当前位置：车轮轮辋旋压成形技术研究--《燕山大学》2008年硕士论文
车轮轮辋旋压成形技术研究
【摘要】：
目前铝合金轮毂作为汽车的安全性要求最高的零部件,其制造技术也在不断发展。锻造铝轮毂的质量最好,但成本高,效率低。近年来,欧美车轮行业逐步用锻旋铝合金轮毂取代传统的车轮生产工艺。轮毂的强旋成形是在热锻工艺基础上发展起来的,锻造制坯后进行旋压成形,提高了制造精度和力学性能。
与世界许多发达国家相比,我国在这一方面的研究相对滞后,轮毂强旋成形时的变形机理在理论上还不是很成熟,而且也找不到用来指导生产实践的具体理论。
根据轮毂旋压成形工艺,依据实际情况对轮毂旋压成形的边界、接触、运动轨迹、摩擦等条件进行确定,应用ABAQUS软件对成形过程进行三维有限元数值模拟,得出了成形过程中变形区应力、应变的分布规律。并分析了在壁厚减薄率一定时,不同旋轮进给率下坯料金属的径向变形、应力、应变及旋压力的变化规律。最后结合实验结果,分析了铝轮毂在强旋成形过程中产生的各种缺陷及原因。
将数值模拟结果与实验结果进行分析比较,为用数值模拟方法进一步深入研究铝合金轮毂强旋的成形机理和特点打下良好的基础,为类似复杂零件的精密成形提供了借鉴。
【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：TG376【目录】：
ABSTRACT5-10
第1章 绪论10-18
1.1 引言10
1.2 国内外铝合金轮毂的制造工艺10-14
1.2.1 国外强力旋压技术概况11-12
1.2.2 国内强力旋压技术概况12-14
1.3 数值模拟技术在旋压成形中的应用概况14-16
1.3.1 弹-(粘)塑性有限元法15
1.3.2 刚-(粘)塑性有限元法15-16
1.4 选题研究背景及意义16
1.5 主要研究内容16-18
第2章 塑性有限元基本理论及应用软件18-33
2.1 引言18-21
2.2 大变形弹塑性有限元理论概要21-27
2.2.1 屈服准则21-22
2.2.2 流动准则22
2.2.3 硬化准则22
2.2.4 弹塑性本构方程22-24
2.2.5 增量形式的平衡方程与T.L.公式24-26
2.2.6 弹塑性大变形有限元方程26-27
2.3 基本问题的处理27-30
2.3.1 变形体的运动描述27-28
2.3.2 接触问题的处理28-29
2.3.3 非线性问题的处理29-30
2.4 软件工具30-32
2.4.1 UG 软件30-31
2.4.2 数值模拟软件ABAQUS31-32
2.5 本章小结32-33
第3章 轮毂旋压成形工艺制定33-48
3.1 引言33
3.2 本文铝合金轮毂的成形工艺33-35
3.3 旋压毛坯的制定35-36
3.4 轮毂强力旋压成形工艺分析36-45
3.4.1 旋压成形技术简介37-38
3.4.2 旋轮形状38-40
3.4.3 旋轮进给率40-41
3.4.4 旋压道次和壁厚减薄率41
3.4.5 旋压力41-45
3.5 轮毂旋压成形过程中的应力、应变45-46
3.6 轮毂旋压成形时的三个区域46-47
3.7 轮毂旋压成形过程中产生的缺陷47
3.8 本章小结47-48
第4章 轮辋旋压数值模拟及其实验结果分析48-71
4.1 引言48-49
4.2 模拟旋压需要确定的几个问题49-58
4.2.1 模拟第一道次发现问题分析53-56
4.2.2 模拟第二道次需要确定的几个问题56-58
4.3 按进给率变化的模拟结果58-63
4.3.1 进给率对坯料金属径向变形的影响59-60
4.3.2 进给率对应力、应变的影响60-63
4.3.3 旋压力随进给率的变化63
4.4 轮辋旋压实验63-69
4.4.1 实验所用设备63-65
4.4.2 实验原始数据65-67
4.4.3 实验结果分析67-69
4.5 实验和模拟的分析比较69-70
4.6 本章小结70-71
参考文献72-76
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
作者简介78
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京公网安备75号我国铝合金轮毂铸造技术现状分析及未来展望
中国铝合金轮行业从无到有，从小到大，坎坎坷坷已经走过了将近27个年头，单纯从产销量上看，中国毫无疑问已经是铝合金轮毂制造大国了，那么真实情况到底如何呢？下面我们就从生产制造、设计开发、产品销售及企业管理等多个角度深入剖析下中国大陆铝合金轮毂行业的现状，并探讨下该行业未来的发展方向。
