液力变矩器模具设计参数化研究

　　液力变矩器经过近百年的发展，由于具有其它传动元件不可替代的优良特性，人们对其设计、制造的理论和方法有了不断深入的研究。近年来，许多现代化的设计方法、计算手段及制造设备都被应用到液力变矩器的研究领域中。工作轮是液力元件中传递和变换能量的主要零件，其制造质量直接影响液力元件的工作性能和可靠性。工作轮是叶轮，形状比较复杂，制造尺寸和粗糙度要求都比较高，因此制造难度较大。液力变矩器模具的参数化研究基于UG软件的用户图形交互语言GRIP之上，研究利用液力变矩器的结构几何参数进行其金属模具的计算机辅助设计，目的在于全面提高液力变矩器的制造水平，缩短研制周期，降低研制成本，加快产品的更新换代，提高液力变矩器的性能指标。

　　由于液力变矩器的结构形式及应用场合不同，其叶轮的制造方法可分为两大类：（1）组装式，叶轮的内环、外环及叶片分别采用金属板冲压或铣制而成，然后用焊接、铆接的方法将三部分组成完整的叶轮。该方法具有单件成本低，加工精度高和流道的表面粗糙度低的优点，但工装成本高。（2）整体铸造式，叶轮的内环与外环直接由模具浇注成一体，一般是铸铝件，根据形成流道的型芯的制造方法不同分为整体型芯法及组合型芯法，适用于具有空间曲面形状且不等厚叶片的叶轮制造[2]。本文研究整体式铸造方法。

　　液力变矩器的流道是由叶片的工作面和背面及工作轮的内环面和外环面围成的，在工作轮的铸造过程中，流道即为砂芯所占的空间，因此制芯模具应包含叶片及工作轮的内外环特征。制模时首先要制作出工作轮内环和外环的两个模具，然后利用模具铸造出叶片，在叶片上做上两个定位销。组装时先将叶片安装在外环上，再把内环的模具装上即可用来制芯。有了砂芯，再具备用于产生外部形状及厚度的外模体和内模体就可以铸造工作轮了。在整个制模过程中，型芯的制造是铸造过程中的关键技术，传统方法加工叶片型面多为钳工修锉。提供叶片表面数据是一项作图量和数据量都很大的繁杂工作，加工过程费时费力，受工人的经验影响很大，精度难以保证。计算机的应用极大地推动了液力变矩器设计与制造的发展。利用计算机设计出的叶片形状数据可以直接传递给数控机床进行模具加工，从而减少了工作量，保证了精度。文献[4]研究了利用计算机设计叶片模具的方法。该方法将叶片模具分为内环模块、外环模块、工作面模块和背面模块等四个模块，中间围成叶片空腔，外形为方形。模块之间用型面和销子定位，开设浇道口和冒口。这种方法铸造出来的叶片由于内、外环面和工作轮内、外环面单独制作，所以叶片在芯盒装配时的贴合性较差。本文研究利用工作轮内外环模具（即循环圆模具）来铸造叶片以保证叶片的贴合性。