CN117548644B - 一种铝合金车轮压铸模具水冷系统及使用方法 - Google Patents
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- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
Abstract
本发明提供了一种铝合金车轮压铸模具水冷系统及使用方法,属于金属模具技术领域,包括上模本体、下模本体和多个边模本体,轮辐成型腔室与轮辋成型腔室的结合部形成环形的第一热节区,轮辐成型腔室的中部形成第二热节区;边模本体的内部靠近第一热节区设置有边模冷却室;下模本体的内腔顶部靠近第一热节区设置有第一下模冷却室;下模本体的内腔顶部靠近第二热节区设置有第二下模冷却室。本发明提供的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,通过向边模冷却室、第一下模冷却室以及第二下模冷却室通入循环冷却水对第一热节区和第二热节区进行冷却降温,可使第一热节区和第二热节区优选凝固,细化上述热节区的晶粒,确保铝合金车轮使用性能。
Description
技术领域
本发明属于金属模具技术领域,更具体地说,是涉及一种铝合金车轮压铸模具水冷系统及使用方法。
背景技术
铝合金车轮相对于钢车轮而言,铝合金车轮具有吸收振动的特性,且偏摆跳动小,平衡好,形成舒适性高。此外,铝合金车轮重量更轻,减少了车轮的转动惯性,提高了汽车的加速性,并相对减少了汽车制动的能力需求,减少油耗,减轻了发动机负荷。基于上述优点,铝合金车轮在摩托车和汽车行业得到了广泛的应用。
在现有技术中,大多数铝合金车轮采用压力铸造的方式成型,将高温的铝液压入模具的型腔内,保压一段时间后开模,以形成车轮毛坯,通过后序的清理和加工,从而得到满足尺寸精度要求的铝合金车轮。在制备铝合金车轮时,由于车轮自身形状的特点,车轮在成型时,容易在热节位置出现晶粒粗大的情况,影响铝合金车轮的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,旨在解决车轮在成型时,容易在热节位置出现晶粒粗大的情况,影响铝合金车轮使用性能的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,包括上模本体、下模本体和多个边模本体,所述上模本体、所述下模本体和多个所述边模本体相互拼合以形成内部相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,所述轮辐成型腔室与所述轮辋成型腔室的结合部形成环形的第一热节区,所述轮辐成型腔室的中部形成第二热节区,所述下模本体的中部贯通开设有进液口,所述进液口连通所述第二热节区;
所述边模本体的内部靠近所述第一热节区设置有边模冷却室,所述边模冷却室呈弧形且沿所述边模本体的内壁随形设置,所述边模本体的内部设置第一进液管道和第一排液管道,所述第一进液管道连通于所述边模冷却室一侧的底部,所述第一排液管道连通于所述边模冷却室另一侧的顶部;
所述下模本体的内腔顶部靠近所述第一热节区设置有第一下模冷却室,所述第一下模冷却室呈环形且沿所述下模本体的内壁外圈随形设置,所述边模本体的内部设置第二进液管道和第二排液管道,所述第二进液管道连通于所述第一下模冷却室的底部外侧,所述第二排液管道连通于所述第一下模冷却室的底部内侧;
所述下模本体的内腔顶部靠近所述第二热节区设置有第二下模冷却室,所述第二下模冷却室呈环形且沿所述下模本体的内壁内圈随形设置,所述边模本体的内部设置第三进液管道和第三排液管道,所述第三进液管道连通于所述第二下模冷却室的底部内侧,所述第三排液管道连通于所述第二下模冷却室的底部外侧。
在一种可能的实现方式中,所述边模冷却室靠近所述第一热节区的内侧壁与所述轮辋成型腔室的内侧壁随形设置,所述边模冷却室远离所述第一热节区的内侧壁自上而下向外倾斜设置,所述边模冷却室分别具备顶部弧形段和底部弧形段,所述底部弧形段的一端水平设置有切向进口,所述顶部弧形段的一端竖直设置有切向出口,所述切向进口和所述切向出口分别位于所述边模冷却室的左右两侧;
所述第一进液管道水平设置并连通所述切向进口,所述第一排液管道水平设置且末端设有向下的竖向管道,所述竖向管道连通所述切向出口。
在一种可能的实现方式中,所述边模本体远离所述轮辋成型腔室的一侧开设有边模外置槽,所述边模外置槽的中部横向设有分隔板,所述分隔板用于将所述边模外置槽分隔为上部的边模减重腔和下部的边模装配槽;
所述边模装配槽内插装有边模水冷块,所述第一进液管道和所述第一排液管道均横向开设于所述边模水冷块的内部,所述边模装配槽靠近所述第一热节区的内壁设置有第一边模冷却凹部,所述边模水冷块靠近所述第一热节区的内壁设置有第二边模冷却凹部,所述第一边模冷却凹部和所述第二边模冷却凹部相互拼合成所述边模冷却室和所述竖向管道。
在一种可能的实现方式中,所述分隔板上纵向开设有贯通孔,所述边模水冷块的上端面开设有插孔,所述贯通孔内穿设有定位销,所述定位销的下端插装于所述插孔内,以定位插装在所述边模装配槽内的所述边模水冷块;