一、中国大陆铝合金轮毂行业现状
1&生产制造方面：
1.1&生产工艺：目前在中国大陆的铝合金轮毂企业主要采用下列毛坯成型工艺。
1.1.1&低压铸造：
当前中国大陆铝合金轮毂制造业的主流工艺，90%的工厂在采用此工艺进行生产，该工艺生产的产品主要销往OEM和海外零售市场。
低压铸造工艺目前在中国大陆已经相当成熟，它的优点是设备造价适中、生产效率高、材料利用率较高、适合少人化生产管理，该工艺已经被所有整车厂认可。采用低压铸造工艺制造的铝合金轮毂，由于轮辐是最后冷却凝固的，所以部分特殊造型轮毂的轮辐易出现缩松等质量问题，而轮辋部分由于最早结晶则强度较好。
韩国产铝轮毂低压铸造机
1.1.2&重力铸造：
最传统的铸造工艺，目前国内有15%左右的企业还保留有重力铸造生产工艺，产品主要是针对国内和海外零售市场。该工艺的优点是设备造价低、模具便宜、产品轮辐质量较好；缺点是金属利用率低、生产效率不高、性价比低，大部分整车厂现已拒绝该工艺生产的车轮，在铝轮毂制造行业有逐渐被边缘化的趋势。
国产重力铝轮毂铸造机
1.1.3&锻造旋压：
比较高端的成型工艺，目前国内只有10%左右的企业采用该工艺进行生产，产品主要供应国内外的大巴、货车及高端轿车市场。优点是产品内在质量好、产品强度高质量轻；缺点是设备造价高，传统锻造工艺制造的产品轮辐造型只能靠铣削加工来完成，金属利用率低且生产效率也不高。锻造分传统锻造和碾锻，碾锻可以直接锻出轮辐的造型。
立式旋压机
1.1.4&铸造旋压：
铸旋分&低压铸造+旋压&和&重力铸造+旋压&两种工艺。目前韩系车企对铝轮毂的成型工艺有全面采用&低压铸造+旋压&的趋势，其它车系也有部分产品对此工艺有需求，该工艺是铸旋工艺中的主流工艺，做OEM产品的企业大部分都是采用的这种工艺；同时还有少部分做海外零售市场的企业采用&重力铸造+旋压&的工艺，从理论上讲这种工艺是行的通的，它真正把重力铸造和旋压两种工艺的长处结合到了一起，产品品质得到了提升，但是由于毛坯是重力铸造工艺生产的，因此这种工艺的经济性非常不好，生产成本很高。总之，铸旋的产品，由于轮辐部分是铸造出来的，它具有与铸造工艺生产出来的产品具有相同的优缺点；而轮辋部分是旋压出来的，因此气密性较好。铸旋产品理论上可以减重，但实际应用上效果不明显。
1.1.5&液态模锻：
目前大陆只有两家企业在使用这种工艺进行生产，设备和技术来自韩国。其实该工艺并不是锻造，应该归类于高压铸造类，它是将一定量的铝合金液直接浇注入模具，并持续施加机械静压力，使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，以获得无铸造缺陷的液态模锻铝合金轮毂毛坯。与锻造工艺相比较，其优点是设备投入较低，轮辋可以直接成型，机械性能一般要高于普通铸件，接近甚至达到锻件的水平，同时它没有锻件中通常存在的各向异性。缺点是液态模锻的产品与传统锻造产品一样，需要铣削加工来完成轮辐的造型。
液态模锻机
铝轮毂开模
1.1.6&差压铸造：
目前大陆只有少数几个企业（主要在台湾六和系统）在采用这种工艺，设备和技术来自保加利亚。差压铸造是在低压铸造的基础上派生出来的一种铸造方法，与低压铸造的不同点是将铸造模具设置在一个密封罩内，铸造模具处于密封罩内的气体压力之下，铝水充型时保温炉中气体的压力大于密封罩中气体的压力，由于铸件是在更高的压力作用下结晶凝固的，所以可保证获得比低压铸造产品致密度更高的铸件，成品率高。缺点是设备造价和维修成本较高。
铝轮毂差压铸造机
目前国内从事各类铝合金轮毂生产加工的企业近200家，产能1.8亿只/年，每年还不断有老企业扩产新企业兴建。单纯从产量上来讲，我国已经是当之无愧的铝合金轮毂生产大国。
1.3&装备水平
总的来说大陆铝合金轮毂行业整体的装备水平比以前有了很大进步，部分企业的生产线已经实现了&少人化&管理。一般来说，有外资背景的或供应高端OEM的轮毂厂，其硬件装备水平要远远高于做国内和海外售后市场的企业。但在江浙、两广还有少数企业的硬件仍处于&手工作坊&式的阶段。
1.4&产品质量
铝合金轮毂产品的质量是靠硬件和软件两方面来保证的。硬件指的是能够满足铝合金轮毂制造工艺的那些生产和实验检测设备；软件指的是完善的管理体系和操作者、管理者所具备的必要素养。
