，具有良好的可成形性、可加工性和熱處理后(T6狀態)具有較高的機械性能，化學成分見表1，廣泛應用于航空固定裝置及卡車、船舶類的零部件。本文以6082 鋁合金后輪輪轂為研究對象，針對鍛造輪轂成形質量，利用有限元數值模擬軟件對主要成形工步進行模擬計算，分析成形過程金屬流動特點及缺陷產生條件，從而優化鋁合金輪轂成形過程。
圖1 為鋁合金輪轂鍛件圖。該鋁合金鍛件帶有高度88mm、寬度50mm 的凸臺；頭部存在凹槽和凸臺，圓周方向肋薄而長，需要的材料少，材料流動距離遠；終鍛拔模和充填較難，在鍛造成形過程中，由于冷卻快導致材料流動性差，易出現折疊、充不滿等缺陷；鍛件截面在高度方向上變化較大，復雜等級為S3 級，10 個加強肋成形難度較大。
有限元模擬分析
為解決鍛件成形難點、縮短工藝調試周期，對鋁合金輪轂鍛件的鍛造成形過程進行有限元模擬分析，通過優化工藝參數，來獲得各工步合理的鍛造成形結構，從而指導實際生產，以達到縮短鍛件生產周期的目的。結合我司設備特點，確定了鋁合金輪轂的鍛造工藝方案為壓扁→預鍛→終鍛，通過有限元分析軟件對各工步進行模擬分析。
表1 6082 鋁合金化學成分(%)
圖1 鋁合金輪轂鍛件圖
參數化設置
⑴定義坯料屬性。
依據工藝設計導入所需規格尺寸的坯料幾何模型，對坯料進行網格劃分、定義材料屬性、摩擦條件及熱傳導。
坯料網格劃分采用面網格+體網格，為提高模擬的準確性，對坯料幾何面網格進行細化，導入6082 鋁合金材料屬性，坯料初始溫度設置為520℃,摩擦條件為水基石墨潤滑，熱交換定義為強交換。
⑵模具初始條件設置。
成形上、下模設置為剛性模型，進行面網格劃分，定義模具初始溫度為250℃。
展開 基于ProCAST和ANSYS軟件分析徑向加載的鋁合金輪轂應力分布
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基于ProCAST和ANSYS軟件分析徑向加載的鋁合金輪轂應力分布
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基于ProCAST和ANSYS軟件分析徑向加載的鋁合金輪轂應力分布.pdf
汽車輕量化-鋁合金材料的技術應用及加工工藝整合
目前轎車輪轂普遍采用鋁合金材料，但是，卡車、大巴等重載汽車由于重載汽車載重大、對車輪的綜合性能要求高，大部分仍采用鋼制車輪。
制造鋁合金輪圈的原材料A356鋁錠
鋁合金車輪的制造工藝主要有：鑄造法、鍛造法、沖壓法、旋壓法、半固態模鍛法等，其中較為常用的成型方法主要是鑄造法和鍛造法。
低壓鑄造主要采用Al-Si-Mg系合金。普通鑄造鋁合金輪轂能夠滿足轎車用輪轂的性能要求，但不能滿卡車、大巴等重載汽車對輪轂的要求。馬春江等將普通鑄造鋁合金輪轂和擠壓鑄造鋁合金的組織和力學性能進行對比，結果顯示擠壓鋁合金輪轂的力學性能高于鑄造鋁合金輪轂，且擠壓鑄造鋁合金輪轂的彎曲疲勞性能、徑向疲勞性能、耐沖擊性能都能滿足重載汽車使用要求。
重力鑄造簡單的說，主要是靠鋁水自身的重力來沖填鑄模，是一種較為早期的鑄造方法。該法成本低、工序簡單且生產效率高，然而，澆注過程中夾雜物易卷入鑄件，有時還會卷入氣體，形成氣孔缺陷。重力鑄造生產的輪圈易產生縮孔縮松且內部質量較差，此外，鋁液流動性的限制也有可能導致造型復雜的輪轂良品率低。因此，汽車輪圈制造業已經很少使用該工藝了。
