專利名稱：一種鋁合金車輪重力機鑄造模具和設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋁合金車輪制造技術領域，特別涉及一種鋁合金車輪重力機鑄造模具和設備。
背景技術：
目前，國內外鋁合金車輪制造的方法有鍛造、擠壓鑄造、低壓鑄造和重力鑄造等，而低壓鑄造和重力鑄造為國內普遍使用的鑄造方法。低壓鑄造是鋁液在底模下部的保溫爐內，在氣體壓力作用下經升液管進入模具型腔，在壓力下成型、補縮、凝固。其中，重力鑄造是指鋁液在地球重力作用下注入型腔的工 藝，根據(jù)鋁液澆口位置的不同，分為中心澆注、邊模澆注和雙邊模澆注。其中中心澆注成型的輪轂毛坯有中心澆帽口、上輪輞帽口 ；邊模澆注成型的輪轂毛坯有邊澆帽口、中心帽口和上輪輞帽口 ；雙邊模澆成型的輪轂毛坯有中心帽口、上輪輞帽口、兩個邊澆帽口。此三種澆注方式成型的鋁合金車輪的帽口太多(比如14英寸輪轂原重力毛坯每件用鋁達到18公斤左右，新技術則8. 5公斤左右)，脫模變形量大，后續(xù)加工余量大，導致產品的重量成品率低；多余帽口與過多鋁屑重熔燒損和能耗浪費巨大。另外，此三種澆注方式都是通過人工將鋁液從澆口處一次次澆注至型腔中，充型過程人工因素較多，成型的鋁合金輪轂的質量穩(wěn)定性欠佳，如人工澆注節(jié)奏和充型速度掌握不到位，常常會使鋁合金車輪的漏氣率增大。

實用新型內容針對現(xiàn)有鋁合金車輪制造的缺點，本實用新型提供一種新型的鋁合金車輪重力機鑄造模具和設備。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的措施一種鋁合金車輪重力鑄造模具，鑄造模具包括鑄造模具結構、保溫杯、截堵導液裝置，鑄造模具結構包括頂模、頂模模芯、邊模、底模、型腔、底模分流錐、中心帽口、分流錐冷卻管、底模輪心冷卻管、底模R角冷卻管、邊模R角冷卻管、頂模R角冷卻管、頂模模芯的冷卻管、頂桿板連接導向柱、頂桿板下板、頂桿板上板、輪緣頂桿、頂模連接螺釘，頂模通過頂桿板連接導向柱和頂模連接螺釘與頂模連接板連接；頂桿板和頂桿板下板與頂桿板安裝動板連接，同時，分流錐設置于底模上；此外，頂桿板下板、頂桿板上板均為中空環(huán)形板；鑄造模具通過其型腔與保溫杯相連通，保溫杯設置于頂模上，保溫杯底部設置有截堵裝置導液套管。所述保溫杯包括保溫杯體、保溫杯加熱裝置(燃氣加熱管或電加熱)、保溫杯儲液杯、保溫杯支撐板，保溫杯帽口鋁液返回加壓管、保溫杯帽口鋁液返回加壓透氣塞，其中，保溫杯儲液杯焊接有套管。所述截堵導液裝置主要由導液套管內管、導液套管外管構成，導液套管內管密封固定于保溫杯儲液杯底端，導液套管內管的下端與中心帽口上出口端及模具型腔相連通構成鋁液流通通道，鋁液流通通道上設有過濾網，底模分流錐上也設有過濾網；導液套管外管為活動連接。一種鋁合金車輪重力鑄造設備，鋁合金車輪鑄造設備包括設備加壓裝置、設備頂桿脫模裝置；還包括氣體壓力，所述氣體壓力加在位于頂模上方的儲液杯或邊模上方的儲液杯；所述設備加壓裝置包括油缸或氣缸與保溫杯儲液杯的杯口端設置有加壓密封蓋，力口壓密封蓋上設置有進氣管遠端三通接排氣閥、壓力檢測管、加壓密封蓋上的密封彈簧、加壓密封動板、加壓進氣主管、壓力檢測主管、壓力檢測主管實心堵頭、加壓進氣主管實心堵頭、加壓進氣起源軟管、壓力檢測軟管、加壓缸動板，油缸或氣缸固定于靜板上，進氣管上分別設置有進氣閥門和排氣閥門，進氣管與氣源相連通。。