权利要求

1.一种铝合金轮毂重力铸造模具，包括上模(1)、下模(2)和侧模(3)，所述上模(1)、下模(2)及侧模(3)合模后围合形成轮毂型腔(5)，其特征在于：所述侧模(3)的内侧沿轮毂型腔(5)的周向分布有多个补缩腔室(31)，各所述补缩腔室(31)分别与轮毂型腔(5)的顶部轮辋区域连通，所述侧模(3)上还设有侧向冷却组件(32)，所述侧向冷却组件(32)分布于补缩腔室(31)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：所述补缩腔室(31)的截面积自上而下呈渐缩设置。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：所述侧模(3)上设有多个安装槽(33)，所述冷却组件包括多个设于对应安装槽(33)中的轮辋冷却管(321)，多个所述轮辋冷却管(321)环绕补缩腔室(31)外侧设置，所述轮辋冷却管(321)的进水口和出水口贯穿侧模(3)外壁。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：还包括设于侧模(3)上方的加压机构(6)，所述加压机构(6)用于对补缩腔室(31)中的铝液进行挤压。

5.根据权利要求4所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：所述加压机构(6)包括密封盖板(61)和设于密封盖板(61)上的热膨胀滑动组件(62)，所述密封盖板(61)用于对补缩腔室(31)的上端开口进行封闭，所述热膨胀滑动组件(62)包括外套筒(621)、微孔板(622)和热膨胀体(623)，所述外套筒(621)的底部封闭、顶部敞口，所述微孔板(622)活动设置于外套筒(621)中，且所述微孔板(622)与外套筒(621)的内侧壁之间存在一定的摩擦力，所述外套筒(621)的内底壁和微孔板(622)之间设有可变空间(624)，所述热膨胀体(623)填充于可变空间(624)中，所述密封盖板(61)上设有供外套筒(621)穿过的挤压口(611)，所述密封盖板(61)上设有固定件(612)，所述微孔板(622)与固定件(612)相连。

6.根据权利要求5所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：所述热膨胀体(623)为膨胀陶瓷颗粒或膨胀石墨颗粒。

7.根据权利要求5所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：所述挤压口(611)的内侧壁上设有耐高温密封圈(6111)，所述外套筒(621)的外筒壁与耐高温密封圈(6111)的内圈紧配设置。

8.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：所述下模(2)的顶部设有若干容置槽(21)，所述容置槽(21)中滑动密封设置有嵌合块(22)，所述嵌合块(22)连接有顶升装置(7)。

9.根据权利要求8所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：所述顶升装置(7)包括升降驱动模组(71)和设于升降驱动模组(71)输出端的升降板(72)，所述升降板(72)设于下模(2)的下侧，所述升降板(72)上设有若干与嵌合块(22)一一对应设置的顶升杆(73)，所述下模(2)下端设有供对应顶升杆(73)通过的避让孔(23)，所述避让孔(23)与对应的容置槽(21)连通，所述顶升杆(73)的顶端穿过避让孔(23)与对应的嵌合块(22)相连，所述顶升杆(73)为空心杆且所述顶升杆(73)内设有底部冷却件(731)。

10.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂重力铸造模具，其特征在于：还包括浇注系统(4)，所述浇注系统(4)包括设于侧模(3)上的浇口(41)和流道(42)，所述浇口(41)呈漏斗状，所述流道(42)的上端与浇口(41)的下端连通，所述流道(42)的下端与轮毂型腔(5)连通，所述流道(42)的截面积随铝液的流动方向呈阶梯式递减或非线性递减设置。

说明书

技术领域

[0001]本申请涉及铝合金铸造的领域，尤其是涉及一种铝合金轮毂重力铸造模具。

背景技术

[0002]轮毂是车辆承载与转向的核心部件，其性能直接影响行车安全与能效。铝合金轮毂凭借轻量化、高比强度的优势，已成为现代汽车的主流选择。重力铸造作为铝合金轮毂的主要成形工艺，通过金属液自重填充模具型腔，经自然凝固形成毛坯。这一工艺的关键在于模具设计，尤其是轮辋区域的补缩结构——边冒。