所述定位销横向开设有定位孔,所述分隔板内横向螺纹安装有定位螺栓,所述定位螺栓自外向内贯穿所述定位孔,以限制所述定位销向上脱出所述贯通孔。
在一种可能的实现方式中,所述边模水冷块的外侧分别设有第一进液接口和第一排液接口,所述第一进液接口连接在所述第一进液管道的外端口,所述第一进液接口上设置有第一进液阀,所述第一排液接口连接在所述第一排液管道的外端口,所述第一排液接口上设置有第一排液阀。
在一种可能的实现方式中,所述第一下模冷却室和所述第二下模冷却室之间连通有多个水冷连接通道,多个所述水冷连接通道呈放射状排布,所述水冷连接通道连接所述第一下模冷却室的一端为第一端,所述水冷连接通道连接所述第二下模冷却室的一端为第二端,所述水冷连接通道的内径自第一端向第二端逐渐减小,所述水冷连接通道内部设有封堵球,所述封堵球的外径小于第一端的内径且大于第二端的内径,所述水冷连接通道靠近所述第一端的一侧设置有挡球网,所述挡球网的外径大于所述封堵球的外径;
所述第二进液管道和所述第二排液管道分别设置于所述第一下模冷却室的相对侧,且所述第二进液管道靠近所述第一下模冷却室的外壁一侧,所述第二排液管道靠近所述第一下模冷却室的内壁一侧;所述第三进液管道和所述第三排液管道分别设置于所述第二下模冷却室的相对侧,且所述第三进液管道靠近所述第二下模冷却室的外壁一侧,所述第三排液管道靠近所述第二下模冷却室的内壁一侧;
所述第二进液管道和所述第二排液管道的中轴线的连接线为第一构建连线,所述第三进液管道和所述第三排液管道的中轴线的连接线为第二构建连线,所述第一构建连线与所述第二构建连线相互垂直。
在一种可能的实现方式中,所述第一下模冷却室的横截面为等宽度条形腔室,所述等宽度条形腔室的长度至少为所述条形腔室的宽度的3倍,所述等宽度条形腔室水平设置;
所述第二下模冷却室的横截面为变宽度条形腔室,所述变宽度条形腔室的宽度自靠近所述进液口向远离所述进液口的方向逐渐减小,所述变宽度条形腔室自靠近所述进液口向远离所述进液口的方向朝下倾斜设置。
在一种可能的实现方式中,所述下模本体的下端开设有下模外置槽,所述下模外置槽内插装有下模水冷块,所述第二进液管道、所述第二排液管道、所述第三进液管道以及所述第三排液管道均纵向开设于所述下模水冷块的内部,所述下模外置槽内顶面开设有第一下模冷却凹部,所述下模水冷块的上端面开设有第二下模冷却凹部,所述第一下模冷却凹部和所述第二下模冷却凹部相互拼合成所述第一下模冷却室、所述第二下模冷却室以及多个所述水冷连接通道。
在一种可能的实现方式中,所述下模水冷块的底部分别设有第二进液接口、第二排液接口、第三进液接口以及第三排液接口,所述第二进液接口连接在所述第二进液管道的下端口,所述第二进液接口上设置有第二进液阀,所述第二排液接口连接在所述第二排液管道的下端口,所述第二排液接口上设置有第二排液阀,所述第三进液接口连接在所述第三进液管道的下端口,所述第三进液接口上设置有第三进液阀,所述第三排液接口连接在所述第三排液管道的下端口,所述第三排液接口上设置有第三排液阀。
本发明提供的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统的有益效果在于:与现有技术相比,上模本体、下模本体和多个边模本体相互拼合以形成内部相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,轮辐成型腔室与轮辋成型腔室的结合部形成环形的第一热节区,轮辐成型腔室的中部形成第二热节区。为了消除第一热节区和第二热节区的缺陷,在本发明提供的铝合金车轮压铸模具水冷系统中,在边模本体的内部靠近第一热节区设置边模冷却室,该边模冷却室的内壁随形设置,通过第一进液管道和第一排液管道在边模冷却室中通入循环冷却水,从第一热节区的外侧进行冷却降温。在下模本体的内腔顶部靠近第一热节区设置第一下模冷却室,第一下模冷却室呈环形且沿下模本体的内壁外圈随形设置,边模本体的内部设置第二进液管道和第二排液管道,通过第二进液管道和第二排液管道向第一下模冷却室通入循环冷却水,从第一热节区的底部进行冷却降温。下模本体的内腔顶部靠近第二热节区设置第二下模冷却室,第二下模冷却室呈环形且沿下模本体的内壁内圈随形设置,边模本体的内部设置第三进液管道和第三排液管道,通过第三进液管道和第三排液管道向第二下模冷却室通入循环冷却水,从第二热节区的底部进行冷却降温。本发明提供的铝合金车轮压铸模具水冷系统,通过向边模冷却室、第一下模冷却室以及第二下模冷却室通入循环冷却水对第一热节区和第二热节区进行冷却降温,可使第一热节区和第二热节区优选凝固,细化上述热节区的晶粒,确保铝合金车轮使用性能。
本发明还提供了一种铝合金车轮压铸模具水冷系统的使用方法,应用于所述的铝合金车轮压铸模具水冷系统,包括以下步骤:
S1:多个边模本体向内移动,上模本体向下移动,上模本体、下模本体以及多个边模本体共同在内部配合成相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室;
S2:压力机通过进液口向轮辐成型腔室和轮辋成型腔室压入高温铝液,直至高温铝液完全充满轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,开始第一次保压,第一次保压时间为2-3min;
