一种卡车轮毂铸造模具的制作方法

1.本实用新型涉及卡车铝合金轮毂铸造技术领域，具体涉及一种卡车轮毂铸造模具。


背景技术：

2.目前低压铸造铝合金卡车轮毂普遍存在安装盘处材料力学性能偏低的问题。低压铸造的生产过程中铝液的质量、冷却和补缩至关重要，现有的低压铸造铝合金轮毂安装盘螺栓孔部位无有效冷却装置，或冷却方式不合理，影响到轮毂安装盘螺栓孔部位的强度。轮毂中的安装盘螺栓孔是汽车行驶中加减速和转向时的受力集中点，当受到循环力矩冲击时，轮毂安装盘螺栓孔壁容易出现疲劳裂纹，因此有必要针对性的提高卡车铝合金轮毂安装盘螺栓孔部位的强度。


技术实现要素：

3.针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种卡车轮毂铸造模具。
4.本实用新型为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
5.一种卡车轮毂铸造模具，包括上模、上模芯、分流锥、下模、下模芯和侧模，所述上模、上模芯、分流锥、下模、下模芯和侧模围成卡车轮毂的模具型腔，所述上模和所述下模在卡车轮毂的安装盘中心孔对应位置处均设置有圆弧过渡的圆形凹台，所述圆形凹台内可放置环形过滤网；所述上模和所述下模在卡车轮毂的安装盘螺栓孔对应位置处设置上部强冷镶件和下部强冷镶件。
6.本实用新型装置提供的卡车轮毂铸造模具，由于卡车轮毂的安装盘中心孔直径较大，环形过滤网设置在卡车轮毂的安装盘中心孔对应位置处，相比传统的将过滤网放置在浇口处，增大了过滤网的面积，在相同铝液流动量的条件下，更大过滤面积的环形过滤网对铝液的过滤流量更小，对铝液中的大颗粒的杂质过滤效果更好，将大颗粒的杂质阻挡在环形过滤网内部，而环形过滤网内部为卡车轮毂的安装盘中心孔，后续通过机床加工去掉，不会影响最终的成品性能，在卡车轮毂铸造模具的上模设置上部冷却装置，在卡车轮毂铸造模具的下模设置下部冷却装置，上部冷却装置和下部冷却装置相向对称设置，实现了卡车轮毂铸件的安装盘螺栓孔的预铸，由于安装盘螺栓孔处铸件壁厚薄且有上部冷却装置和下部冷却装置的强化冷却，铸件在冷却过程中，螺栓孔部位的冷却顺序相对周围部位提前冷却，并且会以螺栓孔位中心向外扩展冷却，使螺栓孔周围的组织更加致密，提高了螺栓孔处的力学性能，实现了螺栓孔强化的目的，同时也减少了螺栓孔处的铸件钻孔加工量，提高了钻孔加工效率，缩短加工周期，减少钻孔刀具的磨损，提高了铝的综合利用率，确定了钻孔的基础位置，提高钻孔精度。
7.优选的，所述环形过滤网为35~60目的纤维过滤网；所述环形过滤网直径为150~260毫米，高度为35~40毫米，所述环形过滤网的两端面被所述上模和所述下模的圆形凹台限位和压紧封闭。
8.该方案中，原先的过滤装置或者过滤网都是设置在浇口处，浇口处为整个铸造腔体的初始通道，铝液流速相对过滤网较快压力较大，过滤效果会被流速压力影响较大，过滤效果会降低，本方案采用环形过滤网，设置在卡车轮毂的安装盘中心孔范围内的圆形凹台内，更加统一标准的放置环形过滤网的位置，环形过滤网的上下两边有了圆形凹台内壁的阻挡支撑，不易被流动的铝液冲击偏移，并且环形过滤网的上下两端面与上模和下模压紧封闭，形成一圈围网，增大了过滤网的过滤面积，相对应的减少了过滤网与铝液的相对流速和压力，提高了过滤效果，通过35~60目的环形过滤网对进入模具型腔形成轮毂成品的铝液过滤，阻止40纳米以上的氧化渣质进入轮毂成品，从而大大减少铸件中产生40纳米以上的氧化夹渣缺陷。因为铸件应力集中点40纳米以上的氧化夹渣是疲劳裂纹萌生地，减少或避免产生40纳米以上的氧化夹渣缺陷能有效提高安装盘螺栓孔部位的抗疲劳强度。