[0003]边冒是设置在轮毂模具侧模上的储液腔体，其核心作用在于补偿轮辋凝固收缩所需的金属液，同时收集氧化夹杂与气体。传统方案采用整圈式边冒结构，即环绕轮辋一周的连续环形腔体。该结构虽能覆盖整个补缩区域，却存在固有缺陷：整圈边冒需消耗大量铝液维持补缩能力，实际有效利用率较低，导致原材料浪费;环形结构的连续性使得热量积聚难以消散，轮辋冷却时间显著延长，影响生产效率;冗长的补缩路径导致金属液流动阻力增大，末端区域补缩流量明显衰减，易在轮辐过渡区形成缩松缺陷。

[0004]此外，整圈边冒凝固后形成的环形飞边需切割打磨，后处理工序繁琐且成本较高。尽管业界尝试优化冒口尺寸或增设冷却水道，但受限于环形结构的空间束缚，始终难以平衡补缩效率与资源消耗。如何实现精准补缩与高效冷却的协同，成为铝合金轮毂重力铸造工艺升级的关键难题。

发明内容

[0005]为了改善传统整圈式边冒导致的金属利用率低、补缩路径冗长的问题，本申请提供一种铝合金轮毂重力铸造模具。

[0006]本申请提供的一种铝合金轮毂重力铸造模具，采用如下的技术方案：

一种铝合金轮毂重力铸造模具，包括上模、下模和侧模，所述上模、下模及侧模合模后围合形成轮毂型腔，所述侧模的内侧沿轮毂型腔的周向分布有多个补缩腔室，各所述补缩腔室分别与轮毂型腔的顶部轮辋区域连通，所述侧模上还设有侧向冷却组件，所述侧向冷却组件分布于补缩腔室的外侧。

[0007]通过采用上述技术方案，将传统整圈式边冒替换为沿轮毂型腔周向分布的多个独立补缩腔室，并结合侧向冷却组件，直接针对传统环形边冒的固有缺陷进行改进，一方面，离散化补缩腔室大幅减少铝液占用量，降低原材料浪费;分体式设计缩短补缩路径，确保轮辐过渡区等末端区域铝液流动阻力减小，避免因补缩流量衰减导致的缩松缺陷;另一方面，侧向冷却组件通过定向散热打破整圈边冒的热量积聚，有利于加速轮辋区域顺序凝固，缩短冷却周期;此外，分体式补缩腔室凝固后形成独立飞边，简化切割打磨工序，降低后处理成本，从而在提升补缩效率、减少资源消耗、优化生产效率之间实现协同。

[0008]可选的，所述补缩腔室的截面积自上而下呈渐缩设置。

[0009]通过采用上述技术方案，补缩腔室截面积自上而下渐缩，利用渐缩结构在铝液凝固收缩时逐步增加补缩压力，弥补分体式腔室体积减小的补缩力损失，确保与传统整圈边冒等效的补缩强度，同时渐缩设计引导铝液优先填充轮辋收缩区域，减少无效铝液残留，进一步提升材料利用率。

[0010]可选的，所述侧模上设有多个安装槽，所述冷却组件包括多个设于对应安装槽中的轮辋冷却管，多个所述轮辋冷却管环绕补缩腔室外侧设置，所述轮辋冷却管的进水口和出水口贯穿侧模外壁。

[0011]通过采用上述技术方案，在侧模安装槽中设置环绕补缩腔室的轮辋冷却管，通过冷却水循环精准控制分体式补缩腔室外侧的散热速率，避免传统环形冷却水道因连续结构导致的局部散热不均，从而抑制晶粒粗化，改善轮辋区域力学性能，同时冷却管与补缩腔室离散布局适配分体式热场分布，强化冷却效率与补缩能力。

[0012]可选的，还包括设于侧模上方的加压机构，所述加压机构用于对补缩腔室中的铝液进行挤压。

[0013]通过采用上述技术方案，在侧模上方增设加压机构，通过对补缩腔室铝液施加持续压力，强制铝液在凝固后期向轮辋区域流动，补偿分体式腔室可能存在的动态补缩压力不足，显著提升补缩效果，减少内部孔隙率，同时避免传统方案依赖自然收缩补缩的被动性。

