CN104439164B - 一种用于轮毂铸造的底模水点冷装置及冷却底模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于轮毂铸造的底模水点冷装置，使用该装置进行底模冷却的方法，以及制造该装置的方法。本发明的装置及方法的优点在于，将轮辐冷却需要的多路点冷集成到一个装置上；消除了回水对模具的影响，有利于稳定生产；利用回水横道与回水环道将多路点冷的出水集中到一个回水口，简化了回水装置，也使设备的管路连接更加简单；整个装置无特殊零件，降低了加工成本，维护也更加方便。

Description

一种用于轮毂铸造的底模水点冷装置及冷却底模的方法

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体地涉及一种用于轮毂铸造的底模水点冷装置及制备方法。

背景技术

在铝车轮低压铸造领域，水冷模具已然成为未来模具开发的发展方向，而水点冷将是未来发展方向的重点。面对车轮结构的千变万化，水点冷不仅要应用于边模冷却；更要应用于底模冷却。尤其是对于大尺寸的轮型，仅仅依赖于边模冷却，难以保证轮辐的质量。因此，开发一种可实现底模水点冷的装置，将是势在必行；并且开发出的装置绝不能受制于产品结构，必须适用于各类产品，才能确保水点冷在底模冷却的推广应用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可实现底模水点冷的装置，该装置可以实现底模的水点冷，并且不受限于产品的结构。

本发明提供了以下的技术方案来实现上述的发明目的：

在本发明的一个方面，提供了一种用于轮毂铸造的底模水点冷装置，其特征在于，所述的装置包括：(1)环形点冷上盖板1，其包括避空凸台3、位于避空凸台3中的第一通孔9、及用以螺栓紧固的第二通孔11；(2)环形点冷下托板2，其与环形点冷上盖板1组装，并且包括回水横道5、与回水横道5处于流体联通的回水环道6、与回水环道6处于流体联通的回水口7、与回水横道5处于流体联通的异型通孔10、以及用于螺栓紧固的阶梯通孔12；(3)与异型通孔10处于流体联通的水管14；(4)与回水环道6处于流体联通的回水管8；(5)进水支管13，其套装于异型通孔的直线通孔部分，其穿过第一通孔9，并且与水管14处于流体联通；并且所述的异型通孔10由半圆柱形通孔部分和垂直于所述半圆柱形部分曲面的直线通孔部分组成；所述的点冷上盖板1和点冷下托板2通过将第二通孔11和通孔12对齐，经过密封垫16和螺钉17的焊接紧固来进行组装，在组装状态下第一通孔9与回水横道5处于流体联通；优选地，异型通孔10与第一通孔9是对齐的。

根据本发明一个优选的方面，所述的点冷下托板2下方还包括用以安装水管14的半圆槽4，所述的水管14安装在半圆槽4上，利用焊接固定在点冷下托板2上；优选地，半圆槽4的直径与水管14的外径相等。

根据本发明一个优选的方面，避空凸台3的高度为1至2mm，直径大于第一通孔9的直径；优选地，避空凸台3的直径为20～24mm。

根据本发明一个优选的方面，水管14的内径大于或等于进水支管13内经的4倍，进水总管15的内径小于或等于水管14的内径；优选地，水管14的内径是进水支管13内径的4～8倍，进水总管15的内径是水管14的内径的0.3～1倍。

