鋁合金車輪模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用

蔡宇亮 劉增杰

摘要 文章結(jié)合作者工作實(shí)踐，重點(diǎn)論述了鋁合金車輪模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋁合金車輪模具；冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1.立項(xiàng)背景

由于我國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展以及國際市場(chǎng)的不斷開發(fā)，國內(nèi)鋁合金輪轂市場(chǎng)發(fā)展強(qiáng)勁。目前，國內(nèi)外鋁合金車輪模具冷卻技術(shù)主要采用風(fēng)冷、水冷、水霧冷等技術(shù)，其中“節(jié)約就是創(chuàng)造”是公司發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前公司實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)上模、底模及邊模的冷卻通常是對(duì)模具局部點(diǎn)的冷卻；實(shí)際生產(chǎn)中模具的溫度變化是以溫度場(chǎng)的形式漸變的。這種冷卻通過對(duì)局部點(diǎn)的冷卻達(dá)到局部面的冷卻效果，往往是效率較低，有時(shí)候甚至冷卻效果達(dá)不到。

公司擁有強(qiáng)大的模具設(shè)計(jì)技術(shù)力量，模具設(shè)計(jì)工程師經(jīng)驗(yàn)豐富，創(chuàng)新能力強(qiáng)，完全勝任新型模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)工作；此外公司的現(xiàn)有設(shè)備以及生產(chǎn)工藝等均能滿足設(shè)計(jì)的要求，因此，鋁合金車輪模具冷卻節(jié)能開發(fā)項(xiàng)目完全可行。

2.總體開發(fā)思路

我公司決定自主研發(fā)模具冷卻節(jié)能技術(shù)，通過對(duì)鋁合金車輪模具主要部件-上模、底模及邊模冷卻結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，較好的解決了既節(jié)約能源又提高效率的難題。同時(shí)對(duì)冷卻進(jìn)行由點(diǎn)到面的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，并增加內(nèi)部銅棒加強(qiáng)冷卻效果，既達(dá)到提高冷卻效果，節(jié)約能源，提高了冷卻效率；并對(duì)車輪產(chǎn)品整體性能的提高起到了一個(gè)很好的推動(dòng)作用。

3.技術(shù)方案

本項(xiàng)目目的在于開發(fā)一種新型模具冷卻設(shè)計(jì)技術(shù)，該模具適用于低壓鑄造鋁合金車輪的生產(chǎn)。在現(xiàn)有模具設(shè)計(jì)主體思路不變的前提下，實(shí)現(xiàn)了模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)思路的改進(jìn)提高，有效的節(jié)約成本，提高產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率。

4.產(chǎn)品工藝開發(fā)流程

4.1 開發(fā)流程

方案研討—模具設(shè)計(jì)—工藝設(shè)計(jì)—模具制造—模具試生產(chǎn)—試生產(chǎn)總結(jié)—小批量生產(chǎn)—批量生產(chǎn)總結(jié)—正式投產(chǎn)—項(xiàng)目總結(jié)。

4.2 具體開發(fā)步驟

（1）設(shè)計(jì)方案

采用對(duì)局部面銑槽冷卻的布置，在熱節(jié)點(diǎn)部位對(duì)面進(jìn)行冷卻，使模具溫度的變化更貼近實(shí)際冷卻的溫度場(chǎng)變化。使溫度冷卻由點(diǎn)到面，提高冷卻針對(duì)性，變間接冷卻為直接冷卻。此方案對(duì)比局部點(diǎn)的模具冷卻設(shè)置來說，提高產(chǎn)品整體性能是很容易實(shí)現(xiàn)的，特別是輪盤的機(jī)械性能。

（2）實(shí)施效果圖展示如下：

（3）產(chǎn)品性能對(duì)比

（4）模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)總結(jié)

模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用項(xiàng)目的實(shí)施，陸續(xù)開發(fā)了LZ382系列、L系列、LZ383系列，以及配套產(chǎn)品LZ401系列，共計(jì)數(shù)十套新模具。積累了大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并總結(jié)了非常實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)：

① 前期模具設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮底模的輪輻布局以及三維分析的弱點(diǎn)和生產(chǎn)難點(diǎn)，不斷改進(jìn)模具設(shè)計(jì)思路，最終結(jié)合生產(chǎn)工藝制定出一整套的思路。

② 對(duì)上模冷卻槽設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中考慮安裝面斜線部位充分冷卻，同時(shí)有效結(jié)合生產(chǎn)上其它改進(jìn)方案，增加銅棒局部加大冷卻方案；并通過測(cè)溫效果的檢驗(yàn)，實(shí)際生產(chǎn)中X光及性能的檢驗(yàn)，做出最終的改進(jìn)思路。

③ 冷卻節(jié)能模具設(shè)計(jì)方式，從壓縮空氣利用率，壓力調(diào)節(jié)上進(jìn)行了節(jié)約；節(jié)約了冷卻時(shí)間，改進(jìn)了生產(chǎn)效率。同時(shí)也提高了產(chǎn)品性能和質(zhì)量。

④ 在模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)中，還存在一定的問題。例如需要依據(jù)每一款輪型的不同輪輻布局來相應(yīng)調(diào)整冷卻面積的大??；冷卻冷卻節(jié)能槽的制作工藝上比普通的難度較大，不易控制等。此外在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的問題。

5.關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）鋁合金車輪模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用，較好的解決了既節(jié)約能源又提高效率的難題，同時(shí)提高了車輪的整體機(jī)械性能。

（2）鋁合金車輪模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用，既達(dá)到提高冷卻效果，節(jié)約能源，提高冷卻效率；并推動(dòng)了車輪產(chǎn)品整體性能的提高。

（3）鋁合金車輪模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用，思路明確，做到了設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)的有效結(jié)合，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6.總結(jié)

（1）技術(shù)成果及應(yīng)用前景

經(jīng)該工藝生產(chǎn)出的鋁合金車輪的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)效率也得到了很大提升，產(chǎn)品性能得到了提高。模具冷卻節(jié)能設(shè)計(jì)工藝開發(fā)成功，極大的提高了產(chǎn)品成本節(jié)約，該工藝易于實(shí)施、可操作性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、機(jī)械性能好，能夠滿足主機(jī)廠在中高端市場(chǎng)對(duì)車輪“大直徑、高強(qiáng)度、輕量化”的要求，且投資成本低，具有較好的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)推廣價(jià)值。

（2）存在的不足及有待完善的地方

例如前站廢品率偏高等，這些問題我們將在后續(xù)研發(fā)過程中予以解決，同時(shí)進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的機(jī)械性能也是我們繼續(xù)深入研發(fā)的下一個(gè)目標(biāo)。

作者簡(jiǎn)介：

蔡宇亮（1978年—）男，漢族，河北人，助理工程師，畢業(yè)于河北大學(xué)成人教育學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，主要從事鋁合金車輪工程技術(shù)工作。