[0014]可选的，所述加压机构包括密封盖板和设于密封盖板上的热膨胀滑动组件，所述密封盖板用于对补缩腔室的上端开口进行封闭，所述热膨胀滑动组件包括外套筒、微孔板和热膨胀体，所述外套筒的底部封闭、顶部敞口，所述微孔板活动设置于外套筒中，且所述微孔板与外套筒的内侧壁之间存在一定的摩擦力，所述外套筒的内底壁和微孔板之间设有可变空间，所述热膨胀体填充于可变空间中，所述密封盖板上设有供外套筒穿过的挤压口，所述密封盖板上设有固定件，所述微孔板与固定件相连。

[0015]通过采用上述技术方案，利用热膨胀滑动组件的热膨胀特性，在铝液凝固过程中通过热膨胀体受热膨胀推动外套筒下移，自动调节补缩腔室铝液压力，实现与凝固进程匹配的动态补缩，无需外部动力控制，相比传统机械加压机构简化结构并提高响应稳定性，同时微孔板与外套筒的摩擦设计缓冲压力突变，防止补缩过量导致的轮辋变形。

[0016]可选的，所述热膨胀体为膨胀陶瓷颗粒或膨胀石墨颗粒。

[0017]通过采用上述技术方案，选用膨胀陶瓷颗粒或膨胀石墨颗粒作为热膨胀体，利用其耐高温性和稳定的热膨胀系数，确保加压机构在高温铸造环境中长期稳定工作，避免传统金属热膨胀材料因氧化或蠕变导致的性能衰减，从而维持补缩压力的可控性。

[0018]可选的，所述挤压口的内侧壁上设有耐高温密封圈，所述外套筒的外筒壁与耐高温密封圈的内圈紧配设置。

[0019]通过采用上述技术方案，在挤压口内侧设置耐高温密封圈并与外套筒紧配合，防止铝液泄漏或气体渗入，确保加压过程的密封性，同时密封圈设计耐受高温环境，避免传统密封结构因热疲劳导致的频繁维护问题。

[0020]可选的，所述下模的顶部设有若干容置槽，所述容置槽中滑动密封设置有嵌合块，所述嵌合块连接有顶升装置。

[0021]通过采用上述技术方案，在下模顶部设置可滑动嵌合块及顶升装置，脱模时通过顶升杆均匀施力推动嵌合块上移，消除传统脱模依赖模具分离的刚性拉扯，避免轮毂变形或表面损伤，同时嵌合块滑动密封设计减少铝液渗入模具间隙，延长模具使用寿命。

[0022]可选的，所述顶升装置包括升降驱动模组和设于升降驱动模组输出端的升降板，所述升降板设于下模的下侧，所述升降板上设有若干与嵌合块一一对应设置的顶升杆，所述下模下端设有供对应顶升杆通过的避让孔，所述避让孔与对应的容置槽连通，所述顶升杆的顶端穿过避让孔与对应的嵌合块相连，所述顶升杆为空心杆且所述顶升杆内设有底部冷却件。

[0023]通过采用上述技术方案，在顶升杆内部设置底部冷却件，利用空心杆结构在顶升过程中同步冷却轮毂底部，加速该区域凝固并缩小与轮辋区域的温差，减少残余应力导致的尺寸偏差，同时底部冷却与侧向冷却组件形成协同散热网络，优化整体冷却均匀性。

[0024]可选的，还包括浇注系统，所述浇注系统包括设于侧模上的浇口和流道，所述浇口呈漏斗状，所述流道的上端与浇口的下端连通，所述流道的下端与轮毂型腔连通，所述流道的截面积随铝液的流动方向呈阶梯式递减或非线性递减设置。

[0025]通过采用上述技术方案，将浇注系统流道截面积设计为阶梯式或非线性递减，通过流动阻力梯度控制铝液充型速度，减少传统单一流道因流速不均导致的紊流和氧化夹杂，同时适配分体式补缩腔室的离散供液需求，确保各补缩腔室同步充型，改善轮毂内部组织均匀性。