根据本发明一个优选的方面，回水横道5与回水环道6的宽度大于第一通孔9的直径，深度不小于第一通孔9高度的三分之一；回水管8的内径等于回水口7的直径。

根据本发明一个优选的方面，回水口7的直径等于回水环道6的宽度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种轮毂铸造底模冷却方法，所述的方法包括步骤：(1)按照前文所述的装置中点冷上盖板1上进水支管13和第一通孔9的位置，以及螺钉17的位置，在轮毂铸造底模的相应位置钻出盲孔；(2)将前文所述的装置先通过焊接将环形点冷上盖板1与环形点冷下托板2结为一体,而后通过螺钉17固定到所述的轮毂铸造底模上；以及(3)向进水总管15中通入压力为4～6atm，水温为25～30℃的水。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造前文所述的装置的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：(1)在环形点冷上盖板1上加工出避空凸台3、位于避空凸台3中的第一通孔9、及用以螺栓紧固的第二通孔11；(2)在环形点冷下托板2上加工出回水横道5、与回水横道5处于流体联通的回水环道6、与回水环道6处于流体联通的回水口7、与回水横道5处于流体联通的异型通孔10、以及用于螺栓紧固的阶梯通孔12；(3)将环形点冷上盖板1与环形点冷下托板2通过第二通孔11和阶梯通孔12对齐，并且使用密封垫16和螺钉17进行焊接紧固；(4)利用焊接将水管14、进水总管15、进水支管13连为一体，并使进水支管13通过异型通孔10将其安装于半圆槽4，使用焊接固定；(5)将回水管8安装于回水口7上。

在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：

本发明的技术方案为：底模水点冷装置，包括点冷上盖板1、点冷下托板2、进水水路系统、回水水路系统、紧固与密封系统。

点冷上盖板1上有，对应底模点冷位置等数量的避空凸台3、第一通孔9、及用以螺栓紧固的第二通孔11。避空凸台3的高度设计为1至2mm即可，直径大于或等于第一通孔9的直径。

点冷下托板2上有，用以安装水管14的半圆槽4、回水横道5、回水环道6、回水口7、异形通孔10、及用以螺栓紧固的阶梯通孔12。

半圆槽4的直径要求与水管14的外径相等。

进水水路系统由进水支管13、水管14、进水总管15组成。水管14的内径要求大于或等于进水支管13内经的4倍，进水总管15的内径小于或等于水管14的内径。

回水水路系统由回水横道5、回水环道6、回水口7、回水管8组成。回水横道5与回水环道6的宽度要求大于第一通孔9的直径，深度不小于第一通孔9高度的三分之一；回水管8的内径等于回水口7的直径。

紧固与密封系统主要由密封垫16、螺钉17与焊接组成。

异型通孔10的直段部分直径略大于进水支管13的外径。回水口7的直径等于回水环道6的宽度。

进水水路系统安装在半圆槽4上，利用焊接固定在点冷下托板2上。

在本发明的其他方面，还提供了制备前文所述的底模水点冷装置的制备方法，包括点冷上盖板1、点冷下托板2、进水水路系统、回水水路系统、紧固与密封系统。

根据图纸要求，加工出合格的点冷上盖板1与点冷下托板2。利用焊接将点冷上盖板1与点冷下托板2焊为一体。根据冷却管路的布置要求，制作进水水路系统，利用焊接将进水支管13、水管14、进水总管15连接为一体。将回水管8焊接在点冷下托板2的回水口7的位置。将底模水点冷装置安装到底模上。该底模水点冷装置实现了高度集成，不仅将多路点冷集成到装置上，还将各路点冷的回水集成到一个回水口，彻底地消除了产品结构对点冷实施的制约；且该装置安装简单、维护方便，有利于推广实施。

在本发明的其他方面，还提供了以下的技术方案：

底模水点冷装置，包括底模水点冷装置，包括点冷上盖板1、点冷下托板2、进水水路系统、回水水路系统。其特征在于：进水水路系统由进水支管13、水管14、进水总管15组成；回水水路系统由回水横道5、回水环道6、回水口7、回水管8组成。

按照前文所述的底模水点冷装置，其特征在于：点冷上盖板1上设计有避空凸台3，凸台的高度控制在1至2mm，直径大于或等于第一通孔9的直径。

按照前文所述的底模水点冷装置，其特征在于：点冷下托板2上设计有半圆槽4、回水横道5、回水环道6与回水口7；半圆槽4的直径要求等于水管14的外径。

按照前文所述的底模水点冷装置，其特征在于：进水水路系统由进水支管13、水管14、进水总管15组成，水管14的内径要求大于或等于进水支管13内经的4倍，进水总管15的内径小于或等于水管14的内径。