目前国内能够给OEM供货的铝轮毂制造商，他们的硬件基本上都能保证生产出合乎质量标准的铝合金轮毂产品，但由于不同制造商使用的硬件档次各不相同，再加上人员素质上的差异，这些制造商内部的生产效率和产品成品率也有较大差别。总而言之，对于这些经过整车厂无数次评审的已经进入整车厂采购体系的铝轮毂制造商来说，只要他们愿意，他们是完全可以给市场提供百分之百符合质量标准的合格产品的，但是为什么近年来被曝光的铝轮毂恶性质量事故越来越多呢？原因如下：（1）随着汽车销量的增长，投放到市场的轮毂数量也猛增，出现事故的概率自然加大。（2）信息传播手段的进步使得事故相关厂家还没来的及&公关&的情况下，问题就已被曝光。（3）由于近年来市场竞争的加剧，使得铝轮毂利润逐年降低，部分轮毂制造商受利益驱使偷工减料以达到降低成本的目的，这是近年来铝轮毂质量事故频发的最主要原因。
除了上述给OEM供货的制造商外，国内还有部分专供国内售后市场或者叫改装市场的中小型轮毂厂，在这些企业中，有少部分企业的关键设备根本无法满足铝合金轮毂生产的工艺要求（例如热处理炉），有的缺乏必要的试验检测设备，有的是质量保证体系不完善、人员素质低下，导致产品质量无法得到保证。这部分产品出现质量事故后，由于很难追索责任人，且媒体也不感兴趣，所以很少曝光也鲜有人问津。
2&研发能力
2.1&产品的设计开发能力
铝合金轮毂的市场分为OEM（代加工市场）和A/M（售后市场）。
对于OEM的产品来说，由于轮毂的外观造型与整车的设计风格息息相关，所以为新车型配套的轮毂都是在新车型开发时，由整车厂委托的设计机构与整车外形同时设计开发出来的，我们国内的轮毂生产企业仅仅参与的是根据样品测绘出产品图并据此转换成模具图。由于整车厂（特别是外资车企）对新车型外观的严格保密规定，我们国内做OEM产品的企业，即使有再强的设计能力也没有资格参与到铝轮毂外观造型设计的机会，但随着国内个别轮毂企业与外资整车厂的合作不断深入，将来也许情况会有所改观。目前，虽然我们可以自豪的向全世界宣布:我们中国生产的铝合金轮毂已经为诸如奔驰、宝马、奥迪等全球的汽车厂配套了，但我们的铝轮毂生产企业与这些汽车厂的关系，形象的来说就是富士康与苹果的关系。
对于A/M（售后市场）的产品来说，只要市场能够接受，轮毂的外观造型设计则可任凭制造企业自由发挥。
总之，中国的铝轮毂行业已经完全具备现阶段的铝合金轮毂产品从外观造型设计，到力学结构测算及加工工艺的整体设计能力。
2.2&材料、工艺的研发能力
目前我国对于铝合金轮毂（这里称&轻质汽车车轮&应该更准确）新材料、新工艺的开发能力还非常低下，基本上属于空白。
在企业层面，目前只有个别几个铝轮毂企业在搞镁合金轮毂的开发研究，但基本上都停留在样轮制作阶段，一直没有形成批量生产能力；另外，在&新工艺&上也有部分企业重拾国外的旧课题，做些无用功，有的甚至把国外已经淘汰的技术搬到国内冒充新东西以搏卖点。
在科研机构层面，中国大陆也没有专门针对轻质汽车车轮新材料或新工艺进行研究开发的，一般都是在一个科研成果出来后，为显示成果的价值，才在开列其应用范围时将汽车轮毂罗列到众多应用之中。
3&产品销售市场：
铝合金轮毂产品的销售市场分为代工市场（即常说的OEM）和售后市场，代工市场的产品订单具有品种少、批量大的特点，便于组织生产，但销售价格偏低。相反，售后市场产品订单品种多，批量小，不好组织生产，但出口的售后市场订单有的价格较好。
3.1&代工市场（OEM）：代工市场分国内OEM和国外OEM两部分。
3.1.1&国内代工市场：
目前国内OEM（包括外资车企）几乎100%由国内铝合金轮毂制造企业（也包括在华外资铝轮毂制造企业）供货，目前的市场需求大概在每年6000万只左右。
产品进入OEM是铝合金轮毂制造企业追求的最高境界，但前提是需要通过整车厂的评审程序，整车厂的评审内容过包括软件和硬件两部分内容，软件是指企业内部的管理体系，硬件就是厂房设备等。如果一个铝轮毂制造企业的设备选型有问题，例如设备档次过低，无法满足生产工艺要求等，或者生产线及物流的设计不合理都会影响评审的通过。这里我们提醒新进入铝轮毂制造行业的投资人，在项目规划初期一定要虚心听取业内专家的建议，找真正专业的人员做好前期的规划设计，否则后期的整改成本将会相当高。
