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    汽车铸件的轻量化设计跟集成化设计

    发布日期:2020-09-28 发布者:润恒压铸

    {一}、汽车铸件的轻量化设计

    出于铝铸件整体安全系数的需要,等厚度设计是汽车铸件主要设计方法之一。然而等厚设计的主要弊端是无法充分发挥结构性能,并导致铸件重量的增加。采用CAE分析、拓扑优化等手段,对零部件进行优化设计,使零部件各个部位的应力值接近,即各个部位的壁厚不一致,受力小的部位减薄料厚,从而减轻零件的重量。考虑到铸造成形可以实现复杂结构铸件的成形,可以实现各种不规则的异型截面。设计时,采用CAE或拓扑优化等手段,对零部件进行应力分析。根据力的分布,确定零部件的形状和具体局部的材料厚度。通过对铸件加筋、挖孔和改变截面,可使零部件的重量大大降低。对商用车支座进行优化设计前后的铸件外形对比,可见铸件初始重量为6.6kg,其设计为典型的等厚设计。该铸件经过加筋、挖孔和变截面等一系列轻量化设计方法后,铸件重量变为3.0kg,减重效果可达50%以上。压铸件是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形,而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间。铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。

    确定分型面需要考虑的因素比较多,因此,在选择分型面时,除根据压铸件的结构特点,结合浇注系统安排形式外。还应对压铸模的加工工艺和装配工艺以及压铸件的脱模条件等诸多因素统筹考虑确定。分型面的确定原则是:

    ①开型时铸件留在动模内,且便于从模腔中取出。

    ②不同轴度与尺寸精度要求高的部分尽可能设在同一半模内。

    ③分型面一般不设置在表面质量要求比较高的面。

    ④分型面的设置应有利于开设浇注系统、排滋系统,便于清理毛刺飞边、浇口等,便于刷涂料。

    ⑤分型面的设置应尽量简化压铸型结构,充分考虑合金的铸造性能。

    {二}、汽车铸件的集成化设计

    随着汽车节能环保以及降低生产成本的要求不断增加,充分利用铸造成形的优点,将原有冲压、焊接、锻造和铸造成形的数个零件,通过合理的设计以及结构优化,实现集成零件的铸造成形,可以地降低零件的重量和减少不必要的加工工艺过程,从而实现零件的轻量化和高性能化.一体化桥壳,用以代替焊接桥壳及带半轴套管铸造桥壳的新产品,实现铝铸件的集成化铸造,充分利用铸造成形的优点。

    目前常见的铸造整体式桥壳的主要形式是在桥壳的两端压入无缝钢管作为半轴套管,并用销钉固定形成桥壳总成。为进一步提高桥壳的强度、刚度和简化工艺过程,在桥壳上铸出半轴套管。桥壳两侧的部分的一体化桥壳,其特点是减少加工难度,成本降低较多,桥壳结构趋于简单,且桥壳刚性较好,可制成复杂而理想的形状,壁厚能够变化,可得到理想的应力分布,其强度及刚度均较大,工作可靠。由于集成了半轴套管,铸件尺寸显著增加,铸件长2258mm,其单件重量超过200kg。针对这一集成铸件的特点,企业建立了专用生产线用以保证生产。汽车铸件集成化的发展趋势在有色合金铸件方面的发展为明显。为了充分利用铸造工艺能够实现复杂结构铸件生产的特点,出现了集成设计的车门内板、座椅骨架、仪表板骨架、前端框架和防火墙等集成设计的高压铸件,其尺寸显著大于目前生产的铸件,需要4000~5000t甚至大吨位的压铸机进行生产。


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