S3:第一次保压结束后,开启第一进液阀和第二排液阀,边模冷却室内形成循环冷却水从外侧冷却第一热节区,开启第三进液阀和第二排液阀,进入第二下模冷却室的循环冷却水进入多个水冷连接通道,推动封堵球移动至挡球网,循环冷却水通过多个水冷连接通道进入到第一下模冷却室,同时冷却第一热节区和第二热节区,开始第二次保压,第二次保压时间为5-8min;
S4:第二次保压结束后,保持第一进液阀和第二排液阀的开启状态,边模冷却室内的循环冷却水从外侧持续冷却第一热节区,保持第二排液阀的开启状态,同时关闭第三进液阀开启第二进液阀,进入第一下模冷却室的循环冷却水进入多个水冷连接通道,推动封堵球向第二端移动以封堵水冷连接通道,循环冷却水在第一下模冷却室内循环以从下侧冷却第一热节区,开始第三次保压,第三次保压时间为3-5min;
S5:第三次保压结束后,关闭第一进液阀、第二排液阀、第二进液阀以及第二排液阀,上模本体向上移动,多个边模本体向外移动,将成型的车轮毛坯取出。
本发明提供的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统的使用方法的有益效果在于:与现有技术相比,通过高温铝液形成初步的凝固外壳,再整体冷却第一热节区、第二热节区以及轮辐成型区域,到最后的再次集中冷却第一热节区,以确保车轮成型过程中,第一热节区以第一优先级冷却,多个轮辐靠近第一热节区的位置以第二优先级冷却,第二热节区以第三优先级冷却,车轮其他区域最后凝固,通过细化上述热节区的晶粒,确保铝合金车轮使用性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统的结构示意图;
图2为图1中A处的局部放大图;
图3为图1中B处的局部放大图;
图4为本发明实施例提供的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统的俯视图;
图5为本发明实施例提供的下模水冷块的俯视图。
附图标记说明:
100、上模本体;
200、边模本体;210、边模冷却室;211、顶部弧形段;212、底部弧形段;213、切向进口;214、切向出口;215、竖向管道;220、第一进液管道;221、第一进液接口;222、第一进液阀;230、第一排液管道;231、第一排液接口;232、第一排液阀;240、分隔板;241、定位销;242、定位螺栓;250、边模减重腔;260、边模水冷块;
300、下模本体;310、第一下模冷却室;320、第二下模冷却室;330、第二进液管道;331、第二进液接口;332、第二进液阀;340、第二排液管道;341、第二排液接口;342、第二排液阀;350、第三进液管道;351、第三进液接口;352、第三进液阀;360、第三排液管道;361、第三排液接口;362、第三排液阀;370、水冷连接通道;371、封堵球;372、挡球网;380、下模水冷块;
410、第一热节区;420、第二热节区;430、第一构建连线;440、第二构建连线;450、密封圈。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1至图5,现对本发明提供的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统进行说明。一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,包括上模本体100、下模本体300和多个边模本体200,上模本体100、下模本体300和多个边模本体200相互拼合以形成内部相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,轮辐成型腔室与轮辋成型腔室的结合部形成环形的第一热节区410,轮辐成型腔室的中部形成第二热节区420,下模本体300的中部贯通开设有进液口,进液口连通第二热节区420;边模本体200的内部靠近第一热节区410设置有边模冷却室210,边模冷却室210呈弧形且沿边模本体200的内壁随形设置,边模本体200的内部设置第一进液管道220和第一排液管道230,第一进液管道220连通于边模冷却室210一侧的底部,第一排液管道230连通于边模冷却室210另一侧的顶部;下模本体300的内腔顶部靠近第一热节区410设置有第一下模冷却室310,第一下模冷却室310呈环形且沿下模本体300的内壁外圈随形设置,边模本体200的内部设置第二进液管道330和第二排液管道340,第二进液管道330连通于第一下模冷却室310的底部外侧,第二排液管道340连通于第一下模冷却室310的底部内侧;下模本体300的内腔顶部靠近第二热节区420设置有第二下模冷却室320,第二下模冷却室320呈环形且沿下模本体300的内壁内圈随形设置,边模本体200的内部设置第三进液管道350和第三排液管道360,第三进液管道350连通于第二下模冷却室320的底部内侧,第三排液管道360连通于第二下模冷却室320的底部外侧。
