CN213888110U - 一种车轮低压铸造模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车轮铸造技术领域，提供了一种车轮低压铸造模具，设计了一体式的顶、底模以及上、下分体式的边模结构，所述顶模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，所述底模对应轮辐区域的壁厚由内向外递增，所述上边模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，从轮辋到内轮缘形成自然递减的温度梯度，通过有针对性的模具壁厚设计，构建了利于顺序凝固的温度场，保证了轮缘位置的有效补缩及轮辋薄壁部位的良好成形；并且所述下边模的外侧壁与所述上边模的凸起壁配合将所述下边模定位在所述上边模和所述底模之间，下边模主要实现了集中冷却R角热节位置，从而实现了轮缘与轮辋以及R角热节区域的分段冷却，减弱了各部位间冷却的相互影响，使铸造工艺的控制更加灵活。

Description

一种车轮低压铸造模具

技术领域

本申请涉及车轮铸造技术领域，具体涉及一种车轮低压铸造模具。

背景技术

随着汽车行业的迅猛发展，顾客对车辆安全性的要求变得愈发严格。而车轮作为汽车上的关键安全构件之一，更需要不断提升自身的性能品质，以满足日益激烈的市场竞争。

当前，绝大多数的铝合金车轮生产采用低压铸造成形工艺。该方法采用中心底注的形式，高温铝液在外界压力的驱动下进入模具，并在型腔中完成最终的凝固成形，从而获得尺寸、性能均达标的合格铸件。车轮的造型是比较有特点的，内轮缘厚大，为明显小热节；轮辋铸件的壁厚一般在8-10mm，属于薄壁件范畴，比较容易先凝固而影响轮缘处的补缩；在轮辐与轮辋连接R角处是车轮结构最为厚大的部位，壁厚一般要>30mm，是典型的铸造热节；从结构上分析，这种造型并不利于铸件的顺序凝固，生产中也往往会在这些区域出现铸造缺陷，影响着产品质量。大量实践表明：轮缘、轮辋及R角位置出现缺陷造成的废品率占总比例的80%以上，热量的不均匀分配导致模具很难形成适合的温度梯度，局部区域存在的热量过于集中，造成了铝液凝固速度缓慢，若无有效的铝液补缩，那么就很容易在铸件上出现缩松、缩孔等成形缺陷；一旦铝液不能快速的结晶，就会使得铸件内部晶粒粗大，组织疏松不致密，力学性能很难达到客户要求的标准，导致送样困难；与此同时，延长了铸件的生产周期，降低了工作效率，提高了企业的生产成本，所有上述这些都成为了众多车轮从业人员需要解决的重要课题。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种车轮低压铸造模具，可实现厚大热节区域的快速凝固，保证了顺畅的铝液补缩，构建了良好的顺序凝固温度梯度，从而解决了生产中易出现的缩松、缩孔等铸造问题。此外，铸件内部晶粒也得到了明显细化，大幅提升了产品的力学性能，实现了车轮的高品质生产。

为实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：

第一方面，提供一种车轮低压铸造模具，包括底模、顶模、上边模和下边模，底模、顶模、上边模和下边模共同构成了模具型腔，所述顶模的壁厚由轮辋至内轮缘递增；所述底模对应轮辐区域的壁厚由内向外递增；所述上边模与所述下边模固定连接为一体，所述上边模设计有背部空腔，并且所述上边模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，所述上边模的的底面外侧设置有整体呈圆环形的凸起壁；所述下边模整体呈环形，并且所述下边模的外侧壁与所述上边模的凸起壁配合，将所述下边模定位在所述上边模和所述底模之间。

在一些实施例中，所述下边模的顶部加工有与铸件外径同心的环形水道，所述环形水道截面为U形，且通过盖板密封焊接；所述下边模的外侧加工有水孔，分布于所述环形水道的两端并与所述环形水道连通，所述水孔焊接有水管接头。

在一些实施例中，所述环形水道以内的所述下边模的顶部上加工有隔热槽，所述隔热槽与所述环形水道同心环状分布。

在一些实施例中，在所述下边模上所述水孔的下部加工周向分布的环形阻热槽。

在一些实施例中，所述上边模和下边模都沿圆周均分为2块以上。

在一些实施例中，每块下边模的顶部加工有与铸件外径同心的环形水道，所述环形水道的截面为U形，并且通过盖板密封焊接；每块下边模的外侧均加工有水孔，分布于所述环形水道的两端并与所述环形水道连通，所述水孔焊接有水管接头。

