(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 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111626993.X (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 乔治费歇尔金属成型 科技 （昆山） 有 限公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山 开发区精 密机械产业园天鹅路3 00号 (72)发明人 张泽龙　张小强　付志平　 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种卡车轻量 化轮毂的结构优化方法 (57)摘要 本发明涉及一种卡车轻量化轮毂的结构优 化方法， 包括以下步骤： S10： 利用CatiaV 5软件建 立几何模型， 结合其他零部件装配可用的装配空 间， 使其结构轮廓达到最优化； S20： 输入设计参 数， 分别对工况进行FE计算校核， 使用有限元分 析手段计算3D设计在加载载荷的情况下发生的 变形情况、 应力分布、 疲 劳强度以及刚度， 减少零 件非关键载荷区域材料； S30： 进行虚拟化装配， DMU设计确认零件的最小安全间隙， 以及后续的 装配空间； S40： 通过Magma软件模拟可制造性， 模 拟分析改善零件的可铸造性， 模拟分析出零件可 能存在的内在缺陷部位以及缺陷大小。 本发明减 少低载荷部分的材料， 达到了减轻车重、 省油和 节能减排的目的。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114386169 A 2022.04.22 CN 114386169 A 1.一种卡车 轻量化轮毂的结构优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S10： 利用Cati aV5软件建立几何模型， 结合其他零部件装配可用的装配空间， 使其结构 轮廓达到最优化； S20： 输入设计参数， 分别对工况进行FE计算校核， 使用有限元分析手段计算3D设计在 加载载荷的情况下发生的变形情况、 应力分布、 疲劳强度以及刚度， 同时并行仿生学轻量化 的设计， 减少零件非关键载荷区域材 料； S30： 进行虚拟化装配， DMU设计确认零件的最小安全间隙， 以及后续的装配空间； S40： 通过Magma软件模拟可制造性， 模拟分析改善零件的可铸造性， 模拟分析出零件可 能存在的内在缺陷部位以及缺陷大小， 通过改善零件结构和浇铸流道、 浇冒口系统的优化 调整， 实现先期控制零件内在缺陷的目的。 2.根据权利要求1所述的卡车轻量化轮毂的结构优化方法， 其特征在于， 步骤S10 中， 在 结构设计时同时考虑到产品铸造工艺的可行性， 设计铸造分型面和拔模斜度， 使得铸件在 生产过程中因铸造 工艺而造成的产品废品率降到最低。 3.根据权利要求2所述的卡车轻量化轮毂的结构优化方法， 其特征在于， 多次进行步骤 S10至S40， 确定最终结构形状。 4.根据权利要求3所述的卡车轻量化轮毂的结构优化方法， 其特征在于， 轮毂法兰的边 缘设置弧形槽， 多个弧形槽间隔设置 。 5.根据权利要求4所述的卡车轻量化轮毂的结构优化方法， 其特征在于， 轮毂内腔通过 使用砂芯工艺成型方式， 在保证产品使用功能和性能的前提下对内腔应力较小的地方做局 部的减材 料处理使的内腔的加强筋从4个减少到2个， 从而达 到轻量化目的。 6.根据权利要求5所述的卡车轻量化轮毂的结构优化方法， 其特征在于， 轮毂应用GF高 强度球磨铸铁材 料SiboDur70 0。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114386169 A 2一种卡车轻量化轮毂的结构优化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及汽车轮毂技 术领域， 特别涉及一种卡车 轻量化轮毂的结构优化方法。 背景技术 [0002]近年来， 随着计重收费和燃油税政策的推出， 为了节能降耗， 减少废气的排放， 提 高车辆的动力学性能， 现代卡车正在向轻量化发展。 轮毂作为卡车中使用数量较多且体积 较大的通用产品， 就更有轻量化的意义。 但是轮毂是一个承受随机疲劳载荷的旋转薄壳结 构， 在卡车行驶中所受到的各种载荷向轮毂 的传递也十分复杂， 因此轮毂 的几何形状和力 学特征的复杂性给研究工作带来很大的困难， 这就需要具有很高研发实力的轮毂供应商提 供更轻、 更高效、 更 可靠、 更安全的高品质铸件。 [0003]目前提升汽车的燃油经济性的方法主要有两种， 一种是使用更轻的零部件材料， 主流的选择是用铝替代铁， 由于材料铝的密度相对于铁件轻得多， 以此来达到减重的目的。 但是由于铝材料价格较高， 由此带来了成本攀升， 同时也降低了竞争优势。 另一种方法是应 用高强度材料， 通过对铸铁零部件结构进 行优化设计， 去除冗余材料来达到减重的目的。 还 有一种方法就是零件的集成化设计， 这样不仅可以减少连接件的使用降低重量， 而且还会 减少装配工序， 从而可以减少成本， 同时还可以大大的提高零件的质量稳定性。 因此， 现有 技术具有以下缺点： 1.产品的重量较重， 汽车的油耗较高， CO2排放大； 2.产品结构设计复 杂， 导致生产工艺复杂引起的废品率较高； 3.产品的生产成本 很高。 发明内容 [0004]本发明为了解决现有技术的问题， 提供了一种能够对现有产品进行结构优化， 使 其在满足其使用要求的前提下使得零件， 同时使其重量减轻， 以达到减轻车重、 省油的目的 的卡车轻量化轮毂的结构优化方法。 [0005]具体技术方案如下： 一种卡车轻量化轮毂的结构优化方法， 包括以下步骤： S10： 利 用CatiaV5软件建立几何模 型， 结合其他零部件装配可用的装配空间， 使其结构轮廓达到最 优化； S20： 输入设计参数， 分别对工况进 行FE计算校核， 使用有限元分析手段计算3D设计在 加载载荷的情况下发生的变形情况、 应力分布、 疲劳强度以及刚度， 同时并行仿生学轻量化 的设计， 减少零件非关键载荷区域材料； S30： 进行虚拟化装配， DMU设计确认零件的最小安 全间隙， 以及后续的装配空间； S40： 通过Magma软件模拟可制造性， 模拟分析改善零件的可 铸造性， 模拟分析出零件可能存在的内在缺陷部位以及缺陷大小， 通过改善零件结构和浇 铸流道、 浇冒口系统的优化调整， 实现先期控制零件内在缺陷的目的。 [0006]作为优选方案， 步骤S10中， 在结构设计时同时考虑到产品铸造工艺的可行性， 设 计铸造分型面和拔模斜度， 使得铸件在生产过程中因铸造工艺而造成的产品废品率降到最 低。 [0007]作为优选方案， 多次进行步骤S10 至S40， 确定最终结构形状。 [0008]作为优选方案， 轮毂法兰的边 缘设置弧形槽， 多个弧形槽间隔设置 。说　明　书 1/3 页 3 CN 114386169 A 3