本发明提供的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,与现有技术相比,上模本体100、下模本体300和多个边模本体200相互拼合以形成内部相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,轮辐成型腔室与轮辋成型腔室的结合部形成环形的第一热节区410,轮辐成型腔室的中部形成第二热节区420。为了消除第一热节区410和第二热节区420的缺陷,在本发明提供的铝合金车轮压铸模具水冷系统中,在边模本体200的内部靠近第一热节区410设置边模冷却室210,该边模冷却室210的内壁随形设置,通过第一进液管道220和第一排液管道230在边模冷却室210中通入循环冷却水,从第一热节区410的外侧进行冷却降温。在下模本体300的内腔顶部靠近第一热节区410设置第一下模冷却室310,第一下模冷却室310呈环形且沿下模本体300的内壁外圈随形设置,边模本体200的内部设置第二进液管道330和第二排液管道340,通过第二进液管道330和第二排液管道340向第一下模冷却室310通入循环冷却水,从第一热节区410的底部进行冷却降温。下模本体300的内腔顶部靠近第二热节区420设置第二下模冷却室320,第二下模冷却室320呈环形且沿下模本体300的内壁内圈随形设置,边模本体200的内部设置第三进液管道350和第三排液管道360,通过第三进液管道350和第三排液管道360向第二下模冷却室320通入循环冷却水,从第二热节区420的底部进行冷却降温。本发明提供的铝合金车轮压铸模具水冷系统,通过向边模冷却室210、第一下模冷却室310以及第二下模冷却室320通入循环冷却水对第一热节区410和第二热节区420进行冷却降温,可使第一热节区410和第二热节区420优选凝固,细化上述热节区的晶粒,确保铝合金车轮使用性能。
需要说明的是,第一热节区410位于轮辐成型腔室与轮辋成型腔室的结合部,是整个车轮最厚的区域,也就是成型后的铝合金车轮的轮圈位置,该位置为车轮主要的受力区域。此外,第二热节区420位于轮辐成型腔室的中部,也就是成型后的铝合金车轮的轴孔位置,该位置为车轮与车轴的连接结构。而上述热节区也是车轮壁厚最大的位置,因此,细化上述热节区的内部组织形态,能够大幅提升车轮整体的使用寿命。
请参阅图1和图2,边模冷却室210靠近第一热节区410的内侧壁与轮辋成型腔室的内侧壁随形设置,边模冷却室210远离第一热节区410的内侧壁自上而下向外倾斜设置。边模冷却室210整体呈现向外侧倾斜的弧形腔室,能够最大程度的从外侧覆盖第一热节区410,确保第一热节区410的冷却效果。第边模冷却室210分别具备顶部弧形段211和底部弧形段212,底部弧形段212的一端水平设置有切向进口213,顶部弧形段211的一端竖直设置有切向出口214,切向进口213和切向出口214分别位于边模冷却室210的左右两侧。
其中,第一进液管道220水平设置并连通切向进口213,第一排液管道230水平设置且末端设有向下的竖向管道215,竖向管道215连通切向出口214。
通过第一进液管道220进入的循环冷却水,从边模冷却室210一侧切向进入,充满边模冷却室210后,从而边模冷却室210一侧上端切向进入竖向管道215,再通过竖向管道215进入第一排液管道230最终排出,最终在边模冷却室210内形成循环冷却的方式。优选的,竖向管道215和第一排液管道230之间设置弧形过渡段,以减少紊流情况。
请参阅图1和图2,边模本体200远离轮辋成型腔室的一侧开设有边模外置槽,边模外置槽的中部横向设有分隔板240,分隔板240用于将边模外置槽分隔为上部的边模减重腔250和下部的边模装配槽。分隔板240一体成型于边模外置槽内,通过上部的边模减重腔250能够降低边模本体200的重量。
其中,边模装配槽内插装有边模水冷块260,第一进液管道220和第一排液管道230均横向开设于边模水冷块260的内部,边模装配槽靠近第一热节区410的内壁设置有第一边模冷却凹部,边模水冷块260靠近第一热节区410的内壁设置有第二边模冷却凹部,第一边模冷却凹部和第二边模冷却凹部相互拼合成边模冷却室210和竖向管道215。第一边模冷却凹部和第二边模冷却凹部的分界线沿边模冷却室210和竖向管道215的中线位置开设,为了确保分界线位置的密封性,可在该分界线位置涂刷耐高温的密封胶,如陶瓷密封胶,或者在该分界线位置设置耐高温的密封圈450,如聚四氟乙烯包衬石棉的密封圈450。
请参阅图1,分隔板240上纵向开设有贯通孔,边模水冷块260的上端面开设有插孔,贯通孔内穿设有定位销241,定位销241的下端插装于插孔内,以定位插装在边模装配槽内的边模水冷块260。定位销241横向开设有定位孔,分隔板240内横向螺纹安装有定位螺栓242,定位螺栓242自外向内贯穿定位孔,以限制定位销241向上脱出贯通孔。
当边模水冷块260插入到边模装配槽之后,分隔板240上的贯通孔与边模水冷块260的上端面的插孔轴向相对,将定位销241从边模减重腔250自上而下贯穿贯通孔插入到插孔内。此时,通过转动定位销241,使定位销241上的定位与分隔板240上横向开设的螺纹孔的轴向相对,将定位螺栓242从分隔板240的外侧螺纹安装在上述螺纹孔内并插入到定位孔中,从而限定定位销241向上脱出贯通孔,最终实现定位插装在边模装配槽内的边模水冷块260,使其保持稳定,避免边模水冷块260与边模装配槽二者之间形成的边模冷却室210出现循环冷却水泄漏的情况出现。