国内OEM订单的价格与所配套的车型有关，一般高档车的轮子价格较好，能有一定的利润空间；低档车的轮子订单价格往往就没有什么利润空间了，稍不注意就可能亏损，好在整车厂一般都是将高低档车的轮子订单搭配着给轮毂厂，以保证轮毂厂不致亏损。但国内部分自主品牌的车企由于没有高端产品，所以这部分市场的订单如同鸡肋，弃之可惜，做又无利可赚，只适合新企业维持运转、摊销费用。另外，整车厂对包括轮子在内的零部件的供应商一般都要求同一产品的供货价格每年递降5%左右，虽然他们承诺届时会帮助企业降低生产环节的成本，但很少兑现，这也是为什么整车厂与零部件供应商关系恶化、产品质量事故频发的原因之一。这里还要提醒大家的是，在目前毫无规矩可言的市场环境下，单凭软硬件的整改是很难通过相关评审的，往往潜规则可以事半功倍。
3.1.2&国际代工市场
如果国内的铝合金轮毂制造企业通过了某在华车企的OEM认证并供货，那么该轮毂企业就已经获得了这家车企的全球供应商资格，并有机会参与该车企海外工厂的采购招投标了。据统计，2013年全球乘用车及商用车除中国大陆外全年产量近6000万台，据此估算海外铝合金轮毂OEM年需求量在1.6亿只以上。目前中国大陆有10余家轮毂企业在为海外OEM供货，年供货量不到4000万只。
海外OEM的订单价格较好，回款也很稳定，但对产品质量和工厂的硬件环境要求较高，产品质量或发运环节出现问题时开展&公关&工作较不方便。
3.2&售后市场（A/M）：
3.2.1&国内售后市场
国内售后市场大致可分为维修市场或叫4S店市场和改装市场两部分。
维修市场的销售主体是以4S店为代表的经营实体，在现有汽车零部件的供应体制中他们享有垄断经营所谓&原厂&轮毂的特权，该市场产品零售价奇高，因此产品主要是满足车险客户的维修和部分任性的&冤大头&车主的需求，所以销量有限，市场规模不大，且将来也不会有太大发展。
改装市场是指除4S店以外的所有汽配店、修理厂、街边店、网店等等销售实体。改装市场与4S店市场最大的区别是:4S店经销的铝合金轮毂均与原车配套轮毂相同；改装市场销售的轮毂均与原车配套轮毂不同（原因参见《关于铝合金轮毂的&原厂&、&副厂&说》）。大陆改装市场由于受相关汽车改装的法规和车辆年检制度所限，市场发育一直缓慢；另外，近些年由于受&山寨现象&和&急功近利、发财心切心态&等大环境因素影响，改装市场的产品质量也有很大波动，致使部分&内行&客户也敬而远之。但这只是暂时现象，随着相关部门对售后市场产品监管的加强和改装法规的松绑，我们有理由相信中国大陆铝合金轮毂改装市场有可能和中国的汽车行业一样，在&一夜之间&爆发，那时中国将成为名副其实的世界铝合金轮毂的产销中心。
目前，国内售后市场规模大概在500万只/年左右，其中改装市场的产品基本上都由专门为大陆改装市场提供产品的多家轮毂厂提供，这些厂家大多规模不大，生产设备档次、技术水平不高；另外，也有部分做国际售后市场产品的厂家会把部分国际市场过时的（俗称尾单货），且技术参数符合或接近国内车型的产品投放到大陆的售后市场。国内售后市场产品价格与车型高度相关，回款情况良好。
3.2.2&国际售后市场
国际售后市场是中国铝合金轮毂产品出口的主要市场，每年出口数量在3000万只左右，其中美、日两个市场占中国铝轮出口总量近70%!美国售后市场订单一般轮型尺寸较大，外观偏好&亮&的视觉效果，因此抛光、电镀、车亮面的轮子比例非常高；日本市场的轮子中规中矩，主要是俗称的&雪地轮&。
国际售后市场订单价格较好，但付款条件基本都为T/T，风险较大，另外该市场产品订单季节性很强。
4&经营状况
目前，大陆铝合金轮毂制造企业近200家，企业所有制形式涵盖了民营（包括上市公司）、国营、中外合资企业、外商独资（包括港台资本）等多种形式。从1988年起至今约数十家（次）工厂&改名换姓&、股东更迭，但真正灰飞烟灭、连硬件一起彻底消失的只有五、六家。
近年来受汽车市场超高速发展的带动，铝轮毂行业的经营状况总体向好，一些长期亏损的企业大部分已咸鱼翻身，只有个别企业由于自身管理、技术水准太低致使工厂依然亏损甚至关门。从公开渠道我们可以得知，部分经营状况良好的企业2014年的毛利润率已接近20%，这在制造业业绩整体下滑的今天已经是一份很好的答卷了。
在过去20多年行业的发展中，最值得称道的是民营企业，部分民营轮毂制造企业高瞻远瞩、自强不息，通过挖潜、创新、降耗增效由小变大、由弱变强，技术及开发能力也突飞猛进，在某些方面已经独占鳌头，并开始引领行业的发展方向。但任何事情都有正反两面，民企在发展进步的同时也存在着一些致命的问题，个别私营股东对铝轮毂项目的专业性、特殊性认识不够，或受传统思维影响，对外聘专业人员不信任，造成管理混乱；还有个别私营企业在发展壮大后也滋生了国营企业的种种劣迹，丢掉了创业之初谦逊诚信的优良传统。
二、中国大陆轮毂行业发展趋势和方向
1&趋势一：大陆轮毂售后改装市场将会爆发，成为全球主要汽车轮毂售后市场之一。