鍛造法是應用較早的鋁合金輪轂成形工藝之一。鍛造鋁合金輪轂的強度、韌性以及疲勞強度均顯著優于鑄造鋁合金輪轂，并且還具有抗腐蝕性好、尺寸精確、加工量小、性能再現性強等優點。其主要采用Al-Mg合金和Al-Si-Mg合金，5xxx鋁合金是車輪鍛造中最常用的變形鋁合金，主要包括：5052-O、5154-O、5454-O、5083-O、5086-O，5xxx鍛造鋁合金車輪抗腐蝕性能高，適宜制造在極端環境下工作的車輪。
展開 
日本輪轂先進制造工藝解析
相信對于很多人而言，輪轂基本上只有兩種，那就是鋼制輪轂和鋁合金輪轂，而鋁合金輪轂更好。那么在鋁合金輪轂之中，是否都是一樣的？如果不是，那么哪一種才更好？更好的輪轂可以為您帶來什么好處呢？今天我們就為您淺析一下不同的鋁合金輪轂的種類，以及除鋁合金輪轂之外，是否還有更好的產品？
鋁合金輪轂種類
現在我們雖然知道了鋁合金輪轂比鋼輪轂更好，更適用于乘用車，但您知道鋁合金輪轂也有不同的種類嗎？從制造工藝上我們所見過的鋁合金輪轂基本有三種，第一種是鑄造，也就是絕大多數家用車或者部分豪華車所用。另一種是鍛造，多被用于高性能車、高級跑車，還有很多汽車輪轂改裝品牌的高端產品也是鍛造產品。除上述兩種原有的工藝之外，現在還有一種新的工藝形式，叫做MAT旋壓鑄造。
鑄造鋁合金輪轂
鑄造成型的鋁合金輪轂是如何生產的呢，簡單的說，是將被鑄造的金屬物質加熱至液態，然后將極高溫的液態金屬倒入不同樣子的鑄模，然后再通過打磨、拋光等精加工來做出最終成品。鑄造一般分為兩種，一種是重力鑄造，另一種是低壓鑄造。重力鑄造是比較原始的鑄造工藝，就是依靠鋁水自身的重力傾注到鑄模之中，鋁水通過自身壓力充滿至整個鑄模各個角落。這種工藝的方法比較簡單而且成本也更低，但產品質量可控性不高，并且容易出現瑕疵，在汽車輪轂制造業中幾乎已經完全被低壓鑄造取代。
低壓鑄造顧名思義，就是將鋁水通過設備施加壓力灌注到鑄模之中，鋁水整個凝固過程都處在有一定壓力的狀態下。這樣的好處是鋁水因為壓力會產生更大的密度，凝固后成品的強度更高。在造型比較復雜的鑄模中也可以保證完全充滿鑄模，很多樣式比較復雜的鑄造鋁合金輪轂只能通過低壓鑄造方式制造。低壓鑄造的過程全部由機械完成，并且鑄造成型的良品率高，非常適合大批量生產，所以目前汽車廠商指定的鑄造鋁合金輪轂都是由這種工藝生產出來的。
展開 Simufact用于鍛造輪轂工藝研究
鋁合金旋壓輪轂具有重量輕,強度高,壽命長,表面光潔,機械加工余量少等優點,而旋壓工藝過程復雜,影響因素多,造成實際旋壓加工中工藝參數和工裝的選擇和調試較為困難。Simufact.forming軟件可以提前判斷旋壓工藝的可行性及合理性（旋壓件的應力應變,厚度尺寸變化,旋壓力變化情況）,為旋壓產品的研制提供重要參考。
圖1 鋁合金輪轂結構
