汽車鋁合金輪轂的模具設計

1、<p>　　汽車鋁合金輪轂的模具設計</p><p>　　[摘要]由于汽車鋁合金輪轂是安全部件，對質量要求較高，本身結構又適合于低壓鑄造，且需求量大，因此，極大地推動了低壓鑄造技術的發(fā)展。國內的鋁合金輪轂制造企業(yè)多數(shù)采用此工藝生產。然而低壓鑄造件的質量受到很多因素的影響，如生產環(huán)境、工藝參數(shù)、模具結構及人工操作等因素，任何一個環(huán)節(jié)設計不合理或操作不當都有可能導致低壓鑄造件產生缺陷，模具設計尤為重要。 &

2、lt;/p><p>　　[關鍵詞]低壓鑄造模具 順序凝固 材料 冷卻系統(tǒng) </p><p>　　1低壓鑄造模具結構 </p><p>　　鋁合金輪轂低壓鑄造的模具結構，它主要有上模、下模和4個側模組成所要求的型腔。上模和下模分別固定在上模板和下模板上，四個側模分別連接在側模油缸上，下模板用螺釘緊固在鑄造機臺上，上模板經過油缸在導柱上實施開啟及閉合，側模在油缸的作用下沿導

3、向鍵方向實現(xiàn)開啟及閉合。 </p><p>　　2低壓鑄造的成型原理 </p><p>　　在密封的保溫爐內通入干燥的較低壓力的壓縮空氣，保溫爐內的鋁液在氣體壓力的作用下通過與模具連接在一起的升液管緩慢而平穩(wěn)地充填到模具的型腔中并保壓一段時間直至鑄件由輪輞至冒口位置順序凝固，從而得到鑄件的；鋁合金凝固后卸壓，先打開側模，上模工作缸的回程向上移動使鑄件脫離下模，上升到一定高度由頂料系統(tǒng)使鑄件

4、脫離上模落到承接鑄件的托盤上。 </p><p>　　3模具設計的主要參數(shù) </p><p><b>　　3.1模具材料 </b></p><p>　　鋁液溫度一般在680～730°C的范圍內。模具溫度在低壓鑄造時更顯得重要。從方向性凝固的觀點來看模溫分布是從澆口往上型方向變低，一般而言澆口480～520°C，下模400～4

5、50°C，側模350～400°C，上模250～350°C。模具材質選擇熱作模具鋼且現(xiàn)在模具的壽命要求在2.5萬件/套，下模是整個產品造型保證的基本，熱處理要求：先細化晶粒，再調質處理，硬度 HRC44-46，上模熱處理要求： 調質處理，硬度 HRC28-32，通常上下模具選擇H13，側?；緸槊髅嫘枰罱K精加工，硬度 HB=241-286，故大多選擇35CrMo。 </p><p>

6、;　　H13是熱作模具鋼，執(zhí)行標準GB/T1299—2000。 統(tǒng)一數(shù)字代號T20502；牌號4Cr5MoSiV1；合金工具鋼簡稱合工鋼，是在碳工鋼的基礎上加入合金元素而形成的鋼種。H13模具鋼用于制造沖擊載荷大的鍛模，熱擠壓模，精鍛模；鋁、銅及其合金壓鑄模。系引進美國的H13空淬硬化熱作模具鋼。其性能、用途和4Cr5MoSiV鋼基本相同，但因其釩含量高一些，故中溫（600度）性能比4Cr5MoSiV鋼要好，是熱作模具鋼中用途很廣泛的一

7、種代表性鋼號。 </p><p>　　35CrMo合金結構鋼執(zhí)行標準：GB/T3077-1999，35CrMo合金結構鋼，有很高的靜力強度、沖擊韌性及較高的疲勞極限，淬透性較40Cr高，高溫下有高的 蠕變強度與持久強度，長期工作溫度可達 500℃；冷變形時塑性中等，焊接性差。 </p><p><b>　　3.2拔模斜度 </b></p><p&g

