CN116037894A - 飞轮壳的压铸成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压铸成型技术领域，具体公开了飞轮壳的压铸成型工艺，依次包括压铸模具合模‑压射熔融金属以填充型腔‑保压‑冷却‑压铸模具开模的过程，在压铸模具上对应飞轮壳安装凸台平直段的外芯模上增设冷却腔一和冷却腔二，冷却腔一和冷却腔二位于安装凸台平直段的两侧，冷却腔一和冷却腔二均与冷却循环管路连通；冷却时，向冷却腔一、冷却腔二内通入流动的冷却液。本方案用以解决目前飞轮壳采用铝合金压铸成型工艺生产存在的安装凸起平直段抗拉强度较低而无法满足性能要求的问题。

Description

飞轮壳的压铸成型工艺

技术领域

本发明涉及压铸成型技术领域，具体涉及飞轮壳的压铸成型工艺。

背景技术

飞轮壳是实现发动机和变速器连接的中间结构，如附图1所示，飞轮壳呈盆状，飞轮壳的盆底因需要与发动机缸体连接而存在形状不规则的大平面，大平面上有形状不规则环形构造的安装凸台，该安装凸起用于与发动机缸体端面对接；飞轮壳的盆顶呈圆环状，盆顶端面用于与变速器的壳体端面对接。

随着目前对发动机、变速器即相关零部件的轻量化要求，飞轮壳也从以往的铸铁材料成型改为铝合金材料成型，而要想实现飞轮壳的快速成型，则采用高压铸造成型不失为一个优选方式。但是飞轮壳在采用铝合金高压铸造成型后，却因飞轮壳壁厚不均匀而造成产品壁厚位置气孔偏多，尤其安装凸起因直接从盆底突出而抗拉强度较弱，导致产品的抗拉强度无法满足性能要求。

为改善上述问题，在靠近安装凸起的外芯模上设置多根冷却管，冷却管与飞轮壳的盆底平行，抗拉强度虽然有提高，但是安装凸起中正对曲轴安装孔的平直段的抗拉强度不稳定，经常出现抗拉强度低于产品性能要求的情况，飞轮壳压铸成型的合格率仅为60％-70％。

发明内容

本发明意在提供飞轮壳的压铸成型工艺，以解决目前飞轮壳采用铝合金压铸成型工艺生产存在的安装凸起平直段抗拉强度较低而无法满足性能要求的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

飞轮壳的压铸成型工艺，依次包括压铸模具合模-压射熔融金属以填充型腔-保压-冷却-压铸模具开模的过程，在压铸模具上对应飞轮壳安装凸台平直段的外芯模上增设冷却腔一和冷却腔二，冷却腔一和冷却腔二位于安装凸台平直段的两侧，冷却时，向冷却腔一、冷却腔二内通入流动的冷却液。

本方案的原理及优点是：经发明人研究，安装凸台的平直段因处在曲轴安装孔的圆环端面上，曲轴安装孔的端面本身就向飞轮壳的外部凸起，在曲轴安装孔端面上增加的安装凸台的平直段成为了飞轮壳厚度最厚的地方，在安装凸台平直段所在位置，产品壁厚超过了21mm，而整个飞轮壳的平均壁厚仅为6mm，在壁厚极度不均匀下，导致安装凸台平直段容易出现更多的气孔和缩孔；本方案通过对压铸模具的冷却系统进行改进，使得安装凸台平直段的两侧均有冷却腔，且冷却腔均靠近安装凸台的平直段，使得壁厚位置能够在冷却时，因冷却腔的冷却液更靠近飞轮壳的安装凸台表面而更容易冷却，降低产品冷却过程中，壁厚位置与产品其他部位的温度差，极大降低安装凸台位置出现气孔或缩孔的概率，提高了飞轮壳的抗拉强度，使得压铸成型合格率能够从以往的60-70％提高至90％以上，飞轮壳的抗拉强度从改进前的不足200Mpa，提高到全部超过230Mpa。

此外，本方案中，冷却腔与压铸模具的冷却循环管路连通，使得在飞轮壳采用压铸成型时，不需要修改对循环冷却液的控制要求，保证了压铸模具冷却系统控制的简单性，又避免了因为冷却液调整而带来的产品其他部位不合格的问题。

优选的，作为一种改进，所述冷却腔一和冷却腔二的数量根据安装凸台平直段两侧的构造进行确定，安装凸台平直段上连接有延伸至飞轮壳外缘的放射加强筋，冷却腔一或冷却腔二位于相邻放射加强筋之间，冷却腔一或冷却腔二的横截面均呈长条状。

