CN103394653A - 轮辋自补缩轮毂金属型模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮辋自补缩轮毂金属型模具,为低压铸造车轮金属型模具的设计提供了一种全新的设计思路,用高导热材料制成上顶模1,用低导热、低比热材料制成边模主体3,以实现轮辋从内至外的顺序凝固。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种轮毂金属型模具的设计方法,它适用与低压铸造、差压铸造、重力金属型铸造、真空吸铸等的金属成型方式的使用。
背景技术
汽车轮毂铝铸件的生产已有近百年的历史,始终存在一个最难解决的问题——轮辋既薄又高,通过轮心轮辐送来的铝液进行补缩是很难的,因而其机械性能总是很难提高,随着科学技术的飞速发展要求汽车轮毂的重量越来越轻,以节省能源。可重量越小的轮毂,其轮辋就越薄,其性能就越难以满足工程上的要求,本发明就是用轮辋的自补缩来摆脱轮辋补缩对轮辐轮心的依赖。
发明内容
本发明的创新点1)用高导热的金属(铜及铜合金、铝及铝合金、钛合金)制造与轮辋对应的顶模部分,厚度控制在铸件厚度的1.5~2倍。2)用普通模具材料(H13、35CrMo、铸铁、合金钢)制成顶模的底部分及底模。3)用低导热、低比热容的薄板材冲压制成边模上与轮辋对应的型腔部分,厚度控制在1~3mm,固定在边模的框架上,并在边模的外部加上2~3层1mm屏蔽绝热板,使其散热量达到最小,其边模下部分也用普通模具材料制成。4)边模及顶模都是分体的,但顶模分体结合后是形成密封的一个大空腔,可以是环形的,也可以是盆状的。5)在顶模空腔内加水至轮辋内轮缘上沿,并在其内设置进水管及出水管。6)从传统的轮辋由上而下、由外向内的顺序凝固设计思路,转变为由内至外、从上到下几乎同时凝固的设计思路。这时对环形水腔的铸型冷却水道仅有四路,顶模中心水道、边模的冷却水道、底模靠热源水道和外侧水道(T、S、B1、B5)。对盆形水腔的铸型冷却水道只有三路(S、B1、B5)。为增强上顶模的导热效率,在其背腔设计一系列的散热筋片。
本发明的优点:由于轮辋在凝固时,由内向外把缩孔缩松赶到了轮辋外侧1mm左右的范围内,因补缩液体来自轮辋自身无须通过轮辐轮心来输送,且由于补缩的路径非常短仅为6~8mm,因而补缩效果好,不易在补缩的路径中出现缩松,并可获得非常细小的组织。
故其优点如下:1)铸造工艺的调试简单。过去边模的冷却给早了晚了、长了短了都会影响铸件的质量,现在只要充满型就可以给边模施冷却水或者风,且越早越好,边模的水或风可以给很早很大,工艺好掌握,轮辐的冷却是从外向里,轮心的冷却是从上向下,因而B5、B1、T1的调整变得简单方便,工艺稳定,实施起来方便。2)由于顶模空腔内充满水,轮辋充满后3~6s内即可完成凝固,因而二次枝晶间距细小,可到达12μm左右,故机械性能会有大幅度提高。3)由于生产节拍快,90~120s/件,因而整个轮子机械性能都有较大的提高。4)生产效率高,可使现在的一台压铸机顶2台使用,降低压铸设备投资。5)全部水冷即省去了成本较高的压缩空气,又使车间的噪音大大降低,改善了生产环境。6)模具省去了一半的冷却风道、水道,边模是由薄钢板冲压成形,顶模是精铸出来的,减少了80%的加工量,因而降低了模具制作成本。7)由于顶模对应轮辋部分工作温度在100℃~200℃中间,整个模具的使用温度能降低100~300℃,不会出现粘铝、变形,大大延长了模具的使用寿命。8)由于轮辋不再由轮辐轮心输送铝液进行补缩,减轻了它们的补缩负担,因而轮辐轮心在快速冷却的情况下,其内在质量也会更好。9)由于顶模的温度降低了200~300℃,因而压铸机动模板的热负担大大减少,进一步提高了压铸机的寿命,也一定程度的改善了操作环境。
附图说明
图1是本发明轮辋自补缩轮毂金属型模具剖面示意图。
图中1—上顶模,2—下顶模,3—边模主体,4—边模框架,5—屏蔽绝热板,6—底模,7—进水管,8—出水管,9—冷却通道。
具体实施方法
下面结合附图对本发明和具体实施方式做进一步的说明。
1)用高导热材料制成与轮辋相对应的上顶模部分1。2)用普通材料制成下顶模2及底模6。3)用低导热薄板冲压制成四块边模主体3(其中气门孔部分是有一个活块更换完成)。4)用普通模具材料制成边模框架4,并将由薄板制成的边模3焊合或用螺钉锁紧在边模框架4上。5)用2~3层屏蔽绝热板5,固定在边模主体外侧。6)边模主体上喷涂绝热涂料,而顶模喷导热涂料,底模喷常规涂料。7)将边、底模送加热炉中正常预热,将顶模送低温炉中预热到120~150℃。8)安装好模具,接上所有的冷却管道。9)由水管7向顶模密闭腔内送进冷却水以备进行循环冷却,水管8为出水管。10)充型速度比正常模具快,可达15cm/s左右。11)用比例调节的液面加压控制系统,以防铝液在填充轮辐时的飞溅,卷气形成气液两相流。因为凝固很快,两相流进入轮辋,没有上浮分离的可能,只能形成气孔。12)生产节拍必须连续,不能中断,否则会出现浇不足的现象,这也是这一工艺的缺点。
Claims (3)
1.轮辋自补缩轮毂金属型模具,其特征在于:在对应轮辋的部分,用高导热的材料制成上顶模(1),厚度控制在铸件厚度的1.5~2倍;用低导热、低比热的材料制成边模主体(3),厚度控制在1~3mm,以实现轮辋由内而外进行顺序凝固。
2.按照权利要求1所述的轮辋自补缩轮毂金属型模具,其特征在于:在边模主体(3)的外侧固定2~3层1mm厚的屏蔽绝热板(5),降低边模主体的热损失。
3.按照权利要求1所述的轮辋自补缩轮毂金属型模具,其特征在于:为增强上顶模(1)的导热效率,可在其背腔设计一系列的散热筋片。
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