铝合金车轮模具冷却节能设计及应用

蔡宇亮 刘增杰

摘要 文章结合作者工作实践，重点论述了铝合金车轮模具冷却节能设计及应用。

关键词：铝合金车轮模具；冷却节能设计；应用

1.立项背景

由于我国汽车制造业的快速发展以及国际市场的不断开发，国内铝合金轮毂市场发展强劲。目前，国内外铝合金车轮模具冷却技术主要采用风冷、水冷、水雾冷等技术，其中“节约就是创造”是公司发展的关键环节。

目前公司实际生产中对上模、底模及边模的冷却通常是对模具局部点的冷却；实际生产中模具的温度变化是以温度场的形式渐变的。这种冷却通过对局部点的冷却达到局部面的冷却效果，往往是效率较低，有时候甚至冷却效果达不到。

公司拥有强大的模具设计技术力量，模具设计工程师经验丰富，创新能力强，完全胜任新型模具冷却节能设计工作；此外公司的现有设备以及生产工艺等均能满足设计的要求，因此，铝合金车轮模具冷却节能开发项目完全可行。

2.总体开发思路

我公司决定自主研发模具冷却节能技术，通过对铝合金车轮模具主要部件-上模、底模及边模冷却结构的改进，较好的解决了既节约能源又提高效率的难题。同时对冷却进行由点到面的结构改进，并增加内部铜棒加强冷却效果，既达到提高冷却效果，节约能源，提高了冷却效率；并对车轮产品整体性能的提高起到了一个很好的推动作用。

3.技术方案

本项目目的在于开发一种新型模具冷却设计技术，该模具适用于低压铸造铝合金车轮的生产。在现有模具设计主体思路不变的前提下，实现了模具冷却节能设计思路的改进提高，有效的节约成本，提高产品性能和生产效率。

4.产品工艺开发流程

4.1 开发流程

方案研讨—模具设计—工艺设计—模具制造—模具试生产—试生产总结—小批量生产—批量生产总结—正式投产—项目总结。

4.2 具体开发步骤

（1）设计方案

采用对局部面铣槽冷却的布置，在热节点部位对面进行冷却，使模具温度的变化更贴近实际冷却的温度场变化。使温度冷却由点到面，提高冷却针对性，变间接冷却为直接冷却。此方案对比局部点的模具冷却设置来说，提高产品整体性能是很容易实现的，特别是轮盘的机械性能。

（2）实施效果图展示如下：

（3）产品性能对比

（4）模具冷却节能设计总结

模具冷却节能设计及應用项目的实施，陆续开发了LZ382系列、L系列、LZ383系列，以及配套产品LZ401系列，共计数十套新模具。积累了大量的生产数据，并总结了非常实用的经验：

① 前期模具设计，应充分考虑底模的轮辐布局以及三维分析的弱点和生产难点，不断改进模具设计思路，最终结合生产工艺制定出一整套的思路。

② 对上模冷却槽设计，设计中考虑安装面斜线部位充分冷却，同时有效结合生产上其它改进方案，增加铜棒局部加大冷却方案；并通过测温效果的检验，实际生产中X光及性能的检验，做出最终的改进思路。

③ 冷却节能模具设计方式，从压缩空气利用率，压力调节上进行了节约；节约了冷却时间，改进了生产效率。同时也提高了产品性能和质量。

④ 在模具冷却节能设计中，还存在一定的问题。例如需要依据每一款轮型的不同轮辐布局来相应调整冷却面积的大小；冷却冷却节能槽的制作工艺上比普通的难度较大，不易控制等。此外在实际应用中存在一定的问题。

5.关键技术及创新点

（1）铝合金车轮模具冷却节能设计的应用，较好的解决了既节约能源又提高效率的难题，同时提高了车轮的整体机械性能。

（2）铝合金车轮模具冷却节能设计的应用，既达到提高冷却效果，节约能源，提高冷却效率；并推动了车轮产品整体性能的提高。

（3）铝合金车轮模具冷却节能设计的应用，思路明确，做到了设计和工艺改进的有效结合，经济效益显著。

6.总结

（1）技术成果及应用前景

经该工艺生产出的铝合金车轮的各项性能指标均达到了设计要求，生产效率也得到了很大提升，产品性能得到了提高。模具冷却节能设计工艺开发成功，极大的提高了产品成本节约，该工艺易于实施、可操作性强、生产效率高、机械性能好，能够满足主机厂在中高端市场对车轮“大直径、高强度、轻量化”的要求，且投资成本低，具有较好的生产应用价值和市场推广价值。

（2）存在的不足及有待完善的地方

例如前站废品率偏高等，这些问题我们将在后续研发过程中予以解决，同时进一步提升生产效率和产品的机械性能也是我们继续深入研发的下一个目标。

作者简介：

蔡宇亮（1978年—）男，汉族，河北人，助理工程师，毕业于河北大学成人教育学院机械设计制造及其自动化专业，主要从事铝合金车轮工程技术工作。