液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的製作方法

2023-05-12 04:57:11

專利名稱：液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑄造模型，尤其涉及一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型。
背景技術：
泵輪是液力偶合器傳遞動力的主動輪，由泵輪葉片和流道組成，對工作介質(油) 做功，將原動機的機械能轉換成介質的動能和勢能，渦輪與泵輪相對應，由渦輪葉片和流道 組成，吸收工作介質的動能和勢能，將介質的動能和勢能轉換成機械能輸出。葉片和流道是 組成泵輪和渦輪的主要部分，二者構成的空間結構稱為型腔，型腔的造型與泵輪/渦輪的 強度以及偶合器傳遞動力的效率相關。目前，液力偶合器的泵輪和渦輪都是採用鑄造模型加工製造。請參閱圖1與圖2， 現有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型包括流道模型11和多個葉片模型12，流道模型11上 設置有多個插孔，葉片模型12底部設置有插座，鑄造時，葉片模型12和流道模型11進行組 裝，將葉片模型12插入流道模型11，兩個葉片模型12與流道模型11圍成的空間結構即為 型腔，將葉片模型12與與流道模型11組裝好後再經過幾道鑄造工藝就能加工生產出泵輪 或渦輪。但是，如圖1所示，由於葉片模型12與流道模型11的配合面為空間曲線，很難加 工，因此通常採用近似曲線配合，這就導致葉片模型12與流道模型11的配合間隙過大，二 者連接處的圓角不僅缺乏準確性，還容易出現尖角。同時，由於葉片模型12的圓角收邊處 非常單薄，在放置和組裝使用的過程中，很容易碰傷和磨損，會導致圓角缺損。連接圓角不 準確以及圓角尖角和圓角缺損都會使得葉片和流道不能圓滑過渡，在澆鑄時容易出現因澆 鑄液流動不暢引起澆鑄缺陷，影響型腔的準確性和光滑度，型腔的造型不能滿足設計要求。 同時，圓角缺損還會導致在鑄造和熱處理過程中產生交變應力損傷鑄件。該些缺點都會在 結構上導致最終的泵輪和渦輪應力集中，降低了安全係數，增加了使用的風險，影響泵輪和 渦輪的性能。如圖3所示，渦輪13的葉片131和流道132之間的各連接圓角133均缺乏準確 性，連接圓角133上存在圓角尖角和圓角缺損，渦輪葉片131和流道132不能圓滑過渡，型 腔134的造型不能滿足設計要求，增大了偶合器的損耗。綜上所述，現有泵輪/渦輪鑄造模型存在葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準 確性、容易出現圓角尖角和圓角缺損的缺點，使得型腔造型不能滿足設計要求，影響液力偶 合器泵輪/渦輪的性能。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，以解決現有技 術中液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型存在葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準確性、容 易出現圓角尖角和圓角缺損的缺點，使得型腔造型不能滿足設計要求，影響液力偶合器泵 輪/渦輪的性能的技術問題。[0008]為達到上述目的，本實用新型提供一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，包括若 幹型腔模型，各型腔模型拼接連接，型腔模型包括模型主體和兩流道側邊，模型主體與泵輪 /渦輪的葉片形狀相同，兩流道側邊分別設置在模型主體兩側，與模型主體一體成型製成， 且模型主體與兩流道側邊圓角過渡。依照本實用新型較佳實施例所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其型腔模型 底部設置有凸起。依照本實用新型較佳實施例所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其型腔模型 採用鋁製成。本實用新型的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型將泵輪/渦輪葉片和流道設計在一 個整體的型腔模型上，通過加工來保證連接圓角的準確性和光滑度。型腔模型的葉片和流 道造型都是簡單的平面和空間曲面，通過機加工就能很好的保證，有效改善了葉片側面、流 道及連接圓角的準確性和光滑度，不會產生圓角尖角和圓角缺損，提高了泵輪/渦輪的型 腔的準確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了偶合器的動力傳遞。並 且，在澆鑄工藝階段，光滑圓角能夠避免壁厚不均、充不滿、裂紋等澆鑄缺陷。同時，在熱處 理工藝階段，光滑圓角能夠釋放應力，避免應力集中導致的裂紋和多次巨大的交變應力對 鑄件的損傷，提高鑄件的內在質量，在結構上保證了泵輪、渦輪的強度，提高了偶合器的安 全係數，保證了偶合器的正常運行。因此，本實用新型有效克服了現有泵輪/渦輪鑄造模 型存在的葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準確性、容易出現圓角尖角和圓角缺損的缺 點，提高了泵輪/渦輪型腔的準確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證 了液力偶合器的動力傳遞。