鋁合金輪轂結構如圖1所示，材料為6061鋁合金，直徑為?669mm，高度為278mm。由于鋁合金輪轂尺寸較大，鍛造成形過程復雜，采用一次性鍛造成形通常需要較大的成形力且材料填充不飽滿，需要增加一道預鍛工序。預鍛成形可以有效降低金屬回流和防止起皺，保證零件的成形質量，另外增加預鍛工序可以減少一次性變形程度，有利于降低成形載荷，使金屬填充飽滿，并且可以減少模具零件的損傷，延長模具使用壽命。將直徑為?669mm、高度為52mm的圓形坯料加熱以提高材料塑性，再采用反擠壓的方式將坯料擠成杯狀預鍛件，再將杯狀預鍛件鍛成碗狀終鍛件，然后將該碗形終鍛件作為旋壓坯料與加熱坯料，旋壓成旋壓件，最后將旋壓件機加工、涂裝成成品，具體過程如圖2所示。
圖2 輪轂法蘭盤鍛造工藝
輪轂法蘭盤有限元建模
圖3 預鍛模型
圖4 終鍛模型
simufact軟件中進行處理，采用Ringmesh模式對坯料進行網格劃分。零件材料為6061鋁合金，模具材料為H13鋼，預鍛、終鍛時坯料溫度設置為400℃，模具溫度設置為350℃；摩擦類型采用剪切摩擦，摩擦因數取0.3。首先對預鍛過程進行模擬，再將預鍛件及相關信息導入終鍛過程，作為終鍛過程坯料，進行終鍛模擬，結果如圖5所示。
圖5 終鍛過程等效應變分布
工藝參數優化
采用Simufact，可以進行工藝參數優化研究，比如，模具溫度，胚料溫度，鍛成型時上模下壓速度，摩擦系數等。
展開 鋁合金：汽車輕量化的主力
如阿斯頓·馬丁（Aston Martin）DB11鋁合金應用率高達86.1%， 第2代本田NSX（Acura NSX）達79.0%， 第5代路虎發現（Land Rover Discovery）達62.9%。然而，鋁合金在普通車型車身上的應用還偏少。著名咨詢公司達科國際（Ducker Worldwide）的數據顯示，鋁合金板在汽車車身的滲透率 2015 年時僅為 4%。時至今日，全鋁車身制造依然是一項處于金字塔尖的技術，只在部分高端車型上得以應用。車身輕量化是目前汽車制造商輕量化發展方面的重要攻關課題。
圖3. Aston Martin DB11鋁合金應用分布
【車用鋁合金的主要種類】
目前汽車用鋁合金基本可分為壓鑄鋁合金和變形鋁合金，其中以壓鑄鋁合金為主,約占66%左右。 變形鋁合金又可以分為軋制板材（18%），擠壓型材（11%）及少量鍛壓件（5%）。值得注意的是，2016年鑄造鋁合金雖然仍是車用鋁合金的主要形式，但其份額較2012年下降了8個百分比。相反，由于車身輕量化的發展，軋制板材的份額由2012年的13%顯著增長為2016年的18%。與此同時，擠壓型材與鍛壓件的份額變化不大。
圖4. 2016年與2012年歐洲汽車用鋁種類對比
（1）鑄造鋁合金
鑄造鋁合金是目前大部分汽車上用量最大的鋁合金種類，廣泛用于車輪、發動機部件、底架、減震器支架以及空間框架等結構件。在汽車工業中，鑄造鋁合金輪轂是普及最快、鋁化率較高的零部件。目前，絕大多數鋁合金車輪采用A356合金通過低壓鑄造法制造，部分高檔車輪則采用擠壓鑄造（業態模鍛）、鍛造或旋壓技術制造。
展開 輪轂鑄造工藝與鍛造工藝的區別？
其實高端車貴有貴的道理，就拿一個汽車輪轂來說，高端車上的輪轂的制造工藝就和普通的汽車完全不一樣。現在汽車上鋁合金輪轂的制造工藝主要分為鑄造和鍛造兩類，大家了解了這兩者的區別，就明白為什么高端車型會偏愛使用鍛造輪轂了！
輪轂的鑄造工藝