9.优选的，所述上部强冷镶件顶端设置成底部圆角的锥形预铸结构并深入模具型腔预铸的安装盘螺栓孔处，所述上部强冷镶件的尾段设有冷却盲孔并与冷却水循环装置连接，所述上部强冷镶件的外端被镶件压板固定。
10.该方案中，上部强冷镶件的顶端为锥形，能深入冷却卡车轮毂的安装盘螺栓孔部位，锥形结构也能减少铝液流过上部强冷镶件时的阻力，并且有利于卡车轮毂铸件脱模时顺利脱模，上部强冷镶件通过冷却水循环装置进行强冷，进而冷却卡车轮毂的安装盘螺栓孔并扩散冷却到周围组织，使组织内部更加致密，力学性能更好。
11.优选的，所述下部强冷镶件顶端设置成底部圆角的锥形预铸结构并深入模具型腔预铸的安装盘螺栓孔处，所述下部强冷镶件的尾段设有冷却盲孔并与冷却水循环装置连接，所述下部强冷镶件的外端被镶件压板固定。
12.该方案中，下部强冷镶件的顶端为锥形，能深入冷却卡车轮毂的安装盘螺栓孔部位，锥形结构也能减少铝液流过下部强冷镶件时的阻力，并且有利于卡车轮毂铸件脱模时顺利脱模，下部强冷镶件通过冷却水循环装置进行强冷，进而冷却卡车轮毂的安装盘螺栓孔并扩散冷却到周围组织，使组织内部更加致密，力学性能更好。
13.优选的，所述上部强冷镶件与所述上模配合的圆柱面中段设置成内凹圆弧避空环槽，前端设有3-7毫米高的圆柱配合台，圆柱配合台圆周上设有若干均布的深0.1~0.2毫米的90度v形排气槽。
14.该方案中，为了提高卡车轮毂的模具型腔的铸造排气效果，在上部强冷镶件和上模配合的圆柱面中段设置成内凹圆弧避空环槽，在前段的圆柱配合台圆周上设置若干排气线进行排气，使铝液在充型和冷却时卡车轮毂的模具型腔内的气体顺利排出，避免铸造缺陷。
15.优选的，所述下部强冷镶件与所述下模配合的圆柱面中段设置成内凹圆弧避空环槽，前端设有3-7毫米高的圆柱配合台，圆柱配合台圆周上设有若干均布的深0.1~0.2毫米的90度v形排气槽。
16.该方案中，为了提高卡车轮毂的模具型腔的铸造排气效果，在下部强冷镶件和下模配合的圆柱面中段设置成内凹圆弧避空环槽，在前段的圆柱配合台圆周上设置若干排气线进行排气，使铝液在充型和冷却时卡车轮毂的模具型腔内的气体顺利排出，避免铸造缺陷。
17.优选的，所述上部强冷镶件和所述下部强冷镶件的冷却盲孔连接的冷却水循环装
置是由主进水管连接半圆辅助进水管再连接圆环形进水管再通过进水分支管与所述上部强冷镶件和所述下部强冷镶件的冷却盲孔连通，回水分支管与环形回水管连同，环形回水管对称的位置分别设置两根主回水管接出模具。
18.该方案中，冷却循环装置的冷却水从主进水管、半圆辅助进水管、圆环形进水管、进水分支管流入上部强冷镶件和下部强冷镶件，冷却水再从上部强冷镶件和下部强冷镶件的回水分支管、环形回水管、主回水管回流到冷却水蓄水池，进而循环冷却卡车轮毂铸件的螺栓孔并呈放射状冷却周围部位，冷却效果好，控制方便简单。
19.优选的，所述上模芯背面设有环形槽，环形槽内设置有电发热管和热电偶。
20.该方案中，为了确保模具充型时铝液不会因为模具的温度过低，导致铝液携带的热量被模具大量吸收后冷却太快，降低铝液流速，特在上模芯背面设有环形槽，环形槽内设有电发热管和热电偶，通过程序控制发热管加热所述上模芯，使所述上模芯温度保持在一定温度范围内，优选的，上模芯加热温度保持在480℃至520℃，确保铝液在卡车轮毂的模具型腔中温度下降不会过快导致铝液流速降低等影响充型及内部铸造质量的问题发生。
