專利名稱：液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造模型，尤其涉及一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型。
背景技術(shù)：
泵輪是液力偶合器傳遞動(dòng)力的主動(dòng)輪，由泵輪葉片和流道組成，對(duì)工作介質(zhì)(油)
做功，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成介質(zhì)的動(dòng)能和勢(shì)能，渦輪與泵輪相對(duì)應(yīng)，由渦輪葉片和流道 組成，吸收工作介質(zhì)的動(dòng)能和勢(shì)能，將介質(zhì)的動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。葉片和流道是 組成泵輪和渦輪的主要部分，二者構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)稱為型腔，型腔的造型與泵輪/渦輪的 強(qiáng)度以及偶合器傳遞動(dòng)力的效率相關(guān)。 目前，液力偶合器的泵輪和渦輪都是采用鑄造模型加工制造。請(qǐng)參閱圖1與圖2， 現(xiàn)有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型包括流道模型11和多個(gè)葉片模型12，流道模型11上 設(shè)置有多個(gè)插孔，葉片模型12底部設(shè)置有插座，鑄造時(shí)，葉片模型12和流道模型11進(jìn)行組 裝，將葉片模型12插入流道模型ll，兩個(gè)葉片模型12與流道模型11圍成的空間結(jié)構(gòu)即為 型腔，將葉片模型12與與流道模型11組裝好后再經(jīng)過幾道鑄造工藝就能加工生產(chǎn)出泵輪 或渦輪。 但是，如圖1所示，由于葉片模型12與流道模型11的配合面為空間曲線，很難加 工，因此通常采用近似曲線配合，這就導(dǎo)致葉片模型12與流道模型11的配合間隙過大，二 者連接處的圓角不僅缺乏準(zhǔn)確性，還容易出現(xiàn)尖角。同時(shí)，由于葉片模型12的圓角收邊處 非常單薄，在放置和組裝使用的過程中，很容易碰傷和磨損，會(huì)導(dǎo)致圓角缺損。連接圓角不
準(zhǔn)確以及圓角尖角和圓角缺損都會(huì)使得葉片和流道不能圓滑過渡，在澆鑄時(shí)容易出現(xiàn)因澆 鑄液流動(dòng)不暢引起澆鑄缺陷，影響型腔的準(zhǔn)確性和光滑度，型腔的造型不能滿足設(shè)計(jì)要求。 同時(shí)，圓角缺損還會(huì)導(dǎo)致在鑄造和熱處理過程中產(chǎn)生交變應(yīng)力損傷鑄件。該些缺點(diǎn)都會(huì)在 結(jié)構(gòu)上導(dǎo)致最終的泵輪和渦輪應(yīng)力集中，降低了安全系數(shù)，增加了使用的風(fēng)險(xiǎn)，影響泵輪和 渦輪的性能。 如圖3所示，渦輪13的葉片131和流道132之間的各連接圓角133均缺乏準(zhǔn)確 性，連接圓角133上存在圓角尖角和圓角缺損，渦輪葉片131和流道132不能圓滑過渡，型 腔134的造型不能滿足設(shè)計(jì)要求，增大了偶合器的損耗。 綜上所述，現(xiàn)有泵輪/渦輪鑄造模型存在葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準(zhǔn) 確性、容易出現(xiàn)圓角尖角和圓角缺損的缺點(diǎn)，使得型腔造型不能滿足設(shè)計(jì)要求，影響液力偶 合器泵輪/渦輪的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，以解決現(xiàn)有技術(shù)中 液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型存在葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準(zhǔn)確性、容易出 現(xiàn)圓角尖角和圓角缺損的缺點(diǎn)，使得型腔造型不能滿足設(shè)計(jì)要求，影響液力偶合器泵輪/ 渦輪的性能的技術(shù)問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，包括若干型 腔模型，各型腔模型拼接連接，型腔模型包括模型主體和兩流道側(cè)邊，模型主體與泵輪/渦 輪的葉片形狀相同，兩流道側(cè)邊分別設(shè)置在模型主體兩側(cè)，與模型主體一體成型制成，且模 型主體與兩流道側(cè)邊圓角過渡。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其型腔模型底部 設(shè)置有凸起。 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其型腔模型采用 鋁制成。 本發(fā)明還提供一種利用上述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型制造液力偶合器 泵輪/渦輪的方法，包括以下步驟 (1)將各型腔模型進(jìn)行拼接，組裝泵輪/渦輪鑄造模型； (2)向組裝好的泵輪/渦輪鑄造模型中灌入造型用砂，制作泵輪/渦輪砂型及砂 心； (3)灌砂完成后，進(jìn)行拔模處理，取下泵輪/渦輪鑄造模型，得到泵輪/渦輪砂型及 砂芯； (4)將泵輪/渦輪砂型及砂芯進(jìn)行合箱，從澆冒口將鋁水注入，待冷卻后開箱，得 到泵輪/渦輪。 