CN207746381U - 一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具 - Google Patents

一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具 Download PDF

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李云翔
马小军
殷作水
罗银军
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一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具,它包括上模脚(1)、上模板(2)、下模板(3)、下模脚(4)、顶针板(5)、推板(6)、上浇口杯(9)和下浇口杯(10),底注开放式浇注系统包括直浇道∑直(11)、横浇道∑横(12)和内浇道∑内(13),本实用新型优点是:1、铸件内在质量稳定,抗拉强度;2、采用底注开放式浇注系统,最小阻流截面在直浇道,同时直浇道与横浇道采用带有缓流作用的鹅颈式连接,降低了充型速度,防卷气及二次氧化夹渣的效果好;3、在不宜设置冒口的热节部位设置水冷,来调整模具温度实现铸件的同时凝固,减小缩孔缩松缺陷;4、采用砂芯冒口来增加特定区域的补缩效果。

Description

一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具
技术领域
本实用新型涉及机械设备领域,具体涉及一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具。
背景技术
目前,随着汽车节能减排要求不断提高,用铸铝材料取代传统钢材进行底盘结构件设计是最有效的方法之一,控制臂是底盘系统中安全性要求最高的部件,它一端连着副车架,一端连着转向节,一但失效将直接威胁乘员的生命安全,如何制造出满足刚度、强度及耐久性能好又符合轻量化要求的空心薄壁铸铝控制臂产品难度很大,国内外无成功先例借鉴。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对目前,随着汽车节能减排要求不断提高,用铸铝材料取代传统钢材进行底盘结构件设计是最有效的方法之一,控制臂是底盘系统中安全性要求最高的部件,它一端连着副车架,一端连着转向节,一但失效将直接威胁乘员的生命安全,如何制造出满足刚度、强度及耐久性能好又符合轻量化要求的空心薄壁铸铝控制臂产品难度很大,国内外无成功先例借鉴之不足,而提供一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具。
本实用新型包括上模脚、上模板、下模板、下模脚、顶针板、推板、上浇口杯和下浇口杯,上模板和下模板分别安装在对应的上模脚和下模脚上,下模板底部设有一组导柱,顶针板和推板上分别开有一组导柱通过孔,顶针板安装在推板上,并在一组导柱上滑动,上模板和下模板上分别开有浇注口,上浇口杯和下浇口杯的出液口分别与对应的上模板和下模板的浇注口相通;上模板和下模板形成有前副车架型腔,上模板和下模板上分别设有底注开放式浇注系统,底注开放式浇注系统包括直浇道∑直、横浇道∑横和内浇道∑内,直浇道∑直和横浇道∑横之间通过鹅颈式浇道相通,横浇道∑横通过内浇道∑内与前副车架型腔相通,直浇道∑直内设有阻流截面,位于铸件分型面热节处以及砂芯厚大部位的上模板和下模板上分别设有冒口,以及与冒口对应的排气孔槽,上模板和下模板上分别设有水冷管组、砂芯定位槽、多个冷铁和点冷管,且在砂芯定位槽内设有排气孔。
各浇道的截面比例为直浇道∑直<横浇道∑横<内浇道∑内,直浇道∑直内设有阻流截面。
本实用新型优点是:1、运用金属型重力倾转工艺生产中空薄壁铝合金前副车架,其模具设计合理,过程可靠,铸件内在质量稳定,抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度等指数,符合设计要求;
2、采用底注开放式浇注系统,最小阻流截面在直浇道,同时直浇道与横浇道采用带有缓流作用的鹅颈式连接,降低了充型速度,防卷气及二次氧化夹渣的效果好;
3、除了在安装耳片处设置冒口补缩外,在不宜设置冒口的热节部位设置水冷,来调整模具温度实现铸件的同时凝固,减小缩孔缩松缺陷;
4、铸件的内腔采用砂芯成型、工艺成熟、生产效率高;
5、采用砂芯冒口来增加特定区域的补缩效果,砂芯冒口有保温、排气作用,能有效解决产品在成型过程中产生的缩孔和缩松;
6、用半型预填充的浇注工艺可以减小铝合金液在倾转浇注过程中的落差,降低了流速和热损失,减小了紊流,降低了浇注过程中二次氧化夹杂物的产生,同时未充满的型腔在倾转过程中又可起到排渣排气的作用,从而降低渣气孔类缺陷的发生率。