21.优选的，所述下模芯背面设有环形槽，环形槽内设置有电发热管和热电偶。
22.该方案中，为了确保模具充型时铝液不会因为模具的温度过低，导致铝液携带的热量被模具大量吸收后冷却太快，降低铝液流速，特在上模芯背面设有环形槽，环形槽内设有电发热管和热电偶，通过程序控制发热管加热所述下模芯，使所述下模芯温度保持在一定温度范围内，优选的，下模芯加热温度保持在500℃至550℃，确保铝液在卡车轮毂的模具型腔中温度下降不会过快导致铝液流速降低等影响充型及内部铸造质量的问题发生。
23.优选的，卡车轮毂铸造模具的冷却装置还包括上模冷却装置、分流锥冷却装置、下模冷却装置、侧模冷却装置，可分别对所述上模、分流锥、下模、侧模进行适当冷却。
24.该方案中，为了加快整个卡车轮毂铸件的凝固速度，加快部分热量集中区域的冷却速度，在上模、分流锥、下模和侧模进行适当冷却，改善整个冷却温度场分布情况，改善凝固顺序，改善卡车轮毂铸件的铸造质量及铸造效率。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
26.本实用新型卡车轮毂铸造模具，对上模下模对应轮毂安装盘螺栓孔部位设置安装盘螺栓孔成型强冷镶件，并在铸件顺序凝固过程中采用高压循环纯水强制冷却，使轮毂安装盘螺栓孔部位铝液结晶凝固组织更致密，材料力学性能更优。
附图说明
27.图1为本实用新型一种卡车轮毂铸造模具剖面示意图；
28.图2为卡车铝合金轮毂铸件俯视图；
29.图3为上部强冷镶件和下部强冷镶件与冷却水循环装置的连接剖面示意图；
30.图4为图3中a部位的放大图；
31.图5为镶件压板、上部强冷镶件与卡车铝合金轮毂铸件的俯视图。
32.其中：1-上模、2-上模芯、3-分流锥、4-下模、5-下模芯、6-侧模、7-卡车轮毂、8-安装盘中心孔、9-圆形凹台、10-环形过滤网、11-安装盘螺栓孔、12-上部强冷镶件、13-下部强冷镶件、14-镶件压板、15-圆柱面中段、16-圆柱配合台、17-主进水管、18-半圆辅助进水管、19-圆环形进水管、20-进水分支管、21-回水分支管、22-环形回水管、23-主回水管、24-电发
热管、25-热电偶。
具体实施方式
33.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.下面参照图1至图4描述根据本实用新型一些实施例所述的卡车轮毂安装盘螺栓孔强化铸造模具装置及铸造方法。
36.根据本实用新型提供的一个实施例，提供了一种卡车轮毂铸造模具，包括上模1、上模芯2、分流锥3、下模4、下模芯5和侧模6，所述上模1、上模芯2、分流锥3、下模4、下模芯5和侧模6围成卡车轮毂7的模具型腔，所述上模1和所述下模4在卡车轮毂7的安装盘中心孔8对应位置处均设置有圆弧过渡的圆形凹台9，所述圆形凹台内可放置环形过滤网10；所述上模1和所述下模4在卡车轮毂7的安装盘螺栓孔11对应位置处设置上部强冷镶件12和下部强冷镶件13。