本發(fā)明的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型將泵輪/渦輪葉片和流道設(shè)計(jì)在一個(gè)整 體的型腔模型上，通過加工來保證連接圓角的準(zhǔn)確性和光滑度。型腔模型的葉片和流道造 型都是簡單的平面和空間曲面，通過機(jī)加工就能很好的保證，有效改善了葉片側(cè)面、流道及 連接圓角的準(zhǔn)確性和光滑度，不會(huì)產(chǎn)生圓角尖角和圓角缺損，提高了泵輪/渦輪的型腔的 準(zhǔn)確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了偶合器的動(dòng)力傳遞。并且， 在澆鑄工藝階段，光滑圓角能夠避免壁厚不均、充不滿、裂紋等澆鑄缺陷。同時(shí)，在熱處理工 藝階段，光滑圓角能夠釋放應(yīng)力，避免應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋和多次巨大的交變應(yīng)力對(duì)鑄件 的損傷，提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，在結(jié)構(gòu)上保證了泵輪、渦輪的強(qiáng)度，提高了偶合器的安全系 數(shù)，保證了偶合器的正常運(yùn)行。因此，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有泵輪/渦輪鑄造模型存在的葉 片模型與流道模型連接處圓角缺乏準(zhǔn)確性、容易出現(xiàn)圓角尖角和圓角缺損的缺點(diǎn)，提高了 泵輪/渦輪型腔的準(zhǔn)確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了液力偶合 器的動(dòng)力傳遞。


圖1為現(xiàn)有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的葉片模型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為采用現(xiàn)有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產(chǎn)的渦輪的局部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的型腔模型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的應(yīng)用示意圖； 圖7為采用本發(fā)明液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產(chǎn)的渦輪的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。 本發(fā)明的核心在于液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型采用整體式結(jié)構(gòu)，將葉片模 型和流道模型設(shè)計(jì)在一個(gè)整體的型腔模型上，流道直接布置在模型主體上，模型主體和流 道側(cè)邊采用圓角過渡，通過加工來保證連接圓角的準(zhǔn)確性和光滑度，從而有效克服了現(xiàn)有 液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的各種缺點(diǎn)，提高了泵輪/渦輪型腔的準(zhǔn)確性和光滑度，提 高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了液力偶合器的動(dòng)力傳遞。 請(qǐng)參閱圖4至圖5，一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，包括若干由鋁制成的 型腔模型20，各型腔模型20拼接連接，型腔模型20包括模型主體201和兩流道側(cè)邊202， 模型主體201與泵輪/渦輪的葉片形狀相同，兩流道側(cè)邊202分別設(shè)置在模型主體201兩 側(cè)，與模型主體201 —體成型制成，且模型主體201與兩流道側(cè)邊202圓角過渡。流道側(cè)邊 202的形狀與泵輪/渦輪的流道形狀相匹配，其自模型主體201—端至另一端的寬度逐漸由 寬變窄，且每個(gè)流道側(cè)邊202的面積恰好為相鄰葉片間流道面積的一半。
該液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型使用時(shí)，將各型腔模型20拼接后，相鄰兩型腔 模型20的流道側(cè)邊202相接組成一封閉面，形成流道，相鄰兩模型主體201與二者之間的 流道構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)即為型腔。如圖4所示，模型主體201和兩流道側(cè)邊202之間的過渡 圓角的準(zhǔn)確性和光滑度良好，使型腔造型能夠最大限度的達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