在一些实施例中，所述上边模和所述下边模的热量传递面为平面，位于胎圈座造型部位的上端。

在一些实施例中，所述上边模选用铸钢35CrMo材料，所述下边模选用锻钢35CrMo材料。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型中提供了一种车轮低压铸造模具，设计了一体式的顶、底模以及上、下分体式的边模结构，所述顶模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，所述底模对应轮辐区域的壁厚由内向外递增，所述上边模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，从轮辋到内轮缘形成自然递减的温度梯度，通过有针对性的模具壁厚设计，构建了利于顺序凝固的温度场，保证了轮缘位置的有效补缩及轮辋薄壁部位的良好成形；并且所述下边模的外侧壁与所述上边模的凸起壁配合将所述下边模定位在所述上边模和所述底模之间，下边模主要实现了集中冷却R角热节位置，从而实现了轮缘与轮辋以及R角热节区域的分段冷却，减弱了各部位间冷却的相互影响，使铸造工艺的控制更加灵活。此外，在热节R角位置设计了环形水冷结构，依靠冷却水强大的蓄热及导热能力，带走了聚集的热量，实现了铝液的快速凝固，缓解了轮辐部位对其的补缩压力，消除了热节易出现的缩松、缩孔等缺陷，并且提高了铸件过冷度，内部晶粒组织得到了明显的细化，大幅度提升了产品的力学性能。总之，新型模具的应用显著的提高了铸件的成形质量及综合成品率，进一步实现了车轮的高品质生产。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是本申请一种车轮低压铸造模具的局部结构示意图。

图2是本申请一种车轮低压铸造模具的下边模的结构示意图一。

图3是本申请一种车轮低压铸造模具的下边模的结构示意图二。

其中：1-顶模、2-底模、3-上边模、4-背部空腔、5-下边模、6-凸起壁、7-环形水道、8-盖板、9-水孔、10-水管接头、11-隔热槽、12-阻热槽、13-热量传递面、14-固定螺栓、15-进水管接头、16-出水管接头、17-铸件。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在车轮低压铸造生产中大量实践表明：轮缘、轮辋及R角位置出现缺陷造成的废品率占总比例的80%以上，热量的不均匀分配导致模具很难形成适合的温度梯度，局部区域存在的热量过于集中，造成了铝液凝固速度缓慢，若无有效的铝液补缩，那么就很容易在铸件上出现缩松、缩孔等成形缺陷；一旦铝液不能快速的结晶，就会使得铸件内部晶粒粗大，组织疏松不致密，力学性能很难达到客户要求的标准，导致送样困难；与此同时，延长了铸件的生产周期，降低了工作效率，提高了企业的生产成本，所有上述这些都成为了众多车轮从业人员需要解决的重要课题。

基于上述分析，本申请一个实施例中提供了一种车轮低压铸造模具，包括底模、顶模、上边模和下边模，底模、顶模、上边模和下边模共同构成了模具型腔，所述顶模的壁厚由轮辋至内轮缘递增；所述底模对应轮辐区域的壁厚由内向外递增；所述上边模与所述下边模固定连接为一体，所述上边模设计有背部空腔，并且所述上边模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，所述上边模的的底面外侧设置有整体呈圆环形的凸起壁；所述下边模整体呈环形，并且所述下边模的外侧壁与所述上边模的凸起壁配合，将所述下边模定位在所述上边模和所述底模之间。本实施例中设计了一体式的顶、底模以及上、下分体式的边模结构，所述顶模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，所述底模对应轮辐区域的壁厚由内向外递增，所述上边模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，从轮辋到内轮缘形成自然递减的温度梯度，通过有针对性的模具壁厚设计，构建了利于顺序凝固的温度场，保证了轮缘位置的有效补缩及轮辋薄壁部位的良好成形；并且所述下边模的外侧壁与所述上边模的凸起壁配合将所述下边模定位在所述上边模和所述底模之间，下边模主要实现了集中冷却R角热节位置，从而实现了轮缘与轮辋以及R角热节区域的分段冷却，减弱了各部位间冷却的相互影响，使铸造工艺的控制更加灵活。

