CN101780516A - 镁合金汽车轮毂精密成型装置及其成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及属于精密成型装置技术领域，尤其是涉及一种镁合金汽车轮毂精密成型装置及其成型工艺。解决现有镁合金车轮轮毂在铸造过程中存在的缩松、缩孔以及冷隔、结晶粒粗大等的问题，包括上模装配、下模装配，其特征是所述的上模装配设有与模具动作方向垂直的推拉油缸，推拉油缸连接上模连体座板，上模头固定在上模连体座板的下部；所述的下模装配设有成型区和脱模区，成型区包括成型滑块、下模型芯，成型滑块设置在圆桶形模床内，圆桶形模床外表面设有圆桶形保温装置，脱模区设有顶杆机构。机加工余量少，工序简单，操作方便，车轮晶粒细密，强度高，刚度好。

Description

镁合金汽车轮毂精密成型装置及其成型工艺

技术领域

本发明涉及属于精密成型装置技术领域，尤其是涉及一种镁合金汽车轮毂精密成型装置及其工艺。

背景技术

镁合金是21世纪绿色环保材料，其重量是钢的1/4，是铝的64％，而且刚度、强度相对较好，用它来制作汽车轮毂与其他金属材料相比，在耐冲击，吸振减震，阻尼性能方面都超过其它金属材料，是续钢轮，铝轮后减轻效果最突出的车轮材料。目前汽车工业面临能源、废气排放的制约，实现汽车自身的轻量化是汽车工业发展的一个重要方向，以镁合金代替铝合金作汽车轮毂是汽车及小轿车发展的趋势。

国外已采用镁合金制造汽车轮毂。其工艺有低压铸造法、重力浇注法、以及模锻旋压法等。前两种工艺对制成的车轮分子晶粒粗大，缩松缩孔多，报废率高；后一种模锻、滚压、旋压工艺，在品质上有很大突破，制作的轮毂强度，韧性度有极大提高，但制造成本高，其工序多，模具多，而且设备要求高，生产的镁合金车轮价格高昂，只能用于赛车和高档轿车，很难进入普通汽车中应用。而国内目前较少有厂家生产镁合金轮毂，工艺技术上采用的仍是低压制造法和重力浇铸法。

已知中国专利申请号为03100893.3提供了镁合金汽车轮毂铸挤复合成型方法，采用铸造工艺制成具有原始组织和形状坯料，特点是预成型、镦挤成型与等温挤压、以及精整形工序，通过正反挤镦，锻压成型，以及精整形工艺，涉及的设备较多，有铸造设备、冲压设备、挤压设备、精整设备等，为之工序周转也多，所需成型模具多，设备投资较大，生产成本较高。

如中国专利申请号200510010214.8固态热挤压镁合金轮毂的成型装置及其成型方法。这种成型方法虽然简单一次成型，但不足之处在于：1.其装置上凸模与下凸模定位，采用的是导柱导套定位，该定位方法，在冷冲模中适用，在热挤压模中并不合理，因为模具受热传递后，膨胀系数不一，导柱无法扦入导套，因为导柱、导套的间隙较小，要扦入必须扩大导套孔经，如此定位将产生偏移。2.运用左右两半分模法，制造的模架相对较大，自锁力度差，挤压时易产生大量飞边。3.左右两半分模法，顶杆的力向上通过销轴向外翻转提取产品，该结构要求复杂，给装配和维修带来不便。4.加热器的使用在凹模内，受上升、翻转、下落，多次反复加热器容易折断损坏，加热器在上凸模的外围加热中心受热渗透缓慢，难以加到理想温度，而凸模外围热量不断散发，浪费了电能。5.该装置挤压的车轮无条幅、形状，需后加工切削或冲挤等工艺来完成。6.该装置挤压的车轮由于导柱导套难以精确定位，造成偏移，使毛坯车轮轮毂壁厚薄不均匀，材耗大，增加了余量，成本高。