如圖5所示，在本實(shí)例中，型腔模型20底部還設(shè)置有凸起203，該凸起203能夠配 合現(xiàn)有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的流道模型11使用，以方便型腔模型20的拼接組 裝。請(qǐng)同時(shí)參閱圖6，型腔模型20通過凸起203插入流道模型11的插孔內(nèi)，與流道模型11 插接連接。在本實(shí)例中，型腔模型20通過凸起203與插孔進(jìn)行固定，不僅連接方便還增強(qiáng) 了各型腔模型20拼接的穩(wěn)定性。但是，需要說明的是，本發(fā)明并非局限于此，例如，型腔模 型20底部可以不設(shè)置凸起203，而直接設(shè)置成光滑的弧面，或者，將流道側(cè)邊202外側(cè)延伸， 將型腔模型20外側(cè)設(shè)置成實(shí)心的整體等設(shè)計(jì)均可采用，只要保證流道側(cè)邊202內(nèi)部的形狀 即可，對(duì)于流道側(cè)邊202外側(cè)的具體形狀并不加以限定，可以采用任意形狀。當(dāng)?shù)撞恐苯釉O(shè) 置成光滑的弧面時(shí)，拼接組裝時(shí)通過普通的圓環(huán)就可加以穩(wěn)固。因此，本發(fā)明并不限定型腔 模型20底部及外側(cè)的具體形狀，并且，現(xiàn)有技術(shù)中任何能夠?qū)崿F(xiàn)將型腔模型20拼接組裝以 及進(jìn)行穩(wěn)固的方式均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，以上采用在型腔模型20底部還設(shè)置凸 起203并配合流道模型11拼接組裝只是一個(gè)實(shí)例，并不用于限定本發(fā)明。
另外，在本實(shí)例中，型腔模型20采用鋁制成，然而，這也只是一個(gè)實(shí)例，并不用于 限定本發(fā)明。 本發(fā)明的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型采用整體式結(jié)構(gòu)，把葉片模型和流道模 型設(shè)計(jì)在一個(gè)整體的型腔模型上，流道直接布置在模型主體上，解決了現(xiàn)有分體式模型中 連接圓角的缺陷問題。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一套能澆出整體式型腔模型的模具。在 設(shè)計(jì)模具時(shí)要充分考慮鑄件的收縮率和拔模斜度，根據(jù)不同要求的葉片數(shù)，劃分不等的流 道數(shù)，再根據(jù)流道的大小確定型腔模型模具外殼的大小，根據(jù)所需葉片的厚度、斜度及連接 圓角確定模具側(cè)板的大小，之后把幾個(gè)模具零件組裝成型，經(jīng)澆口澆鑄成葉片模型。具體 為首先，根據(jù)已設(shè)計(jì)完成的泵、渦輪零件圖得到葉片數(shù)量和單葉片形狀以及單葉片的流道尺寸，單葉片的流道尺寸根據(jù)葉片數(shù)均分零件的流道所得；之后，根據(jù)得到的葉片數(shù)量、單 葉片形狀以及單葉片的流道尺寸確定具體的型腔模型數(shù)量、單個(gè)型腔模型的形狀、連接圓 角的尺寸及單個(gè)型腔模型的流道尺寸，再根據(jù)所需的尺寸設(shè)計(jì)型腔模型的模型圖。另外，本 發(fā)明采用鋁制成，由于鋁在澆鑄后會(huì)收縮，所以型腔模型的尺寸應(yīng)根據(jù)收縮率比零件的正 常尺寸大。模型的尺寸確定后，就可以設(shè)計(jì)模具了。根據(jù)型腔模型的模型主體尺寸設(shè)計(jì)模 具外殼，其中流道和澆口就包括在外殼中，設(shè)計(jì)時(shí)注意考慮收縮率和拔模斜度，還要開足夠 數(shù)量的排氣孔。根據(jù)模型主體的斜度和圓角尺寸來設(shè)計(jì)側(cè)板及拼塊的斜度和圓角尺寸，然 后再加上后蓋和蓋板，至此葉片模具設(shè)計(jì)完成。其所用材料都是普通鋼材，用機(jī)加工就可實(shí) 現(xiàn)。加工完后把這幾大部件拼裝成型，從澆口注入鋁水，等冷卻收縮后，就形成了型腔模型。
基于上述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，本發(fā)明還提供一種利用上述的液力 偶合器泵輪/渦輪鑄造模型制造液力偶合器泵輪/渦輪的方法，包括以下步驟
(1)將各型腔模型進(jìn)行拼接，組裝泵輪/渦輪鑄造模型； (2)向組裝好的泵輪/渦輪鑄造模型中灌入造型用砂，制作泵輪/渦輪砂型及砂 心； (3)灌砂完成后，進(jìn)行拔模處理，取下泵輪/渦輪鑄造模型，得到泵輪/渦輪砂型及 砂芯； (4)將泵輪/渦輪砂型及砂芯進(jìn)行合箱，從澆冒口將鋁水注入，待冷卻后開箱，得 到泵輪/渦輪。 請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D7，其為采用本發(fā)明液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產(chǎn)的渦輪的結(jié) 構(gòu)示意圖。如圖所示，渦輪21的葉片211和流道212之間的各連接圓角213均準(zhǔn)確、光滑， 連接圓角213上不存在圓角尖角和圓角缺損，渦輪葉片211和流道212圓滑過渡，型腔的造 型滿足設(shè)計(jì)要求，增強(qiáng)了渦輪的性能。請(qǐng)參閱表l，其為采用本發(fā)明的液力偶合器泵輪/渦 輪鑄造模型和現(xiàn)有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產(chǎn)的泵輪/渦輪的性能對(duì)比表。