附 图 说 明
图1是本实用新型分解结构示意图。
图2是本实用新型底注开放式浇注系统示意图。
图3是本实用新型模具扣合结构示意图。
具体实施方式
如附图所示,本实用新型包括上模脚1、上模板2、下模板3、下模脚4、顶针板5、推板6、上浇口杯9和下浇口杯10,上模板2和下模板3分别安装在对应的上模脚1和下模脚4上,下模板3底部设有一组导柱7,顶针板5和推板6上分别开有一组导柱通过孔,顶针板5安装在推板6上,并在一组导柱7上滑动,上模板2和下模板3上分别开有浇注口,上浇口杯9和下浇口杯10的出液口分别与对应的上模板2和下模板3的浇注口相通;上模板2和下模板3形成有前副车架型腔,上模板2和下模板3上分别设有底注开放式浇注系统,底注开放式浇注系统包括直浇道∑直11、横浇道∑横12和内浇道∑内13,直浇道∑直11和横浇道∑横12之间通过鹅颈式浇道14相通,横浇道∑横12通过内浇道∑内13与前副车架型腔相通,直浇道∑直11内设有阻流截面,位于铸件分型面热节处以及砂芯厚大部位的上模板2和下模板3上分别设有冒口18,以及与冒口18对应的排气孔槽,上模板2和下模板3上分别设有水冷管组、砂芯定位槽、多个冷铁20和点冷管,且在砂芯定位槽内设有排气孔。
各浇道的截面比例为直浇道∑直11<横浇道∑横12<内浇道∑内13,直浇道∑直11内设有阻流截面。
底注开放式浇注系统,便于挡渣、排气、充型平稳,该产品壁厚不均,最小6毫米、最大35毫米,且热节多而分散,为了尽量做到同时凝固,避免因凝固收缩产生缩孔缩松采用“冒口+水冷”方式来调整模具温度,本案共用九个冒口和三处水冷,冒口按热节法初算并按实际经验进行修正。
直浇道截面积∑F直<横浇道截面积∑F横<内浇道截∑F内,其阻流截面在直浇道,最小截面的计算公式为:
F直=G/K*t*√HP
=9.3/0.04*15*√32=5.281 cm2
G-浇注重量(此件浇注总重量为9.3kg)
K-流量系数,铝合金取值0.04-0.07(本案取值0.04)
t-浇注时间,(本案设定浇注时间为15s)
Hp-平均压头(本案平均压头高度32mm)
求出圆形直浇道最小半径R13毫米 ,直浇道直径为φ26毫米,由此计算出浇道比为:
∑F直:∑F横:∑F内=528.1:1329:2411=1:2.51:4.56
基本符合铝合金开放式浇注系统设计规范;采用同时凝固的冒口补缩系统——由于结构的需要,该产品壁厚不均,最小5毫米、最大35毫米,且热节多而分散。为了尽量做到同时凝固,避免因凝固收缩产生缩孔缩松采用“冒口+水冷”方式来调整模具温度,本案共用六个冒口和二处水冷,冒口按热节法初算并按实际经验进行修正,冒口的设计公式:
D=(1.2-1.5)dc,
H=(1.5-2)D
式中,D为冒口直径,dc为热节圆直径,H为冒口的高度;合理的砂芯及排气系统——铸件的空心内腔由一整体砂芯成型,采用水基型无机砂砂芯的主要指标为热抗弯强度2.5 MPa,常温抗弯强度5.0 MPa,灼烧减为2%,熔点为95-105℃,粒度70/140,处在分型面上的矩形工艺孔既是射砂口又是定位芯头也是砂芯排气孔,该工艺孔置于凝固时铸件上方,便于砂芯浇注过程气体排出,同时冒口的上方也都开有排气孔槽,使于浇注过程中型腔中的气体排出;合理控制充型速度——为了避免充卷气和二次氧化夹渣,速度要控制在合理范围,一般认为充型速度最佳在50cm/s左右,为此采取两个措施,一是控制倾转的时间(本案设定为15 s),二是将直浇道与横浇道的连接设计成鹅颈式,增加了阻流作用,降低了流速。
工作方式原理:上模板2和下模板3分别通过上模脚1和下模脚4安装在重力倾转浇注机上,浇注前模具经过预热、喷涂等前处理,型腔涂料层厚度0.15-0.2mm,冒口涂料层厚度1mm左右,模具温度在350℃左右,水冷管组和点冷管处于接通状态,模具的起始位置为下浇口杯10处在水平位置。浇注开始时,上模板2在上模脚1及设备的带动下向上打开,首先将预先制好的检验合格的砂芯下入下模板3中,吹净型腔后合模、浇注机器人将定量的经过精炼变质合格铝液浇入下浇口杯10中,然后模具在设备的带动下开始倾转,铝液经过直浇道∑直11、横浇道∑横12和内浇道∑内13后迅速充满型腔。设备倾转到与起始位置成90°时,停止转动,这时冒口18大多处在需要补缩的热节上方,在重力的作用下对热节进行补缩,由于前副车架部分地方壁厚增加,形成了一个集中的热节,该热节不在分型面上,都无法设置冒口补缩,这时可在相应位置设置冷铁20,水冷管组和点冷管在倾转开始2s时打开流动,在倾转结束4s后关闭,为铸件各个部位进行降温,使各部位能够同时凝固,凝固结束后设备回到起始点,上模板2打开,顶针板5上设有一组顶针,下模板3上开有顶针通过孔,重力倾转浇注机的顶出油缸带动推板6及顶针板5向上移动,将铸件顶出型腔,机器人取件,完成第一个浇注循环。