所述設備脫模裝置包括油缸固定靜板、主拉桿、脫模油缸、脫?？招睦瓧U，脫模拉桿連接實心堵頭、燃氣入口軟管或電加熱線入口、燃氣出口軟管或電加熱線出口、返壓出口軟管、返壓進氣口軟管，其中，固定靜板固定于主拉桿上；設備脫模拉桿脫模動板固定連接，脫模動板與脫模油缸固定連接，同時，脫模油缸與油缸固定靜板固定連接；頂桿板安裝動板與脫模空心拉桿連接、頂模連接板與主拉桿連接、頂桿板連接導向柱與頂桿板安裝動板連接。本實用新型的有益效果大大減少毛坯原材料的應用及能源消耗，同時減少脫模變形量及后續(xù)加工余量，從而大大提高產品成品率；減少鑄造出的鋁合金車輪帽口，實現(xiàn)連續(xù)自動澆注、充型、補縮和結晶凝固，減少人為澆注因素對產品質量穩(wěn)定性的影響的同時有效降低了生產中的工人勞動強度。

圖1，本實用新型剖面結構示意圖。
具體實施方式
一種鋁合金車輪重力機鑄造模具、設備改進及其鑄造方法，如圖1所示，包括改造后的鑄造方法、改造后鑄造模具、改進后的鋁合金車輪鑄造設備，改造后的鑄造方法通過改造后鑄造模具、改進后的鋁合金車輪鑄造設備實現(xiàn)。在實際專利實施過程中，首先，鑄造方法為根據(jù)鑄件重量把定量鋁液倒入保溫杯，在保溫杯內的鋁液在氣體壓力作用下經導液套管從頂模上端的澆口進入模具型腔，鋁液在氣體壓力作用下完成充型、補縮、凝固，該方法包括以下步驟第一步，在底模分流錐7. 5上放置過濾網7. 122后合模；第二步，啟動油缸，打開加壓密封蓋8.2 ;第三步，往保溫杯內注入鑄造鋁合金車輪所需要的定量鋁液并過濾；第四步，啟動澆注啟動按鈕，加壓密封蓋8. 2密封的同時進氣加壓管8. 31進氣自動控制打開，保溫杯內氣體壓力按工藝要求加壓；第五步，存放在保溫杯內的鋁液在氣體壓力作用下經導液套管自上而下開始流向模具型腔，連續(xù)澆注、充型、補縮和凝固；第六步，利用冷卻裝置冷卻鋁合金車輪重力鑄造模具和模具型腔中的鋁液，鋁合金車輪毛坯凝固，無邊帽口的輪轂成型。第七步，打開邊模，頂模帶動鋁車輪鑄件起模，取件手進入到接料位置，輪緣頂桿頂出鑄件并收回輪緣頂桿，主油缸上升到位，取件手回位并完成鑄造過程。采用以上工藝，每次澆注鋁液用量減少許多，所以減輕了工人勞動強度；鑄造的毛坯去除了邊帽口，力口工余量少，降低了成本。由于是自動化澆注，鑄件在氣體壓力下凝固，所以質量的穩(wěn)定性和可靠性大大提高。該方法的設備成本比低壓鑄造輪轂低，鋁車輪制造成本也低于重力制造和低壓鑄造。其次，改造后鑄造模具包括鑄造模具結構、保溫杯、截堵導液裝置，鑄造模具結構包括所述頂模7.1、頂模模芯7. 12、邊模7. 2、底模7. 3、型腔7. 4、底模分流錐7. 5、中心帽口 7. 121、分流錐冷卻管7. 51、底模輪心冷卻管7. 52、底模R角冷卻管7. 53、邊模R角冷卻管7. 54、頂模R角冷卻管7. 55、頂模模芯7. 12的冷卻管7. 56、頂桿板連接導向柱7. 61、頂桿板下板7. 62、頂桿板上板7. 63、輪緣頂桿7. 63、頂模連接螺釘7. 64，頂模7.1通過7. 61和7. 64與頂模連接板9. 4連接；頂桿板7. 61和7. 62與頂桿板安裝動板9. 5連接，同時，分流錐7. 5設置于底模7. 3上；此外，在頂模7.1與邊模7. 2輪緣上端封口 7. 41不設邊帽口(去除了原工藝的邊帽口，只留必要的隨型加工余量)，達到本實用新型的主要要求之一；另外鑄件輪輞變形小，加工余量小，毛坯重量進一步減輕；輪緣頂桿7. 