CN109332648A - 含有保温结构的铸造模具 - Google Patents

Abstract

含有保温结构的铸造模具，包括有铸造型腔和用于围成铸造型腔的铸腔侧壁，铸腔侧壁包括铸腔内、外侧壁，铸造型腔包括窄型腔部和宽型腔部，由宽型腔部铸造出来的厚壁体的厚度大于由窄型腔部铸造出来的薄壁体的厚度，窄型腔部的窄铸腔内侧壁的厚度小于宽型腔部的宽铸腔内侧壁的厚度，并且窄铸腔内侧壁与宽铸腔内侧壁之间为分体结构，窄铸腔内侧壁与宽铸腔内侧壁的结合处设置有隔热凹槽；或者/和窄型腔部的窄铸腔外侧壁的厚度小于宽型腔部的宽铸腔外侧壁的厚度，并且窄铸腔外侧壁与宽铸腔外侧壁之间为分体结构，窄铸腔外侧壁与宽铸腔外侧壁的结合处设置有凹槽。这样，使得宽型腔部内的厚壁体先于窄型腔部内的薄壁体凝固，形成合理的凝固顺序。

Description

含有保温结构的铸造模具

技术领域

本发明涉及一种铸造模具，特别涉及一种含有保温结构的铸造模具。

背景技术

轮毂是汽车上的核心构件之一，主要包括轮辋、后轮缘以及辐条。为了增强铝合金轮毂抵抗90°冲击力的能力并兼顾轮辋的轻量化要求，设计轮毂产品时，会将后轮缘部位设计得比较厚实，以满足性能试验要求，而轮辋中部壁厚设计得比较单薄，以减轻产品的重量。目前，汽车铝合金轮毂的成形工艺以低压铸造为主，在铸造过程中，后轮缘部位铝液最后填充，但是需要最先凝固。所以在模具设计的阶段，会特意将轮辋中部的毛坯壁厚加厚，让此区域能够保存足够的温度以后凝固，从而满足铸造顺序凝固过程。例如如图1所示的轮毂产品1，成品后，轮缘11的壁厚W1与轮辋中部12的壁厚W2的比值大约在2：1左右。设计时，需要增大所述轮辋中部12的毛坯120的壁厚，一般所述轮辋中部12的毛坯壁厚比所述后轮缘11的毛坯壁厚大0.8～1.5mm左右。这样所述轮辋中部12的车加工余量变得非常大，加工位置容易将微观铸造缺陷暴露而导致轮毂成品合格率低，而且金属材料利用率也非常低，增加制造成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的发明目的之一旨在对模具的结构进行改进，提出一种含有保温结构的铸造模具，包括有用于铸造工件的铸造型腔和用于围成所述铸造型腔的铸腔侧壁，所述铸腔侧壁包括铸腔内侧壁和铸腔外侧壁，所述铸造型腔包括相互连通的用于铸造薄壁体的窄型腔部和用于铸造厚壁体的宽型腔部，由所述宽型腔部铸造出来的厚壁体的厚度大于由所述窄型腔部铸造出来的薄壁体的厚度，其特征在于，所述窄型腔部的窄铸腔内侧壁的厚度小于所述宽型腔部的宽铸腔内侧壁的厚度，并且窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁之间为分体结构，所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁的结合处设置有内侧隔热凹槽；或者/和所述窄型腔部的窄铸腔外侧壁的厚度小于所述宽型腔部的宽铸腔外侧壁的厚度，并且窄铸腔外侧壁与所述宽铸腔外侧壁之间为分体结构，所述窄铸腔外侧壁与所述宽铸腔外侧壁的结合处设置有外侧隔热凹槽。

其中，所述铸腔内侧壁和铸腔外侧壁是一个相对的方位概念，以所述铸造型腔为参考基准，把位于所述铸造型腔一侧的侧壁定义为铸腔内侧壁，把位于所述铸造型腔另一侧的侧壁定义为铸腔外侧壁，所述铸腔内侧壁和所述铸腔外侧壁相对布置。以轮毂模具为例，一般把形成于所述上模上的铸腔侧壁定义为铸腔内侧壁，把形成于所述侧模和下模上的铸腔侧壁定义为铸腔外侧壁。