为了加快热节R角位置的散热，实现热节R角位置的快速凝固，在一些实施例中，所述下边模的顶部加工有与铸件外径同心的环形水道，所述环形水道截面为U形，且通过盖板密封焊接；所述下边模的外侧加工有水孔，分布于所述环形水道的两端并与所述环形水道连通，所述水孔焊接有水管接头。本实施例中，在热节R角位置设计了环形水冷结构，依靠冷却水强大的蓄热及导热能力，带走了聚集的热量，实现了铝液的快速凝固，缓解了轮辐部位对其的补缩压力，消除了热节易出现的缩松、缩孔等缺陷，并且提高了铸件过冷度，内部晶粒组织得到了明显的细化，大幅度提升了产品的力学性能。

为了减弱环形水冷结构对薄壁处的冷却，在一些实施例中，所述环形水道以内的所述下边模的顶部上加工有隔热槽，所述隔热槽与所述环形水道同心环状分布。

为了减少热量向模具远端的传递，从而更加集中的冷却热节位置，在一些实施例中，在所述下边模上所述水孔的下部加工周向分布的环形阻热槽。

根据实际模具制造的需要，在一些实施例中，所述上边模和下边模都沿圆周均分为2块以上。

为了加快热节R角位置的散热，实现热节R角位置的快速凝固，在一些实施例中，每块下边模的顶部加工有与铸件外径同心的环形水道，所述环形水道的截面为U形，并且通过盖板密封焊接；每块下边模的外侧均加工有水孔，分布于所述环形水道的两端并与所述环形水道连通，所述水孔焊接有水管接头。

为了保证良好的导热效果，在一些实施例中，所述上边模和所述下边模的热量传递面为平面，位于胎圈座造型部位的上端。

为了提高模具使用寿命，在一些实施例中，所述上边模选用铸钢35CrMo材料，所述下边模选用锻钢35CrMo材料。在本实施例中上边模选用铸钢35CrMo材料制作，以降低模具加工成本，下边模选用锻钢35CrMo材料，其内部组织致密，利于水道的焊接密封，降低焊接应力开裂的风险，可提高模具使用寿命。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

本实施例1中提供了一种车轮低压铸造模具，如图1中所示，包括底模2、1顶模、上边模3和下边模5、水管接头10、固定螺栓14。底模2、顶模1、上边模3和下边模5共同构成了模具型腔，确保了车轮铸件17的顺利成形。顶模1为一体式结构，材料选用热作模具钢H13，所述顶模1的壁厚由轮辋至内轮缘递增，逐渐提高其吸热能力。底模2设计为一体式结构，材料选用热作模具钢H13，底模2的轮辐区域模具壁厚由内向外递增设计，逐渐提高其吸热能力。顶模1、底模2从模具壁厚设计角度，构建了利于铸件顺序凝固的温度场。

边模设计为分体式结构，所述上边模3与所述下边模5固定连接为一体，上、下边模间通过6个固定螺栓14紧固连接成一个整体，上边模3选用铸钢35CrMo材料制作，降低模具加工成本；下边模5选用锻钢35CrMo材料，其内部组织致密，利于水道的焊接密封，降低焊接应力开裂的风险，可提高模具使用寿命。所述上边模3设计有背部空腔4，上边模上部背侧铸成空腔，并且所述上边模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，可形成自然的递减温度梯度。所述上边模3的下部则需加工出L型结构，以便于下边模的配合定位，如图1中所示，所述上边模3的的底面外侧设置有整体呈圆环形的凸起壁6。下边模5的主要作用是集中冷却R角热节位置，设计为环状实体块，所述下边模5整体呈环形，并且所述下边模5的外侧壁与所述上边模3的凸起壁6配合，将所述下边模5定位在所述上边模3和所述底模2之间。

如图2中所示，所述上边模3和下边模5都沿圆周均分为4块，每块下边模5的顶部加工有与铸件外径同心的环形水道7，所述环形水道7的截面为U形，尺寸为8x12mm，根部倒R1-2圆角，以消除应力集中，环形水道7两端距45°分型面距离要求不小于15mm，以提高模具强度，环形水道7的内壁要求距铸件型腔面30-40mm，以保证快速的冷却响应。制作盖板8，并且环形水道7通过盖板8密封焊接，保证不能开裂漏水。每块下边模5的外侧均加工有水孔9，分布于所述环形水道7的两端并与所述环形水道7连通，孔径为φ10mm。所述水孔9焊接有水管接头10，要保证与水孔的焊接密封性及强度。水管接头10连接外部冷却水存储设备，这样便构成了封闭的冷却水流通通路，通过水的循环流动带走模具聚集的热量。如图1和3中所示，该冷却结构设计为单进单出形式，进水管接头15与出水管接头16分别连接外部冷却水存储设备，便构成了封闭的冷却水流通通路。所述上边模3和所述下边模5的热量传递面13为平面，即导热面为平面，位于胎圈座造型部位的上端，长度要求15-20mm，表面精度要求Ra<1.6，以保证良好的导热效果。