[0026]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过多个独立的补缩腔室的设置，将传统整圈式边冒替换为沿轮毂型腔周向分布的多个独立补缩腔室，并结合侧向冷却组件，直接针对传统环形边冒的固有缺陷进行改进，一方面，离散化补缩腔室大幅减少铝液占用量(仅覆盖关键收缩区域)，降低原材料浪费;分体式设计缩短补缩路径，确保轮辐过渡区等末端区域铝液流动阻力减小，避免因补缩流量衰减导致的缩松缺陷;另一方面，侧向冷却组件通过定向散热打破整圈边冒的热量积聚，有利于加速轮辋区域顺序凝固，缩短冷却周期;此外，分体式补缩腔室凝固后形成独立飞边，简化切割打磨工序，降低后处理成本，从而在提升补缩效率、减少资源消耗、优化生产效率之间实现协同。

[0027]2.通过在侧模安装槽中设置环绕补缩腔室的轮辋冷却管，通过冷却水循环精准控制分体式补缩腔室外侧的散热速率，避免传统环形冷却水道因连续结构导致的局部散热不均，从而抑制晶粒粗化，改善轮辋区域力学性能，同时冷却管与补缩腔室离散布局适配分体式热场分布，强化冷却效率与补缩能力。

[0028]3.通过加压机构的设置，在侧模上方增设加压机构，通过对补缩腔室铝液施加持续压力，强制铝液在凝固后期向轮辋区域流动，补偿分体式腔室可能存在的动态补缩压力不足，显著提升补缩效果，减少内部孔隙率，同时避免传统方案依赖自然收缩补缩的被动性。

[0029]4.通过将浇注系统流道截面积设计为阶梯式或非线性递减，通过流动阻力梯度控制铝液充型速度，减少传统单一流道因流速不均导致的紊流和氧化夹杂，同时适配分体式补缩腔室的离散供液需求，确保各补缩腔室同步充型，改善轮毂内部组织均匀性。

附图说明

[0030]图1是本申请实施例一的整体结构示意图。

[0031]图2是体现本申请实施例一中侧模的俯视图。

[0032]图3是体现本申请实施例一中补缩腔室具体构造的结构示意图。

[0033]图4是体现本申请实施例二中加压机构的结构示意图。

[0034]图5是图4中A处的局部放大示意图。

[0035]图6是体现本申请实施例三中顶升装置的结构示意图。

[0036]附图标记说明：1、上模;2、下模;21、容置槽;22、嵌合块;23、避让孔;3、侧模;31、补缩腔室;32、侧向冷却组件;321、轮辋冷却管;33、安装槽;4、浇注系统;41、浇口;42、流道;5、轮毂型腔;6、加压机构;61、密封盖板;611、挤压口;6111、耐高温密封圈;612、固定件;6121、连接杆;62、热膨胀滑动组件;621、外套筒;622、微孔板;623、热膨胀体;624、可变空间;7、顶升装置;71、升降驱动模组;72、升降板;73、顶升杆;731、底部冷却件。

具体实施方式

[0037]以下结合图1-图6，对本申请作进一步详细说明。

[0038]实施例一：

[0039]本申请实施例一公开一种铝合金轮毂重力铸造模具。参照图1-图2，一种铝合金轮毂重力铸造模具，包括上模1、下模2、侧模3和浇注系统4，上模1、下模2及侧模3合模后围合形成轮毂型腔5，侧模3的内侧沿轮毂型腔5的周向分布有多个补缩腔室31，各补缩腔室31分别与轮毂型腔5的顶部轮辋区域连通，侧模3上还设有侧向冷却组件32，侧向冷却组件32分布于补缩腔室31的外侧。本实施例一中，补缩腔室31设置有四个。