按照前文所述的底模水点冷装置，其特征在于：回水水路系统由回水横道5、回水环道6、回水口7、回水管8组成，回水横道5与回水环道6的宽度要求大于第一通孔9的直径，深度不小于第一通孔9高度的三分之一；回水管8的内径等于回水口7的直径。

本发明的底模水点冷装置，不限于本发明内容和具体实施方式所述的内容，根据本发明内容启发而获得的其他设计方式，均落入本发明的保护范围。

在本发明具体的方面，提供了以下的具体加工工艺参数：

环形点冷上盖板的材质：球墨铸铁；

环形点冷上盖板1厚度：15～25mm；

避空凸台3的直径：20～24mm；

避空凸台3的高度：1～2mm；

第一通孔9的直径：12～20mm；

第二通孔11的直径：13～14mm；

环形点冷下托板2的材质：球墨铸铁；

环形点冷下托板2厚度：25～45mm；

回水横道5深度：5～10mm；

回水横道5宽度：16～24mm；

回水环道6深度：5～15mm；

回水环道6宽度：16～20mm；

回水口7直径：8～14mm；

异型通孔10形状：上倒八字型孔接直孔再接下八字型孔；

阶梯通孔12加工参数：大孔直径20mm，小孔直径13～14mm；

水管14的参数：内径14～20mm，外径16～22mm；

回水管8的直径：内径8～14mm，外径10～16mm；

进水支管13的内径：2～4mm；

进水支管13的外径：4～8mm。

作为其他的选择，本发明还提供了以下的工艺参数：

环形点冷上盖板的材质：蠕墨铸铁；

环形点冷上盖板1厚度：15～25mm；

避空凸台3的直径：20～24mm；

避空凸台3的高度：1～2mm；

第一通孔9的直径：12～20mm；

第二通孔11的直径：13～14mm；

环形点冷下托板2的材质：蠕墨铸铁；

环形点冷下托板2厚度：25～45mm；

回水横道5深度：5～10mm；

回水横道5宽度：16～24mm；

回水环道6深度：5～15mm；

回水环道6宽度：16～20mm；

回水口7直径：8～14mm；

异型通孔10形状：上倒八字型孔接直孔再接下八字型孔；

阶梯通孔12加工参数：大孔直径20mm，小孔直径13～14mm；

水管14的参数：内径14～20mm，外径16～22mm；

回水管8的直径：内径8～14mm，外径10～16mm；

进水支管13的内径：2～4mm；

进水支管13的外径：4～8mm。

本发明带来了以下的有益技术效果：

(1)将轮辐冷却需要的多路点冷集成到一个装置上，有利于实施、推广；(2)将回水水路系统设计在点冷下托板上，消除了回水对模具的影响，有利于稳定生产；(3)利用回水横道与回水环道将多路点冷的出水集中到一个回水口，简化了回水装置，也使设备的管路连接更加简单；以及(4)整个装置无特殊零件，降低了加工成本，维护也更加方便。

在本发明优选的方面，通过选择回水横道5与回水环道6的宽度大于第一通孔9的直径，深度不小于第一通孔9高度的三分之一，出人意料地实现了防止出水反弹再次进入模具中的点冷孔。

在本发明优选的方面，通过水管14的内径大于或等于进水支管13内经的4倍，进水总管15的内径小于或等于水管14的内径，保证了各进水支管的流量尽可能一致，保证了装置的顺利运行。

在本发明优选的方面，通过选择回水口7的直径等于回水环道6的宽度，降低回水反压，保证回水顺畅。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1：实施例1所述的装置的纵截面图，1—点冷上盖板，2—点冷下托板，3—避空凸台，4—半圆槽，5—回水横道，6—回水环道，7—回水口，8—回水管，9—第一通孔，10—异形通孔，11—第二通孔，12—阶梯通孔、13—进水支管、14—水管、15—进水总管、16—密封垫、17—螺钉；