美国是目前全球最大的铝合金轮毂消费市场，也是我们最大的海外销售市场，中国大陆每年出口到美国的铝合金轮毂产品销售额大约20亿美元，占大陆全部铝合金轮毂出口额的一半。美国的铝合金轮毂消费量为什么如此巨大呢？我们先看一组数据：美国汽车保有量大约两亿辆，每百户拥有汽车超过200辆，每年4700万辆的二手车交易，改装车配件厂家及改装服务机构1万余家，改装车市场从业人员200万人，年汽车改装营业额400多亿美元，汽车改装率超过80%。正是完善的汽车改装法规、汽车的高保有量、巨大的二手车交易量、追求个性化的性格等诸多因素造就了美国庞大的轮毂售后改装市场。
转过头来再看看大洋彼岸的中国，自2008年以来，中国大陆的汽车行业进入了高速发展阶段，2014年大陆汽车产销量分别为2372.29万辆和2349.19万辆，又拔得世界头筹。大陆汽车保有量截止到2014年底也达到了1.54亿辆，平均每百户家庭拥有25辆私家车，中国大陆家庭汽车的的普及率正稳步上升，预计5至8年后中国大陆的汽车保有量将超过美国，成为世界第一。随着汽车保有量的不断提升和汽车价格的逐步下降，中国大陆汽车轮毂改装市场将会有一个爆炸式的增长，最终成为世界最大的铝合金轮毂售后市场之一。
目前，大陆汽车已象手机一样慢慢沦为大众消费品，逐渐还原出最原始的代步功能，其曾经能够显示身份、地位及财富的属性会逐渐丧失。而中国大陆当下的主力消费人群，由于受其所处经济、人文等生长环境的影响，注定会成为个性张扬、追逐时尚的一代，他们不会甘于&你有、我有、大家有&的平民化的汽车消费，因此汽车改装会成为他们追求个性化的选择。从视觉角度来看，汽车轮毂占据了车身侧面30%以上的面积，更换一款做工精良、造型独特的轮毂是最简便而又经济的改变整车视觉效果的手段之一。
另外，在中国冬季降雪较多的北方地区，随着人们富裕程度的提高，冬季更换雪地轮的功能性改装市场也在逐渐发育成长，从欧美日本现在的市场情况来看，这种季节性的雪地轮也是一个不小的市场。
但是，目前还有两个问题制约着大陆轮毂改装市场的发展，一是相关汽车改装的法规，二是售后市场产品的质量保证。这两个问题的解决方案如果没有实质性的突破，一切都还只能是望梅止渴。
目前汽车改装市场能够遵循的法规只有一部公安部2008年制订的非常严格的《机动车登记规定》，虽然日起施行的修订后的《规定》对部分汽车改装的行为已有所放松，但对大部分改装行为来说依然没有解禁。
2014年12月份，全国工商联汽车摩托车配件用品业商会汽车改装专业委员会秘书长韦嘉诚在一次会议上表示，国家5个部委（工信部、公安部、商务部、工商总局、质检总局）对《关于制定汽车改装相关法规的提案》已经做出批复，汽车改装相关法律法规和国家标准有可能在2015年中发布。国标的颁布无疑是为汽车改装&正名&的最高认可，如果此项法规和标准能够顺利推出，将为汽车后市场带来巨大的商机，也必将对国内汽车轮毂的改装市场产生重大影响。
关于汽车轮毂产品的质量保证，目前国内也无法可依，轮毂的质量标准基本上都是由客户来掌握。如OEM产品的质量检验标准都由各汽车厂自己制订；海外售后市场的产品质量由进口商来把关。而国内售后市场的情况最为特殊，在实际操作过程中，国内的轮毂代理商和经销商很少对轮毂制造商提出质量要求，他们最关心的是产品的款式和价格，而产品质量都是由生产厂家自己&凭良心看着办&，这样事实上就造成了大陆铝合金轮毂售后市场的产品没有任何质量监管的局面。质量良莠不齐、产品鱼龙混杂的乱象就是目前大陆轮毂售后市场的写照，此疾不除，再好的外部大环境也于事无助。
纵观欧美日发达国家，汽车改装业兴盛的转折点，都始于相关法规法例的颁布。我们在这里也呼吁政府部门顺应市场需求，建立适当法规，对铝合金轮毂等汽车改装件进行合理的质量监管，正确引导汽车改装业的发展。
2&趋势二：铝合金轮毂企业进一步重组，国营体制将退出，产能逐渐集中。
随着市场竞争的加剧和利润水平的下滑，整个行业会经历一个重新洗牌的过程，一些生产技术落后、管理混乱的企业将会被重组、兼并或自然淘汰，中国大陆80%以上的铝合金轮毂产能将集中在若干个大型轮毂制造集团手中，同时国营体制将逐步退出。
铝合金轮毂产品在中国大陆已经进入产品成熟期，利润水平回归正常，铝合金轮毂制造企业只有靠扩大规模、提高效率、精致管理、节能降耗才能提高盈利能力，那种作坊式生产、粗放型管理的企业将首先被淘汰，这些淘汰企业腾出的市场空间会迅速被其他企业所填充，其有效产能也会被接管，整个行业将会在竞争中不断的优胜劣汰、兼并重组，最后形成若干大规模的专业化铝轮毂制造集团。