[0040]该铸造模具传统整圈式边冒替换为沿轮毂型腔5周向分布的多个独立补缩腔室31，形成“多腔室边冒”，并结合侧向冷却组件32，直接针对传统环形边冒的固有缺陷进行改进，一方面，离散化补缩腔室31大幅减少铝液占用量(仅覆盖关键收缩区域)，降低原材料浪费;分体式设计缩短补缩路径，确保轮辐过渡区等末端区域铝液流动阻力减小，避免因补缩流量衰减导致的缩松缺陷;另一方面，侧向冷却组件32通过定向散热打破整圈边冒的热量积聚，有利于加速轮辋区域顺序凝固，缩短冷却周期;此外，分体式补缩腔室31凝固后形成独立飞边，简化切割打磨工序，降低后处理成本，从而在提升补缩效率、减少资源消耗、优化生产效率之间实现协同。

[0041]参照图1和图3，各补缩腔室31的截面积自上而下呈渐缩设置。本实施例一中，补缩腔室31呈倒置梯形。如此，利用渐缩结构在铝液凝固收缩时逐步增加补缩压力，弥补分体式腔室体积减小的补缩力损失，确保与传统整圈边冒等效的补缩强度，同时渐缩设计引导铝液优先填充轮辋收缩区域，减少无效铝液残留，进一步提升材料利用率。

[0042]参照图2-图3，侧模3上开设有多个安装槽33，冷却组件包括多个设于对应安装槽33中的轮辋冷却管321，多个轮辋冷却管321环绕补缩腔室31外侧设置，轮辋冷却管321的进水口和出水口贯穿侧模3外壁。本实施例一中，轮辋冷却管321设置有四个。如此，在安装槽33中设置环绕补缩腔室31的轮辋冷却管321，通过冷却水循环精准控制分体式补缩腔室31外侧的散热速率，有利于避免传统环形冷却水道因连续结构导致的局部散热不均，从而抑制晶粒粗化，改善轮辋区域力学性能，同时冷却管与补缩腔室31离散布局适配分体式热场分布，强化了冷却效率与补缩能力。

[0043]参照图1和图3，浇注系统4包括开设于侧模3上的浇口41和流道42，浇口41呈漏斗状，流道42的上端与浇口41的下端连通，流道42的下端与轮毂型腔5连通，流道42的截面积随铝液的流动方向呈阶梯式递减或非线性递减设置。如此，当铝液从浇口41进入流道42时，通过流动阻力梯度控制铝液充型速度，有利于减少传统单一流道42因流速不均导致的紊流和氧化夹杂，同时适配分体式补缩腔室31的离散供液需求，从而确保各补缩腔室31同步充型，进一步改善轮毂内部组织均匀性。

[0044]实施例二：

[0045]本申请实施例二公开一种铝合金轮毂重力铸造模具。参照图4，实施例二与实施例一的不同之处在于：该重力铸造模具还包括设于侧模3上方的加压机构6，加压机构6用于对补缩腔室31中的铝液进行挤压。本实施例二通过对补缩腔室31铝液施加持续压力，强制铝液在凝固后期向轮辋区域流动，补偿分体式腔室可能存在的动态补缩压力不足，显著提升补缩效果，减少内部孔隙率，同时避免传统方案依赖自然收缩补缩的被动性。

[0046]参照图4和图5，加压机构6包括密封盖板61和设于密封盖板61上的热膨胀滑动组件62，密封盖板61用于对补缩腔室31的上端开口进行封闭，热膨胀滑动组件62包括外套筒621、微孔板622和热膨胀体623，外套筒621的底部封闭、顶部敞口，微孔板622活动设置于外套筒621中，且微孔板622与外套筒621的内侧壁之间存在一定的摩擦力，外套筒621的内底壁和微孔板622之间设有可变空间624，热膨胀体623填充于可变空间624中，密封盖板61上开设有供外套筒621穿过的挤压口611，密封盖板61上固定有固定件612，微孔板622与固定件612相连。本实施例二中，固定件612为固定架，微孔板622通过连接杆6121与固定架固定连接，连接杆6121为弹簧杆，能够缓冲热膨胀压力突变，防止补缩过量的同时避免刚性连接导致的微孔板622卡死或密封失效;此外，弹簧杆的弹性回复力平衡微孔板622与外套筒621内壁的摩擦力，确保热膨胀体623冷却收缩后微孔板622可稳定复位，维持加压机构6的循环使用可靠性，从而在无需外部控制的前提下实现补缩压力的动态平衡与结构自恢复。