8、t;　　鋁液在模具中凝固成鑄件，冷卻后緊包在模具上。為了保證產品從下模脫離而不會損傷表面造型，下模的拔模斜度最小保證7°以上，鑄件隨上模帶起以后需要在頂料系統(tǒng)的作用下脫離上模，最小的拔模斜度保證7°以上。 </p><p>　　3.2保證鋁液流通通道和排氣 </p><p>　　低壓鑄造是鋁液通過壓力由澆口位置流向輪輞，再由輪輞向澆口實現(xiàn)順序凝固，由于充型過程中會存在鋁

9、液溫度的損失鋁液會凝固，若是鑄造通道設計的不合理就會在輪輞部位和輪輞與輻條交接位置產生缺陷。在設計時要保證澆道位置和橫澆道位置有足夠的橫截面積，以保證實現(xiàn)順序凝固不會存在內部缺陷。細輻條比較窄橫截面積小，輪輞與輻條交接位置會產生縮松，為保證產品質量，在大輻條和小輻條中間的窗口位置加一個封層（增大毛坯加工余量）增大鋁液通道。 </p><p>　　模具的排氣系統(tǒng)包括上模的排氣塞和排氣線設計，邊模的排氣線設計。排氣系

10、統(tǒng)使模具在低壓條件下保證內部壓力梯度和在上下模和側模閉合后，鋁液通過壓力流入型腔過程空氣排出，是鋁液充填順暢的關鍵部分及避免出現(xiàn)氣孔和欠鑄現(xiàn)象。 </p><p>　　3.4模具的冷卻系統(tǒng) </p><p>　　冷卻系統(tǒng)使模具在鑄造生產過程中保證模具工作狀態(tài)時達到合理的蓄熱量和順序凝固從而保證鑄件達到產品圖樣的冶金要求。包括上模，下模和側模中的冷卻設計，目前冷卻方式為風冷，水冷，水霧冷卻。

11、目前大多工廠使用風冷方式，但是模具在現(xiàn)場鑄造生產過程中，因輪轂鑄件安裝盤位置比較厚，在冷卻過程中，會形成很大的熱節(jié)。為了提高現(xiàn)有模具生產效率，輪盤位置冷卻強度，部分工廠開始研發(fā)水霧冷卻新結構模具。水霧冷卻結構各項指標，能達到模具現(xiàn)場鑄造使用要求，其連續(xù)生產的穩(wěn)定性和有益效果。輪轂鑄件安裝盤位置的水霧急速高強度冷卻，使合金溶液快速凝固提高了鑄件輪盤凝結組織致密性，材料延伸率提高2%～3%。為提升產品綜合物理性能，實現(xiàn)產品輕量化作技術準備。

12、 </p><p>　　3.5模具的配合間隙 </p><p>　　如何保證模具的使用性能是自模具設計開始之初就必須考慮的問題之一，因此與模具使用相關的部件配合公差關系、導向機構、頂出機構等的設計是夠合理，模具加工是夠保證尺寸和公差要求非常關鍵。因此模具各部件之間的間隙要適當，過小則因裝配誤差而相碰或咬??；過大則合鋁液通過間隙噴出，造成事故；或者在間隙中產生縱向毛邊，減小加壓效果，阻礙卸料

13、。在模具設計時應充分考慮到模具材料的熱膨脹，例如H13的熱膨脹系數(shù)為6‰，在設計上下模配合間隙時通常冷模合模后修正模具保證上下模間有0.3mm的間隙保證在熱狀態(tài)下不會產生毛邊。在設計模具的導向機構是要根據(jù)模具使用廠家的設備情況，若是設備老化嚴重會影響精度就會下降，導向機構配合間隙過小會是導柱拉傷影響模具的運作，在設計時應加大配合間隙。 </p><p><b>　　4結語 </b></

14、p><p>　　合理的模具結構與鑄造工藝相結合是保證產品質量和性能的前提。分析實際生產過程中存在的問題點，不斷的改進，根據(jù)不同輪轂制造廠家的特點設計出更適合現(xiàn)場生產的模具是今后的努力方向。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]百度.H13.www.baidu.com. </p><p&g