CN110116192A - 一种用于轮毂铸造的水冷模具及轮毂铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于轮毂铸造的水冷模具，包括：下模，具有第一冷却组件，第一冷却组件包括用于冷却下模本体的第一冷却水通道和用于冷却分流锥的中毂冷却水通道；侧模，具有镂空，外成型面上侧与镂空之间的侧模本体厚度小于外成型面下侧与镂空之间的侧模本体厚度；上模，周向卡接在侧模本体上，具有浇口和第二冷却水通道，浇口为开设在上模中心的通孔，第二冷却水通道设置在上模本体上并环绕浇口布置；控制系统，具有冷却控制中心和开合模控制中心。并且公开了运用上述水冷模具的铸造工艺。本发明旨在提供一种用于轮毂铸造、能够调控金属液的冷却速度、使得到的车轮使用寿命延长的水冷模具及轮毂铸造工艺。
Description
技术领域
本发明涉及模具及铸造工艺，尤其涉及一种用于轮毂铸造的水冷模具及轮毂铸造工艺。
背景技术
铸造是一种金属加工工艺，轮毂由于其自身的造型需要和一体式的结构通常采用的是铸造工艺进行加工，具体来说，轮毂是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在车轴上的金属部件，从构造上主要包括轮辋、轴套、轮辐。
目前市场上对于轮毂的模具设计和工艺设计缺乏冷却的技术效果，一次铸造成型的用时较长，从而也难以通过冷却手段调整金属液以需要的顺序进行凝固，得到的铸件力学性能表现不佳，使用寿命短，产出效率低，不利于投入大规模的工业生产。
发明内容
本发明旨在解决上述所提及的技术问题之一，提供一种用于轮毂铸造、冷却快、能够调控金属液的冷却速度、产出效率高以及使得到的车轮使用寿命延长的水冷模具及轮毂铸造工艺。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种用于轮毂铸造的水冷模具，包括：下模，具有下模本体、下平面、分流锥和第一冷却组件，所述下平面设置于下模本体的上侧并用于铸造形成轮辐，所述分流锥穿过下平面的中心向上凸设，所述第一冷却组件包括用于冷却下模本体的第一冷却水通道和用于冷却分流锥的中毂冷却水通道；侧模，具有侧模本体、外成型面和周向分布的镂空，所述侧模本体周向卡接在下模本体上，所述外成型面设置于侧模本体内侧并用于铸造形成轮辋外侧面，所述镂空内填充有保温材料，外成型面上侧与镂空之间的侧模本体厚度小于外成型面下侧与镂空之间的侧模本体厚度；上模，周向卡接在侧模本体上，具有浇口和第二冷却水通道，所述浇口为开设在上模中心的通孔，所述第二冷却水通道设置在上模本体上并环绕浇口布置；控制系统，具有冷却控制中心和开合模控制中心，所述冷却控制中心用于控制第一冷却组件和第二冷却组件的开启和关闭，所述开合模控制中心用于控制上模的升降。
优选地，所述分流锥顶端伸入浇口。
优选地，所述上模本体和下模本体分别开设有用于容置第二冷却水通道和第二冷却水通道的凹槽。
优选地，所述上模包括凸模和模盖，所述凸模具有沿向上方向径向尺寸缩小的定位轴肩，所述模盖卡接在定位轴肩上，所述浇口设置于凸模中心。
优选地，所述凸模上和下模本体上分别贴设有环绕浇口设置的第二冷却水通道和第一冷却水通道。
优选地，所述模盖与侧模的间隙构成冒口。
优选地，所述模盖、凸模和下模分别设置有用于铸造形成轮辋内侧面的第一内成型面、第二内成型面和第三内成型面。
优选地，所述下模本体中心开设有向上的盲孔，所述分流锥设置在盲孔内，盲孔径向尺寸大于分流锥径向尺寸，所述浇口内壁和盲孔内壁用于铸造形成轴套的外侧面。
优选地，所述浇口内壁和盲孔内壁用于铸造形成轴套的外侧面，所述分流锥外表面用于铸造形成轴套的内侧面，所述中毂冷却水通道为开设在分流锥内并向下布置的盲孔。
一种轮毂铸造工艺，采用了上述的水冷模具，具体包括：步骤一，启动控制系统，冷却控制中心开启第一冷却水通道；步骤二，开合模控制中心带动上模下降实现模具合模，开合模控制中心向冷却控制中心传输信号；步骤三，温度为670℃至700℃的金属液由浇口注入模具，实现充模；步骤四，冷却控制中心进行计时，并在第10至20秒间开启中毂冷却水通道，然后在第85至95秒间开启第二冷却水通道，再在第95至105秒间关闭第二冷却水通道；步骤五，冷却控制中心向开合模控制中心传输信号，开合模控制中心接收信号后带动上模上升实现模具分模，开合模控制中心向冷却控制中心传输信号，冷却控制中心接收信号后关闭中毂冷却水通道，取出铸件；循环步骤二至步骤五的操作进行批量铸造，最后关闭控制系统，冷却控制中心关闭第一冷却水通道。