综上所述的现有技术中的外镁合金车轮制造的工艺，及成型装置都存在一定缺陷和不足。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有镁合金车轮轮毂在铸造过程中存在的缩松、缩孔以及冷隔、结晶粒粗大等的问题，提供一种镁合金汽车轮毂精密成型装置及其工艺，它采用预成型凸模和成型凸模结合在一起对轮毂条幅一次成型，无需后续再冲挤加工；设计了圆桶形模床，具有定位导向孔，稳定牢固；四斜滑块锁模，挤压的镁合金车轮为尺寸近于净值；机加工余量少，工序简单，操作方便，车轮晶粒细密，强度高，刚度好。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种镁合金汽车轮毂精密成型装置及其工艺，包括上模装配、下模装配，其特征是所述的上模装配设有与模具动作方向垂直的推拉油缸，推拉油缸连接上模连体座板，上模头固定在上模连体座板的下部；所述的下模装配设有成型区和脱模区，成型区包括成型滑块、下模型芯，成型滑块设置在圆桶形模床内，圆桶形模床外表面设有圆桶形保温装置，脱模区设有顶杆机构。

作为优选，所述的上模连体座板的上部装有上模轨道垫板，两侧设有可移动轨道。同一直线高精度的移动轨道保证了两付凸模同时作业时的工作点准确位置。

作为优选，所述的上模头设有两付，即预成型凸模、成型凸模，两付凸模同时固定在上模连体座板上，并设置在与可移动轨道直线移动方向同一条中心线上，预成型凸模、成型凸模与上模连体座板之间设有凸模隔热层。如果是简易形状的车轮条幅，也可以由一个凸模完成。预成型凸模和成型凸模在同一条直线上移动，以保证其位移误差小。

作为优选，所述的凸模与成型滑块的配合处设有导向定位口。导向定位口的定位方式避免了导柱导套定位引起的定位不准有时难以工作的缺陷。一般导柱、导套的间隙设计仅有0.02～0.03mm，导柱导套这种定位方法，较适用于冷冲模中，在热挤压模中因为模具受热后，膨胀系数不一，导致导柱无法扦入导套。

作为优选，所述的脱模区设有下垫板，下垫板上部设有下模座，下模座上部为下模固定托板，在下模座和下模固定托板之间垫设隔热板。

作为优选，所述的顶杆机构包括若干支下顶杆，若干支下顶杆固定在顶杆托板上，顶杆托板的中部设一穿过下模座和下垫板的导杆。

作为优选，所述的上模装配中的上模头外圆上设有凸模固定套。凸模固定套具有保温作用。

作为优选，所述的下模装配中的成型区内设有圆桶模床加热器。圆桶形模床配套圆桶模床加热器，这种结构稳定牢固。

作为优选，所述的上模头、下模装配中的成型区内设有L型加热器。采用L型或7字形电热管加热器，将加热端扦入凸模体内和圆桶形模床体内，以及下模型芯内，这样加热快、用电省，加热器另一端电源连接线串联或并联联接，接有温控仪监测装置。

作为优选，所述的上模装配、下模装配中分别设有冷却水循环系统。为保护油缸、油路正常运作，防止模具加温过程中油温受热过高。液压机正常工作还应注意，精密成型装置的加热传递情况，如果上模轨道垫板、下垫板超过60℃时，即可开启冷却水循环系统，以保证油压机油温正常。

作为优选，所述的镁合金汽车轮毂精密成型工艺，其特征在于以下步骤：

(1)将镁合金铸棒片料放入加热炉内预热加温，温度控制在180～450℃，根据片料大小，加温时间适当增减，每增大一寸，加温时间增5～25分钟，均匀加温，保温1～2小时，防止过烧。

(2)将精密成型装置的预成型凸模、成型凸模、圆桶形模床及下模型芯分别通过L形加热器，使这四部份装置升温180～450℃范围，恒温20～40分钟。

(3)将预成型凸模、成型凸模、下模型芯以及模腔表面全部敷涂或喷刷润滑剂。

(4)将加温后的镁片或镁锭片放入成型滑块的导向定位口内，压机将预成型凸模对镁片或镁锭片进行预压成型，之后将预成型凸模提升并由推拉油缸移动至将成型凸模位置进行成型挤压。

(5)接上一步，当油压机挤压时，根据温度、速率、投影面大小，不断调整挤压力和挤压速度。

(6)通过液压机挤压成近净值毛坯镁合金车轮后，启动脱模区设有的顶杆机构，使成品脱离下模型芯及成型滑块，即可取出。

(7)将近净值的镁合金车轮轮毂毛坯，由机加工切削完成，再进行微弧氧化涂装处理。

本发明的有效效益是：

1.将半成品凸模和成品凸模结合在一起，将两套凸模的工作合二为一来完成，减少产品的周转和模具制造成本，加快了成型速度；成型后车轮带有条幅，后续加工余量减少，获得近净值精密成型件；更换条幅花样方便，只要更换一个成品上凸模就可以获得。

