一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置的制作方法

本发明涉及水泵外壳铸造，具体为一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置。

背景技术：

1、汽车水泵在汽车内部用于冷却水循环，性能是否稳定关乎发动机是否运行顺畅，汽车水泵流量中等，扬程也不高，但运行环境冷热温差有时变化很大，水泵外壳铸造生产，铸造不合格可能存在内部缩孔等缺陷，冷热胀缩时可能引起裂纹生长。

2、水泵外壳铸造过程中，仅仅通过浇冒口的富余金属液的重力压力来填补浇铸时的流动空隙，用于成型的型腔可能存在局部角点位置无法填充到位引起缺陷，此外，传统铸造工艺仅通过改变冷却水流量来控制局部温度，金属液是不进行迁移的，冷却过程经常存在冷却速度不等的情况，而金属液冷却过程又是收缩的，所以，缩孔缩松缺陷常有发生，只能通过后续探伤以及加工去除，铸造质量无法进一步提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，铸造装置包括模具、转动基座，模具在注入浇铸液后装入转动基座内并进行转动，转动轴线沿竖直方向。

4、组合完毕的模具在注入用于成型的金属液后被放置到转动基座内，通过一定的驱动让其在有限范围内进行沿竖直轴线的转动，金属液不再只通过自重而流动填充腔室，运动的离心作用，流动性增强，模具内金属液受到离心力作用而能够充分地将铸造腔室内的空气挤出，金属液能够充分填充腔室防止铸造过程的局部缺陷。

5、模具包括底座、下模腔、下模体、浇铸口、上模体、上模腔、浇铸筒、上盖板，底座、下模腔、上模腔、上盖板从下往上依次叠放，下模腔和上模腔之间还内藏式设置下模体和上模体，下模体和上模体之间设置浇铸形状的型腔，浇铸口设置在下模腔和上模腔之间并位于下模体一旁，浇铸筒从上盖板处朝下设置，浇铸筒穿过上模腔插入浇铸口中；

6、下模腔、下模体、上模体、上模腔、上盖板上分别设置连通的冷却孔道，底座外设置冷却水循环泵组，冷却水循环泵组将各个冷却孔道中流动的冷却水进行循环；

7、铸造装置还包括底板，转动基座底部设置滚球槽，底板通过滚球转动安装在滚球槽上，底座在浇铸冷却期间固定到底板上。

8、模具内多个模块依次叠放，在中间位置构建用于工件浇铸的型腔，浇铸时先行通过浇铸筒注入金属液，金属液通过浇铸口后进入型腔，浇铸筒内积存一部分高度的金属液用于补充浇铸空缺，浇铸筒内积存的金属液需要高于工件的最高点。上模体和下模体可以根据所铸造工件的外形进行更换，其余零部件不更换，增加整机通用性。上下模腔、上下模体、上盖板这几个部件内部的冷却孔道用于工件冷却定型过程的同步冷却，孔道的设计在上下模体内与工件的最短距离是相等的，角点位置减少孔道的设置。

9、模具在转动基座内的转动存在两个：绕一竖直轴线的自转和绕转动基座轴线的公转。

10、模具进行转动时内部半自由状态的金属液受到离心力作用而可以发生运动，如果只是单一的绕自身轴线的自转，那么所有位置上只会由于距离转动中心的远近而有少量的差异，且都是紧贴最大径向位置的趋势，对于水泵外壳类近圆形的形状，离心力的差异更小，并且所有位置的离心力保持不变，而加入第二个旋转运动后，可以让不同位置的金属液的离心力产生波动，处于两个旋转中心的连线的最外侧位置离心力是两个旋转运动离心作用的叠加，离心力最大，此处后续说明过程中命名为：远心点，而处于两个旋转中连线最内侧位置的离心力是两个旋转运动离心作用的相减，此处合力最小，在后续说明中命名为：近心点；根据两个离心力的大小而确定力方向是朝向公转中心还是背离公转中心，两个旋转运动构成的力体系下，所有位置的金属液所受离心力而随时间而波动变化的，在每一瞬间，金属液都有远心点往近心点流动的趋势，所以，离心力波动变化的金属液能够在液态时进行水平方向方向的迁移，防止局部过冷凝固过快以及局部过热而不进行凝固，传统铸造工艺仅通过改变冷却水流量来控制局部温度，金属液是不进行迁移的。

11、浇铸口浇铸通道从下模体侧面进入。

12、型腔侧方进入金属液在进入位置也受到两个旋转运动的离心作用，且处于与工件同高度的水平位置，所以，在承受离心作用时也可以进行流动与迁移，考察型腔进入位置的特定点金属液，其受到波动的离心作用，不断地挤压与松开型腔内的金属液，类似呼吸作用，让冷却收缩过程中浇铸筒内的金属液得以良好地补充。

13、铸造装置还包括模杆、齿圈、主电机、公转拨杆，模杆竖直设置，模杆下端与上盖板固定，模杆中间位置设置齿轮，转动基座中间位置设置支撑台，齿圈设置在支撑台上，齿圈轴线竖直并与转动基座竖直轴线重合，主电机安装在转动基座的上部，主电机输出轴向下并固定公转拨杆，公转拨杆径向向外设置一转臂并在转臂端部设置套筒套住模杆上端，模杆中间位置的齿轮结构与齿圈内圈啮合。