图2：实施例1所述的装置的立体图；

图3：实施例1所述的装置的立体图；

图4：实施例1所述的装置的立体剖视图。

具体实施方式

实施例1底模水点冷装置的制造

按照以下的工艺参数加工底模水点冷装置：

表1:加工底模水点冷装置的工艺参数

续表1：加工底模水点冷装置的工艺参数

续表1：加工底模水点冷装置的工艺参数

加工方法如下：

(1)在环形点冷上盖板1上加工出避空凸台3、位于避空凸台3中的第一通孔9、及用以螺栓紧固的第二通孔11；(2)在环形点冷下托板2上加工出回水横道5、与回水横道5处于流体联通的回水环道6、与回水环道6处于流体联通的回水口7、与回水横道5处于流体联通的异型通孔10、以及用于螺栓紧固的阶梯通孔12；(3)将环形点冷上盖板1与环形点冷下托板2通过第二通孔11和阶梯通孔12对齐，并且使用密封垫16和螺钉17进行焊接紧固；(4)将水管14安装于异型通孔10；(5)将回水管8安装于回水环道6上；(6)将进水支管穿过第一通孔9，套装于异型通孔的直线部分。

实施例2：实施例1所述的底模水点冷装置的冷却效果试验

首先，将实施例1所述的水模点冷装置组1-4安装到铝合金轮毂(19X8J，12根轮辐)铸造的底模上，其方法如下：

(1)按照前文所述的装置中点冷上盖板1上进水支管13和第一通孔9的位置，以及螺钉17的位置，在轮毂铸造底模的相应位置钻出盲孔；

(2)将前文所述的装置通过螺钉固定到所述的轮毂铸造底模上。

在底模的轮辐根部与法兰外圈位置设置热电偶，并且向进水总管15中通入压力为4～6atm，水温为25～30℃的水，并测量底模设置位置的温度变化。

具体地，各组试验采取表2所示的条件进行：

表2：实施例1的点冷装置冷却试验参数

组号	点冷装置	水压/atm	水温/℃
				1	第1组点冷装置	4	25
2	第1组点冷装置	6	30
				3	第2组点冷装置	4	30
4	第2组点冷装置	6	25
				5	第3组点冷装置	4	25
6	第3组点冷装置	6	30
				7	第4组点冷装置	4	30
8	第4组点冷装置	6	25

发现，在以上各组试验中，轮辐根部温度均为400℃左右，法兰外圈温度均为500℃左右；说明轮辐区间的温度梯度得到了有效地提高，且法兰外圈没有出现温度过高，可以更好地保证产品外观。

实施例3：实施例1所述的底模水点冷装置的中试试验

使用的铝合金轮毂铸造底模规格如下：

3-1试验组，使用的轮毂铸造底模规格为：19X8J，12根轮辐，按照实施例2的方法将实施例1所述的第1组水模点冷装置安装到铝合金轮毂铸造的底模(1)上，并且向进水总管15中通入压力为4atm，水温为25℃的水。

3-2对照组，使用的轮毂铸造底模规格为：19X8J，12根轮辐，不安装实施例1所述的底模水点冷装置。

在稳定的工艺条件下，连续生产2天时间。

(1)号模具：生产轮毂数量为620个，其中针孔率为0.2％；

(2)号模具：生产轮毂数量为480个，其中针孔率为1.1％。

由此可见，使用本发明所述的底模水点冷装置的情况下，针孔率下降了0.9％。同时由于使用水点冷方法对底模进行冷却，缩短了生产间隙时间，使得生产效率提高了29.17％。

以一条规模为年产量为300万只轮毂的低压铸造生产线，每年仅针孔率下降、良品率上升、生产效率上升、节约能源带来的经济效益为近千万元。

目前中信戴卡股份有限公司将此装置方法用于本公司内部的中试生产，得到了良好的应用前景。如果将此装置和方法应用于中信戴卡年产量三千万件的轮毂生产平台，将带来巨大的经济和社会效益。