有益效果：所述镂空内填充有保温材料，外成型面上侧与镂空之间的侧模本体厚度小于外成型面下侧与镂空之间的侧模本体厚度，从而同一时间前者处金属液的温度相比后者处金属液的温度高，能够确保前者的凝固要晚于后者的；同时通过设置第一冷却水通道和第二冷却水通道能够加速降低下模和上模的温度；并通过设置中毂冷却水通道加快对于铸件中心部位的冷却，避免了铸件中间未完全凝固的现象。相比现有的铸造技术增加了冷却设置，帮助调控实现铸件的顺序凝固，本申请还提供的使用此模具的工艺过程，通过对冷却控制中心和开合模控制中心的相互信息反馈，及冷却控制中心对第一冷却水通道、第二冷却水通道和中毂冷却水通道的计时调控，自动化程度高，能够使金属液顺序凝固，使得到的车轮使用寿命延长的水冷模具和铸造工艺。
附图说明
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：
图1为本申请一种用于轮毂铸造的水冷模具实施例的整体结构剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本申请请求保护一种用于轮毂铸造的水冷模具，包括：下模，具有下模本体110、下平面150、分流锥120和第一冷却组件，下平面150设置于下模本体110的上侧并用于铸造形成轮辐，分流锥120穿过下平面150的中心向上凸设，第一冷却组件包括用于冷却下模本体110的第一冷却水通道141和用于冷却分流锥120的中毂冷却水通道142；侧模，具有侧模本体210、外成型面230和周向分布的镂空，侧模本体210周向卡接在下模本体110上，外成型面230设置于侧模本体210内侧并用于铸造形成轮辋外侧面，镂空内填充有保温材料220，外成型面230上侧与镂空之间的侧模本体210厚度小于外成型面230下侧与镂空之间的侧模本体210厚度；上模，周向卡接在侧模本体210上，具有浇口310和第二冷却水通道320，浇口310为开设在上模中心的通孔，第二冷却水通道320设置在上模本体上并环绕浇口310布置；上模、下模和侧模围合，其内部即构成模具的模腔，模腔与浇口310为连通的，控制系统，具有冷却控制中心和开合模控制中心，冷却控制中心用于控制第一冷却组件和第二冷却组件的开启和关闭，开合模控制中心用于控制上模的升降。
上述中的保温材料220可以是聚苯乙烯泡沫塑料、模压型聚苯乙烯泡沫塑料、现喷硬泡聚氨酯、硬泡聚氨酯保温板、泡沫玻璃、泡沫混凝土、轻骨料保温混凝土、无机保温砂浆、聚苯颗粒保温砂浆、矿棉、酚醛树脂板、石棉中的任意一种或多种，实施例中优选采用的是耐侵蚀效果好的石棉材料。
优选分流锥120顶端伸入浇口310，从而金属液初由浇口310进入即由分流锥120进行分流，从而更好的调整进入模腔各个方向的金属液的量，保证金属液的均匀分布。
至于第二冷却水通道320和第二冷却水通道320与上模和下模本体110的连接方式，至少包括两种，其一，上模本体和下模本体110分别开设有用于容置第二冷却水通道320和第二冷却水通道320的凹槽；其二，上模包括凸模330和模盖340，凸模330具有沿向上方向径向尺寸缩小的定位轴肩，模盖340卡接在定位轴肩上，浇口310设置于凸模330中心，进一步优选，凸模330上和下模本体110上分别贴设有环绕浇口310设置的第二冷却水通道320和第一冷却水通道141。无论是上述何种连接方式，都不妨碍对于上模和下模本体110的降温作用，加快了充模后与上模和下模接触的金属液的凝固速度。
对于上述第二种实施方式，优选模盖340与侧模的间隙构成冒口，从而能够对金属液凝固的过程中体积变化进行补缩，使得轮毂的组织更为均匀，减少缺陷，能够延长使用寿命。
对于上述第二种实施方式，优选模盖340、凸模330和下模分别设置有用于铸造形成轮辋内侧面的第一内成型面341、第二内成型面331和第三内成型面130，由于轮辋内侧面形状较为复杂，分体式的组合方式能够减少模具的制作难度，并能够根据车轮造型需要进行其他组合形成其他造型的车轮铸件，适用范围更广。
优选下模本体110中心开设有向上的盲孔，分流锥120设置在盲孔内，盲孔径向尺寸大于分流锥120径向尺寸，配合前述的分流锥120顶端伸入浇口310，浇口310内壁和盲孔内壁用于铸造形成轴套的外侧面，分流锥120外表面用于铸造形成轴套内侧面。
对于分流锥120的降温冷却方式，可以是分流锥120由若干金属管扭弯形成的整体，金属管内通冷却液实现冷却，也可以是分流锥120整体为一突出件，中毂冷却水通道142为开设在分流锥120内并向下布置的盲孔，直接向该盲孔通水也可直接达到冷却效果，由于第一种方式容易在铸件上形成凸棱，还需要后序加工整型，工序较多，本申请优选后一种实施方式。