请参阅图1和图4,边模水冷块260的外侧分别设有第一进液接口221和第一排液接口231,第一进液接口221连接在第一进液管道220的外端口,第一进液接口221上设置有第一进液阀222,第一排液接口231连接在第一排液管道230的外端口,第一排液接口231上设置有第一排液阀232。
请参阅图1和图3,第一下模冷却室310和第二下模冷却室320之间连通有多个水冷连接通道370,多个水冷连接通道370呈放射状排布。多个水冷连接通道370与轮辐的成型区域相对应设置,即每一个水冷连接通道370对应一个轮辐的成型腔,能够对轮辐的成型区域进行冷却,细化轮辐内部的组织。
其中,水冷连接通道370连接第一下模冷却室310的一端为第一端,水冷连接通道370连接第二下模冷却室320的一端为第二端,水冷连接通道370的内径自第一端向第二端逐渐减小,水冷连接通道370内部设有封堵球371,封堵球371的外径小于第一端的内径且大于第二端的内径,水冷连接通道370靠近第一端的一侧设置有挡球网372,挡球网372的外径大于封堵球371的外径。挡球网372可阻挡封堵球371但可确保循环冷却水通过,当循环冷却水从而第一下模冷却室310进入水冷连接通道370后,循环冷却水经过挡球网372推动封堵球371向水冷连接通道370的第二端滚动,封堵球371最终封堵在水冷连接通道370内,循环冷却水不会从第一下模冷却室310进入到第二下模冷却室320,可实现第一下模冷却室310单独对第一热节区410进行冷却。当环冷却水从而第二下模冷却室320进入水冷连接通道370后,循环冷却水推动封堵球371向水冷连接通道370的第二端滚动,直至封堵球371被挡球网372阻挡,循环冷却水通过水冷连接通道370进入到第二下模冷却室320,可实现第一下模冷却室310对第一热节区410进行冷却的同时,第二下模冷却室320对第二热节区420进行冷却。
第二进液管道330和第二排液管道340分别设置于第一下模冷却室310的相对侧,且第二进液管道330靠近第一下模冷却室310的外壁一侧,第二排液管道340靠近第一下模冷却室310的内壁一侧,以确保循环冷却水尽可能全部充满第一下模冷却室310。第三进液管道350和第三排液管道360分别设置于第二下模冷却室320的相对侧,且第三进液管道350靠近第二下模冷却室320的外壁一侧,第三排液管道360靠近第二下模冷却室320的内壁一侧,以确保循环冷却水尽可能全部充满第二下模冷却室320。
此外,请参照图5,第二进液管道330和第二排液管道340的中轴线的连接线为第一构建连线430,第三进液管道350和第三排液管道360的中轴线的连接线为第二构建连线440,第一构建连线430与第二构建连线440相互垂直。从外,当水冷连接通道370的数量为偶数时,第一构建连线430与第二构建连线440均位于相邻两个水冷连接通道370构成的夹角的中心线上。当水冷连接通道370的数量为奇数时,第一构建连线430与第二构建连线440均与任意一个水冷连接通道370错开设置。上述的排布方式,可确保循环冷却水经过第二下模冷却室320、水冷连接通道370、第一下模冷却室310再由第二排液管道340排出的路径上,每次达到不同腔室时,循环冷却水均不能直线方向通过,最终形成不断弯折的路径,确保循环冷却水能够尽可能全部充满第二下模冷却室320、水冷连接通道370以及第一下模冷却室310,确保冷却降温的效果。
请参阅图1,第一下模冷却室310的横截面为等宽度条形腔室,等宽度条形腔室的长度至少为条形腔室的宽度的3倍,等宽度条形腔室水平设置,确保第一下模冷却室310向上的垂直投影区能够完全覆盖第一热节区410,确保第一热节区410的冷却效果。
第二下模冷却室320的横截面为变宽度条形腔室,变宽度条形腔室的宽度自靠近进液口向远离进液口的方向逐渐减小,变宽度条形腔室自靠近进液口向远离进液口的方向朝下倾斜设置。第二下模冷却室320尽可能与第二热节区420随形,以确保对第二热节区420的均衡冷却。此外,第二下模冷却室320的横截面构成的变宽度条形腔室,其宽度自靠近进液口向远离进液口的方向逐渐减小,可提高第二热节区420中部环形区域的冷却效果,该位置通常为螺纹加工的区域,保证该区域组织的致密性,减少该区域缺陷的产生,确保车轮在车体上的安装强度和稳定性。
请参阅图1,下模本体300的下端开设有下模外置槽,下模外置槽内插装有下模水冷块380,第二进液管道330、第二排液管道340、第三进液管道350以及第三排液管道360下模水冷块380均纵向开设于下模水冷块380的内部,下模外置槽内顶面开设有第一下模冷却凹部,下模水冷块380的上端面开设有第二下模冷却凹部,第一下模冷却凹部和第二冷却凹部相互拼合成第一下模冷却室310、第二下模冷却室320以及多个水冷连接通道370。第一下模冷却凹部和第二下模冷却凹部的分界线沿第一下模冷却室310、第二下模冷却室320以及多个水冷连接通道370的中线位置开设,为了确保分界线位置的密封性,可在该分界线位置涂刷耐高温的密封胶,如陶瓷密封胶,或者在该分界线位置设置耐高温的密封圈450,如聚四氟乙烯包衬石棉的密封圈450。