65固定在頂桿板下板7. 62與頂桿板上板7. 63之間,頂桿板下板7. 62與頂桿板上板7. 63套在頂桿板連接導向柱7. 61上并與頂桿板安裝動板9. 5連接，頂桿板連接導向柱7. 61下端連接頂模7.1而上端連接頂模連接板9. 4。頂模連接板9. 4與脫模拉桿9. 21連接，頂模連接板9. 4與主拉桿9.1連接。鑄件脫模時便可以由輪緣頂桿7. 65頂出，同時輪緣頂桿7. 65也可以方便回位。頂桿板下板7. 62、頂桿板上板7. 63均為中空環(huán)形板；鑄造模具通過其型腔7. 4與保溫杯相連通，保溫杯設置于頂模7.1上(或邊模7. 2上原工藝邊澆口位置，只是毛坯又會增加點帽口)，保溫杯底部設置有截堵裝導液置管。保溫杯包括保溫杯體6、保溫杯加熱裝置(燃氣加熱管或電加熱)6. 15、保溫杯儲液杯6. 12、保溫杯支撐板6. 11、保溫杯帽口鋁液返回加壓管6. 112、保溫杯帽口鋁液返回加壓透氣塞6. 113，其中保溫杯儲液杯6. 12焊接有6. 121套管，方便插入套管端出高溫的保溫杯儲液杯6. 12處理故障或更換保溫杯儲液杯6. 12 ;截堵導液裝置主要由導液套管內管6. 161、導液套管外管6. 162構成，導液套管內管6. 161密封固定(螺紋連接或壓緊連接固定)于保溫杯儲液杯6. 12底端，導液套管內管6. 161的下端與中心帽口 7. 121上出口端及模具型腔相連通構成鋁液流通通道，鋁液流通通道上設有筒狀過濾網6. 10 ;導液套管外管6. 162為活動連接。當加壓密封蓋8. 2打開時，導液套管外管6. 162可以活動取出，方便處理帽口拔斷等故障(鋁液漏斗6. 61也可以定期取出更換過濾網，減少了過濾網的浪費)。導液套管主要有兩種結構一種是圖示結構，導液套管內管6. 161固定在儲液杯6. 12底部且該管上端開側口方便招液進入,導液套管外管6. 162上端焊接圓形薄鋼板形成導液套管外管整體結構，導液套管外管6. 162上端與導液套管內管6. 161上端水平緊密接觸，導液套管外管6. 162下端與儲液杯6. 12底部有間隙，方便鋁液在壓力下從此間隙經內管和外管之間進入模具型腔；另一種是導液套管內管6. 161固定在儲液杯6. 12底部且其上端不開側口，導液套管外管6. 162上端焊接圓形薄鋼板形成導液套管外管整體結構，導液套管外管6. 162上端蓋下平面與導液套管內管6. 161上端水平面留有一定間隙，導液套管外管6. 162下端與儲液杯6. 12底部水平面緊密接觸并開有側口，方便鋁液在壓力下從側口經內管和外管之間進入模具型腔；這兩種方式導液套管外管6. 162都是可活動取出的，導夜套管內外管也可以是陶瓷管；導液套管也可以用n形管取代實現(xiàn)堵截導液功能，只是堵帽口類故障處理不便。同時，保溫杯加熱裝置6. 15 (燃氣加熱管或電加熱)采取燃氣加熱，簡便可靠、成本低；保溫杯加熱裝置6. 15也可以采取電加熱。由于設置了保溫杯、截堵和導液裝置，這樣在保溫杯和截堵裝置的作用下，鑄造鋁合金車輪所需的鋁液便可待全部加入到保溫杯內后不會在重力作用下流進模具型腔，再在加壓裝置氣體壓力的作用下鋁液經導液管自動注入模具型腔內，實現(xiàn)連續(xù)自動澆注、充型、補縮和結晶凝固，因此無需在本實用新型鋁合金車輪重力鑄造模具上成型的鋁合金輪轂上輪輞處設置帽口，便能鑄造出性能良好的鋁合金車輪毛坯，這樣鑄造出來的鋁合金車輪去除了原重力模具工藝的邊帽口，減少了大量廢料，而且由于采用了輪唇頂桿脫模方式，輪輞變形量小后續(xù)加工余量也少，從而大大提高了鑄件的重量成品率。