2.该装置采用推拉油缸、道轨导向，使用方便快捷，调换凸模速度快，经半成品凸模压形后能快速进入成品凸模成型。

3.采用圆桶状模床，模具容易加工，体积紧凑，自锁力度强，内设置四块斜滑块，自锁装置和顶出机构装置，车轮成品后顶出方便。

4.采用L形或7字形电热管加热器，将加热端扦入凸模体内、圆桶形模床体内，以及下模型芯内，加热快且节电，而另一端连接温控仪监测，可有效地进行监测和控制。

5.设有凸模隔热层和下模隔热板，圆桶形模床外加圆桶形保温装置，阻止热量散发，节约大量电能。

6.为防止模具加温过程中油温受热过高，在上模轨道垫板、下垫板中设置了水循环冷却系统，保护了油缸油路正常运作。

因此，本发明是一种结构设计合理，操作方便，精度高，经济效益显著的镁合金汽车轮毂精密成型装置及其工艺。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明图1的局部放大图。

图3是本发明图2的M处局部放大图。

图中：1.上模轨道垫板，2.预成型凸模，3.成型凸模，4.凸模隔热层，5.上模连体座板，6.凸模固定套，7.可移动轨道，8.推拉油缸，9.L型加热器；

10.圆桶形模床，11.成型滑块，110.导向定位口，12.轮毂产品，13.下模型芯，14.下模座，15.下垫板，16.导杆，17.下模固定托板，18.顶杆托板，19.下顶杆，20.圆桶形保温装置，21.圆桶模床加热器，22.冷却水循环系统。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1、图2，本实施例设一上模装配、与其相配合的下模装配两大部分。

在上模装配的两侧分别设有推拉油缸8，推拉油缸8连接一上模连体座板5，把上模头固定在上模连体座板5的下部，上模连体座板5的上部装有上模轨道垫板1，两侧对称设有可移动轨道7，上模轨道垫板1与油压机连接。

此实施例上模头设有两付，即预成型凸模2和成型凸模3，两付凸模同时固定在上模连体座板5上，预成型凸模2、成型凸模3与上模连体座板5之间都设有凸模隔热层4。预成型凸模2、成型凸模3内都装有L型加热器9。

在上模装配中的上模头外圆上设一凸模固定套6，上模装配中的上模轨道垫板中设有冷却水循环系统。

下模装配分为成型区和脱模区，成型区设有成型滑块11、下模型芯13，成型滑块11设置在圆桶形模床10内，另设有圆桶模床加热器21，把L型加热器插入下模装配中的下模型芯内。在圆桶形模床10的外表面设有圆桶形保温装置20。

脱模区中设有顶杆机构，顶杆机构包括四支下顶杆19，四支下顶杆19固定在顶杆托板18上，顶杆托板18的中部设一穿过下模座14和下垫板15的导杆16，导杆16与油压机下部顶出油缸连接。

脱模区的下部设有下垫板15，下垫板15上部是下模座14，下模座14上部为下模固定托板17，在下模座14和下模固定托板17之间垫有隔热板。

下模装配中的成型区的圆桶形模床10内设有圆桶模床加热器21，并设有7字形加热器。

下模装配中的下垫板15中设有冷却水循环系统22。

如图3所示，在凸模与成型滑块11的配合处设有导向定位口110。

工作时有以下步骤：

(1)将镁合金AZ80连铸棒片料放入加热炉内预热加温，温度控制在300℃，注意，根据片料大小，加温时间也适当增减，每增大一寸，加温时间增12分钟，但一个原则，必须加温均匀，保温2小时，防止过烧。

(2)将精密成型装置的预成型凸模2、成型凸模3，圆桶形模床10，及下模型芯13分别通过7字形加热器，使该四部份装置升温180～450℃范围，并恒温20～40分钟。

(3)将预成型凸模2、成型凸模3、下模型芯13以及模腔表面全部敷涂或喷刷润滑剂，采用耐高温水剂石墨。

(4)将加温后的镁片放入成型滑块11的导向定位口110内，油压机通过预成型凸模2对镁合金饼进行预压成型，之后将预成型凸模2提升并由推拉油缸8移动至将成型凸模3位置进行成型挤压。