先說鑄造工藝，可能大家都知道目前大部分車型上的鋁合金輪轂采用都是鑄造方式，但是鑄造輪轂還有三種不同的制造工藝，分別是重力鑄造、低壓鑄造和旋壓鑄造。
高端汽車輪轂
重力鑄造非常簡單，將液態的金屬倒進輪轂模具中冷卻成型就可以了，這種鑄造方式效率非常高，成本也最低，但是質量比較差，由于輪轂的各部分分布不是很均勻，而且金屬內部分子的密度比較低，所以輪轂的強度不高，碰撞后很容易出現斷裂的情況。低壓鑄造可以說是在重力鑄造的基礎上進行了一個升級，將液態的金屬倒入模具之后，低壓鑄造工藝會給它施加一個恒定的壓力，這樣的話金屬的分子密度就會更高，輪轂成型之后會有更高的強度，而且低壓鑄造的工藝也非常成熟，所以目前大部分車型上的輪轂采用的都是低壓鑄造工藝。而旋壓鑄造就是將鑄造后的輪轂進行一個二次加工，將輪轂呢一邊加熱一邊進行旋轉沖壓，這樣的話輪轂內的金屬分子就會更加緊密，強度自然也就更高了。
輪轂的鍛造工藝
再來說說鍛造輪轂，鍛造輪轂的制造過程是先將鋁塊進行加熱，到了一定的溫度后用鍛壓機壓成毛坯然后再將毛坯旋壓成型，相當于鑄造輪轂來說強度更高，而且鍛造輪轂使用的是軍事級鋁料，重量也更輕，鍛造輪轂還可以細分為一片式鍛造和多片式鍛造，一片式鍛造的意思是整個輪轂是一體成型的，重量輕可靠性好。
鋁合金輪胎鍛造示意圖
而多片式端到的輪輞和輪輻式分開的，這樣的好處是只更換輪輻就可以有一個新的輪轂樣式，不過相對一片式鍛造來說，多片式鍛造會更重一些，對組裝的要求也比較。
展開 GT350R的碳纖維輪轂有那些技術挑戰
優越性能毫無疑問，福特Shelby GT350R Mustang擁有令人驚艷的極速，但通過將每個輪轂的重量降至鋁合金輪轂的將近一半（鋁合金輪轂為15千克，碳纖維輪轂為8千克），操控和加速性能會得到極大的改善。輪轂的大幅減重還使得轉動慣量降低40％以上，從而進一步改進加速和制動性能。降低的簧下重量同樣使得車輛懸掛系統能以更快速度響應路況變化。
“我們相信這一業內首款量產碳纖維輪轂將給行業帶來新變化，”Adam Wirth補充道。“這是福特在性能創新上的又一完美范例。”(end)
中國壓鑄業的戰略轉變與歷史任務
2006年，全國壓鑄件總產量1024000噸，其中:鋁壓鑄件802140噸、鋅壓鑄件202400噸、鎂壓鑄件13620噸、銅壓鑄件5840噸,但這只是狹義的高壓壓鑄。按廣義壓鑄范疇，即包括低壓鑄造和擠壓鑄造等各種壓力下鑄造成型工藝，其總產量約為150萬噸。
2007年，全國GDP增長目標定為8％,上半年實際為11.5％,全年預計達到10.8％。2007年1-8月份，全國轎車產量達到279.58萬輛,同比增長21.1％。 壓鑄市場仍將保持快速增長勢態。
1.1 壓鑄零件生產與市場
汽車發動機鋁合金缸體壓鑄近年發展迅猛。主要企業有：廣州東風本田發動機公司、重慶長安汽車集團、長安鈴木汽車公司、上海乾通汽車附件公司、哈爾濱東安動力公司等；此外，長春一汽集團、宜興江旭鑄造公司、廣東鴻圖科技公司以及徐航壓鑄有限公司等均引進大型壓鑄機自動生產線，開發大型鋁合金壓鑄件。特別是2005年以來跨國汽車巨頭在我國掀起新一輪發動機投資熱，其勢越來越旺，這將有力地推動鋁合金發動機缸體壓鑄的加速發展。
