專利名稱：鎂合金汽車輪轂精密成型裝置及其成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬于精密成型裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鎂合金汽車輪轂精密成
型裝置及其工藝。
背景技術(shù)：
鎂合金是21世紀綠色環(huán)保材料，其重量是鋼的1/4，是鋁的64%，而且剛度、強度 相對較好，用它來制作汽車輪轂與其他金屬材料相比，在耐沖擊，吸振減震，阻尼性能方面 都超過其它金屬材料，是續(xù)鋼輪，鋁輪后減輕效果最突出的車輪材料。目前汽車工業(yè)面臨能 源、廢氣排放的制約，實現(xiàn)汽車自身的輕量化是汽車工業(yè)發(fā)展的一個重要方向，以鎂合金代 替鋁合金作汽車輪轂是汽車及小轎車發(fā)展的趨勢。 國外已采用鎂合金制造汽車輪轂。其工藝有低壓鑄造法、重力澆注法、以及模鍛旋 壓法等。前兩種工藝對制成的車輪分子晶粒粗大，縮松縮孔多，報廢率高；后一種模鍛、滾 壓、旋壓工藝，在品質(zhì)上有很大突破，制作的輪轂強度，韌性度有極大提高，但制造成本高， 其工序多，模具多，而且設(shè)備要求高，生產(chǎn)的鎂合金車輪價格高昂，只能用于賽車和高檔轎 車，很難進入普通汽車中應(yīng)用。而國內(nèi)目前較少有廠家生產(chǎn)鎂合金輪轂，工藝技術(shù)上采用的 仍是低壓制造法和重力澆鑄法。 已知中國專利申請?zhí)枮?3100893. 3提供了鎂合金汽車輪轂鑄擠復(fù)合成型方法， 采用鑄造工藝制成具有原始組織和形狀坯料，特點是預(yù)成型、鐓擠成型與等溫擠壓、以及精 整形工序，通過正反擠鐓，鍛壓成型，以及精整形工藝，涉及的設(shè)備較多，有鑄造設(shè)備、沖壓 設(shè)備、擠壓設(shè)備、精整設(shè)備等，為之工序周轉(zhuǎn)也多，所需成型模具多，設(shè)備投資較大，生產(chǎn)成 本較高。 如中國專利申請?zhí)?00510010214. 8固態(tài)熱擠壓鎂合金輪轂的成型裝置及其成型 方法。這種成型方法雖然簡單一次成型，但不足之處在于l.其裝置上凸模與下凸模定位， 采用的是導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，該定位方法，在冷沖模中適用，在熱擠壓模中并不合理，因為模具 受熱傳遞后，膨脹系數(shù)不一，導(dǎo)柱無法扦入導(dǎo)套，因為導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙較小，要扦入必須擴 大導(dǎo)套孔經(jīng)，如此定位將產(chǎn)生偏移。2.運用左右兩半分模法，制造的模架相對較大，自鎖力 度差，擠壓時易產(chǎn)生大量飛邊。3.左右兩半分模法，頂桿的力向上通過銷軸向外翻轉(zhuǎn)提取產(chǎn) 品，該結(jié)構(gòu)要求復(fù)雜，給裝配和維修帶來不便。4.加熱器的使用在凹模內(nèi)，受上升、翻轉(zhuǎn)、下 落，多次反復(fù)加熱器容易折斷損壞，加熱器在上凸模的外圍加熱中心受熱滲透緩慢，難以加 到理想溫度，而凸模外圍熱量不斷散發(fā)，浪費了電能。5.該裝置擠壓的車輪無條幅、形狀，需 后加工切削或沖擠等工藝來完成。6.該裝置擠壓的車輪由于導(dǎo)柱導(dǎo)套難以精確定位，造成 偏移，使毛坯車輪輪轂壁厚薄不均勻，材耗大，增加了余量，成本高。 綜上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的外鎂合金車輪制造的工藝，及成型裝置都存在一定缺陷 和不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鎂合金車輪輪轂在鑄造過程中存在的縮松、縮孔以 及冷隔、結(jié)晶粒粗大等的問題，提供一種鎂合金汽車輪轂精密成型裝置及其工藝，它采用預(yù) 成型凸模和成型凸模結(jié)合在一起對輪轂條幅一次成型，無需后續(xù)再沖擠加工；設(shè)計了圓桶 形模床，具有定位導(dǎo)向孔，穩(wěn)定牢固；四斜滑塊鎖模，擠壓的鎂合金車輪為尺寸近于凈值； 機加工余量少，工序簡單，操作方便，車輪晶粒細密，強度高，剛度好。 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種鎂合金汽車輪
