铝合金轮圈低压模具设计范文

1模具设计

（1）浇口面积设计要点。低压铸造方案较其它铸造法单纯，铸件由离浇口最远程开始往浇口处凝固，而产生方向性凝固，为达成此目的，浇口的大小、位置和数量都需考虑。就铝合金轮圈低压铸造来说，浇口的数量及位置有机台决定。浇口的断面积设计需避免产生扰流，下式为浇口断面积的理论计算公式。式中a：浇口最小断面积（cm2）G：含浇口铸件重量；t：浇注时间μ：金属液在某温度时的流动阻力系数，一般为0.3~0.4。ρ：金属液在该温度时的密度，2.4g/cm3g：重力加速度H：液面至铸件顶端的高度，cm但上式只考虑铸件的充模而未考虑铸件的补缩，因此计算所得到的结果将比实际所需要的断面积小很多，为了考虑浇口系统的补缩作用，可采用断面内接园直径来确定浇口尺寸。为了有效完成铸件补缩的要求，使铸件产生方向性凝固，必须符合以下条件：升液管上段内径铸件浇口内接园直径铸件最厚断面内接园直径。

（2）模具分型面的确定。模型采用水平分模，分上模、边模和底模三部分。边模与底模分型面选择在离轮圈下端面上偏尺寸R处，以保证轮圈加工时定位准确及夹持。边模为四拆结构，与铸造机台的水平液压缸连接。底模材料采用热作模具钢如H13。上模、边模选用QT600。

（3）模具壁厚的确认。模具厚度一般依据铸件的方向性凝固，在需先凝固的地方模具厚度采用较厚的原则，在需提供补水的通道采用较薄的原则。局部厚度及间隙依据模具热胀系数来设计其间隙，并利用厚度变化来对铸胚局部变形作校正处理，防止漏水。模具的中心部位，铸件壁较厚，为了充分发挥中心浇口的补缩作用，有利于铸件的顺序凝固，希望此处最后凝固。在确定壁厚时，选取较小的壁厚比，即模具壁厚（δm）与铸件壁厚（δc）之比较小，δm/δc=1.5-1.8；而在模具四周轮缘部位，铸件壁较薄，此处铸件应最先凝固，选取较大的壁厚比，即δc=4-4.8。模具的其它部位平滑过渡。模具制作完成后需经过测量核对重要尺寸是否于设计图面吻合。

（4）模具型腔尺寸的确定。铸件的梯度一般依据铸件的方向性凝固，在先凝固的部位铸件较薄，然后按顺序凝固的顺序依次增大，到最后凝固的地方铸件最厚，确认轮圈Rim加工余量时，在对加工部位留正常的余量外，还应考虑铸造时轮圈Rim的顺序冷却，即要求铸件壁厚有一定的渐变度，上（下）部比下（上）部增厚0.5~1mm。根据此轮圈Rim顺序冷却原则对轮圈Rim余量作相应的增加，以保证铸件的顺序冷却。

（5）模具的排气系统设计。低压铸造一般是不设冒口，顶端为封闭，因此模具的排气设计特别重要，常用的排气方式有下列几种：1）在分模面设置排气槽，可迅速排出模穴内的气体而又不会使铝液溢出；2）将方形、六角形或八角型之销打入圆形之孔洞中，达到排气之目的；3）在需要排气处设置透气塞；4）利用各个模具之间隙排气。

（6）冷却系统。冷却系统的设计原则是：首先Rim部位由上往下顺序凝固，随后A面肋部位由外部向中心逐渐冷却；这样铸件冷却时才能保证充分补缩，防止产生缩孔、缩松、夹渣、热裂等缺陷。而Rim铸件厚度一般在7-8.5mm，且Rim部位远离中心浇口，铸件散热快，由模具本身自然冷却即可，但对模具自然散热而言，控制模具铸胚厚度来保证由上往下的顺序凝固。故模具的冷却部位主要集中在A面肋、中心浇口处，而Rim部位则无需冷却系统。低压铸造生产的缺陷比较多主要有缩孔、水痕、冷隔、气孔、渣孔、拉模等，例铝合金轮毂模具生产的过程中容易拉模咬伤改善，轮毂的设计外观往往由于客户的要求，肋侧的脱模角度比较小，容易在生产过程中拉莫以及模具生产时间久后模具表面擦伤，改善方法：1）设计图面时尽量说服客人，改大肋侧的脱模角度；2）底模的硬度提升；3）底模可以在首批量生产后表面进行氮化处理。

2发展方向

低压铸造法从被大量使用以来已经30多年了，已确立了铝合金铸件的重要的地位。根据以上内容，可以考虑以下铝合金轮毂铸造技术的课题：（1）底模的冷却方式改善，提高材料强度；（2）生产性的提高（提高控制技术、后处理线的同步化、全自动化生产线的推进）；（3）缩短开发时间；（4）技能的延续（上涂料、铸造条件的调整等）。

作者：范万春 单位：厦门民兴工业有限公司