所述环形水道7以内的所述下边模5的顶部上加工有隔热槽11，所述隔热槽11与所述环形水道7同心环状分布，宽6-8mm，根部距型腔面10-15mm，位置对应于铸件的窗口区域，以减弱对薄壁处的冷却影响。在所述下边模5上所述水孔9的下部20-30mm处加工周向分布的环形阻热槽12，宽8-10mm，根部距模具配合面10-20mm，可减少热量向模具远端的传递，从而可以更加集中的冷却热节位置。

在车轮浇注开始后的40-60s以后开启下边模冷却，保压结束前20-30s内关闭，水温稳定为30±3℃，流量为200-300L/h，通过冷却水在环形水道7内的高速循环流通，带走厚大热节位置聚集的热量，从而实现高温铝液的快速降温结晶，按上述工艺循环往复即可实现车轮铸件17的稳定生产。

本发明结构简单，设计了一体式的顶、底模以及上、下分体式的边模结构，实现了轮缘与轮辋以及R角热节区域的分段冷却，减弱了各部位间冷却的相互影响，使铸造工艺的控制更加灵活；通过有针对性的模具壁厚设计，构建了利于顺序凝固的温度场，保证了轮缘位置的有效补缩及轮辋薄壁部位的良好成形；在热节R角位置设计了环形水冷结构，依靠冷却水强大的蓄热及导热能力，带走了聚集的热量，实现了铝液的快速凝固，缓解了轮辐部位对其的补缩压力，消除了热节易出现的缩松、缩孔等缺陷；提高了铸件过冷度，内部晶粒组织得到了明显的细化，大幅度提升了产品的力学性能；总之，新型模具的应用显著的提高了铸件的成形质量及综合成品率，进一步实现了车轮的高品质生产。

在其它一些实施例中，所述所述上边模和下边模都沿圆周均分的块数可以为2块、3块、5块、6块等等，根据铸件的直径大小和制造的方便进行合理的设计即可。在其它一些实施例中，所述所述上边模和下边模也均可为一体的环形设计，这样节约了开设水孔和水管接头的数量。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种车轮低压铸造模具，包括底模、顶模、上边模和下边模，其特征在于，底模、顶模、上边模和下边模共同构成了模具型腔，

所述顶模的壁厚由轮辋至内轮缘递增；所述底模对应轮辐区域的壁厚由内向外递增；所述上边模与所述下边模固定连接为一体，所述上边模设计有背部空腔，并且所述上边模的壁厚由轮辋至内轮缘递增，所述上边模的底面外侧设置有整体呈圆环形的凸起壁；所述下边模整体呈环形，并且所述下边模的外侧壁与所述上边模的凸起壁配合，将所述下边模定位在所述上边模和所述底模之间。

2.根据权利要求1中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，所述下边模的顶部加工有与铸件外径同心的环形水道，所述环形水道截面为U形，且通过盖板密封焊接；所述下边模的外侧加工有水孔，分布于所述环形水道的两端并与所述环形水道连通，所述水孔焊接有水管接头。

3.根据权利要求2中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，所述环形水道以内的所述下边模的顶部上加工有隔热槽，所述隔热槽与所述环形水道同心环状分布。

4.根据权利要求2中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，在所述下边模上所述水孔的下部加工周向分布的环形阻热槽。

5.根据权利要求1中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，所述上边模和下边模都沿圆周均分为2块以上。

6.根据权利要求5中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，每块下边模的顶部加工有与铸件外径同心的环形水道，所述环形水道的截面为U形，并且通过盖板密封焊接；

每块下边模的外侧均加工有水孔，分布于所述环形水道的两端并与所述环形水道连通，所述水孔焊接有水管接头。

7.根据权利要求6中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，所述环形水道以内的所述下边模的顶部上加工有隔热槽，所述隔热槽与所述环形水道同心环状分布。

8.根据权利要求6中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，在所述下边模上所述水孔的下部加工周向分布的环形阻热槽。

9.根据权利要求1-8中任一项中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，所述上边模和所述下边模的热量传递面为平面，位于胎圈座造型部位的上端。

10.根据权利要求1-8中任一项中所述的一种车轮低压铸造模具，其特征在于，所述上边模选用铸钢35CrMo材料，所述下边模选用锻钢35CrMo材料。

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