CN104841889A - 一种用于车轮铸造的分体式模具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于车轮铸造的分体式模具，所述的模具包括上模、分体式水冷边模和下模，分体式水冷边模按车轮模具的圆周方向分为四件。在每件分体水冷下边模1/4圆弧部位加工出热变形圆弧补偿面，在相邻的分体水冷上边模45度配合面重点部位加工出补偿面。该边模可以有效的解决因分体水冷边模两部位存在的热变形及膨胀收缩不均而造成的配合面配合不严密、配合面飞边、粘铝等问题。

Description

一种用于车轮铸造的分体式模具
技术领域
本发明涉及铸造领域，具体地说涉及一种用于车轮铸造的分体式水冷边模。
背景技术
在市场上，整车生产商对铝合金车轮的铸造精度日益提高。这是由于铝合金车轮的平衡性和美观性在极大程度上取决于铝合金的铸造和机加过程中是否能够按照设计图纸的尺寸，精确地进行产品的实现。
在铝合金车轮的制造中，低压铸造是较为成熟的工艺。在实际的生产中，需要在铸造过程中，对低压铸造的模具(如边模)进行冷却。低压铸造车轮模具水冷采用分体边模，在实际应用中效果较好。在工业生产中，分体式的边模得到广泛应用。这是由于其组装简便，生产成本和维修成本都较低。
但是，分体式的边模在接近水冷的区域和远离水冷的区域温差较大。具体地表现在水冷部位的温度较低，模具在该部位的收缩较为严重；在远离水冷的区域的温度较高，模具在该部位的收缩不如前者。分体边模的变形差异严重影响了边模和边模，边模和下模的配合精密，造成配合面飞边和粘铝等问题，由于低压铸造铝车轮的分体式模具的结构复杂且固定方式复杂，其热胀冷缩的因素难以明确地计算和估计，很难通过设计中提供余量来克服由于模具的形变导致的铸造尺寸误差，也为后续的机加工序带来了较大的困难。
与此同时，模具的热胀冷缩导致的局部收缩现象导致模具容易损坏，降低了模具的寿命。在铸造领域，模具的成本是铸造成本中很重要的部分。从生产实践来看，分体式水冷模具首先损坏的位置往往是分体式边模中部，由于冷热疲劳、热变形、挤压等导致的模具形变和损坏。
本领域一直希望能够通过设计新型的模具来克服这一问题，延长模具的寿命，降低生产中的模具成本，尽可能地提高铸造阶段的车轮尺寸精度，并且克服飞边和粘铝等问题。如果能够克服这一问题，就能够延长模具使用寿命，在机械加工中节约工时和耗材，降低车轮的制造成本，提高金属利用率，并且提高企业的盈利能力。
发明内容
因此，本发明的目的是设计一种新型的分体式水冷边模，从而克服上文所述的飞边、粘铝和模具挤压形变损坏问题。
为了实现以上的发明目的，本发明提供了以下的技术方案：
在本发明的一个方面，提供了一种用于车轮铸造的分体式模具，所述的模具包括上模、分体式水冷边模和下模，分体式水冷边模按车轮模具的圆周方向分为四件，其特征在于：
在每件分体水冷下边模1/4圆弧配合面上，即与下模侧壁配合的圆弧面上，加工出端点为B、C点，且通过E点的热变形圆弧补偿面，该热变形圆弧补偿面上E点与原始圆弧F点距离为0.2mm-0.5mm，所述的B、C点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各60～80mm；
在相邻的分体上边模45度配合面即四块边模的配合面重点部位加工出补偿面，从而在冷态下，使得相邻分体上边模配合时，在边模的45度配合面上有V字形的缺口，边模的内侧圆周上缺口间隙为0.2mm～0.4mm，分体下边模的45度配合面即四块边模的配合面在配合状态下，在边模的内侧圆周上没有缺口。
在本发明一个优选的方面，E点与F点的距离为0.2mm。
在本发明一个优选的方面，分体上边模45度配合面配合状态下，在边模内侧圆周上的缺口间隙为0.3mm。
在本发明一个优选的方面，分体上边模45度配合面V型缺口范围设置在如图3所示的I、J点之间，所述的I点为分体上下边模分型面，所述的J点为轮毂内轮缘9度斜面与圆弧切点。
按照本发明的低压铸造车轮模具热变形补偿技术方案，在不能影响铸造工艺的前提下，遵循模具热变形规律，通过合理设置分体上边模45度配合面重点范围内的热变形补偿量，分体下边模1/4圆弧上加工出热变形圆弧补偿面，使其在热态下实现精密配合。
本发明的技术方案带来了以下的有益技术效果：
(1)通过在四块分体下边模的1/4圆弧配合面上设置热变形补偿，使得下边模与下模圆弧配合更加贴合、精密；
(2)通过在分体上边模45度配合面上设置缺口，减少了边模的膨胀导致的应力，延长了模具的寿命，使边模45度配合面更加贴合，减少飞边；
(3)该边模可以有效的解决因分体水冷边模两部位存在的很大变形差异而造成的配合面配合不严密、配合面飞边、粘铝等问题。
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：现有技术中低压铸造车轮模具边模配合形式，图一中：1－上模，2－边模上，3－边模下，4－下模；
图2：现有技术中的边模配合示意图；
图3：本发明分体水冷下边模1\4圆弧配合部位的热变形补偿面示意图；
图4：分体上边模45度配合面的热变形配合示意图；
图5：分体下边模45度配合面的热变形配合示意图
具体实施方式
实施例1：模具的制造
在不影响铸造工艺的前提下，遵循模具热变形规律，通过合理设置边模间、边模与下模圆弧侧面配合面的热变形补偿量：
一、如图三所示，A、B、F、C、D五点共圆(改进前圆弧线)，B、E、C三点共圆，为热变形补偿部位，E、F两点距离最大，为0.2MM，向B、C两点靠近，两圆弧距离逐渐靠近，直至相交)，A、B、E、C、D为改进后圆弧线；B、C点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各60mm；
二、分体水冷下边模45度配合面不做热变形补偿量，分体上边模(非水冷部位)45度配合面采用0.3MM热变形补偿量，使其在热态下实现精密配合；
三、分体水冷下边模1/4圆弧上的B、E、C热补偿圆弧面采用编程铣削加工，分体上边模45度配合面部位缺口部位热补偿部位，根据补偿量，计算好45度面旋转角度，进行45度面重点部位I、J范围内的渐变铣削加工。
以上的模具记为试验组1，除此之外，还在以下参数下加工得到了模具：
试验组2：热变形圆弧补偿面上E点与原始圆弧F点距离为0.2mm，B、C点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各60mm，边模的内侧圆周上缺口间隙为0.2mm；
试验组3：热变形圆弧补偿面上E点与原始圆弧F点距离为0.5mm，B、C点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各80mm，边模的内侧圆周上缺口间隙为0.4mm；
试验组4：热变形圆弧补偿面上E点与原始圆弧F点距离为0.4mm，B、C点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各70mm，边模的内侧圆周上缺口间隙为0.3mm；
对照组：常规的铝车轮一体式边模的铸造模具，与试验组1的区别在于不包括所述的热变形补偿部分。
实施例2：中试试验
使用实施例1的方法制造的模具，在模具正常工作条件(铝液700℃，模具温度保持正常的温度场)下进行A356铝合金轮毂铸造试验。结果显示，在0.5万件的铸造试验中，铸件的配合面飞边比例从100％下降到2％，粘铝比例从70％下降到0.5％。
同时按照同样的方法对模具进行了寿命试验。试验证实，模具的寿命从2万件提高到3.5万件，考虑到飞边损失，模具寿命的提高，现场生产节拍的稳定性等综合每万件铸造轮毂节约成本2.93万元。
同样对试验组2-4进行了试验，结果表明铸件的配合面飞边比例均下降到5％以下，粘铝比例均下降到0.9％以下，模具的寿命均提高到3.2万件以上。以上的各试验组模具极大地降低了轮毂的生产成本，带来了良好的经济和社会效益。