汽車摩托車鋁合金輪轂 全國鋁合金輪轂生產企業近百家，2006年產量6600萬只，鋁合金輪轂生產和出口均處于加速增長之勢。
摩托車產銷長盛不衰 2006年，全國摩托車產量達到2144.35萬輛，銷售2126.67萬輛。百萬輛級企業增至八家，其中大長江成為我國第一個200萬輛級摩托車企業。2007年上半年，摩托車產銷再次攀升，全國生產1201.94萬輛，銷售1202.58萬輛。 大長江一馬當先，半年闖過132萬輛。摩托車市場增長前景誘人。
汽車零部件已構成巨大市場 2006年，汽車零部件出口總額達到250億美元的新水平。2007年上半年, 汽車零部件出口總額達到131.69億美元，發展勢頭依然旺盛。
展開 博魯斯潘精密（PMT）智能制造生產線一期交付吉利汽車集團
該產線將用于吉利沃爾沃、吉利汽車百色高端鋁合金輪轂無人化生產制造，并可供應主流汽車廠。
該智能制造生產線，由四軸高精高速雙刀塔數控立式車床、數控臥式車床、立式加工中心、機器人、零件自動識別系統、圖像處理系統、測量系統及附屬物流線等設備組成，可實現零件的自動輸入、自動定位、智能識別、智能找正、零件自動定心、自動上下料、全自動智能加工、自動測量，以及智能尺寸變化趨勢分析、預判，實現智能自動補償等功能。另外，為了較好地克服薄壁零件的裝卡變形問題，原創性地實現了智能伺服控制——高速旋轉的薄壁工件的卡緊力隨切削綜合速度、切深等工藝參數而變化。更為突出的是，整線制造平臺的柔性化特征明顯，可自動識別不同的輪轂工件，調用相應的機加工程序，同時根據不同的工件，自動識別匹配相應的卡具卡緊力，并通過在線測量裝置，實現序中檢測及反饋，以保證工件的加工要求。同時，該項目全線可以適應新能源汽車電機殼體類精密零件的無人化制造，滿足未來市場變化的需求，將使用戶工廠得以適應多變的市場競爭。
汽車行業對生產穩定性要求苛刻，需要的高端生產裝備大多來自歐美等地。該項目是滿足我國汽車零部件行業需求的較大規模無人化智能生產線，擁有自主知識產權，由博魯斯潘等國內高端精密機床企業提供機加工設備解決方案，成為該公司的重要里程碑，對服務于我國汽車制造業也具有代表意義。產線全面投產后，將達成500萬只高端輕量化鋁合金輪轂的年產能。
博魯斯潘精密（PMT）在其董事長、創始人吳行飛博士的帶領下，長期從事精密超精密數控機床底層基礎核心共性技術與工藝的研究，現已基本形成以研發為根基的國家級高新技術企業，年產200余臺高端數控機床。
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simufact鋁合金輪轂旋壓
旋壓模擬
華鑄cae軟件在金屬型鑄造中的應用(一)
本文介紹了華鑄ｃａｅ軟件金屬型模塊的基本功能和原理,并給出了在鋁合金輪轂鑄件上的應用實例,應用表明該軟件能夠準確地預測鋁合金輪轂鑄件中的縮松縮孔等鑄造缺陷,輔助工藝人員進行工藝優化,指導實際鑄件生產。 關鍵詞:華鑄ｃａｅ;金屬型;鑄造缺陷
鑄造過程數值模擬技術是利用計算機技術來改造和提升傳統鑄造技術,對降低產品成本、提高鑄造企業競爭力有著不可替代的作用,它的應用和推廣必將為鑄造行業帶來很大的經濟效益和社會效益。