其中，所述窄型腔部和所述宽型腔部是所述铸造型腔中的部分区域，它们铸造出来的铸件壁体的厚度存在差异，由所述宽型腔部铸造出来的厚壁体的厚度大于由所述窄型腔部铸造出来的薄壁体的厚度。

其中，所述窄型腔部的窄铸腔内侧壁的厚度小于所述宽型腔部的宽铸腔内侧壁的厚度，这样，相对采用与所述宽铸腔内侧壁一致的厚度相比，采用薄壁结构的所述窄铸腔内侧壁在单位时间内从所述窄型腔部内所吸收的热量将有所减少，减缓所述窄型腔部的热量散失速度，从而减缓形成于所述窄型腔部内的薄壁体的凝固速度。

其中，所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁之间为分体结构，所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁的结合处设置有内侧隔热凹槽，这样，通过所述隔热凹槽在所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁之间形成热量传递的断桥效应，阻止所述窄铸腔内侧壁上的热量大量并快速地向所述宽铸腔内侧壁传递，或者说阻止所述宽铸腔内侧壁大量并快速地从所述窄铸腔内侧壁吸收热量，减缓所述窄铸腔内侧壁的热量流失速度。另外，采用分体结构，使得可实现所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁可选择采用不同导热率的材料制造，具体为所述窄铸腔内侧壁采用低导热率的材质制造，而所述宽铸腔内侧壁采用高导热率的材质制造，如此，能够进步一地减缓所述窄铸腔内侧壁的热量流失速度。

其中，所述窄型腔部的窄铸腔外侧壁的厚度小于所述宽型腔部的宽铸腔外侧壁的厚度，并且窄铸腔外侧壁与所述宽铸腔外侧壁之间为分体结构，所述窄铸腔外侧壁与所述宽铸腔外侧壁的结合处设置有外侧隔热凹槽，与所述窄型腔部的窄铸腔内侧壁的厚度小于所述宽型腔部的宽铸腔内侧壁的厚度，并且窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁之间为分体结构，所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁的结合处设置有内侧隔热凹槽，具有类似的含义，在此不再重复赘述。

根据上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：由于所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁，或/和所述窄铸腔外侧壁与所述宽铸腔外侧壁采用上述结构，这样，减缓了所述窄型腔部的热量散失，让所述窄型腔部的热量散失速度慢于所述宽型腔部的热量散失速度，所述窄型腔部能够更长时间地维持在高温范围内，从而能够保证所述窄型腔部对所述宽铸腔部的补缩能力，进而能够不增加所述窄型腔部的宽度，体现在铸件上即能够不额外地增加所述薄壁体的毛坯厚度的情况下仍能够让模具形成合理的温度场，使得所述宽型腔部内的厚壁体先于所述窄型腔部内的薄壁体凝固，形成合理的凝固顺序。如此能够减少了铸件的加工余量，提高产品的合格率和减少耗材量。

进一步的技术方案还可以是，在所述窄铸腔外侧壁上覆盖有保温层。或在所述窄铸腔内侧壁上覆盖有保温层，这样，通过所述保温层可以进一步减缓所述窄型腔部的热量流失。

所述铸造模具结构可以应用于轮毂模具中，进一步的技术方案还可以是，所述铸造模具包括用于围成所述铸造型腔的上模、下模和设置在所述上模和下模之间的侧模，所述铸造型腔用于铸造轮毂，所述上模包括所述窄铸腔内侧壁和分置于所述窄铸腔内侧壁上、下两侧的上模上分体和上模下分体，所述窄铸腔内侧壁呈环形；在所述上模上分体上设置有第一定位台阶和第一连接孔，所述第一连接孔位于所述第一定位台阶的内侧，所述上模下分体上设置有第二定位台阶和第二连接孔，所述第二连接孔位于所述第二定位台阶的内侧，还包括有连接柱，所述连接柱的上下两端分别螺纹连接于所述第一连接孔和第二连接孔上，所述窄铸腔内侧壁被夹紧在所述第一定位台阶和第二定位台阶上。