37.本实用新型装置提供的卡车轮毂铸造模具，由于卡车轮毂7的安装盘中心孔8直径较大，环形过滤网10设置在卡车轮毂7的安装盘中心孔8对应位置处，相比传统的将过滤网放置在浇口处，增大了过滤网的面积，在相同铝液流动量的条件下，更大过滤面积的环形过滤网10对铝液的过滤流量更小，对铝液中的大颗粒的杂质过滤效果更好，将大颗粒的杂质阻挡在环形过滤网10内部，而环形过滤网10内部为卡车轮毂7的安装盘中心孔8，后续通过机床加工去掉，不会影响最终的成品性能，在卡车轮毂铸造模具的上模1设置上部冷却装置，在卡车轮毂铸造模具的下模4设置下部冷却装置，上部冷却装置和下部冷却装置相向对称设置，实现了卡车轮毂铸件的螺栓孔的预铸，由于螺栓孔处铸件壁厚薄且有上部冷却装置和下部冷却装置的强化冷却，铸件在冷却过程中，螺栓孔部位的冷却顺序相对周围部位提前冷却，并且会以螺栓孔位中心向外扩展冷却，使螺栓孔周围的组织更加致密，提高了螺栓孔处的力学性能，实现了螺栓孔强化的目的，同时也减少了螺栓孔处的铸件钻孔加工量，提高了钻孔加工效率，缩短加工周期，减少钻孔刀具的磨损，提高了铝的综合利用率，确定了钻孔的基础位置，提高钻孔精度。
38.优选的，所述环形过滤网10为35~60目的纤维过滤网；所述环形过滤网10直径为150~260毫米，高度为35~40毫米，所述环形过滤网10的两端面被所述上模1和所述下模4的圆形凹台9限位和压紧封闭。
39.该方案中，原先的过滤装置或者过滤网都是设置在浇口处，浇口处为整个铸造腔体的初始通道，铝液流速相对过滤网较快压力较大，过滤效果会被流速压力影响较大，过滤效果会降低，本方案采用环形过滤网10，设置在卡车轮毂7的安装盘中心孔8范围内的圆形凹台9内，更加统一标准的放置环形过滤网10的位置，环形过滤网10的上下两边有了圆形凹台9内壁的阻挡支撑，不易被流动的铝液冲击偏移，并且环形过滤网10的上下两端面与上模1和下模4压紧封闭，形成一圈围网，增大了过滤网的过滤面积，相对应的减少了过滤网与铝
液的相对流速和压力，提高了过滤效果，通过35~60目的环形过滤网10对进入模具型腔形成轮毂成品的铝液过滤，阻止40纳米以上的氧化渣质进入轮毂成品，从而大大减少铸件中产生40纳米以上的氧化夹渣缺陷。因为铸件应力集中点40纳米以上的氧化夹渣是疲劳裂纹萌生地，减少或避免产生40纳米以上的氧化夹渣缺陷能有效提高安装盘螺栓孔11部位的抗疲劳强度。
40.优选的，所述上部强冷镶件12顶端设置成底部圆角的锥形预铸结构并深入模具型腔预铸的安装盘螺栓孔11处，所述上部强冷镶件12的尾段设有冷却盲孔并与冷却水循环装置连接，所述上部强冷镶件12的外端被镶件压板14固定。
41.该方案中，上部强冷镶件12的顶端为锥形，能深入冷却卡车轮毂7的安装盘螺栓孔11部位，锥形结构也能减少铝液流过上部强冷镶件12时的阻力，并且有利于卡车轮毂铸件脱模时顺利脱模，上部强冷镶件12通过冷却水循环装置进行强冷，进而冷却卡车轮毂7的安装盘螺栓孔11并扩散冷却到周围组织，使组织内部更加致密，力学性能更好。
42.优选的，所述下部强冷镶件13顶端设置成底部圆角的锥形预铸结构并深入模具型腔预铸的安装盘螺栓孔11处，所述下部强冷镶件13的尾段设有冷却盲孔并与冷却水循环装置连接，所述下部强冷镶件13的外端被镶件压板14固定。
43.该方案中，下部强冷镶件13的顶端为锥形，能深入冷却卡车轮毂7的安装盘螺栓孔11部位，锥形结构也能减少铝液流过下部强冷镶件13时的阻力，并且有利于卡车轮毂铸件脱模时顺利脱模，下部强冷镶件13通过冷却水循环装置进行强冷，进而冷却卡车轮毂7的安装盘螺栓孔11并扩散冷却到周围组织，使组织内部更加致密，力学性能更好。
44.优选的，所述上部强冷镶件12与所述上模1配合的圆柱面中段15设置成内凹圆弧避空环槽，前端设有3-7毫米高的圆柱配合台16，圆柱配合台16圆周上设有若干均布的深0.1~0.2毫米的90度v形排气槽。
