CN113118416A - 一种防花纹形变的轮胎模具低压铸造工艺 - Google Patents

Abstract

一种防花纹形变的轮胎模具低压铸造工艺。包括：石膏模拼接后呈非标准圆形状石膏模型，并定位到铸造型腔的下金属型上；在石膏模型外周边加工有同轴心的上、下水平定位槽；石膏模型做为芯型与上、下金属型构成铸造型腔，液态铝凝固成铝合金轮胎模具铸件；将轮胎模具分切成单块的花纹块铸件；把花纹块铸件通过平面定位基准和柱面定位基准定位进行机械加工成标准标准花纹块；最后通过工艺装置将标准花纹块拼接成整体的轮胎模具。本发明生产的花纹块继承了整圈铸造化学成分相同以及金相组织一致，热膨胀系数相同的特点，后期采用重力分块铸造成熟的机械加工工艺，使模具整体质量得到很大提高，成本也明显降低。

Description

一种防花纹形变的轮胎模具低压铸造工艺

技术领域

本发明涉及轮胎模具铸造领域中的一种防花纹形变的轮胎模具低压铸造工艺。

背景技术

目前，铝合金轮胎模具的生产方法一共有四种，机床雕刻、电火花加工、低压整圈铸造和重力分块铸造。机床雕刻精度高，但对于稍微复杂的花纹，就显得无能为力，轮胎模具花纹存在大量的尖角部位，圆形的刀具是无法加工的。另外，模具上的钢片镶嵌十分困难。电火花加工虽然可以部分解决尖角问题，但是对于复杂花纹同样无能为力，因为电极消耗过快，很快就失去精度。电火花属于三坐标加工，对于必须进行五坐标加工的花纹，就只能采取近似加工，不能用于要求较高的轿车轮胎模具。这种方法同样存在钢片镶嵌难题。整圈低压铸造和分块重力铸造是目前广泛采取的方法。从理论上讲，这两种方法可以生产花纹任意复杂的轮胎模具，不存在钢片镶嵌问题。但是这两种方法也存在长期无法解决的问题，一直困扰行业发展。整圈低压铸造是利用多块拔模石膏型拼接成石膏轮胎模型，然后固定轮胎石膏型保证几何形状和各块位置相对位置，将轮胎石膏型做为芯型在压力的作用下液态铝填充型腔凝固成铝合金轮胎模具铸件，然后进行机加工外形(模具外形)尺寸，型腔部分(轮胎外形)完全依赖于轮胎石膏模型的精度，铸造后将不能修正。整圈低压铸造要求石膏型拼圆技术要求高、拼圆难度大、各块石膏型的相对位置精度难保证、所以铸造后花纹圈容易出现椭圆变形。分块铸造是利用地球重力让液态铝自流向下注满拔模石膏型铸型凝固成铝合金轮胎模具铸件，然后将每块轮胎模具铸件进行机加工，通过工艺装置将其多块轮胎模具型腔部分(轮胎外形)拼接，达到轮胎的几何尺寸要求。其过程由于浇注过程在自然环境下进行所以浇注时液态铝中容易夹杂气体所以容易出现气孔夹杂等缺陷，其重力铸造又是单块进行的导致铸造时间较长，最先铸造的花纹块和最后一块花纹块的化学成分会出现较大偏差，各个铸型冷却条件也很难保持一致，这导致各个花纹块内部组织出现差异，影响到模具精度保持时间及使用寿命。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，结合整圈低压铸造和分块重力铸造两种铸造方法的各自优点，提出一种防花纹形变的轮胎模具低压铸造工艺。

其技术方案是：首先，设计石膏模时每个分块石膏模预先在圆周方向长出一些，其拼接后呈非标准圆形状石膏模型，并定位到铸造型腔的下金属型上；其二，在石膏模型外周边的上、下分别加工有同轴心的上、下水平定位槽；其三，将铸造型腔上金属型安装在石膏模型的外周边，石膏模型做为芯型与上、下金属型构成铸造型腔，液态铝沿下金属型浇道填充铸造型腔后，凝固成铝合金轮胎模具铸件；其四，轮胎模具铸件冷却后，再将铝合金轮胎模具分切成单块的花纹块铸件；其五，然后将每块花纹块铸件通过平面定位基准(P)和柱面定位基准(C)定位进行机械加工成标准花纹块；最后通过工艺装置将标准花纹块拼接成整体的轮胎模具。

组成石膏模型的石膏模为6-15块，铝合金轮胎模具分切的花纹块铸件为6-15块。

本发明把当前最常用的整圈低压铸造和重力分块铸造两种方法进行融合，优势互补。其生产的花纹块继承了整圈铸造化学成分相同以及金相组织一致的特点，各花纹块机械性能特别是热膨胀系数相同，在使用过程中不会出现热膨胀间隙。提高了普通低压铸造成品率并降低了工艺难度，后期采用重力分块铸造成熟的机械加工工艺，使模具整体质量得到很大提高，成本也明显降低。

