本文以汽车及特种车辆铝合金轮毂为应用对象,在分析了差压铸造状态下铝合金熔体流动及充型特性的基础上,对铝合金轮毂充型过程的演变进行了数值模拟。结合差压铸造工艺特点和铝合金轮毂结构形式,探讨了其浇注系统和模具优化设计方案。对汽车和特种车辆铝合金轮毂进行了有限元计算,分别采用A356合金、ZL205A合金试制了汽车铝合金轮毂、特种车辆铝合金轮毂,并对试制的样件进行了理化检验及性能测试。本论文的研究结果表明:利用Magmasoft v4.2软件模拟差压铸造状态下的温度场、应力场及即时观察铝合金熔体的流动、相变过程,可为差压铸造工艺方案的优化设计提供技术依据。采用合适的浇注系统及模具设计方案,是实现铝合金轮毂差压铸造成形及提高铸件内部质量的技术关键;采用差压铸造工艺与低压铸造工艺相比,ZL205A合金的抗拉强度、伸长率分别提高了10.2%、16.7%,ZL114A分别提高了6.7%、65%。对于差压铸造用铝合金熔体,采用等离子精炼技术可减少铝合金熔体中的气体和夹杂,采用Sr变质技术可使共晶硅晶粒由粗大的针状或板状变为小颗粒状。有限元计算结果表明,汽车铝合金轮毂在9800N载荷下的最大应力为152MPa,低于其制造材料ZL101铝合金的屈服强度(205MPa)。特种车辆铝合金轮毂在127000N载荷下的最大应力小于164MPa,低于其制造材料ZL205A合金的屈服强度(255MPa)。采用差压铸造工艺试制的汽车铝合金轮毂和特种车辆铝合金轮毂,内部组织致密,晶粒细化,无气孔、缩孔和疏松等缺陷。其中,采用A356合金试制的汽车铝合金轮毂的抗拉强度为290MPa、伸长率为6%。采用ZL205A合金试制的特种车辆铝合金轮毂,消除了热裂、缩孔及疏松等铸造缺陷。