有益效果：通过将冷却腔一和冷却腔二设置在相邻放射加强筋之间，并让冷却腔一和冷却腔二的横截面呈长条状，使得冷却腔的比表面积大，有利于通过冷却腔使得外芯模对应安装凸台壁厚位置处更快冷却。

优选的，作为一种改进，所述压铸模具的外芯模上还设有能够贯穿安装凸台的冷却柱，冷却柱上设有盲孔，盲孔内插有点冷管，点冷管与压铸模具上的冷却循环管路连通，冷却柱正好插入到飞轮壳安装凸台上的设计孔内。

有益效果：采用本方案时，因带有点冷管的冷却柱能够贯穿安装凸台，相当于飞轮壳成型后在安装凸台的位置上成型出了用于与发动机缸体连接的连通孔，降低了后工序单独加工连通孔的余量，同时也通过冷却柱的设置，使得安装凸台从中心位置进行了冷却，也即使得原本最难冷却的壁厚中部与产品其他部位同时实现冷却，进一步提高产品各处冷却的均匀性。

优选的，作为一种改进，所述冷却柱呈T型，冷却柱的盲孔开口端位于T型的头部，外芯模上设有两级阶梯孔，阶梯孔的大孔用于容纳冷却柱的头部，大孔为用于限制冷却柱转动的限位孔，阶梯孔的中段与冷却柱的T型腿部间隙配合，阶梯孔的末段与T型冷却柱的腿部紧贴，盲孔的底部位于阶梯孔外。

有益效果：将冷却柱设置呈T型，使得冷却柱在头部未安装到大孔上时，仅有冷却柱的腿部的部分与阶梯孔的最小孔径段有接触，而其余部分均与外芯模的阶梯孔无接触，降低了冷却柱的安装难度，同时在冷却柱安装到位后，通过具有限位功能的大孔来防止冷却柱转动，又使得限位孔对冷却柱的头部形成位置限定，保证冷却柱的头部和尾部均被阶梯孔限定，既保障了冷却柱的拆装简易性，又保证了冷却柱的安装稳定性。

优选的，作为一种改进，所述点冷管包括外管和内管，点冷管通过外管固定在盲孔上，内管外径小于外管内径，外管用于出水，内管用于进水，外管和内管均与压铸模具上的冷却循环管路连通。

优选的，作为一种改进，所述内管插入到盲孔底部，外管的出水端位于远离盲孔底部的一端。

有益效果：本方案使得点冷管的内管能够更加贴近盲孔底部，使得冷却液能够快速进入到盲孔内，并在盲孔内停留一段时间后再从远离盲孔的一端排出，有利于延长冷却液的停留时间，提高冷却效果。

优选的，作为一种改进，压射时，熔融金属液的进料口位于压铸模具型腔中安装凸台平直段所在的一侧，浇铸流道采用主流道和多个支流道配合的多支点同时从飞轮壳盆底周向进料的方式。

有益效果：本方案对浇铸流道的优化设计，使得熔融金属能够从盆底四周多个位置同时进料，保证大平面的盆底和从盆底向盆顶延伸的飞轮壳侧壁都能快速成型，保证飞轮壳盆顶成型时间和盆底大平面完全成型的时间基本相当，降低飞轮壳成型后缺料而不合格的情况；同时通过将浇铸流道的进料口设置在靠近安装凸台平直段所在侧，使得安装凸台平直段能够优先填充，避免后填充时，金属液中夹着更多气体而降低安装凸台平直段的抗压强度的问题。

此外因安装凸台的平直段正好位于曲轴安装孔的端面上，而曲轴安装孔直接承受来自曲轴转动的受力，故而对安装凸台平直段的抗拉强度要求相比安装凸台其他位置更高，而本工艺在压铸成型时，对于安装凸台的成型上优先填充安装凸台的平直段，能够有助于此处安装凸台的强度的提升。

优选的，作为一种改进，所述压铸模具紧贴安装凸台的外芯模上设有盆底渣包空间，盆底渣包空间位于飞轮壳远离进料口的盆底端外侧；压铸模具紧贴飞轮壳盆顶的内芯模上设有盆顶渣包空间，盆顶渣包空间包括远端盆顶渣包空间和近端盆顶渣包空间，远端盆顶渣包空间位于飞轮壳远离进料口的盆顶端外侧，近端盆顶渣包空间与进料口位于飞轮壳同侧。