请参阅图1,下模水冷块380的底部分别设有第二进液接口331、第二排液接口341、第三进液接口351以及第三排液接口361,第二进液接口331连接在第二进液管道330的下端口,第二进液接口331上设置有第二进液阀332,第二排液接口341连接在第二排液管道340的下端口,第二排液接口341上设置有第二排液阀342,第三进液接口351连接在第三进液管道350的下端口,第三进液接口351上设置有第三进液阀352,第三排液接口361连接在第三排液管道360的下端口,第三排液接口361上设置有第三排液阀362。
本发明还提供了一种铝合金车轮压铸模具水冷系统的使用方法,该使用方法应用于上述的铝合金车轮压铸模具水冷系统,包括以下步骤:
S1:多个边模本体200向内移动,上模本体100向下移动,上模本体100、下模本体300以及多个边模本体200共同在内部配合成相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室。
S2:压力机通过进液口向轮辐成型腔室和轮辋成型腔室压入高温铝液,直至高温铝液完全充满轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,开始第一次保压,第一次保压时间为2-3min。
在步骤S2中,位于轮辐成型腔室和轮辋成型腔室的高温铝液,通过第一次2-3min的保压,温度逐渐降温并在高温铝液外部轮廓处初步出现的凝固外壳。
S3:第一次保压结束后,开启第一进液阀222和第二排液阀342,边模冷却室210内形成循环冷却水从外侧冷却第一热节区410,开启第三进液阀352和第二排液阀342,进入第二下模冷却室320的循环冷却水进入多个水冷连接通道370,推动封堵球371移动至挡球网372,循环冷却水通过多个水冷连接通道370进入到第一下模冷却室310,同时冷却第一热节区410和第二热节区420,开始第二次保压,第二次保压时间为5-8min。
在步骤S3中,通过开启第一进液阀222和第二排液阀342,在边模冷却室210通过循环冷却水,从外侧冷却第一热节区410。通过开启第三进液阀352和第二排液阀342,在第一下模冷却室310、多个水冷连接通道370和第二下模冷却室320通过循环冷却水,通过第一下模冷却室310的循环冷却水从底部冷却第一热节区410,通过第二下模冷却室320的循环冷却水从底部冷却第二热节区420,通过多个水冷连接通道370的循环冷却水从底部冷却对应的轮辐成型区域,通过第二次5-8min的保压,以使第一热节区410、第二热节区420以及轮辐成型区域形成初步冷却凝固。
S4:第二次保压结束后,保持第一进液阀222和第二排液阀342的开启状态,边模冷却室210内的循环冷却水从外侧持续冷却第一热节区410,保持第二排液阀342的开启状态,同时关闭第三进液阀352开启第二进液阀332,进入第一下模冷却室310的循环冷却水进入多个水冷连接通道370,推动封堵球371向第二端移动以封堵水冷连接通道370,循环冷却水在第一下模冷却室310内循环以从下侧冷却第一热节区410,开始第三次保压,第三次保压时间为3-5min。
在步骤S4中,通过持续开启第一进液阀222和第二排液阀342,在边模冷却室210通过循环冷却水,持续从外侧冷却第一热节区410。通过开启第二进液阀332和第二排液阀342,在第一下模冷却室310内通过循环冷却水,持续从底部冷却第一热节区410。同时,循环冷却水会进入到多个水冷连接通道370靠近第一热节区410的一侧,辅助冷却第一热节区410。此外,循环冷却水不会再进入到第二热节区420,不会对第二热节区420进行再次的冷却。通过高温铝液形成初步的凝固外壳,再整体冷却第一热节区410、第二热节区420以及轮辐成型区域,到最后的再次集中冷却第一热节区410,以确保车轮成型过程中,厚度最大的第一热节区410以第一优先级冷却;多个轮辐靠近第一热节区410的位置以第二优先级冷却,该位置为第一热节区410厚度突变的区域;第二热节区420以第三优先级冷却,该位置需要加工螺纹安装孔,中部的大部分结构会被车掉,中部可能存在的组织粗大区域也可以一并被去掉,因此优先级相对于其他热节区靠后;车轮其他区域最后凝固,由于其他区域自身的厚度较小,即便最后凝固,内部组织形态也不会太差。而且,其他区域也非受力区域或连接区域,即便存在具备晶粒粗大的情况,也不会影响整个车轮的使用性能。
S5:第三次保压结束后,关闭第一进液阀222、第二排液阀342、第二进液阀332以及第二排液阀342,上模本体100向上移动,多个边模本体200向外移动,将成型的车轮毛坯取出。
经过步骤S5后,最终完成车轮毛坯的制备,通过后序的清理和加工,从而得到满足尺寸精度要求的铝合金车轮。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,包括上模本体(100)、下模本体(300)和多个边模本体(200),所述上模本体(100)、所述下模本体(300)和多个所述边模本体(200)相互拼合以形成内部相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,所述轮辐成型腔室与所述轮辋成型腔室的结合部形成环形的第一热节区(410),所述轮辐成型腔室的中部形成第二热节区(420),所述下模本体(300)的中部贯通开设有进液口,所述进液口连通所述第二热节区(420);