圖1為現有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的結構示意圖；圖2為現有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的葉片模型的結構示意圖；圖3為採用現有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產的渦輪的局部結構示意圖；圖4為本實用新型液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的結構示意圖；圖5為本實用新型實施例的型腔模型的結構示意圖；圖6為本實用新型實施例的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的應用示意圖；圖7為採用本實用新型液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產的渦輪的局部結構示 意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，具體說明本實用新型。本實用新型的核心在於液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型採用整體式結構，將葉 片模型和流道模型設計在一個整體的型腔模型上，流道直接布置在模型主體上，模型主體 和流道側邊採用圓角過渡，通過加工來保證連接圓角的準確性和光滑度，從而有效克服了 現有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的各種缺點，提高了泵輪/渦輪型腔的準確性和光滑 度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了液力偶合器的動力傳遞。請參閱圖4至圖5，一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，包括若干由鋁製成的型腔模型20，各型腔模型20拼接連接，型腔模型20包括模型主體201和兩流道側邊202， 模型主體201與泵輪/渦輪的葉片形狀相同，兩流道側邊202分別設置在模型主體201兩 側，與模型主體201 —體成型製成，且模型主體201與兩流道側邊202圓角過渡。流道側邊 202的形狀與泵輪/渦輪的流道形狀相匹配，其自模型主體201—端至另一端的寬度逐漸由 寬變窄，且每個流道側邊202的面積恰好為相鄰葉片間流道面積的一半。該液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型使用時，將各型腔模型20拼接後，相鄰兩型腔 模型20的流道側邊202相接組成一封閉面，形成流道，相鄰兩模型主體201與二者之間的 流道構成的空間結構即為型腔。如圖4所示，模型主體201和兩流道側邊202之間的過渡 圓角的準確性和光滑度良好，使型腔造型能夠最大限度的達到設計要求。如圖5所示，在本實例中，型腔模型20底部還設置有凸起203，該凸起203能夠配 合現有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型的流道模型11使用，以方便型腔模型20的拼接組 裝。請同時參閱圖6，型腔模型20通過凸起203插入流道模型11的插孔內，與流道模型11 插接連接。在本實例中，型腔模型20通過凸起203與插孔進行固定，不僅連接方便還增強 了各型腔模型20拼接的穩定性。但是，需要說明的是，本實用新型並非局限於此，例如，型 腔模型20底部可以不設置凸起203，而直接設置成光滑的弧面，或者，將流道側邊202外側 延伸，將型腔模型20外側設置成實心的整體等設計均可採用，只要保證流道側邊202內部 的形狀即可，對於流道側邊202外側的具體形狀並不加以限定，可以採用任意形狀。當底部 直接設置成光滑的弧面時，拼接組裝時通過普通的圓環就可加以穩固。因此，本實用新型並 不限定型腔模型20底部及外側的具體形狀，並且，現有技術中任何能夠實現將型腔模型20 拼接組裝以及進行穩固的方式均應落在本實用新型的保護範圍內，以上採用在型腔模型20 底部還設置凸起203並配合流道模型11拼接組裝只是一個實例，並不用於限定本實用新 型。另外，在本實例中，型腔模型20採用鋁製成，然而，這也只是一個實例，並不用於 限定本實用新型。本實用新型的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型採用整體式結構，把葉片模型和流 道模型設計在一個整體的型腔模型上，流道直接布置在模型主體上，解決了現有分體式模 型中連接圓角的缺陷問題。實現本實用新型的關鍵在於設計一套能澆出整體式型腔模型的 模具。在設計模具時要充分考慮鑄件的收縮率和拔模斜度，根據不同要求的葉片數，劃分不 等的流道數，再根據流道的大小確定型腔模型模具外殼的大小，根據所需葉片的厚度、斜度 及連接圓角確定模具側板的大小，之後把幾個模具零件組裝成型，經澆口澆鑄成葉片模型。 