創(chuàng)新設(shè)計模具結(jié)構(gòu)改善輪轂鑄造性能

張平，周立新

（廣東省佛山市南海區(qū)鹽步職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東佛山 528247）

0 引言

鋁合金輪轂是1980年代中期發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品，通過特殊的低溫鑄造工藝手段制成，可把筋條和輪輞聯(lián)成一體，鑄造成各種外形款式。1990年代初期該技術(shù)在轎車領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，目前鋁合金輪轂已是衡量轎車外觀效果的標(biāo)志之一。裝配鋁合金輪轂的轎車，具有散熱快、重量輕、舒適性好、外觀漂亮等優(yōu)點(diǎn)。鋁合金輪轂的生產(chǎn)方式主要分為重力鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造、鍛壓鑄造，受制造成本影響，目前較多采用的主要是重力鑄造及低壓鑄造。

隨著我國汽車工業(yè)的掘起，與之配套的鋁合金輪轂的制造也成為我國近年來蓬勃發(fā)展的制造產(chǎn)業(yè)。但是，由于本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鑄造工藝本身存在天然的不足，使輪轂的生產(chǎn)存在許多缺陷，合格率不高，這也是困擾各生產(chǎn)廠家的主要問題。

1 輪轂鑄造工藝性分析

圖1所示的輪轂具有如下的特點(diǎn)：為了追求完美的外觀，將下輪輞設(shè)計得較深；為了突出顯示筋條的三維效果，將筋條與輪輞的結(jié)合處設(shè)計得特別厚；為了適應(yīng)更多的汽車安裝尺寸，將安裝盤設(shè)計了幾種不同的偏距，使得其中的安裝盤部分特別厚。

圖1

基于以上特點(diǎn)，加上輪輞本身起防漏氣作用的前、后凸緣，使得此款輪轂在鑄造上存在很大的難度。其中突出表現(xiàn)在安裝盤組織疏松，輪輞前凸緣與后凸緣處疏松，筋條與輪輞結(jié)合部位疏松，這些鑄造問題的存在不僅影響外觀質(zhì)量，而且漏氣率高，抗沖擊性能降低，會嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，這就需要在模具設(shè)計過程中重視和充分考慮鑄造的工藝性，以提高輪轂成品的合格率。

2 模具的設(shè)計

基于輪轂以上特點(diǎn)，在模具設(shè)計時要考慮以下幾個方面。

1）采用低壓鑄造，保證鑄造過程中有一定的壓力（如圖 2）。

圖2

2）對后輪輞過深，由于鋁合金水的流程較長，在流動的過程中水中的熱量會被模具帶走，溫度不斷降低，流動性越來越差，在達(dá)到離入水口最遠(yuǎn)端時，鋁水已開始凝固。針對這一現(xiàn)象，一方面應(yīng)對相應(yīng)的部位加以保溫，即對輪輞邊?？涨惶幖颖孛?，另一方面，輪輞最下端的加工余量盡量減小，而靠中線的一端加工余量適當(dāng)加大，這樣既保證了流道的暢通，又保證了輪轂在凝固的過程中由遠(yuǎn)端到中心線的熱量有一個梯度分布，從而確保凝固的順序，以利于中心保持液態(tài)的鋁水對后凸緣進(jìn)行補(bǔ)縮，可有效保證輪輞遠(yuǎn)端的鑄造質(zhì)量。

3）對安裝盤較厚輪轂，由于安裝盤處有較大的熱結(jié)，容易出現(xiàn)疏松，可以采用幾種方法相結(jié)合：

（1）盡量加大分流錐的尺寸，減少加工余量；（2）在安裝盤頂部及側(cè)面鑄造了掏料腔及缺口位，這樣既減少了原材料的消耗，又保證了安裝尺寸不變，而且減少熱量集結(jié)；（3）分流錐中心設(shè)計冷卻風(fēng)管和冷卻水管，讓其將熱量在短時間內(nèi)帶走。

4）筋條與輪輞結(jié)合處較厚，有較大的熱結(jié)。在不影響質(zhì)量的情況下，可在此處增加減料塊，在邊模上加一凸起的鑲塊，以降低此部的厚度。另外，在下模對應(yīng)部位增加冷卻風(fēng)管，兩者結(jié)合，既保證了此處的鑄造質(zhì)量，又節(jié)省了原材料成本，可謂一舉兩得（如圖 2、圖 3）。

圖3

改后的產(chǎn)品效果如圖4。通過以上幾個方面的改進(jìn)，大大提高了輪轂產(chǎn)品的合格率。

3 結(jié)語

輪轂的鑄造工藝性直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。在模具設(shè)計時，既要考慮模具結(jié)構(gòu)的可靠性，又要考慮產(chǎn)品的鑄造性，才能縮短模具的制造周期，減少試模及返修的次數(shù)，從而有效降低加工成本，提高鑄造產(chǎn)品的合格率。

圖4 改后的產(chǎn)品效果