汽车铝合金轮毂模具设计探讨

汽车铝合金轮毂模具设计探讨 摘要：铝合金轮毂是汽车中一个重要的安全部件，所以对于质量的要求是非常的高。由于汽车铝合金困轮毂的结构更加适合低压铸造，而且需要的供应量又非常的大，所以，我国开始大力推广低压铸造铝合金轮毂的技术发展。我国大部份企业在生产铝合金轮毂的工艺技术上基本上都是采用低压铸造技术。然而我国低压铸造技术还不是很成熟，所以低压铸件的质量也会受到很多因素的影响。例如，生产环境、模具结构、工艺参数以及人工操作等等因素。这其中的任何一个环节如果存在不合格的地方或者是操作不当的地方，都直接会导致汽车铝合金轮毂的低压铸造生产，使产品存在缺陷，所以模具的设计至关重要。关键词：低压铸造；汽车铝合金轮毂；模具；顺序凝固；材料；冷却系统一、低压铸造模具结构铝合金轮毂低压铸造的模具的结构主要包括三部分组成所需要的型腔，它们是由上模、下模以及4个侧模组成。上模以及下模分别固定在上模板上以及下模板上。四个侧模主要是分别连接在侧模油缸上面，下模板是利用螺钉固定在铸造机台上面，上模板是经过油缸通过导柱来进行开启以及关闭的实施，侧模是通过油缸的作用沿着导向键的方向进行开启与关闭的实施。二、低压铸造的成型原理在密封的保温炉内，低压铸造是是通过比较干燥的低压力对空气进行压缩。保温炉内的铝液通过气体压力的作用与模具进行连接，然后将铝液缓慢平稳的填充到了模具中去，经过一段时间的凝固，最终形成需要得到的铸件；铝合金凝固后进行卸压，首先是打开侧模，然后将上模工作缸的回程往上进行移动，使铸件自然脱落下来，离开下模，然后使上模上升到一定的高度，然后由顶料的系统是铸件脱离来上模，直接落到了承接铸件的托盘上面。三、模具设计的主要参数1.模具的材料铝液的温度一般都保持在六百八十到七百三十摄氏度之间。在低压铸造的时候模具的温度是非常的重要的。从凝固方向性的角度来讲，模具的温度是根据升液管从浇口向上的方向进行变低的，一般情况下浇口的温度保持在四百八十到五百二十摄氏度之间，下模的温度保持在四百到四百五十摄氏度之间，侧模保持在三百五十到四百摄氏度之间，上模保持在二百五十到三百五十摄氏度之间。对于选择模具的材料，我们可以选择热作磨具钢，而且对于模具是使用寿命应该保证在2.5万件/套。整个产品造型的保证基础就是模具的下模，对于热处理的要求有:首先应该对晶粒进行细化，然后再对调质进行处理，硬度应该保持在HRC44-46之间。对于上模热处理的要求是:进行调质处理，硬度应该保持在HRC28-32之间，大部分上下模都会选择H13,侧模大部分都是毛坯面，需要进一步的精细加工，硬度大部门保持在HB241-286.所以大部分都会采用35CrMo。2.拔模斜度铝液经过在模具中凝固以后，就会形成铸件，它们会冷却后紧紧的附在模具上面，为了能够使模具的表面以及造型不受到任何损害的情况下，从下模中脱离出来，所以这就需要下模的斜度最小不能低于7度，应该保持在7度以上，当铸件在跟随着上模提升后，通过顶料系统的作用下，对于上模进行了脱离，所以最小的拔模斜度也应该是保持在7度以上。3.保证铝液的通道流通以及排气低压铸造是因为铝液在通过压力的作用下，沿着浇口的位置流向轮毂，然后再通过轮毂向浇口进行凝固的实现，由于在充的整个过程中会因为铝液温度的原因，造成铝液的凝固效果，如果在设计铸造通道时，对于设计的通道不合理，就可能造成轮毂部位以及轮毂与辐条的位置发生缺陷。在对通道进行设计时，一定应该保证浇道的位置和其他浇道的位置有很多的横截面积，为了能够保证进行顺序的凝固，同时内部出现的缺陷就会慢慢变小。细辐条的特点是窄横面积窄小，生产的轮毂以及辐条交换位置可能发生缩松，为了解决这一大难题，我们才去的方式是在大辐条以及小辐条在中间的窗口位置添加上一个封层比较大的铝液通道。模具的排气系统主要是指上模的排气塞以及排气线的设计、边模的排气设计。排气系统主要的功能是可以帮助模具在低压的条件下，保证内部的压力梯度、上模下模以及侧模闭合。在铝液通过压力的作用下，将铝液中所面临的时直接流入到型腔中所产生的空气排出，因为这直接可以影响到填充物的通道是否存在不通畅以及气孔和欠铸的想象发生。4.模具的冷却系统模具在铸造过程中，保证模具工作时达到合理的蓄热量以及顺序凝固的都是冷却系统。冷却系统可以帮助铸件最终形成所需要的产品形状。其中上模、下模以及侧模的冷却设计，目前我们所掌握的冷却方式有风冷、水冷以及水雾冷却。大部分的工厂都会选择风冷的方式，但是因为模具在现场铸造时，因轮毂铸件的安装盘比较的厚，所以在冷却的过程中会形成很大的热节。为了模具生产的效率有所提高，加强轮盘的位置冷却强度，有些工厂开始研究水雾冷却的新模具。水雾冷却的结构以及各项指标都能够满足模具现场铸造使用的所有要求，甚至能够使生产达到连续稳定的生产效果。轮毂铸件安装盘的位置受到水雾，加快了冷却的速度，提高了凝结组织的致密性，同时也使材料的使用寿命提高了百分之二到百分之三。5.模具的配合间隙想要保证模具的使用性能能够符合模具开始设计之初的需求，就需要我们必须考虑的问题是:模具在使用时相关的部件配合公差关系、导向机构、顶出机构等等是否设计的合理，所以模具加工是为了保证尺寸以及公差的重要保障。因此模具每一个部位的间隙都要做到适当。如果间隙过小，就会造成因装配误差，而使相互之间碰撞或者咬住；如果间隙过大，就会造成当铝液通过间隙时，会向外喷出，产生事故；或者当间缝中产生纵向的毛边时，就会造成减小加压的效果，妨碍卸料。在模具设计的时候必须应该考虑到模具材料的热膨胀，例如H13的热膨胀系数为6‰，在设计上下模之间的配合间隙时，通常模间的间隙为0.3，这样的距离不会产生毛边。在设计模具导向机构是，应该根据模具使用厂家的设备情况，如果设备严重的老化，将直接影响到模具精度的下降，导向机构之间的间隙过小，将会造成导柱拉伤，从而影响模具正常运作，故在模具设计时，一定应该考虑间隙之间的配合。四、结语符合要求的模具结构和铸造工艺的结合是保障产品质量以及性能的重要前提，所以厂家应该在实际的生产过程中，根据铝合金轮毂不同的需求进行不同的设计，努力设计出更加适合生产的模具。