轂精密成型裝置及其工藝，包括上模裝配、下模裝配，其特征是所述的上模裝配設(shè)有與模具
動作方向垂直的推拉油缸，推拉油缸連接上模連體座板，上模頭固定在上模連體座板的下
部；所述的下模裝配設(shè)有成型區(qū)和脫模區(qū)，成型區(qū)包括成型滑塊、下模型芯，成型滑塊設(shè)置
在圓桶形模床內(nèi)，圓桶形模床外表面設(shè)有圓桶形保溫裝置，脫模區(qū)設(shè)有頂桿機構(gòu)。 作為優(yōu)選，所述的上模連體座板的上部裝有上模軌道墊板，兩側(cè)設(shè)有可移動軌道。
同一直線高精度的移動軌道保證了兩付凸模同時作業(yè)時的工作點準確位置。 作為優(yōu)選，所述的上模頭設(shè)有兩付，即預(yù)成型凸模、成型凸模，兩付凸模同時固定
在上模連體座板上，并設(shè)置在與可移動軌道直線移動方向同一條中心線上，預(yù)成型凸模、成
型凸模與上模連體座板之間設(shè)有凸模隔熱層。如果是簡易形狀的車輪條幅，也可以由一個
凸模完成。預(yù)成型凸模和成型凸模在同一條直線上移動，以保證其位移誤差小。 作為優(yōu)選，所述的凸模與成型滑塊的配合處設(shè)有導(dǎo)向定位口 。導(dǎo)向定位口的定位
方式避免了導(dǎo)柱導(dǎo)套定位引起的定位不準有時難以工作的缺陷。 一般導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙設(shè)
計僅有0. 02 0. 03mm，導(dǎo)柱導(dǎo)套這種定位方法，較適用于冷沖模中，在熱擠壓模中因為模
具受熱后，膨脹系數(shù)不一，導(dǎo)致導(dǎo)柱無法扦入導(dǎo)套。 作為優(yōu)選，所述的脫模區(qū)設(shè)有下墊板，下墊板上部設(shè)有下模座，下模座上部為下模 固定托板，在下模座和下模固定托板之間墊設(shè)隔熱板。 作為優(yōu)選，所述的頂桿機構(gòu)包括若干支下頂桿，若干支下頂桿固定在頂桿托板上， 頂桿托板的中部設(shè)一穿過下模座和下墊板的導(dǎo)桿。 作為優(yōu)選，所述的上模裝配中的上模頭外圓上設(shè)有凸模固定套。凸模固定套具有 保溫作用。 作為優(yōu)選，所述的下模裝配中的成型區(qū)內(nèi)設(shè)有圓桶模床加熱器。圓桶形模床配套 圓桶模床加熱器，這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定牢固。 作為優(yōu)選，所述的上模頭、下模裝配中的成型區(qū)內(nèi)設(shè)有L型加熱器。采用L型或7
字形電熱管加熱器，將加熱端扦入凸模體內(nèi)和圓桶形模床體內(nèi)，以及下模型芯內(nèi)，這樣加熱
快、用電省，加熱器另 一端電源連接線串聯(lián)或并聯(lián)聯(lián)接，接有溫控儀監(jiān)測裝置。 作為優(yōu)選，所述的上模裝配、下模裝配中分別設(shè)有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。為保護油缸、
油路正常運作，防止模具加溫過程中油溫受熱過高。液壓機正常工作還應(yīng)注意，精密成型裝
置的加熱傳遞情況，如果上模軌道墊板、下墊板超過6(TC時，即可開啟冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，以
保證油壓機油溫正常。 作為優(yōu)選，所述的鎂合金汽車輪轂精密成型工藝，其特征在于以下步驟 (1)將鎂合金鑄棒片料放入加熱爐內(nèi)預(yù)熱加溫，溫度控制在180 45(TC，根據(jù)片
料大小，加溫時間適當增減，每增大一寸，加溫時間增5 25分鐘，均勻加溫，保溫1 2小時，防止過燒。
(2)將精密成型裝置的預(yù)成型凸模、成型凸模、圓桶形模床及下模型芯分別通過L
形加熱器，使這四部份裝置升溫180 45(TC范圍，恒溫20 40分鐘。 (3)將預(yù)成型凸模、成型凸模、下模型芯以及模腔表面全部敷涂或噴刷潤滑劑。 (4)將加溫后的鎂片或鎂錠片放入成型滑塊的導(dǎo)向定位口內(nèi)，壓機將預(yù)成型凸模