市場上目前在重力機上安裝的重力模具缺點，生產的鋁車輪邊帽口大；為了輪輞充型容易而增加壁厚，加工余量大；脫模采用反頂邊帽口方式，脫模時變形量大；重量成品率低，舉例老式重力機模具生產一件普通14*6英寸桑塔納鋁車輪毛坯用去18公斤鋁，而該實用新型的模具生產的毛坯只需8. 5公斤鋁。最后，改進后的鋁合金車輪鑄造設備包括設備加壓裝置、設備脫模裝置；設備加壓裝置包括油缸或氣缸8.1與保溫杯儲液杯6. 12的杯口端設置有加壓密封蓋8. 2，加壓密封蓋8. 2上設置有進氣管8. 31 (遠端三通接排氣閥)、壓力檢測管8. 32、加壓密封蓋8. 2上的密封彈簧8. 21、加壓密封動板8. 22、加壓進氣主管8. 312、壓力檢測主管8. 322、壓力檢測主管實心堵頭8. 321、加壓進氣主管實心堵頭8. 311、加壓進氣起源軟管8. 313、壓力檢測軟管
8.323、加壓缸動板8. 4，油缸或氣缸8.1固定于靜板9上，進氣管8. 31上分別設置有進氣閥門和排氣閥門，進氣管8. 31與氣源相連通。同時，設備加壓裝置實現(xiàn)主要體現(xiàn)為改進包括PLC控制氣體加壓功能，PLC控制氣體加壓功能為氣源經過控制柜聯(lián)通軟管8. 313，再經過加壓進氣主管8. 312連通接到儲液杯6. 12，設備加壓裝置的油缸或氣缸8.1帶動加壓缸動板8. 4推動加壓進氣主鋼管8. 312連接的加壓密封動板8. 22，加壓密封動板8. 22壓縮加壓密封蓋8. 2上的密封彈簧8. 21推動加壓密封蓋8. 2對儲液杯6. 12實施密封，PLC發(fā)出加壓指令對儲液杯6. 12內的鋁液加壓；氣體壓力檢測是氣體經過壓力檢測管8. 32、壓力檢測主鋼管8. 322和壓力檢測軟管8. 323連接到控制柜的壓力檢測元件，壓力檢測元件把壓力變化情況反饋給PLC，PLC根據(jù)鑄造加壓需要進行控制加壓。所述對儲液杯6. 12密封機構的加壓缸動板8. 4由所述油缸或氣缸8.1帶動，油缸或氣缸8.1安裝到固定在重力鑄造機主拉桿9.1上的靜板9上。此外，設備脫模裝置包括油缸固定靜板9、主拉桿9.1、脫模油缸9. 2、脫?？招睦瓧U9. 21，脫模拉桿連接實心堵頭9. 23、燃氣入口軟管(或入口電加熱線)9. 3、燃氣出口軟管(或出口電加熱線)9. 24、返壓出口軟管9. 232、返壓進氣口軟管9. 231，其中，固定靜板9固定于主拉桿9.1上；設備脫模拉桿9. 21與脫模動板9. 25固定連接，脫模動板9. 25與脫模油缸9. 2固定連接，同時，脫模油缸9. 2與油缸固定靜板9固定連接；頂桿板安裝動板9. 5與脫?？招睦瓧U9. 21連接、頂模連接板9. 4與主拉桿9.1連接、頂桿板連接導向柱7. 61與頂桿板安裝動板9. 5連接。同時，設備脫模裝置實現(xiàn)主要體現(xiàn)為鑄件輪緣頂桿脫模機構，鑄件輪緣頂桿脫模機構的作用主要是為了實現(xiàn)脫模和合模自動化，并減少脫模時鑄件變形，從而可以減少鑄件的加工余量。油缸固定靜板9固定在重力鑄造機主拉桿