此外，本申请还请求保护一种轮毂铸造工艺，采用了上述的水冷模具，具体包括：步骤一，启动控制系统，冷却控制中心开启第一冷却水通道141；步骤二，开合模控制中心带动上模下降实现模具合模，开合模控制中心向冷却控制中心传输信号；步骤三，温度为670℃至700℃的金属液由浇口310注入模具，实现充模，由于第一冷却水通道141已经开启，则金属液甫一进入模腔，与下模接触的部分由于先进入模腔且第一冷却水通道141冷却，会优先铸件的其他部分首先凝固；步骤四，冷却控制中心进行计时，并在第10至20秒间开启中毂冷却水通道142，从而金属液中部的温度下降，即在轮毂轴套的部位也开始凝固，然后在第85至95秒间开启第二冷却水通道320，随着时间延长模腔内的金属液铸件由底部和中部进行凝固，第二冷却水通道320的开启使得冒口部分的金属液加快凝固，再在第95至105秒间关闭第二冷却水通道320，此时金属液全部得到凝固形成铸件；步骤五，冷却控制中心向开合模控制中心传输信号，开合模控制中心接收信号后带动上模上升实现模具分模，开合模控制中心向冷却控制中心传输信号，冷却控制中心接收信号后关闭中毂冷却水通道142，取出铸件；循环步骤二至步骤五的操作进行批量铸造，最后关闭控制系统，冷却控制中心关闭第一冷却水通道141。相比现有的车毂制造工艺流程，增加了若干模具处的冷却手段，把控不同部位冷却施加的时间，通过这些冷却手段推动金属液向操作人员希望的方向进行顺序凝固，自动化程度高且铸造均一性好，能够有效延长所铸出轮毂的使用寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于，包括：
下模，具有下模本体、下平面、分流锥和第一冷却组件，所述下平面设置于下模本体的上侧并用于铸造形成轮辐，所述分流锥穿过下平面的中心向上凸设，所述第一冷却组件包括用于冷却下模本体的第一冷却水通道和用于冷却分流锥的中毂冷却水通道；
侧模，具有侧模本体、外成型面和周向分布的镂空，所述侧模本体周向卡接在下模本体上，所述外成型面设置于侧模本体内侧并用于铸造形成轮辋外侧面，所述镂空内填充有保温材料，外成型面上侧与镂空之间的侧模本体厚度小于外成型面下侧与镂空之间的侧模本体厚度；
上模，周向卡接在侧模本体上，具有浇口和第二冷却水通道，所述浇口为开设在上模中心的通孔，所述第二冷却水通道设置在上模本体上并环绕浇口布置；
控制系统，具有冷却控制中心和开合模控制中心，所述冷却控制中心用于控制第一冷却组件和第二冷却组件的开启和关闭，所述开合模控制中心用于控制上模的升降。
2.根据权利要求1所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述分流锥顶端伸入浇口。
3.根据权利要求1所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述上模本体和下模本体分别开设有用于容置第二冷却水通道和第二冷却水通道的凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述上模包括凸模和模盖，所述凸模具有沿向上方向径向尺寸缩小的定位轴肩，所述模盖卡接在定位轴肩上，所述浇口设置于凸模中心。
5.根据权利要求4所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述下模本体上和凸模上分别贴设有第一冷却水通道和环绕浇口设置的第二冷却水通道。
6.根据权利要求4所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述模盖与侧模的间隙构成冒口。
7.根据权利要求4所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述模盖、凸模和下模分别设置有用于铸造形成轮辋内侧面的第一内成型面、第二内成型面和第三内成型面。
8.根据权利要求1所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述下模本体中心开设有向上的盲孔，所述分流锥设置在盲孔内，盲孔径向尺寸大于分流锥径向尺寸。
9.根据权利要求8所述的一种用于轮毂铸造的水冷模具，其特征在于：所述浇口内壁和盲孔内壁用于铸造形成轴套的外侧面，所述分流锥外表面用于铸造形成轴套的内侧面，所述中毂冷却水通道为开设在分流锥内并向下布置的盲孔。
10.轮毂铸造工艺，其特征在于，采用了权利要求1-9任一所述的水冷模具，具体包括：
步骤一，启动控制系统，冷却控制中心开启第一冷却水通道；
步骤二，开合模控制中心带动上模下降实现模具合模，开合模控制中心向冷却控制中心传输信号；
步骤三，温度为670℃至700℃的金属液由浇口注入模具，实现充模；
步骤四，冷却控制中心进行计时，并在第10至20秒间开启中毂冷却水通道，然后在第85至95秒间开启第二冷却水通道，再在第95至105秒间关闭第二冷却水通道；
步骤五，冷却控制中心向开合模控制中心传输信号，开合模控制中心接收信号后带动上模上升实现模具分模，开合模控制中心向冷却控制中心传输信号，冷却控制中心接收信号后关闭中毂冷却水通道，取出铸件；
循环步骤二至步骤五的操作进行批量铸造，最后关闭控制系统，冷却控制中心关闭第一冷却水通道。
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