另外，大陆铝合金轮毂制造行业经过20多年的发展，市场竞争已经非常充分，国营体制在这种非垄断的经营环境下已无任何优势可言，相反，多年的沉疴积弊已经严重制约了企业的发展，并不断消蚀着企业的肌体，国营体制的退出将会是历史的必然选择。在国家层面，国企特别是央企近些年的表现为全社会广为诟病，要求国营体制改革的呼声越来越高，国企到底往何处去的问题已经提到党和政府的议事日程上来了。
在2015年博鳌论坛的&混合所有制：国企改革再发力&论坛上，原国家体改委副主任邵秉仁曾历陈国企体制的弊端，&从体制上讲，国企无法杜绝腐败&，国企&在所谓做大做强的口号下，实际是拿着国家的投资在盲目地扩张规模，以低效率为代价&，&现在国企的资产负债率资金回报率各项指标都与民营资本没法相比&，同时还指出&党的十八届三中全会已经明确了国有企业应该起到公共服务的作用，而不是与民争利，更不是官商结合，这样不仅要掏空国家，而且要滋生大量的腐败。&
中共中央政治局常委、中央纪委书记、中央巡视工作领导小组组长王岐山在日中央巡视工作动员部署会义上也明确指出，&有些国有企业的负责人通过利益输送谋求个人升迁，选人用人问题突出，企业内部存在买官卖官，搞团团伙伙。利用手中权力在资产资源交易中贵买贱卖，采购招投标违规牟利，家属子女靠山吃山，牟取私利&。
以上种种舆情已经表明，国营体制在非垄断行业的退出，既符合经济发展的客观规律，也符合国家的政治经济环境的需要。但国营体制的退出并不都是通过企业的倒闭来实现的，而是通过各种形式的兼并、重组或者其它创新的形式来完成最终的凤凰涅槃。
3&趋势三：生产少人化、设备智能化将成为新常态
中国大陆人口红利向下的拐点已经出现，与发达国家相比，曾经的廉价劳动力现在已无任何优势可言了，如何提高生产效率、降低人工成本将会是现存轮毂企业和新建企业最关心的问题。如果中国大陆想继续保持全球铝合金轮毂生产大国的地位，那么就应该放弃旧的思维模式，积极面对&少人化&、&自动化&生产的大趋势，对旧生产线进行系统的改造，对新生产线进行科学的规划，生产的自动化将成为轮毂制造企业的新常态。（关于铝合金轮毂行业自动化生产的必要性和可行性，请参阅本人2012年发表的文章《中国铝合金轮毂生产自动化势在必行》）。另外，为适应&中国制造2025&的战略规划和铝合金轮毂行业生产的少人化、自动化趋势，铝合金轮毂的生产、检测设备将趋于智能化。
4&趋势四：新材料、新工艺将颠覆传统的铝合金轮毂行业
在探讨这个问题之前，首先阐明一下在本章节中将会反复提到的&轻质汽车轮毂&或&轻质汽车车轮&的概念。轻质汽车轮毂是指与钢制汽车车轮相对应的，在同等情况下所有比目前钢制车轮质量轻的车轮产品，它包括现在常用的铝合金轮毂（包括不同牌号的铝基合金）和不太常见的镁合金轮毂、复合材料轮毂及非金属材料制成的汽车车轮产品。
从轻质汽车轮毂诞生至今，它的材质、制造工艺等一直都在随着技术的进步而发展，最终形成现在以铝合金轮毂为主，其它轻质材料轮毂为辅的一个市场格局。那么，为什么铝合金轮毂能够成为轻质汽车轮毂家族中的主流，甚至成为轻质汽车轮毂的代名词呢？
首先，铝合金轮毂产品本身满足了市场对高性能汽车车轮的需求，美观、散热、质量轻、均匀性好。其次，铝合金材料易于加工成型，便于批量生产，经过调质处理后的铝合金材料机械性能优异且抗腐蚀性强。第三，普通铝合金轮毂产品成本适中，价格完全能够被大众市场接受。
人类探索自然的欲望是永无止境的，随着科学技术的进步，将来一定会出现一些同样能满足并优于上述条件的新材料，同时也会出现能够提高轻质汽车轮毂的生产效率、大幅降低制造成本的新工艺。从目前国际上新材料、新工艺的研究动向上看，如果轮毂行业能够借鉴或引入这些新技术和新工艺，并能实现商业化的批量生产，那么这将是对传统铝合金轮毂制造业一场颠覆性的革命。下面我们就从新材料和新工艺两个方面介绍一下国内外值得们轮毂行业关注的研究动向，以达到抛砖引玉的目的。
4.1&新材料
众所周知，碳纤维复合材料、工程塑料和镁合金等都是制作汽车轮毂的优秀轻质材料，并且都已成功的被付诸于生产实践，但由于受各自一些弱势特质的影响，这些材料都没有成为轻质汽车轮毂原料的主流。
4.1.1&碳纤维复合材料
