CN104858396B - 一种用于车轮低压铸造的一体式模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车轮铸造的一体式模具，所述的模具包括上模、一体式边模和下模，一体式边模按车轮模具的圆周方向分为四件。在每件一体式边模上下1/4圆弧部位加工出热变形圆弧补偿面，在相邻的一体式边模45度配合面重点部位加工出补偿面。该边模可以有效的解决因一体式边模热变形而造成的配合面配合不严密、配合面飞边、粘铝等问题。

Description

一种用于车轮低压铸造的一体式模具

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体地说涉及一种用于车轮铸造的风冷一体式边模。

背景技术

铝合金车轮的制造中，低压铸造是较为成熟的工艺。在实际的生产中，需要在铸造过程中，对低压铸造的模具(如边模)进行冷却。低压铸造车轮模具普遍采用一体式边模，在实际应用中效果较好。在工业生产中，一体式的边模得到广泛应用。这是由于其组装简便，生产成本和维修成本都较低。

但是，在铸造过程中，铝液会将大量的热量传递给一体式边模，产生严重的热变形，使边模产生规律性的扭曲变形，变形严重影响了边模和边模、边模和下模以及边模与上模的配合精密，造成配合面飞边和粘铝等问题，由于低压铸造铝车轮的热胀冷缩的因素难以明确地计算和估计，很难通过设计中提供余量来克服由于模具的形变导致的铸造尺寸误差，也为后续的机加工序带来了较大的困难。

同时，模具不规则的热变形会导致模具局部容易磨损，降低了模具的使用寿命。在铸造领域，模具的成本是铸造成本中很重要的部分。从生产实践来看，一体式边模首先损坏的位置往往是边模45度配合面，边模和上、下模配合面。

本领域一直希望能够通过设计新型的模具来克服这一问题，延长模具的寿命，降低生产中的模具成本，尽可能地提高铸造阶段的车轮尺寸精度，并且克服飞边和粘铝等问题。如果能够克服这一问题，就能够延长模具使用寿命，在机械加工中节约工时和耗材，降低车轮的制造成本，提高金属利用率，并且提高企业的盈利能力。

发明内容

因此，本发明的目的是设计一种新型的一体式风冷边模，从而克服上文所述的飞边、粘铝和模具挤压形变损坏问题。

为了实现以上的发明目的，本发明提供了以下的技术方案：

在本发明的一个方面，提供了一种用于车轮低压铸造的一体式模具，所述的模具包括上模、一体式边模和下模，其特征在于：

在一体式边模上下1/4圆弧配合面上，即与上模、下模侧壁配合的圆弧面上，加工出端点为B、D点和G、I点，且分别通过K、L点的热变形圆弧补偿面，所述的K、L点处于热变形圆弧补偿面上：K点与原始圆弧C点距离为0.2mm-0.5mm，L点与原始圆弧H点距离为0.2mm-0.5mm，所述的B、D点位于原始圆弧上，G、I点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各60～80mm；

在相邻的一体式边模45度配合面重点部位加工出补偿面，边模45度面即四块边模的配合面，如图3所示的AO面、EP面，冷态下，使得相邻一体边模45度面配合时，在边模的45度配合面上有V字形的缺口，边模的内侧圆周上缺口间隙为0.2mm～0.4mm。

在本发明一个优选的方面，K点与C点的距离为0.3mm，L点与H点的距离为0.2mm。

在本发明一个优选的方面，一体式边模45度配合面配合状态下，在边模内侧圆周上的缺口间隙为0.3mm。

在本发明一个优选的方面，一体式边模45度配合面V型缺口范围设置在如图3所示的M、N点之间，所述的M点为边模与下模配合的15度面尖点，所述的N点为轮毂内轮缘9度斜面与圆弧切点。

在本发明的另一个方面，还提供了前文所述的模具在低压铸造铝合金车轮中的应用。

按照本发明的低压铸造车轮模具热变形补偿技术方案，在不能影响铸造工艺的前提下，遵循模具热变形规律，通过合理设置一体式边模45度配合面重点范围内的热变形补偿量，一体式边模上下1/4圆弧配合面上加工出热变形圆弧补偿面，使其在热态下实现精密配合。

本发明的技术方案带来了以下的有益技术效果：

(1)通过在四块一体式边模的上下1/4圆弧配合面上设置热变形补偿，使得一体式边模与下模圆弧配合更加贴合、精密；

(2)通过在一体式边模45度配合面上重点部位设置缺口，减少了边模的膨胀导致的应力，延长了模具的寿命，使边模45度配合面更加贴合，减少飞边；

(3)该边模可以有效的解决因一体式边模热变形造成的配合面配合不严密、配合面飞边、粘铝等问题。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1：现有技术中低压铸造车轮模具边模配合形式，图一中：1－上模，2－边模，3－下模；