對鎂片或鎂錠片進行預(yù)壓成型，之后將預(yù)成型凸模提升并由推拉油缸移動至將成型凸模位
置進行成型擠壓。 (5)接上一步，當油壓機擠壓時，根據(jù)溫度、速率、投影面大小，不斷調(diào)整擠壓力和 擠壓速度。 (6)通過液壓機擠壓成近凈值毛坯鎂合金車輪后，啟動脫模區(qū)設(shè)有的頂桿機構(gòu)，使 成品脫離下模型芯及成型滑塊，即可取出。 (7)將近凈值的鎂合金車輪輪轂毛坯，由機加工切削完成，再進行微弧氧化涂裝處理。
本發(fā)明的有效效益是 1.將半成品凸模和成品凸模結(jié)合在一起，將兩套凸模的工作合二為一來完成，減 少產(chǎn)品的周轉(zhuǎn)和模具制造成本，加快了成型速度；成型后車輪帶有條幅，后續(xù)加工余量減 少，獲得近凈值精密成型件；更換條幅花樣方便，只要更換一個成品上凸模就可以獲得。
2.該裝置采用推拉油缸、道軌導(dǎo)向，使用方便快捷，調(diào)換凸模速度快，經(jīng)半成品凸 模壓形后能快速進入成品凸模成型。 3.采用圓桶狀模床，模具容易加工，體積緊湊，自鎖力度強，內(nèi)設(shè)置四塊斜滑塊，自 鎖裝置和頂出機構(gòu)裝置，車輪成品后頂出方便。 4.采用L形或7字形電熱管加熱器，將加熱端扦入凸模體內(nèi)、圓桶形模床體內(nèi)，以 及下模型芯內(nèi)，加熱快且節(jié)電，而另一端連接溫控儀監(jiān)測，可有效地進行監(jiān)測和控制。
5.設(shè)有凸模隔熱層和下模隔熱板，圓桶形模床外加圓桶形保溫裝置，阻止熱量散 發(fā)，節(jié)約大量電能。 6.為防止模具加溫過程中油溫受熱過高，在上模軌道墊板、下墊板中設(shè)置了水循 環(huán)冷卻系統(tǒng)，保護了油缸油路正常運作。 因此，本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，操作方便，精度高，經(jīng)濟效益顯著的鎂合金汽 車輪轂精密成型裝置及其工藝。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明圖1的局部放大圖。
圖3是本發(fā)明圖2的M處局部放大圖。 圖中1.上模軌道墊板，2.預(yù)成型凸模，3.成型凸模，4.凸模隔熱層，5.上模連體 座板，6.凸模固定套，7.可移動軌道，8.推拉油缸，9.L型加熱器； 10.圓桶形模床，ll.成型滑塊，110.導(dǎo)向定位口，12.輪轂產(chǎn)品，13.下模型芯， 14.下模座，15.下墊板，16.導(dǎo)桿，17.下模固定托板，18.頂桿托板，19.下頂桿，20.圓桶形 保溫裝置，21.圓桶模床加熱器，22.冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
具體實施例方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
參見圖1、圖2，本實施例設(shè)一上模裝配、與其相配合的下模裝配兩大部分。
在上模裝配的兩側(cè)分別設(shè)有推拉油缸8，推拉油缸8連接一上模連體座板5，把上 模頭固定在上模連體座板5的下部，上模連體座板5的上部裝有上模軌道墊板l，兩側(cè)對稱 設(shè)有可移動軌道7，上模軌道墊板1與油壓機連接。 此實施例上模頭設(shè)有兩付，即預(yù)成型凸模2和成型凸模3，兩付凸模同時固定在上 模連體座板5上，預(yù)成型凸模2、成型凸模3與上模連體座板5之間都設(shè)有凸模隔熱層4。預(yù) 成型凸模2、成型凸模3內(nèi)都裝有L型加熱器9。 在上模裝配中的上模頭外圓上設(shè)一凸模固定套6，上模裝配中的上模軌道墊板中 設(shè)有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。 下模裝配分為成型區(qū)和脫模區(qū)，成型區(qū)設(shè)有成型滑塊11、下模型芯13，成型滑塊 11設(shè)置在圓桶形模床10內(nèi)，另設(shè)有圓桶模床加熱器21，把L型加熱器插入下模裝配中的下 模型芯內(nèi)。在圓桶形模床10的外表面設(shè)有圓桶形保溫裝置20。 