有益效果：本方案通过对盆底渣包空间和远端盆顶渣包空间的设置，使得熔融金属中协带的气体都能从远离进料口的一端排出，确保飞轮壳成型的质量。而在靠近进料口的飞轮壳盆顶一端设置近端盆顶渣包空间，使得飞轮壳盆顶端靠近进料口的一侧未排出的气体也能快速从近端盆顶渣包空间排出，大大降低熔融金属中气体留在产品上的概率，极大提升整个飞轮壳产品的抗拉强度。

优选的，作为一种改进，所述压铸模具在飞轮壳的曲轴安装孔位置的外芯模与内芯模的分型面上设有人字形的导流槽，导流槽的人字形结构形成一个入口和两个出口，入口连通飞轮壳的安装凸台平直段。

有益效果：通过人字形的导流槽的设置，使得熔融金属液能够快速地向远离进料口的端部移动，同时与周边其他支流道的进料配合向着远离进料口一侧移动，保证熔融金属能够均匀填充型腔，此外，人字形导流槽位于飞轮壳的曲轴安装孔内，也能避免含在熔融金属内的气体在曲轴安装孔壁停留而无法排出的情况，进一步提高飞轮壳质量，使得飞轮壳成型后，产品的抗拉强度提高30-70Mpa。

优选的，作为一种改进，所述压铸模具的浇铸流道包括两条主流道和多个与主流道连通的支流道，两条主流道连通进料口，两条主流道围在飞轮壳外周，支流道连通飞轮壳盆底所在的型腔位置；浇铸流道的进料口位于型腔中安装凸台平直段所在的一侧，主流道在连接最远端的支流道上还设有延长段。

有益效果：通过延长段的设置，一方面对压射到主流道末端的熔融金属进行缓冲，另一方面也相当于渣包空间，降低气体进入到产品中的概率，有利于产品抗拉强度的提升。

附图说明

图1为本发明实施例的飞轮壳的结构示意图。

图2为本发明实施例的飞轮壳成型用压铸模具简要剖视示意图。

图3为本发明实施例的压铸模具三维结构示意图。

图4为图3中的A部放大示意图。

图5为图3的俯视图。

图6为图3的俯视剖视图。

图7为图5中的B-B剖视图(带有飞轮壳)。

图8为图5中的C-C剖视图(不带飞轮壳)。

图9为图8中的D部放大示意图。

图10为本发明实施例的外芯模的仰视图。

图11为本发明实施例的内芯模的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：外芯模10、冷却块1、冷却腔11、阶梯孔12、限位孔13、封堵块2、冷却柱3、点冷管4、内管41、外管42、横冷管5、主流道6、延长段61、支流道7、盆底渣包空间8、内芯模20、远端盆顶渣包空间21、近端盆顶渣包空间22、导流槽23、侧芯模30、盆底成型空间40、盆顶成型空间50、侧壁成型空间60、飞轮壳100、平直段101、放射加强筋102、曲轴安装孔103、进料口70。

实施例

结合图1-图3、图7-图8，飞轮壳的压铸成型工艺，需要采用压铸模具，压铸模具包括成型飞轮壳100用的外芯模10、内芯模20和多个侧芯模30，外芯模10和侧芯模30位于飞轮壳100外侧，内芯模20能够插入到飞轮壳100的盆型空间内，外芯模10和内芯模20能够互相远离或靠近，外芯模10和内芯模20其中一个安装在定模板上则另一个安装在动模板上，多个侧芯模30围合在飞轮壳100的外壁上，侧芯模30的移动方向为飞轮壳100的径向，侧芯模30安装在动模板或者定模板上，多个侧芯模30与内芯模20之间的空隙形成飞轮壳100的侧壁成型空间60和盆顶成型空间50，外芯模10与内芯模20之间的空隙形成飞轮壳100的盆底成型空间40，盆顶成型空间50、侧壁成型空间60和盆底成型空间40构成生产飞轮壳100的型腔。

结合图3至图7，压铸模具上紧贴安装凸台端面的外芯模10上加工有正对安装凸台平直段101的冷却块1，冷却块1上加工有多个条形槽，每个条形槽上塞有封堵块2，封堵块2底部与条形槽底部之间的空腔即为冷却腔11，封堵块2上加工有两个孔，封堵块2的一个孔用于进水另一个孔用于出水，方便冷却液进行进出。冷却腔11包括冷却腔一和冷却腔二，冷却腔一和冷却腔二位于安装凸台平直段101的两侧，冷却腔一、冷却腔二与安装凸台表面的最小距离小于10mm(本实施例中距离取6-8mm)，本实施例中，封堵块2上的孔与压铸模具上的冷却循环管路连通，以方便冷却腔11与压铸模具其他冷却循环管路同时实现冷却。