14、主电机转动，公转拨杆转动，公转拨杆转臂端部牵引模杆公转，模杆中部齿轮还与齿圈啮合，公转同时具有自转角速度，金属液所有部分均受到这两个力的合力。

15、模杆所在竖直轴线穿过上模体、下模体之间型腔在水平面上投影轮廓外包络圆的圆心。

16、模具整体的自转轴线不一定采用外形尺寸上的中心点，应当以型腔在水平面上的投影尺寸为选取依据，以外包络圆圆心为旋转中心，离心力波动幅度计算方便，应当注意的是，为减小公转拨杆上力的不均匀情况，模具整体最好要重新配重做动平衡调试，减少转动受力不均匀量。

17、齿圈转动安装在支撑台上，齿圈转动轴线与主电机输出轴轴线重合，齿圈具有转动驱动。

18、齿圈施加转动角速度，可以用于在固定公转角速度下改变模具自转角速度，实现两者之间大小关系的调整，调配离心力比例实现金属液受力波动大小幅度的调整。

19、铸造装置还包括副电机和副齿轮，齿圈外圈是台阶面，齿圈外圈台阶面中半径较小的一面与支撑台转动安装，齿圈外圈中半径较大的一面外表面设置齿牙，副电机安装在转动基座的上部，副电机输出轴朝下并在端部设置副齿轮，副齿轮与齿圈外圈啮合。

20、副电机及副齿轮用于控制齿圈的转速，以调整模具公转角速度和自转角速度的大小关系。

21、模具公转角速度和自转角速度比值在模具内工件冷却过程中逐渐减小。

22、公转速度大，自转速度小，较大的比值会让不同位置的金属液离心力波动幅度较大，适用于冷却过程的前期流动，增加各位置之间金属液的交流，凝固后期减少迁移动力，让金属液在相对稳定条件下凝固。

23、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过对冷却过程的模具施加旋转运动，让两个离心作用共同施加在金属液微团上，不同位置的金属液所受合力不同，力发生波动，且具有水平方向上迁移的趋势，增加冷却过程各区域的温度均匀性，齿圈可以进行转动，实时调整模具公自转的角速度比例，适应不同冷却时间点时的微团受力情况。

技术特征：

1.一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述铸造装置包括模具(1)、转动基座(2)，所述模具(1)在注入浇铸液后装入转动基座(2)内并进行转动，转动轴线沿竖直方向。

2.根据权利要求1所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述模具(1)包括底座(11)、下模腔(12)、下模体(13)、浇铸口(14)、上模体(15)、上模腔(16)、浇铸筒(17)、上盖板(18)，所述底座(11)、下模腔(12)、上模腔(16)、上盖板(18)从下往上依次叠放，所述下模腔(12)和上模腔(16)之间还内藏式设置下模体(13)和上模体(15)，所述下模体(13)和上模体(15)之间设置浇铸形状的型腔，所述浇铸口(14)设置在下模腔(12)和上模腔(16)之间并位于下模体(13)一旁，所述浇铸筒(17)从上盖板(18)处朝下设置，浇铸筒(17)穿过上模腔(16)插入浇铸口(14)中；

3.根据权利要求2所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述模具(1)在转动基座(2)内的转动存在两个：绕一竖直轴线的自转和绕转动基座(2)轴线的公转。

4.根据权利要求3所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述浇铸口(14)浇铸通道从下模体(13)侧面进入。

5.根据权利要求3所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述铸造装置还包括模杆(41)、齿圈(42)、主电机(43)、公转拨杆(44)，所述模杆(41)竖直设置，模杆(41)下端与上盖板(18)固定，模杆(41)中间位置设置齿轮，所述转动基座(2)中间位置设置支撑台(22)，所述齿圈(42)设置在支撑台(22)上，齿圈(42)轴线竖直并与转动基座(2)竖直轴线重合，所述主电机(43)安装在转动基座(2)的上部，主电机(43)输出轴向下并固定公转拨杆(44)，所述公转拨杆(44)径向向外设置一转臂并在转臂端部设置套筒套住模杆(41)上端，所述模杆(41)中间位置的齿轮结构与齿圈(42)内圈啮合。

6.根据权利要求5所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述模杆(41)所在竖直轴线穿过上模体(15)、下模体(13)之间型腔在水平面上投影轮廓外包络圆的圆心。

7.根据权利要求5所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述齿圈(42)转动安装在支撑台(22)上，齿圈(42)转动轴线与主电机(43)输出轴轴线重合，齿圈(42)具有转动驱动。

8.根据权利要求7所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述铸造装置还包括副电机(45)和副齿轮(46)，所述齿圈(42)外圈是台阶面，齿圈(42)外圈台阶面中半径较小的一面与支撑台(22)转动安装，齿圈(42)外圈中半径较大的一面外表面设置齿牙，所述副电机(45)安装在转动基座(2)的上部，副电机(45)输出轴朝下并在端部设置副齿轮(46)，所述副齿轮(46)与齿圈(42)外圈啮合。

9.根据权利要求7所述的一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，其特征在于：所述模具(1)公转角速度和自转角速度比值在模具(1)内工件(9)冷却过程中逐渐减小。

技术总结本发明涉及水泵外壳铸造技术领域，具体为一种附带同步冷却功能的汽车水泵外壳铸造装置，铸造装置包括模具、转动基座，模具在注入浇铸液后装入转动基座内并进行转动，转动轴线沿竖直方向。模具在转动基座内的转动存在两个：绕一竖直轴线的自转和绕转动基座轴线的公转。组合完毕的模具在注入用于成型的金属液后被放置到转动基座内，通过一定的驱动让其在有限范围内进行沿竖直轴线的转动，金属液不再只通过自重而流动填充腔室，运动的离心作用，流动性增强，模具内金属液受到离心力作用而能够充分地将铸造腔室内的空气挤出，金属液能够充分填充腔室防止铸造过程的局部缺陷。技术研发人员：李志清,宋立统受保护的技术使用者：石家庄天宇机电设备股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11