(5)油压机挤压时，根据温度、速率、投影面大小和油压机的情况，均要不断调整挤压力、和挤压速度，不能以一个模式压力比进行挤压，具体情况要具体处理。

(6)通过液压机挤压成近净值毛坯镁合金车轮，启动油压机下部的油缸，顶起导杆16，通过脱模区内的顶杆机构将四个斜成型滑块11推升，使轮毂产品12脱离下模型芯13及型腔，随后取出。

(7)将近净值的镁合金车轮轮毂毛坯，由机加工切削完成，再进行微弧氧化进行涂装处理，即成为镁合金车轮。

(8)在工作过程中，液压机正常工作时也应注意，精密成型装置的加热传递情况，如果上模轨道垫板1、下垫板15超过60℃时，即可开启冷却水循环系统22，保证油压机油温正常。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镁合金汽车轮毂精密成型装置，包括上模装配、下模装配，其特征是所述的上模装配设有与模具动作方向垂直的推拉油缸(8)，推拉油缸(8)连接上模连体座板(5)，上模头固定在上模连体座板(5)的下部；所述的下模装配设有成型区和脱模区，成型区包括成型滑块(11)、下模型芯(13)，成型滑块(11)设置在圆桶形模床(10)内，圆桶形模床(10)外表面设有圆桶形保温装置(20)，脱模区设有顶杆机构。

2.根据权利要求1所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的上模连体座板(5)的上部装有上模轨道垫板(1)，两侧设有可移动轨道(7)。

3.根据权利要求1所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的上模头分为两付凸模，即预成型凸模(2)、成型凸模(3)，两付凸模同时固定在上模连体座板(5)上，并设置在与可移动轨道(7)直线移动方向同一条中心线上，预成型凸模(2)、成型凸模(3)与上模连体座板(5)之间设有凸模隔热层(4)。

4.根据权利要求3所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的凸模与成型滑块(11)的配合处设有导向定位口(110)。

5.根据权利要求1所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的脱模区设有下垫板(15)，下垫板(15)上部设有下模座(14)，下模座(14)上部为下模固定托板(17)，在下模座(14)和下模固定托板(17)之间垫设隔热板。

6.根据权利要求1或5所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的顶杆机构包括若干支下顶杆(19)，若干支下顶杆(19)固定在顶杆托板(18)上，顶杆托板(18)的中部设一穿过下模座(14)和下垫板(15)的导杆(16)。

7.根据权利要求1或2或3或5所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的上模装配中的上模头外圆上设有凸模固定套(6)。

8.根据权利要求1或5所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的下模装配中的成型区内设有圆桶模床加热器(21)，上模头内、下模装配中的成型区内设有L型加热器。

9.根据权利要求1或2或5所述的镁合金汽车轮毂精密成型装置，其特征在于所述的上模装配、下模装配中分别设有冷却水循环系统(22)。

10.一种镁合金汽车轮毂精密成型工艺，其特征在于以下步骤：

(1)将镁合金铸棒片料放入加热炉内预热加温，温度控制在180～450℃，根据片料大小，加温时间适当增减，每增大一寸，加温时间增5～25分钟，均匀加温，保温1～2小时，防止过烧。

(2)将精密成型装置的预成型凸模(2)、成型凸模(3)、圆桶形模床(10)及下模型芯(13)分别通过L形加热器，使这四部份装置升温180～450℃范围，恒温20～40分钟。

(3)将预成型凸模(2)、成型凸模(3)、下模型芯(13)以及模腔表面全部敷涂或喷刷润滑剂。

(4)将加温后的镁片或镁锭片放入成型滑块(11)的导向定位口(110)内，压机通过预成型凸模(2)对镁片或镁锭片进行预压成型，之后将预成型凸模(2)提升并由推拉油缸(8)移动至将成型凸模(3)位置进行成型挤压。

(5)接上一步，当压机挤压时，根据温度、速率、投影面大小，不断调整挤压力和挤压速度。

(6)通过压机挤压成近净值毛坯镁合金车轮后，启动脱模区设有的顶杆机构，使成品脱离下模型芯(13)及成型滑块(11)，即可取出。

(7)将近净值的镁合金车轮轮毂毛坯，由机加工切削完成，再进行微弧氧化涂装处理。

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