附图说明

附图1是本发明一种实施例的铸造装配图；

附图2是分切后的花纹块铸件示意图；

附图3是加工后的标准铝合金轮胎磨具花纹块的外形图；

附图4是现有整圈低压铸造花纹圈变形放大示意图；

附图5是图4的分切后整圈低压铸造花纹圈变形放大示意图；

附图6是对图4中花纹块1公差补偿示意图。

具体实施方式

下面结合附图做进一步陈述：

对照图1，首先设计石膏模时每个分块石膏模预先在圆周方向长出来一些(类似图5的花纹块)，利用多块拔模石膏模拼接成梅花瓣形状石膏模型3，并定位到铸造型腔结构的下金属型2上；其二，在石膏模型3外周边的上、下分别加工有同轴心的上、下水平定位槽；其三，将铸造型腔上金属型1安装在石膏模型的外周边，石膏模型做为芯型与上、下金属型构成铸造型腔，液态铝沿下金属型浇道5填充铸造型腔后，凝固成铝合金轮胎模具铸件(中间部分由石膏板4封堵)；其四，轮胎模具铸件冷却后，通过清理石膏型、车冒口后通过锯割花纹圈在锯床上分块形成单块的铝合金轮胎模具花纹块铸件6(见图2)，然后将每块轮胎模具花纹块铸件通过平面定位基准P和柱面定位基准C定位进行机械加工，除去轮胎模具花纹块铸件中原石膏模预先在圆周方向长的位置；最后通过现有的工艺装置将其多块轮胎模具型腔部分(轮胎外形)拼接到轮胎的几何尺寸要求，车加工花纹块外圆保证花纹块的内外同心，加工成铝合金轮胎模具花纹块7(见图3)。最后通过工艺装置将标准花纹块拼接成整体的轮胎模具。

为了更清楚说明本发明的技术方案和其技术特点，下面结合现有技术和附图4、5和6对本发明的原理作进一步说明：

普通整圈低压铸造方法生产的花纹圈如图4(图中为了直观有意识夸大变形)，圆度很难保证，几乎全部存在椭圆变形，图中“实际胎顶圆”曲线所示。最大变形量出现在C点和D点之间，一般情况下CD的数值在0.3mm至1.5mm之间。出现这样变形，表示该花纹圈严重超差。乘用轮胎对胎顶直径尺寸有严格要求，圆跳动(最大允许半径与最小允许半径之差，也就是图4中的W值)必须小于0.25mm。有时候是椭圆效应不明显，但是直径整体偏小或偏大。从上图可以看出，花纹圈变成了椭圆，8个花纹块的实际胎顶圆都不符合要求。要想纠正，必须使用特制的工装进行拉伸或挤压来抵消变形。这仅仅是近似整形，没有精度保证，最后还需手工来修整剩余的变形量，精度不高。

现在我们把这8块花纹块重新排布一下，让每个花纹块的胎顶圆都放在最理想位置上，也就是让胎顶圆都落到最大标准圆和最小标准圆之间，如图5所示。从图5可以看出，花纹块移动至标准位置后，胎顶圆与标准圆基本吻合，但是花纹块1和5与标准圆差别较大。

现在以花纹块1为例进行分析，如图6所示公差补偿示意图，图6a中B点落在最小标准圆之内，图6b中B点落在两标准圆之间。现在以700mm直径为例说明，如果胎顶圆出现最大变形，此时CD＝1.5mm，则对应的AB值大约0.221mm左右，可以看出B点已经落到最小标准圆内，超出了公差要求。现在把花纹块1向左移动如图6b所示，A点和B点均可落在最大和最小标准圆之间。实际生产中，椭圆变形大都在0.3至1.5mm之间，对应的AB值在0.044至0.221之间，因此这种方法完全可以消除铸造变形，所以我们在铸造时每一块花纹块预先在圆周方向长出来一些的工艺，既可以满足轮胎胎顶径的要求，又便于后期的机械加工需要。

为了后期机械加工进行找正，石膏模型上还预留了定位基准。从模具角度看就是上下型多出定位基准，如图2所示是用本发明铸造的花纹块铸件，与普通分块工艺铸造的花纹块相比，上下模多了两个定位基准，用于后期机械加工。基准P用于找平花纹块顶面和底面，基准C与胎顶圆同心，主要作用是把花纹块定位到能满足公差要求的位置上，以花纹块1为例，要把花纹块定位到图6b的位置，就必须利用基准C。

Claims (2)

1.一种防花纹形变的轮胎模具低压铸造工艺，其特征是：首先，设计石膏模时每个分块石膏模预先在圆周方向长出一些，其拼接后呈非标准圆形状石膏模型，并定位到铸造型腔的下金属型上；其二，在石膏模型外周边的上、下分别加工有同轴心的上、下水平定位槽；其三，将铸造型腔上金属型安装在石膏模型的外周边，石膏模型做为芯型与上、下金属型构成铸造型腔，液态铝沿下金属型浇道填充铸造型腔后，凝固成铝合金轮胎模具铸件；其四，轮胎模具铸件冷却后，再将铝合金轮胎模具分切成单块的花纹块铸件；其五，然后将每块花纹块铸件通过平面定位基准(P)和柱面定位基准(C)定位进行机械加工成标准花纹块；最后通过工艺装置将标准花纹块拼接成整体的轮胎模具。

2.根据权利要求1所述的防花纹形变的轮胎模具低压铸造工艺，其特征是：组成石膏模型的石膏模为6-15块，铝合金轮胎模具分切的花纹块铸件为6-15块。

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