冷却腔一和冷却腔二的数量根据安装凸台平直段101两侧的构造进行确定，本实施例中，飞轮壳100的安装凸台平直段101上连接有延伸至飞轮壳100外缘的放射加强筋102，冷却腔11位于相邻放射加强筋102之间，在本实施例中，放射加强筋102的数量有4条，位于放射加强筋102侧的冷却腔11的数量为3个(同理该侧的条形槽和封堵块2的数量也有3个)。以使得冷却腔11对壁厚位置的安装凸台平直段101冷却降温的同时也有利于对周边放射加强筋102的冷却。

结合图8和图9，冷却块1上还设有能够贯穿安装凸台平直段101的冷却柱3，冷却柱3上加工有盲孔，盲孔内插有点冷管4，点冷管4与压铸模具上的冷却循环管路连通，冷却柱3正好插入到飞轮壳100安装凸台上的设计孔内。通过点冷管4增加对安装凸台平直段101的冷却效果。

具体地，冷却柱3呈T型，冷却柱3的盲孔开口端位于T型的头部，冷却块1上加工有两级阶梯孔12，阶梯孔12的大孔用于容纳冷却柱3的头部，大孔为用于限制冷却柱3转动的限位孔13，本实施例中限位孔13上加工有能够限定冷却柱3转动的限位平面，同时通过限位平面保证冷却柱3安装的方向，阶梯孔12的中段与冷却柱3的T型腿部间隙配合，阶梯孔12的末段与T型冷却柱3的腿部紧贴，盲孔底部位于阶梯孔12外。

点冷管4包括外管42和内管41，内管41固定在外管42内，点冷管4通过外管42固定在盲孔上，外管42与盲孔螺纹连接，内管41外径小于外管42内径，外管42用于出水，内管41用于进水，外管42和内管41均与压铸模具上的冷却循环管路连通。内管41插入到盲孔底部，外管42的出水端位于内管41顶端。

结合图6，外芯模10上还布设有多根横冷管5，所有横冷管5均与冷却循环管路连通，多根横冷管5用于对飞轮壳100盆底的大平面进行冷却降温。

结合图7、图8和图10，压铸模具的浇铸流道包括两条主流道6和多个与主流道6连通的支流道7，两条主流道6连通熔融金属进料口70，两条主流道6围在飞轮壳100外周，支流道7连通飞轮壳100盆底所在的型腔位置(也即盆底成型空间40)；浇铸流道的进料口70位于型腔中安装凸台平直段101所在的一侧，以方便压射时采用主流道6和多个支流道7配合的多支点同时进料方式。主流道6在连接最远端的支流道7上还加工有延长段61。本实施例中主流道6和支流道7加工在外芯模10的分型面上。

结合图7、图8和图11，压铸模具紧贴安装凸台的外芯模10上加工有多个盆底渣包空间8，盆底渣包空间8位于飞轮壳100远离进料口70的盆底端外侧，相邻盆底渣包空间8通过加工在外芯模10上的气道连通。压铸模具紧贴飞轮壳100盆顶的内芯模20上加工有盆顶渣包空间，盆顶渣包空间包括远端盆顶渣包空间21和近端盆顶渣包空间22，远端盆顶渣包空间21位于飞轮壳100远离进料口70的盆顶端外侧，近端盆顶渣包空间22与进料口70位于飞轮壳100同侧，相邻盆底渣包空间8通过加工在内芯模20上的气道连通。

压铸模具在飞轮壳100的曲轴安装孔103位置的外芯模10与内芯模20的分型面上设有人字形的导流槽23，本实施例中导流槽23加工在内芯模20上，导流槽23的人字形结构形成一个入口和两个出口，入口连通飞轮壳100的安装凸台平直段101所在的型腔位置，两个出口包括大出口和小出口，大出口朝向安装凸台远离平直段101的一端，以使得有更多的金属液能朝向安装凸台的非平直段101端部方向移动。

飞轮壳的压铸成型工艺包括如下步骤：

S1、压铸模具合模：动模向定模靠近，外芯模10和内芯模20之间的距离逐渐缩短，侧芯模30逐渐靠近内芯模20，直至外芯模10与内芯模20之间形成飞轮壳100的盆底成型空间40，侧芯模30与内芯模20之间形成飞轮壳100的侧壁成型空间60和盆顶成型空间50，盆顶成型空间50、侧壁成型空间60和盆底成型空间40构成生产飞轮壳100的型腔。