碳纤维复合材料&外柔内刚&，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，耐高温、耐疲劳、耐腐蚀、高模量、无蠕变、热膨胀系数小，还具有良好的导热性能。其本身诸多的优良品质决定碳纤维复合材料是制作汽车轮毂最佳材料，但由于受现有制造工艺影响，产品成本过高，所以在国际上碳纤维轮毂暂时只能供给高档豪车这个高端细分市场，而无法进入普通大众市场。但去年有媒体曾经报道，国内已经开发出能够满足汽车轮毂性能和生产要求的长碳纤维增强尼龙复合材料(PA)及注塑工艺，产品可实现批量化生产并具有成本竞争力，相比汽车铝轮毂可大幅减重40-60wt%，生产效率更高、成本更低，且具有可回收与循环使用特性。如果消息属实，那么这将对中国轻质汽车轮毂的发展产生重大影响。
碳纤维复合材料铝车轮毛坯
4.1.2&工程塑料
2012年德国化工巨头巴斯夫对外展示了全球首款适合量产的Ultramid Structure工程塑料轮毂，据说这种新型长玻纤增强聚酰胺高性能塑料适合所有要求高强度和轻质结构的应用。全塑料轮毂的重量低于传统金属轮毂，在大幅减轻整车重量的同时，也相应降低了能耗和排放。&Ultramid Structure的机械性能由长玻璃纤维增强，不但使轮毂坚固耐用，也有助于实现其卓越的热稳定性和化学稳定性。此外，Ultramid Structure还具有易于加工和焊接的优点。但该种材料导热性和美观性略差，比较适合做全涂装汽车轮毂，如果将来能够为市场所接受，应该是OEM不二的选择。
工程塑料汽车铝车轮
4.1.3&镁合金
镁合金与钢、铝及工程塑料相比具有诸多优越特性。首先，镁合金密度小，镁基合金比铝基合金轻约36%，比钢轻约77%；其次，比强度仅次于纤维增强材料，比刚度与铝合金、钢相当，远高于工程塑料；第三，阻尼性能好，吸震能力强，具有极佳的减震性，其减震性能比铝合金高30倍，比钢高近60倍。是最适合制造汽车轮毂的轻质材料之一，正是基于上述优点，镁合金很早就应用在轻质汽车轮毂的制造上了。
从公开的信息渠道我们能够获悉镁合金轮毂最早出现在上世纪60年代，但由于当时镁合金轮毂的加工技术还不成熟，再加上金属镁的价格昂贵且本身易腐蚀等问题，使得镁合金轮毂一直未得到普及，只是在赛车和少量高档豪华车上使用。近年来出于能源、环保的要求，最主要还是由于金属镁价格的大幅下滑，促使镁合金轮毂再度成为热点，欧、美、日等相关公司纷纷投巨资进行镁合金轮毂新材料和新工艺的开发研究，都取得了很好的成果。
最近有媒体披露，中国在镁合金新材料领域的探索上也有了很大进展，上海交大的科研团队成功的开发出&阻燃&镁合金，把镁合金的燃点提高至935℃以上，改变了传统镁合金产品在生产过程中需要进行熔剂或惰性气体等特殊保护的局限，实现了大气中无保护的镁合金熔炼与生产，并且采用稀土与锌固溶时效强化和锆细化的方法，发明了一种兼具高强度和高韧性的铸造镁合金(JDM1)，可以应用到汽车轮毂的生产制造，同时在解决镁合金防腐问题上也确立了研究方向。如果镁合金防腐这个世界难题一旦破解，不但为镁合金制品的普及铺平了道路，还意味着在现有铝合金轮毂生产线上，不用太大的改造就可以生产镁合金轮毂产品，这对传统铝合金轮毂制造来说不亚于一场革命。
4.2&新工艺
生产工艺是为市场服务的，市场的需求决定了产品的生产工艺；反过来，生产工艺的变革也会影响市场的需求。例如，金属铝在在发现之初，一直是帝王贵族们享用的珍宝，由于价格非常昂贵，在相当长的一段时期里，珠宝商们一直不计成本的用化学方法还原制铝，直到19世纪末，电解铝的新工艺出现后，铝的价格发生了成千上万倍的跌落。这才使金属铝得以大规模生产，奠定了今天铝加工行业的基础，让各种铝制品进入千家万户。
虽然铝合金轮毂从诞生之初单一的重力铸造成型发展到后来的低压铸造、旋压、锻造以及不同材质、不同工艺成型的多片式等等诸多生产制造工艺，但其中任何一个新出现的工艺相对于旧工艺来说，都不能算作是革命性的创新，只能算是应对市场需求多样化的一个工艺补充，我们这里期待的新工艺，应该是完全区别于上述提到的各种轻质材料轮毂现有的加工工艺，以及伴随将来出现的未知新材料加工成型的工艺，这些工艺的显著特点是能够大幅提高轻质汽车轮毂的生产效率降，低生产成本。
4.2.1&能够大幅降低现有轻质材料汽车轮毂成本的创新工艺
前面我们曾提到的碳纤维复合材料是制作汽车轮毂非常优秀的轻质材料，但由于现有生产工艺的局限，使得碳纤维复合材料的汽车轮毂成本过高，根本无法普及。随着科技的进步和商业利益的驱动，相信将来一定能出现类似电解铝工艺之对于化学还原金属铝工艺那样的创新，会使得诸如碳纤维复合材料这类优秀的轻质高强度材料能够广泛应用在各个领域。