所述边模本体(200)的内部靠近所述第一热节区(410)设置有边模冷却室(210),所述边模冷却室(210)呈弧形且沿所述边模本体(200)的内壁随形设置,所述边模本体(200)的内部设置第一进液管道(220)和第一排液管道(230),所述第一进液管道(220)连通于所述边模冷却室(210)一侧的底部,所述第一排液管道(230)连通于所述边模冷却室(210)另一侧的顶部;
所述下模本体(300)的内腔顶部靠近所述第一热节区(410)设置有第一下模冷却室(310),所述第一下模冷却室(310)呈环形且沿所述下模本体(300)的内壁外圈随形设置,所述边模本体(200)的内部设置第二进液管道(330)和第二排液管道(340),所述第二进液管道(330)连通于所述第一下模冷却室(310)的底部外侧,所述第二排液管道(340)连通于所述第一下模冷却室(310)的底部内侧;
所述下模本体(300)的内腔顶部靠近所述第二热节区(420)设置有第二下模冷却室(320),所述第二下模冷却室(320)呈环形且沿所述下模本体(300)的内壁内圈随形设置,所述边模本体(200)的内部设置第三进液管道(350)和第三排液管道(360),所述第三进液管道(350)连通于所述第二下模冷却室(320)的底部内侧,所述第三排液管道(360)连通于所述第二下模冷却室(320)的底部外侧;
所述第一下模冷却室(310)和所述第二下模冷却室(320)之间连通有多个水冷连接通道(370),多个所述水冷连接通道(370)呈放射状排布,所述水冷连接通道(370)连接所述第一下模冷却室(310)的一端为第一端,所述水冷连接通道(370)连接所述第二下模冷却室(320)的一端为第二端,所述水冷连接通道(370)的内径自第一端向第二端逐渐减小,所述水冷连接通道(370)内部设有封堵球(371),所述封堵球(371)的外径小于第一端的内径且大于第二端的内径,所述水冷连接通道(370)靠近所述第一端的一侧设置有挡球网(372),所述挡球网(372)的外径大于所述封堵球(371)的外径;
所述第二进液管道(330)和所述第二排液管道(340)分别设置于所述第一下模冷却室(310)的相对侧,且所述第二进液管道(330)靠近所述第一下模冷却室(310)的外壁一侧,所述第二排液管道(340)靠近所述第一下模冷却室(310)的内壁一侧;所述第三进液管道(350)和所述第三排液管道(360)分别设置于所述第二下模冷却室(320)的相对侧,且所述第三进液管道(350)靠近所述第二下模冷却室(320)的外壁一侧,所述第三排液管道(360)靠近所述第二下模冷却室(320)的内壁一侧;
所述第二进液管道(330)和所述第二排液管道(340)的中轴线的连接线为第一构建连线(430),所述第三进液管道(350)和所述第三排液管道(360)的中轴线的连接线为第二构建连线(440),所述第一构建连线(430)与所述第二构建连线(440)相互垂直。
2.如权利要求1所述的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,所述边模冷却室(210)靠近所述第一热节区(410)的内侧壁与所述轮辋成型腔室的内侧壁随形设置,所述边模冷却室(210)远离所述第一热节区(410)的内侧壁自上而下向外倾斜设置,所述边模冷却室(210)分别具备顶部弧形段(211)和底部弧形段(212),所述底部弧形段(212)的一端水平设置有切向进口(213),所述顶部弧形段(211)的一端竖直设置有切向出口(214),所述切向进口(213)和所述切向出口(214)分别位于所述边模冷却室(210)的左右两侧;
所述第一进液管道(220)水平设置并连通所述切向进口(213),所述第一排液管道(230)水平设置且末端设有向下的竖向管道(215),所述竖向管道(215)连通所述切向出口(214)。
3.如权利要求2所述的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,所述边模本体(200)远离所述轮辋成型腔室的一侧开设有边模外置槽,所述边模外置槽的中部横向设有分隔板(240),所述分隔板(240)用于将所述边模外置槽分隔为上部的边模减重腔(250)和下部的边模装配槽;
所述边模装配槽内插装有边模水冷块(260),所述第一进液管道(220)和所述第一排液管道(230)均横向开设于所述边模水冷块(260)的内部,所述边模装配槽靠近所述第一热节区(410)的内壁设置有第一边模冷却凹部,所述边模水冷块(260)靠近所述第一热节区(410)的内壁设置有第二边模冷却凹部,所述第一边模冷却凹部和所述第二边模冷却凹部相互拼合成所述边模冷却室(210)和所述竖向管道(215)。