其中，所述上模包括所述窄铸腔内侧壁和分置于所述窄铸腔内侧壁上、下两侧的上模上分体和上模下分体，即所述窄铸腔内侧壁、上模上分体和上模下分体之间采用分体结构。它们可以分开独立制造以及可以选择采用不同的材料、加工工艺制造。

其中，所述第一连接孔位于所述第一定位台阶的内侧，即所述第一定位台阶位于所述第一连接孔与所述窄型腔部之间。所述第二连接孔位于所述第二定位台阶的内侧，即所述第二定位台阶位于所述第二连接孔与所述窄型腔部之间。

其中，所述连接柱的上下两端分别螺纹连接于所述第一连接孔和第二连接孔上。这样，不仅可以通过所述连接柱把所述窄铸腔内侧壁、上模上分体和上模下分体连接一起，还可以通过所述连接柱强化所述上模的整体结构强度，降低所述窄铸腔内侧壁采用薄壁结构后削弱所述上模结构强度的程度。

其中，所述窄铸腔内侧壁呈环形，所述窄铸腔内侧壁被夹紧在所述第一定位台阶和第二定位台阶上，这样，所述窄铸腔内侧壁通过自身的环形外观结构，以及所述第一定位台阶和第二定位台的夹紧作用稳固地定位在所述上模上分体和上模下分体之间。

进一步的，所述铸造模具还可以采用如下的结构，所述铸造模具包括用于围成所述铸造型腔的上模、下模和设置在所述上模和下模之间的侧模，所述铸造型腔用于铸造轮毂，在所述侧模的铸腔内侧壁上设置有窗口部，所述窗口部对应所述窄型腔部布置，在所述侧模上设置有所述窄铸腔外侧壁，所述窄铸腔外侧壁的上端与所述窗口部的上边框之间设置有上卡槽结构，所述窄铸腔外侧壁的下端与所述窗口部的下边框之间设置有下卡槽结构，所述窄铸腔外侧壁通过所述上卡槽结构和下卡槽结构卡接在所述窗口部上。其中，所述上卡槽结构属于卡槽和卡臂的组合，所述卡槽可以设置在所述窗口部的上边框上，而所述卡臂设置在所述窄铸腔外侧壁的上端，或者所述卡槽和卡臂互换位置，即所述卡臂可以设置在所述窗口部的上边框上，而所述卡槽设置在所述窄铸腔外侧壁的上端。所述下卡槽结构与所述上卡槽结构的结构类似，在此不再重复赘述。

进一步的技术方案还可以是，还包括有挡板，所述挡板定位于所述侧模的左或右端面上从而能够阻挡所述窄铸腔外侧壁向左或右移动而脱离所述窗口部。

进一步的技术方案还可以是，所述挡板可拆卸定位于所述侧模的左或右端面上。这样 ，当所述窄铸腔外侧壁出现磨损时可通过拆卸下所述挡板进行更换，降低所述模具的维护成本。

由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到含有保温结构的铸造模具,特别是轮毂铸造模具中。

附图说明

图1是传统轮毂的剖面结构示意图；

图2是应用本发明技术方案制造的轮毂的剖面结构示意图；

图3是应用本发明技术方案制造的轮毂铸造模具的剖面结构示意图；

图4是图3中的A部放大图；

图5是所述上模的分解结构示意图；

图6是所述侧模的分解结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对应用本发明技术方案的含有保温结构的铸造模具作进一步的说明。