國內外許多通用的商品軟件如德國的ｍａｇｍａ、美國的ｐｒｏｃａｓｔ、ｆｌｏｗ 3ｄ、清華大學的ｆｔ ｓｔａｒ、華中科技大學的華鑄ｃａｅ等都能夠有效地預測鑄件縮孔類缺陷,其準確性基本上達到了定量的程度。充型過程的數值模擬其理論和算法也趨于完善,對充型過程類缺陷如澆不足、冷隔、卷氣、夾渣等也能夠進行有效的定性的預報。對于應力場以及組織模擬也取得了一些可喜的進展。下面先介紹華鑄ｃａｅ軟件金屬型模塊的原理和基本功能,在此基礎上介紹其應用實例。
1 華鑄ｃａｅ軟件金屬型模塊概況
金屬型鑄造有其自身的特點,這些特點在數值模擬軟件中要加以考慮。下面將談談如何利用華鑄ｃａｅ軟件優化鑄件工藝的流程、華鑄ｃａｅ軟件的數學模型以及華鑄ｃａｅ軟件金屬型模塊的基本功能。
1 1 利用華鑄ｃａｅ軟件優化工藝流程
鑄造過程數值模擬軟件一般包括前置處理模塊、計算分析模塊以及后置處理模塊。前置處理模塊包括對鑄件、砂芯、冷鐵以及鑄型等的三維造型和網格剖分;計算分析模塊是對鑄件/鑄型系統的各物理場進行求解;后置處理模塊是把計算結果以曲線、圖形、圖像以及動畫等表達方式直觀有效地表達出來。最后根據模擬分析的結果判斷工藝的優劣,如果工藝不可行,則改進工藝重新進行模擬分析直至獲得一個比較滿意的結果,這樣就實現了在計算機虛擬環境下優化工藝的目的。
展開 simufact.forming 旋壓 模擬 鋁合金 輪轂
車輪旋壓模擬， 復雜軌跡，
汽車輪轂的拓撲優化設計
摘要：為了實現汽車鋁合金輪轂的結構輕量化設計，本文以拓撲優化方法為理論依據，結合有限元分析技術，針對特定的鋁合金輪轂結構進行了輕量化研究。建立了以輪輻和輪轂中心區域為設計變量的有限元分析模型，分別對輪輻和輪轂中心部位進行拓撲優化，并依據優化結果對模型進行重新設計和性能驗證。結果表明新設計的模型在滿足性能要求的前提下比優化前減重了10%，材料性能進一步得到有效應用，輪轂結構輕量化的目的得以實現。
關鍵字：拓撲優化，鋁合金輪轂，HyperWorks
0 引言
在能源、環境和安全三大問題的迫切要求下，現代汽車節能降耗要求不斷高漲，安全和環保法規日趨嚴格，汽車輕量化是必然趨勢[1]。輪轂是汽車的一個重要部件，關系著汽車行駛的安全和舒適性，鋁合金輪轂具有諸多優越性已經得到廣泛應用，短時期內很難找到替換材料，因此合理的輪轂結構就變得尤為重要，良好的輪轂結構具有重量輕，性能好，材料利用率高，便于加工等優點。傳統的優化是在設計經驗的基礎上反復試驗，計算和校核，其優化周期長，并且耗費大量的人力和物力，近幾年出現了采用結構拓撲優化思想和有限元模擬相結合的優化方法，能夠更科學和高效的實現結構的輕量化設計。本文以蘇州三基鑄造裝備股份有限公司生產的輪轂為例，以輪輻和輪轂中心區域為設計變量，采用有限元模擬的方法對輪轂進行拓撲優化設計，并依據最終的拓撲優化結果建立了新輪轂幾何及有限元分析模型，對此模型進行了靜態力學分析，驗證了優化結果的準確性。
1 拓撲優化技術簡介
拓撲優化技術能在給定的設計空間內找出最佳的材料分布，拓撲的改進可大大改善結構的性能和減小結構的質量[2]。目前連續體結構拓撲優化技術比較成熟的是均勻化方法、變密度方法和變厚度方法。
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