S2、压射熔融金属以填充型腔：熔融金属液(如铝液)高压注入进料口70，熔融金属液从进料口70经主流道6和多个支流道7后以多支点同时浇铸方式从飞轮壳100盆底周向进料，金属液填充型腔过程中，安装凸台的平直段101先于安装凸台的其他段完成填充；进入型腔的金属液在填满型腔后流向各个渣包空间(盆底渣包空间8、近端盆顶渣包空间22、远端盆顶渣包空间21)。

S3、保压。

S4、冷却：向冷却循环管路不断送入冷却液，冷却液流经横冷水管、冷却腔11和冷却柱3上的盲孔，使得飞轮壳100不同位置均能同时均匀冷却；本实施例中冷却液要求进水温度30℃，进出水温度差不超过5℃。

S5、冷却完成后开模，取出带有渣包的飞轮壳100。

采用上述压铸模具和压铸工艺生产的飞轮壳100在抗拉强度上得到极大的提升，抗拉强度由改进前的不足200Mpa提升到超过230Mpa，经多次试验，抗拉强度提升30-70Mpa，产品的生产合格率由不足70％，到合格率95％以上，大大提高了采用铝合金高压铸造飞轮壳100的成品率，保障了生产效率降低了生产成本。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.飞轮壳的压铸成型工艺，依次包括压铸模具合模-压射熔融金属以填充型腔-保压-冷却-压铸模具开模的过程，其特征在于：在压铸模具上对应飞轮壳安装凸台平直段的外芯模上增设冷却腔一和冷却腔二，冷却腔一和冷却腔二位于安装凸台平直段的两侧，冷却时，向冷却腔一、冷却腔二内通入流动的冷却液。

2.根据权利要求1所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述冷却腔一和冷却腔二的数量根据安装凸台平直段两侧的构造进行确定，安装凸台平直段上连接有延伸至飞轮壳外缘的放射加强筋，冷却腔一或冷却腔二位于相邻放射加强筋之间，冷却腔一或冷却腔二的横截面均呈长条状。

3.根据权利要求2所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述压铸模具的外芯模上还设有能够贯穿安装凸台的冷却柱，冷却柱上设有盲孔，盲孔内插有点冷管，点冷管与压铸模具上的冷却循环管路连通，冷却柱正好插入到飞轮壳安装凸台上的设计孔内。

4.根据权利要求3所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述冷却柱呈T型，冷却柱的盲孔开口端位于T型的头部，外芯模上设有两级阶梯孔，阶梯孔的大孔用于容纳冷却柱的头部，大孔为用于限制冷却柱转动的限位孔，阶梯孔的中段与冷却柱的T型腿部间隙配合，阶梯孔的末段与T型冷却柱的腿部紧贴，盲孔的底部位于阶梯孔外。

5.根据权利要求3所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述点冷管包括外管和内管，点冷管通过外管固定在盲孔上，内管外径小于外管内径，外管用于出水，内管用于进水，外管和内管均与压铸模具上的冷却循环管路连通。

6.根据权利要求5所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述内管插入到盲孔底部，外管的出水端位于远离盲孔底部的一端。

7.根据权利要求1所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：压射时，熔融金属液的进料口位于压铸模具型腔中安装凸台平直段所在的一侧，浇铸流道采用主流道和多个支流道配合的多支点同时从飞轮壳盆底周向进料的方式。

8.根据权利要求7所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述压铸模具紧贴安装凸台的外芯模上设有盆底渣包空间，盆底渣包空间位于飞轮壳远离进料口的盆底端外侧；压铸模具紧贴飞轮壳盆顶的内芯模上设有盆顶渣包空间，盆顶渣包空间包括远端盆顶渣包空间和近端盆顶渣包空间，远端盆顶渣包空间位于飞轮壳远离进料口的盆顶端外侧，近端盆顶渣包空间与进料口位于飞轮壳同侧。

9.根据权利要求8所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述压铸模具在飞轮壳的曲轴安装孔位置的外芯模与内芯模的分型面上设有人字形的导流槽，导流槽的人字形结构形成一个入口和两个出口，入口连通飞轮壳的安装凸台平直段。

10.根据权利要求7所述的飞轮壳的压铸成型工艺，其特征在于：所述压铸模具的浇铸流道包括两条主流道和多个与主流道连通的支流道，两条主流道连通进料口，两条主流道围在飞轮壳外周，支流道连通飞轮壳盆底所在的型腔位置；浇铸流道的进料口位于型腔中安装凸台平直段所在的一侧，主流道在连接最远端的支流道上还设有延长段。

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