現(xiàn)有液力偶合器泵輪/渦 輪鑄造模型生產(chǎn)的泵輪/ 渦輪采用本發(fā)明的液力偶合 器泵輪/渦輪鑄造模型生 產(chǎn)的泵輪/渦輪
偶合器在額定功率下的 泵輪/渦輪安全系數(shù)23
泵輪/渦輪的力矩系數(shù)(速 比i=0.97時(shí))1.912.05 表1 由表1可以看出，采用本發(fā)明的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產(chǎn)的泵輪/渦 輪比現(xiàn)有鑄造模型生產(chǎn)的泵輪/渦輪的安全系數(shù)和力矩系數(shù)都有顯著提高，提高了泵輪/ 渦輪的性能。 本發(fā)明的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型將泵輪/渦輪葉片和流道設(shè)計(jì)在一個(gè)整 體的型腔模型上，通過加工來保證連接圓角的準(zhǔn)確性和光滑度。型腔模型的葉片和流道造 型都是簡單的平面和空間曲面，通過機(jī)加工就能很好的保證，有效改善了葉片側(cè)面、流道及 連接圓角的準(zhǔn)確性和光滑度，不會(huì)產(chǎn)生圓角尖角和圓角缺損，提高了泵輪/渦輪的型腔的準(zhǔn)確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了偶合器的動(dòng)力傳遞。并且， 在澆鑄工藝階段，光滑圓角能夠避免壁厚不均、充不滿、裂紋等澆鑄缺陷。同時(shí)，在熱處理工 藝階段，光滑圓角能夠釋放應(yīng)力，避免應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋和多次巨大的交變應(yīng)力對(duì)鑄件 的損傷，提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，在結(jié)構(gòu)上保證了泵輪、渦輪的強(qiáng)度，提高了偶合器的安全系 數(shù)，保證了偶合器的正常運(yùn)行。因此，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有泵輪/渦輪鑄造模型存在的葉 片模型與流道模型連接處圓角缺乏準(zhǔn)確性、容易出現(xiàn)圓角尖角和圓角缺損的缺點(diǎn)，提高了 泵輪/渦輪型腔的準(zhǔn)確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了液力偶合 器的動(dòng)力傳遞。 以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域 的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其特征在于，包括若干型腔模型，所述各型腔模型拼接連接，所述型腔模型包括模型主體和兩流道側(cè)邊，所述模型主體與泵輪/渦輪的葉片形狀相同，所述兩流道側(cè)邊分別設(shè)置在所述模型主體兩側(cè)，與所述模型主體一體成型制成，且所述模型主體與所述兩流道側(cè)邊圓角過渡。
2. 如權(quán)利要求l所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其特征在于，所述型腔模型底 部設(shè)置有凸起。
3. 權(quán)利要求l所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其特征在于，所述型腔模型采用 鋁制成。
4. 一種利用如權(quán)利要求l所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型制造液力偶合器泵輪/渦輪的方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 將各型腔模型進(jìn)行拼接，組裝泵輪/渦輪鑄造模型；(2) 向組裝好的泵輪/渦輪鑄造模型中灌入造型用砂，制作泵輪/渦輪砂型及砂芯；(3) 灌砂完成后，進(jìn)行拔模處理，取下泵輪/渦輪鑄造模型，得到泵輪/渦輪砂型及砂心；(4) 將泵輪/渦輪砂型及砂芯進(jìn)行合箱，從澆冒口將鋁水注入，待冷卻后開箱，得到泵 輪/渦輪。
全文摘要
一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，包括若干型腔模型，各型腔模型拼接連接，型腔模型包括模型主體和兩流道側(cè)邊，模型主體與泵輪/渦輪的葉片形狀相同，兩流道側(cè)邊分別設(shè)置在模型主體兩側(cè)，與模型主體一體成型制成，且模型主體與兩流道側(cè)邊圓角過渡。本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有泵輪/渦輪鑄造模型存在的葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準(zhǔn)確性、容易出現(xiàn)圓角尖角和圓角缺損的缺點(diǎn)，提高了泵輪/渦輪型腔的準(zhǔn)確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了液力偶合器的動(dòng)力傳遞。
文檔編號(hào)B22C7/00GK101773982SQ201010120699
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者梁世偉, 范玉, 閻德志 申請(qǐng)人:上海交大南洋機(jī)電科技有限公司