如图所示，提出一种含有保温结构的铸造模具100，包括有用于铸造工件的铸造型腔5和用于围成所述铸造型腔5的铸腔侧壁，所述铸腔侧壁包括铸腔内侧壁和铸腔外侧壁，所述铸造型腔5包括相互连通的用于铸造薄壁体的窄型腔部51和用于铸造厚壁体的宽型腔部52，由所述宽型腔部52铸造出来的厚壁体的厚度大于由所述窄型腔部51铸造出来的薄壁体的厚度，其特征在于，所述窄型腔部51的窄铸腔内侧壁22的厚度小于所述宽型腔部52的宽铸腔内侧壁214的厚度，并且窄铸腔内侧壁22与所述宽铸腔内侧壁214之间为分体结构，所述窄铸腔内侧壁22与所述宽铸腔内侧壁214的结合处设置有内侧隔热凹槽26；或者/和所述窄型腔部51的窄铸腔外侧壁32的厚度小于所述宽型腔部52的宽铸腔外侧壁38的厚度，并且窄铸腔外侧壁32与所述宽铸腔外侧壁38之间为分体结构，所述窄铸腔外侧壁32与所述宽铸腔外侧壁38的结合处设置有外隔热凹槽35。

上述技术方案可以应用于不同铸造对象的铸造模具上，例如如图2所述的轮毂1，所述轮毂1包括轮辋12，设置在所述轮辋12后端部的后轮缘11以及设置在所述轮辋12前端部的辐条13，其中所述后轮缘11的壁厚W1为所述轮辋12的中部环形区域120的壁厚W2的两倍。为了能够让所述轮辋12的中部环形区域120后冷凝从而能够为所述后轮缘11提供足够的补缩用金属熔液，把本发明提出上述技术方案应用到轮毂铸造模具100上，下面结合附图对所述轮毂铸造模具100作详细的论述。

如图2、图3和图4所示，所述铸造模具100包括用于围成所述铸造型腔5的上模2、下模4和设置在所述上模2和下模4之间的四个侧模3(图3中只显示了其中的两个侧模)，所述铸造型腔5用于铸造所述轮毂1，所述铸造型腔5包括用于铸造所述轮辋中部环形区域120的窄型腔部51和用于铸造所述后轮缘11和所述轮辋上部121的宽型腔部52。

如图3、图4和图5所示，所述上模2包括窄铸腔内侧壁22和分置于所述窄铸腔内侧壁22上、下两侧的上模上分体21和上模下分体23，所述窄铸腔内侧壁22呈环形。在所述上模上分体21上设置有宽铸腔内侧壁214。所述窄铸腔内侧壁22、上模上分体21和上模下分体23之间采用分体结构，即所述窄铸腔内侧壁22与所述宽铸腔内侧壁214之间也为分体结构，在所述窄铸腔内侧壁22与所述宽铸腔内侧壁214的结合处设置有内侧隔热凹槽26，所述窄铸腔内侧壁22的厚度W3小于所述宽铸腔内侧壁214的厚度W4，在本实施方式中，所述窄铸腔内侧壁22的厚度W3大约为所述宽铸腔内侧壁214的厚度W4二分之一。所述窄铸腔内侧壁22同样小于所述上模下分体23的壁厚，并且在它们之间隔热凹槽。在所述上模上分体21的顶部设置有环形裙边212，在所述环形裙边212上设置有多个间隔布置的第一连接孔212，在所述上模上分体21的底端部设置有第一定位台阶213，所述第一连接孔212位于所述第一定位台阶213的内侧。在所述上模下分体23的顶部设置有第二定位台阶233和多个间隔布置的凸台232，在所述凸台232上设置有第二连接孔232，所述第二连接孔232位于所述第二定位台阶233的内侧。还包括有连接柱24，所述连接柱24的下端设置有尾段连接螺纹240，所述连接柱24的下端通过所述尾段连接螺纹240螺纹连接于所述第二连接孔232上，所述连接柱24的顶端通过螺栓25螺纹连接于所述第一连接孔212上，所述窄铸腔内侧壁22被夹紧在所述第一定位台阶213和第二定位台阶233上。这样，不仅可以通过所述连接柱24把所述窄铸腔内侧壁22、上模上分体21和上模下分体23连接一起，还可以通过所述连接柱24强化所述上模2的整体结构强度，降低所述窄铸腔内侧壁22采用薄壁结构后削弱所述上模2结构强度的程度。所述窄铸腔内侧壁22通过自身的环形外观结构以及所述第一定位台阶213和第二定位台的夹紧作用稳固地定位在所述上模上分体21和上模下分体23之间。