45.该方案中，为了提高卡车轮毂铸造模具型腔的铸造排气效果，在上部强冷镶件12和上模1配合的圆柱面中段15设置成内凹圆弧避空环槽，在前段的圆柱配合台16圆周上设置若干排气线进行排气，使铝液在充型和冷却时卡车轮毂铸造模具型腔内的气体顺利排出，避免铸造缺陷。
46.优选的，所述下部强冷镶件13与所述下模4配合的圆柱面中段15设置成内凹圆弧避空环槽，前端设有3-7毫米高的圆柱配合台16，圆柱配合台16圆周上设有若干均布的深0.1~0.2毫米的90度v形排气槽。
47.该方案中，为了提高卡车轮毂铸造模具型腔的铸造排气效果，在下部强冷镶件13和下模4配合的圆柱面中段15设置成内凹圆弧避空环槽，在前段的圆柱配合台16圆周上设置若干排气线进行排气，使铝液在充型和冷却时卡车轮毂铸造模具型腔内的气体顺利排出，避免铸造缺陷。
48.优选的，所述上部强冷镶件12和所述下部强冷镶件13的冷却盲孔连接的冷却水循环装置是由主进水管17连接半圆辅助进水管18再连接圆环形进水管19再通过进水分支管20与所述上部强冷镶件12和所述下部强冷镶件13的冷却盲孔连通，回水分支管21与环形回水管22连同，环形回水管22对称的位置分别设置两根主回水管23接出模具。
49.该方案中，冷却循环装置的冷却水从主进水管17、半圆辅助进水管18、圆环形进水管19、进水分支管20流入上部强冷镶件12和下部强冷镶件13，冷却水再从上部强冷镶件12
和下部强冷镶件13的回水分支管21、环形回水管22、主回水管23回流到冷却水蓄水池，进而循环冷却卡车轮毂铸件的螺栓孔并呈放射状冷却周围部位，冷却效果好，控制方便简单。
50.优选的，所述上模芯2背面设有环形槽，环形槽内设置有电发热管24和热电偶25。
51.该方案中，为了确保模具充型时铝液不会因为模具的温度过低，导致铝液携带的热量被模具大量吸收后冷却太快，降低铝液流速，特在上模芯2背面设有环形槽，环形槽内设有电发热管24和热电偶25，通过程序控制发热管加热所述上模芯2，使所述上模芯2温度保持在一定温度范围内，优选的，上模芯2加热温度保持在480℃至520℃，确保铝液在卡车轮毂铸造模具型腔中温度下降不会过快导致铝液流速降低等影响充型及内部铸造质量的问题发生。
52.优选的，所述下模芯5背面设有环形槽，环形槽内设置有电发热管24和热电偶25。
53.该方案中，为了确保模具充型时铝液不会因为模具的温度过低，导致铝液携带的热量被模具大量吸收后冷却太快，降低铝液流速，特在上模芯2背面设有环形槽，环形槽内设有电发热管24和热电偶25，通过程序控制发热管加热所述下模芯5，使所述下模芯5温度保持在一定温度范围内，优选的，下模芯5加热温度保持在500℃至550℃，确保铝液在卡车轮毂铸造模具型腔中温度下降不会过快导致铝液流速降低等影响充型及内部铸造质量的问题发生。
54.优选的，卡车轮毂铸造模具的冷却装置还包括上模1冷却装置、分流锥3冷却装置、下模4冷却装置、侧模6冷却装置，可分别对所述上模1、分流锥3、下模4、侧模6进行适当冷却。
55.该方案中，为了加快整个卡车轮毂铸件的凝固速度，加快部分热量集中区域的冷却速度，在上模1、分流锥3、下模4和侧模6进行适当冷却，改善整个冷却温度场分布情况，改善凝固顺序，改善卡车轮毂铸件的铸造质量及铸造效率。
56.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。