■ 本发明提供了一种用于铸造铝合金车轮的水冷模具及其制造方法。水冷模具分别设有高、低换热效率的两类水冷通道。第一类的水冷通道是承载冷却水流动通过的凹槽，并且模具的冷却面与凹槽的开口面接触，通道安装在型腔轮辐、凸缘和轮辋的模具件上。第二类水冷通道是带有不锈钢管的凹槽，不锈钢管与模具的冷却面接触，通道安装在型腔轮窗位置的模具件上。

■ 随着各车轮制造企业对水冷模具的进一步研究，水冷模具将在不久的将来广泛应用于生产。然而，现有的水冷模具仍然存在一些问题。图1为普通车轮的轮廓，前表面除了有凸缘外，还有轮辐和窗口。图2为水冷通道的设计方式，窗口和轮辐没有区别，但是冷却均匀。车轮冷却不均匀，如车轮部分过冷或冷却不足，会导致铸造缺陷的产生，如缩松等。传统水冷通道设计方式的不足包括:

①传统水冷通道有3个冷却面，但只有1个平行于铸件的面是有利于铸件冷却的，导致冷却效率低；

②通过保温槽控制水冷通道对铸件其他部分的影响，会对模具的局部刚度造成损害，缩短模具的使用寿命；

③轮辐和窗口未区别开，且未规避无需冷却的窗口件。传统水冷通道设计方式的问题必然会影响水冷通道在生产中的推广，事实上，这种影响已经突显出来。

图1 车轮轮廓的示意图

图2 传统水冷通道的设计

■ 因此，本发明提供了一种能够有效控制冷却方向和范围的水冷模具设计方法和装置，包括:凹槽1、不锈钢管4、L形凹槽9、三角形凹槽10和模具11。冷却通道由凹槽1或L形槽9或三角形槽10（在无法放置凹槽1的情况下，可以使用L形凹槽9或三角形凹槽10作为替代）、冷却面3和水道2组成，利用其来控制冷却通道的平面作用范围和方向，通过将不锈钢管4放入凹槽中来控制冷却通道的径向作用范围。将关键尺寸16和关键尺寸117的范围分别严格控制在6～8 mm和2～4 mm，并且凹槽1和模具11之间的热接触电阻尽可能地增加，以更好地控制冷却通道的作用范围和方向。关键尺寸1118不小于C4，以确保密封焊接槽5的焊接密封效果。不锈钢管4放置在对应于窗口的凹槽1中，通过与凹槽1之间的槽12的点焊固定，数量与产品的窗口数量相等。冷却水流经水通道2以在冷却表面3上施加冷却作用，当流经窗口部分时从不锈钢管4流出。由于不锈钢管4与模具11的冷却表面3线接触，且热接触电阻非常大，所以冷却水对窗口部分的冷却作用可以忽略，即消除了冷却系统对窗口的影响。该装置中，冷却系统的冷却面数量从传统设计方法的3个减少为1个，即冷却范围从270°变为90°，提高了冷却效率。冷却面3的表面粗糙度不小于12.5。

图3 改进设计

■ 本发明的水冷模具能够在三维空间内精确控制冷却的方向和范围，省去了保温槽的使用，使模具制造更加简单，延长了模具的使用寿命。其冷却效率高，节约资源，整个装置制作简单，成本低廉。

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