脫模區(qū)中設(shè)有頂桿機構(gòu)，頂桿機構(gòu)包括四支下頂桿19，四支下頂桿19固定在頂桿 托板18上，頂桿托板18的中部設(shè)一穿過下模座14和下墊板15的導(dǎo)桿16，導(dǎo)桿16與油壓 機下部頂出油缸連接。 脫模區(qū)的下部設(shè)有下墊板15，下墊板15上部是下模座14，下模座14上部為下模 固定托板17，在下模座14和下模固定托板17之間墊有隔熱板。 下模裝配中的成型區(qū)的圓桶形模床10內(nèi)設(shè)有圓桶模床加熱器21，并設(shè)有7字形加 熱器。 下模裝配中的下墊板15中設(shè)有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22。 如圖3所示，在凸模與成型滑塊11的配合處設(shè)有導(dǎo)向定位口 110。 工作時有以下步驟 (1)將鎂合金AZ80連鑄棒片料放入加熱爐內(nèi)預(yù)熱加溫，溫度控制在30(TC，注意， 根據(jù)片料大小，加溫時間也適當增減，每增大一寸，加溫時間增12分鐘，但一個原則，必須 加溫均勻，保溫2小時，防止過燒。 (2)將精密成型裝置的預(yù)成型凸模2、成型凸模3，圓桶形模床IO，及下模型芯13 分別通過7字形加熱器，使該四部份裝置升溫180 45(TC范圍，并恒溫20 40分鐘。
(3)將預(yù)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噴刷潤滑 劑，采用耐高溫水劑石墨。 (4)將加溫后的鎂片放入成型滑塊11的導(dǎo)向定位口 110內(nèi)，油壓機通過預(yù)成型凸 模2對鎂合金餅進行預(yù)壓成型，之后將預(yù)成型凸模2提升并由推拉油缸8移動至將成型凸 模3位置進行成型擠壓。 (5)油壓機擠壓時，根據(jù)溫度、速率、投影面大小和油壓機的情況，均要不斷調(diào)整擠
壓力、和擠壓速度，不能以一個模式壓力比進行擠壓，具體情況要具體處理。 (6)通過液壓機擠壓成近凈值毛坯鎂合金車輪，啟動油壓機下部的油缸，頂起導(dǎo)桿
16，通過脫模區(qū)內(nèi)的頂桿機構(gòu)將四個斜成型滑塊11推升，使輪轂產(chǎn)品12脫離下模型芯13
及型腔，隨后取出。
(7)將近凈值的鎂合金車輪輪轂毛坯，由機加工切削完成，再進行微弧氧化進行涂 裝處理，即成為鎂合金車輪。 (8)在工作過程中，液壓機正常工作時也應(yīng)注意，精密成型裝置的加熱傳遞情況， 如果上模軌道墊板1、下墊板15超過6(TC時，即可開啟冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22，保證油壓機油溫正常。 上述實施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明的簡單變換 后的結(jié)構(gòu)均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，包括上模裝配、下模裝配，其特征是所述的上模裝配設(shè)有與模具動作方向垂直的推拉油缸(8)，推拉油缸(8)連接上模連體座板(5)，上模頭固定在上模連體座板(5)的下部；所述的下模裝配設(shè)有成型區(qū)和脫模區(qū)，成型區(qū)包括成型滑塊(11)、下模型芯(13)，成型滑塊(11)設(shè)置在圓桶形模床(10)內(nèi)，圓桶形模床(10)外表面設(shè)有圓桶形保溫裝置(20)，脫模區(qū)設(shè)有頂桿機構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所述的上模連體 座板(5)的上部裝有上模軌道墊板(l)，兩側(cè)設(shè)有可移動軌道(7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所述的上模頭分 為兩付凸模，即預(yù)成型凸模(2)、成型凸模(3)，兩付凸模同時固定在上模連體座板(5)上， 并設(shè)置在與可移動軌道(7)直線移動方向同一條中心線上，預(yù)成型凸模(2)、成型凸模(3) 與上模連體座板(5)之間設(shè)有凸模隔熱層(4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所述的凸模與成 