Claims (12)

1.一种用于轮毂铸造的底模水点冷装置，其特征在于，所述的装置包括：

环形点冷上盖板(1)，其包括避空凸台(3)、位于避空凸台(3)中的第一通孔(9)、及用以螺栓紧固的第二通孔(11)；

环形点冷下托板(2)，其与环形点冷上盖板(1)组装，并且包括回水横道(5)、与回水横道(5)处于流体联通的回水环道(6)、与回水环道(6)处于流体联通的回水口(7)、与回水横道(5)处于流体联通的异型通孔(10)、以及用于螺栓紧固的阶梯通孔(12)；

与异型通孔(10)处于流体联通的水管(14)；

与回水环道(6)处于流体联通的回水管(8)；

进水支管(13)，其套装于异型通孔的直线通孔部分，其穿过第一通孔(9)，并且与水管(14)处于流体联通；并且

所述的异型通孔(10)由半圆柱形通孔部分和垂直于所述半圆柱形部分曲面的直线通孔部分组成；所述的点冷上盖板(1)和点冷下托板(2)通过将第二通孔(11)和阶梯通孔(12)对齐，经过密封垫(16)和螺钉(17)的焊接紧固来进行组装，在组装状态下第一通孔(9)与回水横道(5)处于流体联通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，异型通孔(10)与第一通孔(9)是对齐的。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的点冷下托板(2)下方还包括用以安装水管(14)的半圆槽(4)，所述的水管(14)安装在半圆槽(4)上，利用焊接固定在点冷下托板(2)上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，半圆槽(4)的直径与水管(14)的外径相等。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，避空凸台(3)的高度为1至2mm，直径大于第一通孔(9)的直径。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，避空凸台(3)的直径为20～24mm。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，水管(14)的内径大于或等于进水支管(13)内径的4倍，进水总管(15)的内径小于或等于水管(14)的内径。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，水管(14)的内径是进水支管(13)内径的4～8倍，进水总管(15)的内径是水管(14)的内径的0.3～1倍。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，回水横道(5)与回水环道(6)的宽度大于第一通孔(9)的直径，深度不小于第一通孔(9)高度的三分之一；回水管(8)的内径等于回水口(7)的直径。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，回水口(7)的直径等于回水环道(6)的宽度。

11.一种轮毂铸造底模冷却方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

(1)按照权利要求1-10中任一项所述的装置中点冷上盖板(1)上进水支管(13)和第一通孔(9)的位置，以及螺钉(17)的位置，在轮毂铸造底模的相应位置钻出盲孔；

(2)将权利要求1-10中任一项所述的装置通过螺钉固定到所述的轮毂铸造底模上；以及

(3)向进水总管(15)中通入压力为4～6atm，水温为25～30℃的水。

12.制造权利要求1-10中任一项所述的装置的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

(1)在环形点冷上盖板(1)上加工出避空凸台(3)、位于避空凸台(3)中的第一通孔(9)、及用以螺栓紧固的第二通孔(11)；

(2)在环形点冷下托板(2)上加工出回水横道(5)、与回水横道(5)处于流体联通的回水环道(6)、与回水环道(6)处于流体联通的回水口(7)、与回水横道(5)处于流体联通的异型通孔(10)、以及用于螺栓紧固的阶梯通孔(12)；

(3)将环形点冷上盖板(1)与环形点冷下托板(2)通过第二通孔(11)和阶梯通孔(12)对齐，并且使用密封垫(16)和螺钉(17)进行焊接紧固；

(4)利用焊接将水管(14)、进水总管(15)、进水支管(13)连为一体，并使进水支管(13)通过异型通孔(10)将其安装于半圆槽(4)，使用焊接固定；

(5)将回水管(8)安装于回水口(7)上。