如图3、图4和图6所示，在所述侧模3的铸腔内侧壁30上设置有窗口部31，所述窗口部31对应所述窄型腔部51布置，所述侧模3上的位于所述窗口部31上方的部分铸腔外侧壁成为宽铸腔外侧壁38，窄铸腔外侧壁32卡接在所述窗口部31上。具体说，所述窄铸腔外侧壁32的上端与所述窗口部31的上边框之间设置有上卡槽结构，所述窄铸腔外侧壁32的下端与所述窗口部31的下边框之间设置有下卡槽结构，所述窄铸腔外侧壁32通过所述上卡槽结构和下卡槽结构卡接在所述窗口部31上。其中，所述上卡槽结构属于卡槽33和卡臂的组合，在本实施方式中所述开槽33设置在所述窗口部31的上边框上，而所述卡臂设置在所述窄铸腔外侧壁32的上端，当然在其他的实施方式中，所述卡槽和卡臂也可以互换位置，即所述卡臂可以设置在所述窗口部31的上边框上，而所述卡槽设置在所述窄铸腔外侧壁32的上端。所述下卡槽结构与所述上卡槽结构的结构类似，在此不再重复赘述。还包括有挡板(36、36a)，所述挡板(36、36a) 通过紧固螺钉(37、37a)分别定位于所述侧模3的左、右端面上从而能够阻挡所述窄铸腔外侧壁32向左或右移动而脱离所述窗口部31。当所述窄铸腔外侧壁32出现磨损时可通过拆卸下所述挡板(36、36a)进行更换，降低所述模具的维护成本。所述窄铸腔外侧壁32的厚度W5小于所述宽铸腔外侧壁38的厚度W6，并且窄铸腔外侧壁32与所述宽铸腔外侧壁38之间为分体结构，所述窄铸腔外侧壁32与所述宽铸腔外侧壁38的结合处设置有外隔热凹槽35。

进一步的，在所述窄铸腔外侧壁32上覆盖有保温层34，当然在其他的实施方式中，在所述窄铸腔内侧壁22上也可以覆盖有保温层，这样，通过所述保温层可以进一步减缓所述窄型腔部51的热量流失。

根据上述技术方案，在所述窄铸腔内侧壁22和窄铸腔外侧壁32之间形成所述窄型腔部51，在所述宽铸腔内侧壁214和宽铸腔外侧壁38之间形成所述宽型腔部52。通过所述内侧隔热凹槽26在所述窄铸腔内侧壁22与所述宽铸腔内侧壁214之间形成热量传递的断桥效应，阻止所述窄铸腔内侧壁22上的热量大量并快速地向所述宽铸腔内侧壁214传递，或者说阻止所述宽铸腔内侧壁214大量并快速地从所述窄铸腔内侧壁22吸收热量，减缓所述窄铸腔内侧壁22的热量流失速度。采用分体结构还可实现所述窄铸腔内侧壁22与所述宽铸腔内侧壁214可选择采用不同导热率的材料制造，具体为所述窄铸腔内侧壁22采用低导热率的材质制造，而所述宽铸腔内侧壁214采用高导热率的材质制造，如此，能够进步一地减缓所述窄铸腔内侧壁22的热量流失速度。另外，所述窄铸腔内侧壁22的厚度小于所述宽铸腔内侧壁214的厚度，相对采用与所述宽铸腔内侧壁214一致的厚度相比，采用薄壁结构的所述窄铸腔内侧壁22在单位时间内从所述窄型腔部51内所吸收的热量将有所减少，减缓所述窄型腔部51的热量散失速度，从而减缓形成于所述窄型腔部51内的轮辋中部环形区域120的凝固速度。所述窄铸腔外侧壁32采用薄壁结构以及与所述宽铸腔外侧壁38的结合处设置有外隔热凹槽35的结构同样可以取得上述的技术效果，在此不再重复赘述。由此可见，减缓了所述窄型腔部51的热量散失并让所述窄型腔部51的热量散失速度慢于所述宽型腔部52的热量散失速度，所述窄型腔部51能够更长时间地维持高温范围内从而能够保证所述窄型腔部51对所述宽型腔部52的补缩能力，进而能够在不增加所述窄型腔部51的宽度，体现在铸件上即能够不额外地增加所述轮辋中心环形区域120的毛坯厚度的情况下，仍能够让模具形成合理的温度场，使得所述宽型腔部52内的所述轮毂后轮缘11先于所述窄型腔部51内的所述轮辋中心环形区域120凝固，形成合理的凝固顺序。如此可以减少了轮毂1的加工余量，提高轮毂产品的合格率和减少耗材量。