Claims (2)

1.一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具,其特征在于它包括上模脚(1)、上模板(2)、下模板(3)、下模脚(4)、顶针板(5)、推板(6)、上浇口杯(9)和下浇口杯(10),上模板(2)和下模板(3)分别安装在对应的上模脚(1)和下模脚(4)上,下模板(3)底部设有一组导柱(7),顶针板(5)和推板(6)上分别开有一组导柱通过孔,顶针板(5)安装在推板(6)上,并在一组导柱(7)上滑动,上模板(2)和下模板(3)上分别开有浇注口,上浇口杯(9)和下浇口杯(10)的出液口分别与对应的上模板(2)和下模板(3)的浇注口相通;上模板(2)和下模板(3)形成有前副车架型腔,上模板(2)和下模板(3)上分别设有底注开放式浇注系统,底注开放式浇注系统包括直浇道∑直(11)、横浇道∑横(12)和内浇道∑内(13),直浇道∑直(11)和横浇道∑横(12)之间通过鹅颈式浇道(14)相通,横浇道∑横(12)通过内浇道∑内(13)与前副车架型腔相通,直浇道∑直(11)内设有阻流截面,位于铸件分型面热节处以及砂芯厚大部位的上模板(2)和下模板(3)上分别设有冒口(18),以及与冒口(18)对应的排气孔槽,上模板(2)和下模板(3)上均设有水冷管组、砂芯定位槽、多个冷铁(20)和点冷管,且在砂芯定位槽内设有排气孔。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金底盘空心薄壁前副车架金属型重力铸造模具,其特征在于各浇道的截面比例为直浇道∑直(11)<横浇道∑横(12)<内浇道∑内(13),直浇道∑直(11)内设有阻流截面。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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