具體為首先，根據已設計完成的泵、渦輪零件圖得到葉片數量和單葉片形狀以及單葉片 的流道尺寸，單葉片的流道尺寸根據葉片數均分零件的流道所得；之後，根據得到的葉片數 量、單葉片形狀以及單葉片的流道尺寸確定具體的型腔模型數量、單個型腔模型的形狀、連 接圓角的尺寸及單個型腔模型的流道尺寸，再根據所需的尺寸設計型腔模型的模型圖。另 外，本實用新型採用鋁製成，由於鋁在澆鑄後會收縮，所以型腔模型的尺寸應根據收縮率比 零件的正常尺寸大。模型的尺寸確定後，就可以設計模具了。根據型腔模型的模型主體尺 寸設計模具外殼，其中流道和澆口就包括在外殼中，設計時注意考慮收縮率和拔模斜度，還 要開足夠數量的排氣孔。根據模型主體的斜度和圓角尺寸來設計側板及拼塊的斜度和圓角 尺寸，然後再加上後蓋和蓋板，至此葉片模具設計完成。其所用材料都是普通鋼材，用機加工就可實現。加工完後把這幾大部件拼裝成型，從澆口注入鋁水，等冷卻收縮後，就形成了 型腔模型。請再參閱圖7，其為採用本實用新型液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產的渦輪 的結構示意圖。如圖所示，渦輪21的葉片211和流道212之間的各連接圓角213均準確、 光滑，連接圓角213上不存在圓角尖角和圓角缺損，渦輪葉片211和流道212圓滑過渡，型 腔的造型滿足設計要求，增強了渦輪的性能。請參閱表1，其為採用本實用新型的液力偶合 器泵輪/渦輪鑄造模型和現有液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產的泵輪/渦輪的性能對 比表。 表 1由表1可以看出，採用本實用新型的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型生產的泵輪/ 渦輪比現有鑄造模型生產的泵輪/渦輪的安全係數和力矩係數都有顯著提高，提高了泵輪 /渦輪的性能。本實用新型的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型將泵輪/渦輪葉片和流道設計在一 個整體的型腔模型上，通過加工來保證連接圓角的準確性和光滑度。型腔模型的葉片和流 道造型都是簡單的平面和空間曲面，通過機加工就能很好的保證，有效改善了葉片側面、流 道及連接圓角的準確性和光滑度，不會產生圓角尖角和圓角缺損，提高了泵輪/渦輪的型 腔的準確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了偶合器的動力傳遞。並 且，在澆鑄工藝階段，光滑圓角能夠避免壁厚不均、充不滿、裂紋等澆鑄缺陷。同時，在熱處 理工藝階段，光滑圓角能夠釋放應力，避免應力集中導致的裂紋和多次巨大的交變應力對 鑄件的損傷，提高鑄件的內在質量，在結構上保證了泵輪、渦輪的強度，提高了偶合器的安 全係數，保證了偶合器的正常運行。因此，本實用新型有效克服了現有泵輪/渦輪鑄造模 型存在的葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準確性、容易出現圓角尖角和圓角缺損的缺 點，提高了泵輪/渦輪型腔的準確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證 了液力偶合器的動力傳遞。以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但本實用新型並非局限於此，任 何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其特徵在於，包括若干型腔模型，所述各型腔模型拼接連接，所述型腔模型包括模型主體和兩流道側邊，所述模型主體與泵輪/渦輪的葉片形狀相同，所述兩流道側邊分別設置在所述模型主體兩側，與所述模型主體一體成型製成，且所述模型主體與所述兩流道側邊圓角過渡。
2.如權利要求1所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其特徵在於，所述型腔模型底 部設置有凸起。
3.權利要求1所述的液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，其特徵在於，所述型腔模型採用 鋁製成。專利摘要一種液力偶合器泵輪/渦輪鑄造模型，包括若干型腔模型，各型腔模型拼接連接，型腔模型包括模型主體和兩流道側邊，模型主體與泵輪/渦輪的葉片形狀相同，兩流道側邊分別設置在模型主體兩側，與模型主體一體成型製成，且模型主體與兩流道側邊圓角過渡。本實用新型有效克服了現有泵輪/渦輪鑄造模型存在的葉片模型與流道模型連接處圓角缺乏準確性、容易出現圓角尖角和圓角缺損的缺點，提高了泵輪/渦輪型腔的準確性和光滑度，提高了液力偶合器泵輪/渦輪的性能，保證了液力偶合器的動力傳遞。
文檔編號B22C9/28GK201644722SQ20102011963
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月1日 優先權日2010年2月1日
發明者梁世偉, 範玉, 閻德志 申請人:上海交大南洋機電科技有限公司