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1模具設計

（1）澆口面積設計要點。低壓鑄造方案較其它鑄造法單純，鑄件由離澆口最遠程開始往澆口處凝固，而產生方向性凝固，為達成此目的，澆口的大小、位置和數量都需考慮。就鋁合金輪圈低壓鑄造來說，澆口的數量及位置有機臺決定。澆口的斷面積設計需避免產生擾流，下式為澆口斷面積的理論計算公式。式中a：澆口最小斷面積（cm2）G：含澆口鑄件重量；t：澆注時間μ：金屬液在某溫度時的流動阻力系數，一般為0.3~0.4。ρ：金屬液在該溫度時的密度，2.4g/cm3g：重力加速度H：液面至鑄件頂端的高度，cm但上式只考慮鑄件的充模而未考慮鑄件的補縮，因此計算所得到的結果將比實際所需要的斷面積小很多，為了考慮澆口系統的補縮作用，可采用斷面內接園直徑來確定澆口尺寸。為了有效完成鑄件補縮的要求，使鑄件產生方向性凝固，必須符合以下條件：升液管上段內徑鑄件澆口內接園直徑鑄件最厚斷面內接園直徑。

（2）模具分型面的確定。模型采用水平分模，分上模、邊模和底模三部分。邊模與底模分型面選擇在離輪圈下端面上偏尺寸R處，以保證輪圈加工時定位準確及夾持。邊模為四拆結構，與鑄造機臺的水平液壓缸連接。底模材料采用熱作模具鋼如H13。上模、邊模選用QT600。

（3）模具壁厚的確認。模具厚度一般依據鑄件的方向性凝固，在需先凝固的地方模具厚度采用較厚的原則，在需提供補水的通道采用較薄的原則。局部厚度及間隙依據模具熱脹系數來設計其間隙，并利用厚度變化來對鑄胚局部變形作校正處理，防止漏水。模具的中心部位，鑄件壁較厚，為了充分發揮中心澆口的補縮作用，有利于鑄件的順序凝固，希望此處最后凝固。在確定壁厚時，選取較小的壁厚比，即模具壁厚（δm）與鑄件壁厚（δc）之比較小，δm/δc=1.5-1.8；而在模具四周輪緣部位，鑄件壁較薄，此處鑄件應最先凝固，選取較大的壁厚比，即δc=4-4.8。模具的其它部位平滑過渡。模具制作完成后需經過測量核對重要尺寸是否于設計圖面吻合。

（4）模具型腔尺寸的確定。鑄件的梯度一般依據鑄件的方向性凝固，在先凝固的部位鑄件較薄，然后按順序凝固的順序依次增大，到最后凝固的地方鑄件最厚，確認輪圈Rim加工余量時，在對加工部位留正常的余量外，還應考慮鑄造時輪圈Rim的順序冷卻，即要求鑄件壁厚有一定的漸變度，上（下）部比下（上）部增厚0.5~1mm。根據此輪圈Rim順序冷卻原則對輪圈Rim余量作相應的增加，以保證鑄件的順序冷卻。

（5）模具的排氣系統設計。低壓鑄造一般是不設冒口，頂端為封閉，因此模具的排氣設計特別重要，常用的排氣方式有下列幾種：1）在分模面設置排氣槽，可迅速排出模穴內的氣體而又不會使鋁液溢出；2）將方形、六角形或八角型之銷打入圓形之孔洞中，達到排氣之目的；3）在需要排氣處設置透氣塞；4）利用各個模具之間隙排氣。

（6）冷卻系統。冷卻系統的設計原則是：首先Rim部位由上往下順序凝固，隨后A面肋部位由外部向中心逐漸冷卻；這樣鑄件冷卻時才能保證充分補縮，防止產生縮孔、縮松、夾渣、熱裂等缺陷。而Rim鑄件厚度一般在7-8.5mm，且Rim部位遠離中心澆口，鑄件散熱快，由模具本身自然冷卻即可，但對模具自然散熱而言，控制模具鑄胚厚度來保證由上往下的順序凝固。故模具的冷卻部位主要集中在A面肋、中心澆口處，而Rim部位則無需冷卻系統。低壓鑄造生產的缺陷比較多主要有縮孔、水痕、冷隔、氣孔、渣孔、拉模等，例鋁合金輪轂模具生產的過程中容易拉模咬傷改善，輪轂的設計外觀往往由于客戶的要求，肋側的脫模角度比較小，容易在生產過程中拉莫以及模具生產時間久后模具表面擦傷，改善方法：1）設計圖面時盡量說服客人，改大肋側的脫模角度；2）底模的硬度提升；3）底模可以在首批量生產后表面進行氮化處理。

2發展方向

低壓鑄造法從被大量使用以來已經30多年了，已確立了鋁合金鑄件的重要的地位。根據以上內容，可以考慮以下鋁合金輪轂鑄造技術的課題：（1）底模的冷卻方式改善，提高材料強度；（2）生產性的提高（提高控制技術、后處理線的同步化、全自動化生產線的推進）；（3）縮短開發時間；（4）技能的延續（上涂料、鑄造條件的調整等）。

作者：范萬春 單位：廈門民興工業有限公司