4.如权利要求3所述的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,所述分隔板(240)上纵向开设有贯通孔,所述边模水冷块(260)的上端面开设有插孔,所述贯通孔内穿设有定位销(241),所述定位销(241)的下端插装于所述插孔内,以定位插装在所述边模装配槽内的所述边模水冷块(260);
所述定位销(241)横向开设有定位孔,所述分隔板(240)内横向螺纹安装有定位螺栓(242),所述定位螺栓(242)自外向内贯穿所述定位孔,以限制所述定位销(241)向上脱出所述贯通孔。
5.如权利要求4所述的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,所述边模水冷块(260)的外侧分别设有第一进液接口(221)和第一排液接口(231),所述第一进液接口(221)连接在所述第一进液管道(220)的外端口,所述第一进液接口(221)上设置有第一进液阀(222),所述第一排液接口(231)连接在所述第一排液管道(230)的外端口,所述第一排液接口(231)上设置有第一排液阀(232)。
6.如权利要求5所述的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,所述第一下模冷却室(310)的横截面为等宽度条形腔室,所述等宽度条形腔室的长度至少为所述条形腔室的宽度的3倍,所述等宽度条形腔室水平设置;
所述第二下模冷却室(320)的横截面为变宽度条形腔室,所述变宽度条形腔室的宽度自靠近所述进液口向远离所述进液口的方向逐渐减小,所述变宽度条形腔室自靠近所述进液口向远离所述进液口的方向朝下倾斜设置。
7.如权利要求6所述的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,所述下模本体(300)的下端开设有下模外置槽,所述下模外置槽内插装有下模水冷块(380),所述第二进液管道(330)、所述第二排液管道(340)、所述第三进液管道(350)以及所述第三排液管道(360)均纵向开设于所述下模水冷块(380)的内部,所述下模外置槽内顶面开设有第一下模冷却凹部,所述下模水冷块(380)的上端面开设有第二下模冷却凹部,所述第一下模冷却凹部和所述第二下模冷却凹部相互拼合成所述第一下模冷却室(310)、所述第二下模冷却室(320)以及多个所述水冷连接通道(370)。
8.如权利要求7所述的一种铝合金车轮压铸模具水冷系统,其特征在于,所述下模水冷块(380)的底部分别设有第二进液接口(331)、第二排液接口(341)、第三进液接口(351)以及第三排液接口(361),所述第二进液接口(331)连接在所述第二进液管道(330)的下端口,所述第二进液接口(331)上设置有第二进液阀(332),所述第二排液接口(341)连接在所述第二排液管道(340)的下端口,所述第二排液接口(341)上设置有第二排液阀(342),所述第三进液接口(351)连接在所述第三进液管道(350)的下端口,所述第三进液接口(351)上设置有第三进液阀(352),所述第三排液接口(361)连接在所述第三排液管道(360)的下端口,所述第三排液接口(361)上设置有第三排液阀(362)。
9.一种铝合金车轮压铸模具水冷系统的使用方法,其特征在于,应用于如权利要求8所述的铝合金车轮压铸模具水冷系统,包括以下步骤:
S1:多个边模本体(200)向内移动,上模本体(100)向下移动,上模本体(100)、下模本体(300)以及多个边模本体(200)共同在内部配合成相互连通的轮辐成型腔室和轮辋成型腔室;
S2:压力机通过进液口向轮辐成型腔室和轮辋成型腔室压入高温铝液,直至高温铝液完全充满轮辐成型腔室和轮辋成型腔室,开始第一次保压,第一次保压时间为2-3min;
S3:第一次保压结束后,开启第一进液阀(222)和第二排液阀(342),边模冷却室(210)内形成循环冷却水从外侧冷却第一热节区(410),开启第三进液阀(352)和第二排液阀(342),进入第二下模冷却室(320)的循环冷却水进入多个水冷连接通道(370),推动封堵球(371)移动至挡球网(372),循环冷却水通过多个水冷连接通道(370)进入到第一下模冷却室(310),同时冷却第一热节区(410)和第二热节区(420),开始第二次保压,第二次保压时间为5-8min;
S4:第二次保压结束后,保持第一进液阀(222)和第二排液阀(342)的开启状态,边模冷却室(210)内的循环冷却水从外侧持续冷却第一热节区(410),保持第二排液阀(342)的开启状态,同时关闭第三进液阀(352)开启第二进液阀(332),进入第一下模冷却室(310)的循环冷却水进入多个水冷连接通道(370),推动封堵球(371)向第二端移动以封堵水冷连接通道(370),循环冷却水在第一下模冷却室(310)内循环以从下侧冷却第一热节区(410),开始第三次保压,第三次保压时间为3-5min;
S5:第三次保压结束后,关闭第一进液阀(222)、第二排液阀(342)、第二进液阀(332)以及第二排液阀(342),上模本体(100)向上移动,多个边模本体(200)向外移动,将成型的车轮毛坯取出。
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