[发明专利]轮辋自补缩轮毂金属型模具

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种轮毂金属型模具的设计方法，它适用与低压铸造、差压铸造、重力金属型铸造、真空吸铸等的金属成型方式的使用。

背景技术

汽车轮毂铝铸件的生产已有近百年的历史，始终存在一个最难解决的问题——轮辋既薄又高，通过轮心轮辐送来的铝液进行补缩是很难的，因而其机械性能总是很难提高，随着科学技术的飞速发展要求汽车轮毂的重量越来越轻，以节省能源。可重量越小的轮毂，其轮辋就越薄，其性能就越难以满足工程上的要求，本发明就是用轮辋的自补缩来摆脱轮辋补缩对轮辐轮心的依赖。

发明内容

本发明的创新点1）用高导热的金属（铜及铜合金、铝及铝合金、钛合金）制造与轮辋对应的顶模部分，厚度控制在铸件厚度的1.5~2倍。2）用普通模具材料（H13、35CrMo、铸铁、合金钢）制成顶模的底部分及底模。3）用低导热、低比热容的薄板材冲压制成边模上与轮辋对应的型腔部分，厚度控制在1~3mm，固定在边模的框架上，并在边模的外部加上2~3层1mm屏蔽绝热板，使其散热量达到最小，其边模下部分也用普通模具材料制成。4）边模及顶模都是分体的，但顶模分体结合后是形成密封的一个大空腔，可以是环形的，也可以是盆状的。5）在顶模空腔内加水至轮辋内轮缘上沿，并在其内设置进水管及出水管。6）从传统的轮辋由上而下、由外向内的顺序凝固设计思路，转变为由内至外、从上到下几乎同时凝固的设计思路。这时对环形水腔的铸型冷却水道仅有四路，顶模中心水道、边模的冷却水道、底模靠热源水道和外侧水道（T、S、B1、B5）。对盆形水腔的铸型冷却水道只有三路（S、B1、B5）。为增强上顶模的导热效率，在其背腔设计一系列的散热筋片。

 本发明的优点：由于轮辋在凝固时，由内向外把缩孔缩松赶到了轮辋外侧1mm左右的范围内，因补缩液体来自轮辋自身无须通过轮辐轮心来输送，且由于补缩的路径非常短仅为6~8mm，因而补缩效果好，不易在补缩的路径中出现缩松，并可获得非常细小的组织。

 故其优点如下：1）铸造工艺的调试简单。过去边模的冷却给早了晚了、长了短了都会影响铸件的质量，现在只要充满型就可以给边模施冷却水或者风，且越早越好，边模的水或风可以给很早很大，工艺好掌握，轮辐的冷却是从外向里，轮心的冷却是从上向下，因而B5、B1、T1的调整变得简单方便，工艺稳定，实施起来方便。2）由于顶模空腔内充满水，轮辋充满后3~6s内即可完成凝固，因而二次枝晶间距细小，可到达12μm左右，故机械性能会有大幅度提高。3）由于生产节拍快，90~120s/件，因而整个轮子机械性能都有较大的提高。4）生产效率高，可使现在的一台压铸机顶2台使用，降低压铸设备投资。5）全部水冷即省去了成本较高的压缩空气，又使车间的噪音大大降低，改善了生产环境。6）模具省去了一半的冷却风道、水道，边模是由薄钢板冲压成形，顶模是精铸出来的，减少了80%的加工量，因而降低了模具制作成本。7）由于顶模对应轮辋部分工作温度在100℃~200℃中间，整个模具的使用温度能降低100~300℃，不会出现粘铝、变形，大大延长了模具的使用寿命。8）由于轮辋不再由轮辐轮心输送铝液进行补缩，减轻了它们的补缩负担，因而轮辐轮心在快速冷却的情况下，其内在质量也会更好。9）由于顶模的温度降低了200~300℃，因而压铸机动模板的热负担大大减少,进一步提高了压铸机的寿命，也一定程度的改善了操作环境。

附图说明

图1是本发明轮辋自补缩轮毂金属型模具剖面示意图。

图中1—上顶模，2—下顶模，3—边模主体，4—边模框架，5—屏蔽绝热板，6—底模，7—进水管，8—出水管，9—冷却通道。

具体实施方法

下面结合附图对本发明和具体实施方式做进一步的说明。

1）用高导热材料制成与轮辋相对应的上顶模部分1。2）用普通材料制成下顶模2及底模6。3）用低导热薄板冲压制成四块边模主体3（其中气门孔部分是有一个活块更换完成）。4）用普通模具材料制成边模框架4，并将由薄板制成的边模3焊合或用螺钉锁紧在边模框架4上。5）用2~3层屏蔽绝热板5，固定在边模主体外侧。6）边模主体上喷涂绝热涂料，而顶模喷导热涂料，底模喷常规涂料。7）将边、底模送加热炉中正常预热，将顶模送低温炉中预热到120~150℃。8）安装好模具，接上所有的冷却管道。9）由水管7向顶模密闭腔内送进冷却水以备进行循环冷却，水管8为出水管。10）充型速度比正常模具快，可达15cm/s左右。11）用比例调节的液面加压控制系统，以防铝液在填充轮辐时的飞溅，卷气形成气液两相流。因为凝固很快，两相流进入轮辋，没有上浮分离的可能，只能形成气孔。12）生产节拍必须连续，不能中断，否则会出现浇不足的现象，这也是这一工艺的缺点。