Claims (7)

1.含有保温结构的铸造模具，包括有用于铸造工件的铸造型腔和用于围成所述铸造型腔的铸腔侧壁，所述铸腔侧壁包括铸腔内侧壁和铸腔外侧壁，所述铸造型腔包括相互连通的用于铸造薄壁体的窄型腔部和用于铸造厚壁体的宽型腔部，由所述宽型腔部铸造出来的厚壁体的厚度大于由所述窄型腔部铸造出来的薄壁体的厚度，其特征在于，所述窄型腔部的窄铸腔内侧壁的厚度小于所述宽型腔部的宽铸腔内侧壁的厚度，并且窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁之间为分体结构，所述窄铸腔内侧壁与所述宽铸腔内侧壁的结合处设置有内侧隔热凹槽；或者/和所述窄型腔部的窄铸腔外侧壁的厚度小于所述宽型腔部的宽铸腔外侧壁的厚度，并且窄铸腔外侧壁与所述宽铸腔外侧壁之间为分体结构，所述窄铸腔外侧壁与所述宽铸腔外侧壁的结合处设置有外侧隔热凹槽。

2.根据权利要求1所述的含有保温结构的铸造模具，其特征在于，在所述窄铸腔外侧壁上覆盖有保温层。

3.根据权利要求1所述的含有保温结构的铸造模具，其特征在于，在所述窄铸腔内侧壁上覆盖有保温层。

4.根据权利要求1、2或3所述的含有保温结构的铸造模具，其特征在于，所述铸造模具包括用于围成所述铸造型腔的上模、下模和设置在所述上模和下模之间的侧模，所述铸造型腔用于铸造轮毂，所述上模包括所述窄铸腔内侧壁和分置于所述窄铸腔内侧壁上、下两侧的上模上分体和上模下分体，所述窄铸腔内侧壁呈环形；在所述上模上分体上设置有第一定位台阶和第一连接孔，所述第一连接孔位于所述第一定位台阶的内侧，所述上模下分体上设置有第二定位台阶和第二连接孔，所述第二连接孔位于所述第二定位台阶的内侧，还包括有连接柱，所述连接柱的上下两端分别螺纹连接于所述第一连接孔和第二连接孔上，所述窄铸腔内侧壁被夹紧在所述第一定位台阶和第二定位台阶上。

5.根据权利要求1、2或3所述的含有保温结构的铸造模具，其特征在于，所述铸造模具包括用于围成所述铸造型腔的上模、下模和设置在所述上模和下模之间的侧模，所述铸造型腔用于铸造轮毂，在所述侧模的铸腔内侧壁上设置有窗口部，所述窗口部对应所述窄型腔部布置，在所述侧模上设置有所述窄铸腔外侧壁，所述窄铸腔外侧壁的上端与所述窗口部的上边框之间设置有上卡槽结构，所述窄铸腔外侧壁的下端与所述窗口部的下边框之间设置有下卡槽结构，所述窄铸腔外侧壁通过所述上卡槽结构和下卡槽结构卡接在所述窗口部上。

6.根据权利要求5所述的含有保温结构的铸造模具，其特征在于，还包括有挡板，所述挡板定位于所述侧模的左或右端面上从而能够阻挡所述窄铸腔外侧壁向左或右移动而脱离所述窗口部。

7.根据权利要求6所述的含有保温结构的铸造模具，其特征在于，所述挡板可拆卸定位于所述侧模的左或右端面上。