鋁合金車輪模具冷卻節能設計及應用

蔡宇亮 劉增杰

摘要 文章結合作者工作實踐，重點論述了鋁合金車輪模具冷卻節能設計及應用。

關鍵詞：鋁合金車輪模具；冷卻節能設計；應用

1.立項背景

由于我國汽車制造業的快速發展以及國際市場的不斷開發，國內鋁合金輪轂市場發展強勁。目前，國內外鋁合金車輪模具冷卻技術主要采用風冷、水冷、水霧冷等技術，其中“節約就是創造”是公司發展的關鍵環節。

目前公司實際生產中對上模、底模及邊模的冷卻通常是對模具局部點的冷卻；實際生產中模具的溫度變化是以溫度場的形式漸變的。這種冷卻通過對局部點的冷卻達到局部面的冷卻效果，往往是效率較低，有時候甚至冷卻效果達不到。

公司擁有強大的模具設計技術力量，模具設計工程師經驗豐富，創新能力強，完全勝任新型模具冷卻節能設計工作；此外公司的現有設備以及生產工藝等均能滿足設計的要求，因此，鋁合金車輪模具冷卻節能開發項目完全可行。

2.總體開發思路

我公司決定自主研發模具冷卻節能技術，通過對鋁合金車輪模具主要部件-上模、底模及邊模冷卻結構的改進，較好的解決了既節約能源又提高效率的難題。同時對冷卻進行由點到面的結構改進，并增加內部銅棒加強冷卻效果，既達到提高冷卻效果，節約能源，提高了冷卻效率；并對車輪產品整體性能的提高起到了一個很好的推動作用。

3.技術方案

本項目目的在于開發一種新型模具冷卻設計技術，該模具適用于低壓鑄造鋁合金車輪的生產。在現有模具設計主體思路不變的前提下，實現了模具冷卻節能設計思路的改進提高，有效的節約成本，提高產品性能和生產效率。

4.產品工藝開發流程

4.1 開發流程

方案研討—模具設計—工藝設計—模具制造—模具試生產—試生產總結—小批量生產—批量生產總結—正式投產—項目總結。

4.2 具體開發步驟

（1）設計方案

采用對局部面銑槽冷卻的布置，在熱節點部位對面進行冷卻，使模具溫度的變化更貼近實際冷卻的溫度場變化。使溫度冷卻由點到面，提高冷卻針對性，變間接冷卻為直接冷卻。此方案對比局部點的模具冷卻設置來說，提高產品整體性能是很容易實現的，特別是輪盤的機械性能。

（2）實施效果圖展示如下：

（3）產品性能對比

（4）模具冷卻節能設計總結

模具冷卻節能設計及應用項目的實施，陸續開發了LZ382系列、L系列、LZ383系列，以及配套產品LZ401系列，共計數十套新模具。積累了大量的生產數據，并總結了非常實用的經驗：

① 前期模具設計，應充分考慮底模的輪輻布局以及三維分析的弱點和生產難點，不斷改進模具設計思路，最終結合生產工藝制定出一整套的思路。

② 對上模冷卻槽設計，設計中考慮安裝面斜線部位充分冷卻，同時有效結合生產上其它改進方案，增加銅棒局部加大冷卻方案；并通過測溫效果的檢驗，實際生產中X光及性能的檢驗，做出最終的改進思路。

③ 冷卻節能模具設計方式，從壓縮空氣利用率，壓力調節上進行了節約；節約了冷卻時間，改進了生產效率。同時也提高了產品性能和質量。

④ 在模具冷卻節能設計中，還存在一定的問題。例如需要依據每一款輪型的不同輪輻布局來相應調整冷卻面積的大小；冷卻冷卻節能槽的制作工藝上比普通的難度較大，不易控制等。此外在實際應用中存在一定的問題。

5.關鍵技術及創新點

（1）鋁合金車輪模具冷卻節能設計的應用，較好的解決了既節約能源又提高效率的難題，同時提高了車輪的整體機械性能。

（2）鋁合金車輪模具冷卻節能設計的應用，既達到提高冷卻效果，節約能源，提高冷卻效率；并推動了車輪產品整體性能的提高。

（3）鋁合金車輪模具冷卻節能設計的應用，思路明確，做到了設計和工藝改進的有效結合，經濟效益顯著。

6.總結

（1）技術成果及應用前景

經該工藝生產出的鋁合金車輪的各項性能指標均達到了設計要求，生產效率也得到了很大提升，產品性能得到了提高。模具冷卻節能設計工藝開發成功，極大的提高了產品成本節約，該工藝易于實施、可操作性強、生產效率高、機械性能好，能夠滿足主機廠在中高端市場對車輪“大直徑、高強度、輕量化”的要求，且投資成本低，具有較好的生產應用價值和市場推廣價值。

（2）存在的不足及有待完善的地方

例如前站廢品率偏高等，這些問題我們將在后續研發過程中予以解決，同時進一步提升生產效率和產品的機械性能也是我們繼續深入研發的下一個目標。

作者簡介：

蔡宇亮（1978年—）男，漢族，河北人，助理工程師，畢業于河北大學成人教育學院機械設計制造及其自動化專業，主要從事鋁合金車輪工程技術工作。