9.1上隨鑄造機主拉桿9.1上下運動，脫模油缸9. 2固定在油缸固定靜板9上，脫模拉桿連接實心堵頭9. 23與脫模空心拉桿9. 21焊接或螺紋連接，再與脫模動板9. 25、頂桿板安裝動板9. 5連接。這樣脫模油缸9. 2通過脫模機構帶動頂桿板安裝動板9. 5，使輪緣頂桿7. 65頂出或收回。脫模空心拉桿9. 21、加壓進氣主鋼管8. 312、壓力檢測主管8. 322采用空心鋼管，它們除了起到脫模和密封拉桿的力傳遞作用，也起到氣體或燃氣通道作用，這樣避免模具加熱時對軟管的損壞而產生故障。如果采取電加熱，電線可走脫?？招睦瓧U9. 21，防止模具加熱時燒壞電線。由于設置密封裝置、加壓裝置、脫模裝置，這樣在模具配合下，鑄造鋁合金車輪所需的鋁液便可待全部加入到保溫杯內后，再在加壓裝置的作用下鋁液會自動注入模具型腔內，實現(xiàn)連續(xù)自動澆注、充型、補縮和結晶凝固，無需在本實用新型的鑄造模具上輪輞處設置帽口，便能鑄造出性能良好的鋁合金車輪毛坯，這樣鑄造出來的鋁合金車輪去除了原重力模具工藝的邊帽口，而且由于采用了輪唇頂桿脫模方式，輪輞變形量小后續(xù)加工余量也少，從而大大提高了鑄件的重量成品率。由于設置了密封、加壓、脫模裝置，便于實現(xiàn)自動化，消除了手工澆注因素對產品質量穩(wěn)定性的影響。另外該設備還可以安裝原來的有邊帽口模具生產的功能，脫模方式、冷卻方式也可以按照原來方式進行。改進后的設備物美價廉，生產的產品成本低、質量好。目前市場上重力機只能安裝老式重力模具生產，生產的鋁車輪邊帽口大；加工余量大；脫模采用反頂邊帽口方式，脫模時變形量大；重量成品率低。本領域內普通的技術人員的簡單更改和替換都是本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種鋁合金車輪重力鑄造模具，其特征在于，鑄造模具包括鑄造模具結構、保溫杯、 截堵導液裝置，鑄造模具結構包括頂模(7.1)、頂模模芯(7. 12)、邊模(7. 2)、底模(7. 3)、 型腔(7. 4)、底模分流錐(7. 5)、中心帽口(7. 121)、分流錐冷卻管(7. 51)、底模輪心冷卻管 (7. 52)、底模R角冷卻管(7. 53)、邊模R角冷卻管(7. 54)、頂模R角冷卻管(7. 55)、頂模模芯(7. 12)的冷卻管(7. 56)、頂桿板連接導向柱(7. 61)、頂桿板下板(7. 62)、頂桿板上板 (7. 63)、輪緣頂桿(7. 65)、頂模連接螺釘(7. 64)，頂模(7.1)通過頂桿板連接導向柱(7. 61) 和頂模連接螺釘(7. 64)與頂模連接板(9. 4)連接；頂桿板(7. 63)和頂桿板下板(7. 62)與頂桿板安裝動板(9. 5)連接，同時，分流錐(7. 5)設置于底模(7. 3)上；此外，頂桿板下板 (7. 62)、頂桿板上板(7. 63)均為中空環(huán)形板；鑄造模具通過其型腔(7. 4)與保溫杯相連通， 保溫杯設置于頂模(7.1)上，保溫杯底部設置有截堵裝置導液套管。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁合金車輪重力鑄造模具，其特征在于，所述保溫杯包括保溫杯體出)、保溫杯加熱裝置(6. 15)、保溫杯儲液杯(6. 12)、保溫杯支撐板(6. 11)，保溫杯帽口鋁液返回加壓管(6. 112)、保溫杯帽口鋁液返回加壓透氣塞(6. 113)，其中，保溫杯儲液杯(6. 12)焊接有(6. 121)套管。