[0047]在补缩腔室31中注入铝液用于补缩后，将密封盖板61盖压在侧模3及上模1上，从而对补缩腔室31的上端开口进行封闭，热膨胀滑动组件62与补缩腔室31内的铝液接触后，发生热传递，利用热膨胀滑动组件62的热膨胀特性，在铝液凝固过程中通过热膨胀体623受热膨胀推动外套筒621下移，自动调节补缩腔室31铝液压力，实现与凝固进程匹配的动态补缩，无需外部动力控制，相比传统机械加压机构6简化结构并提高响应稳定性，同时微孔板622与外套筒621的摩擦设计缓冲压力突变，防止补缩过量导致的轮辋变形。

[0048]参照图5，热膨胀体623为膨胀陶瓷颗粒或膨胀石墨颗粒，热膨胀体623的粒径大于微孔板622上的微孔孔径。本实施例二中，热膨胀体623采用耐高温陶瓷多孔式颗粒，利用其耐高温性和稳定的热膨胀系数，确保加压机构6在高温铸造环境中长期稳定工作，避免传统金属热膨胀材料因氧化或蠕变导致的性能衰减，从而维持补缩压力的可控性。

[0049]参照图5，挤压口611的内侧壁上设有耐高温密封圈6111，外套筒621的外筒壁与耐高温密封圈6111的内圈紧配设置。通过在挤压口611内侧设置耐高温密封圈6111并与外套筒621紧配合，防止铝液泄漏或气体渗入，确保加压过程的密封性，同时密封圈设计耐受高温环境，避免传统密封结构因热疲劳导致的频繁维护问题。

[0050]实施例三：

[0051]本申请实施例三公开一种铝合金轮毂重力铸造模具。参照图1和图6，实施例三与实施例一的不同之处在于：下模2的顶部开设有若干容置槽21，容置槽21中滑动密封设置有嵌合块22，嵌合块22连接有顶升装置7。本实施例三中，容置槽21设置有四个且四个容置槽21沿轮毂型腔5的周向呈圆周阵列设置，通过均匀分布的顶升点同步施加均衡顶升力，有利于避免单侧脱模导致的轮毂变形或局部粘模问题，同时适配轮毂的环形结构特征，使顶升杆73精准作用于轮辐根部高刚度区域，减少薄壁区压痕风险;此外，圆周阵列设计通过均匀分散脱模反作用力，显著降低模具局部应力集中和热a膨胀形变引发的卡滞风险，提升脱模稳定性和模具寿命，并依托均匀布局实现顶升装置7快速联动，缩短脱模周期，进而优化生产效率和产品质量。

[0052]参照图6，顶升装置7包括升降驱动模组71和固定于升降驱动模组71输出端的升降板72，升降板72设于下模2的下侧，升降板72的顶部固定有若干与嵌合块22一一对应设置的顶升杆73，下模2下端开设有供对应顶升杆73通过的避让孔23，避让孔23与对应的容置槽21连通，顶升杆73的顶端穿过避让孔23与对应的嵌合块22相连，顶升杆73为空心杆且顶升杆73内设有底部冷却件731。本实施例三中，底部冷却件731为冷却水管，各底部冷却件731的进水端同步进水，出水端同步出水，保证同步均匀的冷却效果。

[0053]当轮毂型腔5完成冷却凝固后，在下模2顶部设置可滑动嵌合块22及顶升装置7，脱模时通过顶升杆73均匀施力推动嵌合块22上移，消除传统脱模依赖模具分离的刚性拉扯。此外，在顶升杆73内部设置底部冷却件731，利用空心杆结构在顶升过程中同步冷却轮毂底部，加速该区域凝固并缩小与轮辋区域的温差，减少残余应力导致的尺寸偏差，同时底部冷却件731与侧向冷却组件32形成协同散热网络，从而优化整体冷却均匀性。

[0054]以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

说明书附图(6)