Claims (4)

1.一种用于车轮铸造的分体式模具，所述的模具包括上模、分体式水冷边模和下模，分体式水冷边模按车轮模具的圆周方向分为四件，其特征在于：
在每件分体式的水冷边模下边模1/4圆弧配合面上，即与下模侧壁配合的圆弧面上，加工出端点为B、C点，且通过E点的热变形圆弧补偿面，该热变形圆弧补偿面上E点与原始圆弧F点距离为0.2mm-0.5mm，所述的B、C点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各60～80mm；
在相邻的分体上边模45度配合面即四块边模的配合面重点部位加工出补偿面，从而在冷态下，使得相邻分体上边模配合时，在边模的45度配合面上有V字形的缺口，边模的内侧圆周上缺口间隙为0.2mm～0.4mm，分体下边模的45度配合面即四块边模的配合面在配合状态下，在边模的内侧圆周上没有缺口。
2.权利要求1所述的模具，其特征在于，E点与F点的距离为0.2mm。
3.权利要求1所述的模具，其特征在于，分体上边模45度配合面配合状态下，在边模内侧圆周上的缺口间隙为0.3mm。
4.权利要求1所述的模具，其特征在于，分体上边模45度配合面V型缺口范围设置在I、J点之间，所述的I点为分体上下边模分型面，所述的J点为轮毂内轮缘9度斜面与圆弧切点。
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