型滑塊(11)的配合處設(shè)有導(dǎo)向定位口 (110)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所述的脫模區(qū)設(shè) 有下墊板(15)，下墊板(15)上部設(shè)有下模座(14)，下模座(14)上部為下模固定托板(17)， 在下模座(14)和下模固定托板(17)之間墊設(shè)隔熱板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所述的頂桿 機構(gòu)包括若干支下頂桿(19)，若干支下頂桿(19)固定在頂桿托板(18)上，頂桿托板(18) 的中部設(shè)一穿過下模座(14)和下墊板(15)的導(dǎo)桿(16)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所 述的上模裝配中的上模頭外圓上設(shè)有凸模固定套(6)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所述的下模 裝配中的成型區(qū)內(nèi)設(shè)有圓桶模床加熱器(21)，上模頭內(nèi)、下模裝配中的成型區(qū)內(nèi)設(shè)有L型 加熱器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的鎂合金汽車輪轂精密成型裝置，其特征在于所述的 上模裝配、下模裝配中分別設(shè)有冷卻水循環(huán)系統(tǒng)(22)。
10. —種鎂合金汽車輪轂精密成型工藝，其特征在于以下步驟(1) 將鎂合金鑄棒片料放入加熱爐內(nèi)預(yù)熱加溫，溫度控制在180 45(TC，根據(jù)片料大 小，加溫時間適當增減，每增大一寸，加溫時間增5 25分鐘，均勻加溫，保溫1 2小時， 防止過燒。(2) 將精密成型裝置的預(yù)成型凸模(2)、成型凸模(3)、圓桶形模床(10)及下模型芯 (13)分別通過L形加熱器，使這四部份裝置升溫180 45(TC范圍，恒溫20 40分鐘。(3) 將預(yù)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噴刷潤 滑劑。(4) 將加溫后的鎂片或鎂錠片放入成型滑塊(11)的導(dǎo)向定位口 (110)內(nèi)，壓機通過預(yù) 成型凸模(2)對鎂片或鎂錠片進行預(yù)壓成型，之后將預(yù)成型凸模(2)提升并由推拉油缸(8) 移動至將成型凸模(3)位置進行成型擠壓。(5) 接上一步，當壓機擠壓時，根據(jù)溫度、速率、投影面大小，不斷調(diào)整擠壓力和擠壓速度。(6) 通過壓機擠壓成近凈值毛坯鎂合金車輪后，啟動脫模區(qū)設(shè)有的頂桿機構(gòu)，使成品脫 離下模型芯(13)及成型滑塊(ll)，即可取出。(7) 將近凈值的鎂合金車輪輪轂毛坯，由機加工切削完成，再進行微弧氧化涂裝處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及屬于精密成型裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鎂合金汽車輪轂精密成型裝置及其成型工藝。解決現(xiàn)有鎂合金車輪輪轂在鑄造過程中存在的縮松、縮孔以及冷隔、結(jié)晶粒粗大等的問題，包括上模裝配、下模裝配，其特征是所述的上模裝配設(shè)有與模具動作方向垂直的推拉油缸，推拉油缸連接上模連體座板，上模頭固定在上模連體座板的下部；所述的下模裝配設(shè)有成型區(qū)和脫模區(qū)，成型區(qū)包括成型滑塊、下模型芯，成型滑塊設(shè)置在圓桶形模床內(nèi)，圓桶形模床外表面設(shè)有圓桶形保溫裝置，脫模區(qū)設(shè)有頂桿機構(gòu)。機加工余量少，工序簡單，操作方便，車輪晶粒細密，強度高，剛度好。
文檔編號B21C23/00GK101780516SQ200910306869
公開日2010年7月21日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者劉紹東 申請人:劉紹東