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種鋁合金車輪重力鑄造模具，其特征在于，所述截堵導液裝置主要由導液套管內管(6. 161)、導液套管外管(6. 162)構成，導液套管內管(6. 161)密封固定于保溫杯儲液杯(6. 12)底端，導液套管內管(6. 161)的下端與中心帽口(7. 121)上出口端及模具型腔相連通構成鋁液流通通道，鋁液流通通道上設有過濾網(6. 10)，底模分流錐上也設有過濾網(7. 122);導液套管外管(6. 162)為活動連接。
4.一種鋁合金車輪重力鑄造設備，其特征在于，鋁合金車輪鑄造設備包括設備加壓裝置、設備頂桿脫模裝置，還包括氣體壓力，所述氣體壓力加在位于頂模(7.1)上方的儲液杯 (6. 12)或邊模(7. 2)上方的儲液杯(6. 12);所述設備加壓裝置包括油缸或氣缸(8.1)與保溫杯儲液杯(6. 12)的杯口端設置有加壓密封蓋(8. 2)，加壓密封蓋(8.2)上設置有進氣管 (8. 31)遠端三通接排氣閥、壓力檢測管(8. 32)、加壓密封蓋(8. 2)上的密封彈簧(8. 21)、 加壓密封動板(8. 22)、加壓進氣主管(8. 312)、壓力檢測主管(8. 322)、壓力檢測主管實心堵頭(8. 321)、加壓進氣主管實心堵頭(8. 311)、加壓進氣起源軟管(8. 313)、壓力檢測軟管 (8. 323)、加壓缸動板(8. 4)，油缸或氣缸(8.1)固定于靜板(9)上，進氣管(8. 31)上分別設置有進氣閥門和排氣閥門，進氣管(8.31)與氣源相連通。
5.根據(jù)權利要求4所述一種鋁合金車輪重力鑄造設備，其特征在于，所述設備脫模裝置包括油缸固定靜板(9)、主拉桿(9.1)、脫模油缸(9. 2)、脫?？招睦瓧U(9. 21)，脫模拉桿連接實心堵頭(9. 23)、燃氣入口軟管或電加熱線入口(9. 3)、燃氣出口軟管或電加熱線出口(9. 24)、返壓出口軟管(9. 232)、返壓進氣口軟管(9. 231)，其中，固定靜板(9)固定于主拉桿(9.1)上；設備脫模拉桿(9. 21)脫模動板(9. 25)固定連接，脫模動板(9. 25)與脫模油缸(9.2)固定連接，同時，脫模油缸(9.2)與油缸固定靜板(9)固定連接；頂桿板安裝動板(9. 5)與脫模空心拉桿(9. 21)連接、頂模連接板(9. 4)與主拉桿(9.1)連接、頂桿板連接導向柱(7.61)與頂桿板安裝動板(9.5)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種鋁合金車輪重力鑄造模具，鑄造模具包括鑄造模具結構、保溫杯、截堵導液裝置，鑄造模具結構包括頂模、頂模模芯、邊模、底模、型腔、底模分流錐、中心帽口、分流錐冷卻管、底模輪心冷卻管、底模R角冷卻管、邊模R角冷卻管、頂模R角冷卻管、頂模模芯的冷卻管、頂桿板連接導向柱、頂桿板下板、頂桿板上板、輪緣頂桿、頂模連接螺釘，頂模通過頂桿板連接導向柱和頂模連接螺釘與頂模連接板連接；本實用新型的有益效果大大減少毛坯原材料的應用及能源消耗，同時減少脫模變形量及后續(xù)加工余量，從而大大提高產品成品率。
文檔編號B22C9/28GK202824540SQ20122033290
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權日2012年7月11日
發(fā)明者何丙軍, 喬海中 申請人:何丙軍, 喬海中