图2：现有技术中的边模配合示意图；

图3：本发明一体式边模上下1\4圆弧配合面部位的热变形补偿面示意图以及一体式边模45度配合面热补偿，其中图3A显示了热变形补偿面示意图，图3B显示了一体式边模45度配合面热补偿范围，图中：31-热变形圆弧补偿面、32-边模45度配合面、33-边模45度配合面热补偿范围；

图4：一体式边模45度配合面的热变形配合示意图，其中显示了45度配合面配合形式。

具体实施方式

实施例1：模具的制造

在不影响铸造工艺的前提下，遵循模具热变形规律，通过合理设置边模间、边模与下模圆弧侧面配合面的热变形补偿量：

一、如图三所示，A、B、C、D、E五点共圆(改进前圆弧线)，B、K、D三点共圆，为热变形补偿部位，K、C两点距离最大，为0.3MM，向B、C两点靠近，两圆弧距离逐渐靠近，直至相交，A、B、E、C、D为改进后圆弧线，并且B、D点位于原始圆弧上，G、I点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各60mm；

二、如图三所示，F、G、H、I、J五点共圆(改进前圆弧线)，G、L、I三点共圆，为热变形补偿部位，L、H两点距离最大，为0.2MM，向G、I两点靠近，两圆弧距离逐渐靠近，直至相交，F、G、L、I、J为改进后圆弧线；

三、一体式边模45度配合面重点范围内采用0.3MM热变形补偿量，使其在热态下实现精密配合；

四、一体式边模1/4圆弧上的B、K、D热补偿圆弧面和G、L、I热补偿圆弧面采用编程铣削加工，一体式边模45度配合面热补偿缺口部位，根据补偿量，计算好45度面旋转角度，进行45度面重点部位M、N范围内的渐变铣削加工。

以上的模具记为试验组1，除此之外，还在以下参数下加工得到了模具：

试验组2：(K)点与(C)点的距离为0.2mm；(L)点与(H)点的距离为0.5mm，边模内侧圆周上的缺口间隙为0.2mm；B、D点位于原始圆弧上，G、I点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各60mm。

试验组3：(K)点与(C)点的距离为0.5mm，(L)点与(H)点的距离为0.2mm，边模内侧圆周上的缺口间隙为0.4mm；B、D点位于原始圆弧上，G、I点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各80mm。

试验组4：(K)点与(C)点的距离为0.3mm，(L)点与(H)点的距离为0.2mm，边模内侧圆周上的缺口间隙为0.2mm；B、D点位于原始圆弧上，G、I点位于原始圆弧上，且距离45度配合面各70mm。

对照组：常规的铝车轮一体式边模的铸造模具，与试验组1的区别在于不包括所述的热变形补偿部分。

实施例2：中试试验

使用实施例1的试验组1的模具，在模具正常工作条件(铝液700℃，模具温度保持正常的温度场)下进行A356铝合金轮毂铸造试验。结果显示，在0.5万件的铸造试验中，与对照组相比，铸件的配合面飞边比例从100％下降到2％，粘铝比例从65％下降到0.3％。同时按照同样的方法对模具进行了寿命试验。试验证实，模具的寿命从3万件提高到4万件，考虑到飞边损失，模具寿命的提高，现场生产节拍的稳定性等综合每万件铸造轮毂节约成本2.47万元。

同样对试验组2-4进行了试验，结果表明铸件的配合面飞边比例均下降到5％以下，粘铝比例均下降到0.7％以下，模具的寿命均提高到3.8万件以上。以上的各试验组模具极大地降低了轮毂的生产成本，带来了良好的经济和社会效益。

Claims (5)

1.一种用于车轮低压铸造的一体式模具，所述的模具包括上模、一体式风冷边模和下模，其特征在于：

在所述的一体式风冷边模的上下1/4圆弧配合面上，即与上模、下模侧壁配合的圆弧面上，加工出端点为B、D点和G、I点，且分别通过K、L点的热变形圆弧补偿面；

所述的K、L点处于热变形圆弧补偿面上：K点与原始圆弧C点距离为0.2mm-0.5mm，L点与原始圆弧H点距离为0.2mm-0.5mm；

所述的B、D、C点和G、I、H点位于分别的原始圆弧上，且距离45度配合面各60～80mm；

在相邻的一体式边模45度配合面加工出补偿面，从而在冷态下使得相邻一体边模45度面配合时，在边模的45度配合面上有V字形的缺口，边模的内侧圆周上缺口间隙为0.2mm～0.4mm，边模45度面即四块边模的配合面。

2.权利要求1所述的模具，其特征在于，K点与C点的距离为0.3mm，L点与H点的距离为0.2mm。

3.权利要求1所述的模具，其特征在于，一体式边模45度配合面配合状态下，在边模内侧圆周上的缺口间隙为0.3mm。

4.权利要求1所述的模具，其特征在于，一体式边模45度配合面V型缺口范围设置在M、N点之间，所述的M点为边模与下模配合的15度面尖点，所述的N点为轮毂内轮缘9度斜面与圆弧切点。

5.权利要求1-4中任一项所述的模具在低压铸造铝合金车轮中的应用。