另外，在传统的铝合金轮毂生产过程中，也会有很多创新工艺出现，会使得铝合金轮毂的生产更加高效，制造成本大幅降低。例如，德国正在开发的超级数字化概念机床已将车、铣、研磨、测量、热处理等工艺组合在一台机床上完成，这种超高速的未来机床是现有机床组合单元加工效率的数十倍，如果将来能将此类技术运用到现有铝合金轮毂的生产线上，那么一条年产500万只的铝合金轮毂生产线上只要布置一台这样的机床就可以了。
4.2.2&适于未知汽车轮毂新材料加工的工艺
新的材料总是需要新的工艺来支持。木制车轮时代相应的制造工艺就是锯、刨等木工工艺；钢制车轮需要的是冲压、焊接等工艺；铝制车轮则要靠现在的铸造、锻压等工艺来实现。同样，对于将来一定会出现的，只是我们目前还未知的新型车轮材料，也一定会有新的加工工艺与之配套，来实现高效、低成本的制造目标。&
三、如何把握轻质汽车轮毂的发展方向
首先，企业所有者要有长期从事汽车轮毂制造的主观愿望。未来企业成功的关键在于研发和创新，而真正的研发和创新是需要巨额投入的，且短期内很难得到任何回报，中国现在的企业家是个缺少内心世界和独立思维能力的群体，追求的是外界承认而不是自己的成就感，从众心态严重，在这个充满浮躁情绪、&山寨&盛行的时代，如果企业投资者没有长期持守一份事业的主观愿望的话，那么很难让其能够在这个行业投入大量的资金和精力来谋求行业的创新与发展。
其次，企业的技术负责人要具备较高的科学素养和丰富的行业经验。科学素养的高低决定观察外部世界的视野和捕捉新技术的敏感性，丰富的行业经验能够帮助判断哪些新技术、新概念可为我所用。纵观目前行业内各个企业的技术负责人，大部分人的工作内容依然停留在为采购部门技术把关的层面，由于怕担责任和自身素质的局限，对于明显能够降低产品成本、提高产品品质的新产品、新工艺依然谨小慎微，排斥心态极强，当然造成这种现状还有企业内部环境的原因。具有上述现象的企业在创新和研发上肯定是缺乏动力也无能为力的。
第三，要创新有度。企业是以营利为最终目的的，因此企业的研发与创新与国营的科研机构不同，以企业为主导的创新研发一定要与市场相结合，企业任何经营活动的着眼点都要落在成本和效益的平衡点上，单纯的不计成本的新技术是没有生命力的。例如前面提到的碳纤维复合材料，作为航空航天和军工领域的宠儿，它本身材料的性能要远远优于现在的铝合金材料，但由于现有工艺的约束，材料成本高，在轻质汽车轮毂领域却无法成为主流。
第四，企业为创新主体，做好产学研相结合。产学研合作作为推进高等院校和科研院所科技创新成果转化的有效途径，它的作用已被美、英、日、韩等国的巨大成功所证实，但在中国大陆，轻质汽车车轮项目还很年轻，生产工艺跨度大，&学&、&研&方面对该项目了解还不深、经验不足，因此轻质车轮的创新、研发只能走以企业为主，产学研结合的道路，发挥&学&、&研&机构在某一专业领域的特长，就某一专业问题进行攻坚，而不是要&学&、&研&机构在整个工艺的创新上做交钥匙工程，当然现阶段即使要求他们这样做他们也做不到。另外，目前国家对企业创新有很多政策和资金的支持，只要立上项就能获得&真金白银&的支持，虽然在立项过程中存在很多潜规则，但最终企业还能拿到的应得资金的50%以上。
最后，要走适合中国国情的发展道路。创新有多种方式，其中&引进消化吸收创新&的方式最适合中国国情。轻质车轮的创新无外乎材料的创新和制作工艺的创新，那么采取&引进消化吸收创新&的方式，就是在现有的制造工艺和材料上进行改良。中国近些年在经济上虽然取得了巨大成就，但在科学技术的整体水平上依然落后发达国家数十年，奢望中国目前能够在轻质汽车轮毂的加工工艺和材料上取得&原始创新&的突破是不现实的，最好的办法就是引进国外先进的技术、工艺，吸收、消化并在此基础上进行改良。在市场竞争中，只要领先所有对手一点即可长盛不衰，日韩的崛起就是最好的例证。
四、结束语
汽车轻量化是一个永恒的话题，而汽车车轮又是承担簧下减重的主要部件，虽然铝合金轮毂本身已经进入了产品的成熟期，但整个轻质车轮行业的发展正方兴未艾。本文作者仅是对铝合金轮毂等轻质汽车车轮及周边技术的发展脉络进行了横向及纵向的梳理，总结归纳了一下中国大陆轻质车轮的过去和现在，并据此对中国轻质车轮的发展提出了自己的拙见，以上内容只代表个人观点，仅供参考。
一、中国大陆铝合金轮毂行业现状
1 生产制造方面：
1.1 生产工艺
1.3 装备水平
1.4 产品质量
2 研发能力
2.1 产品的设计开发能力
2.2 材料、工艺的研发能力
3 产品销售市场：
3.1 代工市场（OEM）
3.2 售后市场（A/M）
4 经营状况
二、中国大陆轮毂行业发展趋势和方向
三、如何把握轻质汽车轮毂的发展方向
四、结束语}