[发明专利]用于铸造车架和部件的模块化模具设计

说明书

一种用于铸造汽车部件的模块化铸模包括：多个模具部分，其限定了与汽车部件相对应的模具型腔，其中，多个模具部分中的至少一个为活动模具部分，其适于在整个铸造过程中控制模块化铸模的温度并且包括将模块化铸模内铸造的汽车部件顶出的特征；模块化铸模适于附接到用于铸造单个汽车部件的另一个模块化铸模。

技术领域

本公开一般涉及一种汽车部件的制造，并且更具体地涉及一种用于铸造大型汽车部件的模块化铸模及其方法。

背景技术

常规压铸，也称为高压压铸(High-pressure Die Casting,HPDC)，是一种常用的金属铸造工艺。压铸通常包括在高压下将熔融金属压迫或注入到模具型腔中。模具型腔是使用两个或两个以上的模具部分形成的，这些部分已被加工成所需的铸造型腔的形状。根据所使用的金属材料的类型，除了重叠注塑(Over-molding)外，还可以使用热室或冷室压铸机以及挤压铸造方法，其中，将合金浇铸在现有基材之上/周围，以实现最终产品的更高的结构性能。一个模具部分称为“凹压模(Cover Die)部分”，而另一模具部分称为“凸压模(Ejector Die)部分”，它们在“分模线”处相交。常规地，凸压模部分包括由重力填充的附接的压铸储筒，并且在第二次金属转运中，柱塞以高速度将熔融金属注入由凹压模和凸压模形成的铸造型腔中。为降低注入过程中的温度损失所需的两步金属流动过程和高速度可能会导致金属受损，从而削弱最终铸件。

当铸件充分冷却并获得要处理的强度时，将凸压模从凹压模中抽出，从而使铸件随之移动。凸压模部分通常包括顶出销和/或板，以将铸件从凸压模中推出。这些顶出销固定在铸造机的可移动压板上。

高压压铸是一个循环过程，熔融金属在注入和固化时会向较冷的模具中散发热量。受控的冷却剂流用于控制整个模具主体的温度分布以及温度高低范围。较高的模具温度会降低可能妨碍型腔特征填充的金属填充温度损失。而较低的模具温度可减少铸件的固化时间，并提高机器的铸件生产率。这两个相互矛盾的热管理目标正在典型的汽车HPDC模具的较大热惯性方面面临挑战。

通常，在汽车部件制造和压铸工艺中，多台压铸机分别用于铸造不同的汽车部件。例如，工厂中的单个压铸机单元可能专用于铸造单个汽车部件。然后，由工厂工人或机器人系统将来自每台铸造机的这些部件组装或固定在一起，以形成或部分形成更复杂的汽车部件，例如汽车底盘或车架。

与其他铸造和制造工艺相比，压铸通常涉及较高的资金成本、较长的交货时间和有限的供应基地。通常，较大的汽车部件会分多件制造，然后再组装。用于此类部件单件制造的模具足够大且价格昂贵，多个拉制部件结构复杂，难以实现均匀的温度，太大而又笨重而无法高效运输，并且专用于单个部件，因此，多个大型模具必须同时在场，这增加了大量的费用。此外，当前的高压压铸模具和工艺依赖于较高的注入压力和较低的真空度来实现所需的填充和固化速率。

因此，需要一种改进的模块化压铸模具及其相关方法，特别是与铸造大型汽车部件有关的方法，该模具和方法使用低速填充、低压力、主动热管理和低热惯性模块化薄壁模具构造。

发明内容

根据本公开的几个方面，一种用于铸造汽车部件的模块化铸模包括：多个模具部分，其限定了与汽车部件相对应的模具型腔，其中，多个模具部分中的至少一个为活动模具部分，该活动模具部分适于在整个铸造过程中控制模块化铸模的温度并且包括将模块化铸模内铸造的汽车部件顶出的特征；并且所述模块化铸模适于附接到用于铸造单个汽车部件的另一个模块化铸模。

根据另一个方面，每个活动模具部分包括用于加热所述活动模具部分的烧嘴。

根据另一个方面，每个活动模具部分包括用于冷却模块化铸模内的铸造部件冷却喷嘴。

根据另一个方面，每个活动模具部分包括空气喷嘴，该空气喷嘴用于在活动模具部分的内表面和模块化铸模内的铸造汽车部件之间注入空气以将铸造汽车部件从模块化铸模中释放出来。