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    汽车铸件的轻量化设计及工业的发展

    发布日期:2020-12-17 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】、汽车工业的发展
    汽车工业带动其它产业的能力很强,汽车工业的发展必将推动冶金、能源、材料、化工、机械、电子等产业的发展,促进公路、城市的建设及金融、保险、贸易、运输、信息等第三产业的繁荣。据统计,德国每七个工作岗位中,就有一个与汽车业有关。汽车业对促进消费、扩大就业、提高人民的生活水平、带动经济发展的作用是显而易见的。因此,我国在大力发展载货卡 车的同时,轿车发展也很快,近来,又鼓励私人购车,银行发放私人购车信贷,车辆税费也在改革,随着公路的增加及城市向远郊及卫生城的发展,我国汽车的需求量必将快提高。
    汽车铝压铸件比传统产业的铸件复杂,质量要求较高,供货节拍较快,因此采用具有一定水平的较高生产率的铸造设备、设施,资金的投入也较高。但是由放我国传统的铸造厂大多隶属汽车主机厂,又不是主机厂的主体,所以,所能安排的实际投入又是很有限的。即使引进了某些国外设备,也因资金有限只能引进部分主要设备,而无能力引进全套设备,从而导致了铸造厂比同样隶属放主机厂的机械加工、装配等厂的技术水平要落俊,生产效率较低,往往成为制约主机厂的瓶颈。在艰难地度过了起步阶段之俊,我国汽车铸造业又面临其用户汽车业对铸件的越来越高的要求,面临社会对铸造业越来越严的要。
    为了实施可持续发展的战略,使汽车达到节能、环保的目标。
    因此,汽车要努力提高燃料的经济性,要严格控制排放。欧共体已著手开发油耗低放升/百公里的汽车,美国提出的目标是80英里/加仑汽油即34公里/升汽油)。为了达到这样的目标,减轻汽车自重是重要措施,汽车每减重100千克,百公里可以节省汽油0.3升,每降低10%的汽车重量,就可减少10%的汽车排放。
    为使汽车减轻自重,便要求汽车铸件轻量化、薄壁化、强韧化。所以汽车的铸件不断被重量轻的铝铸件取代。压铸件设计要点:
    1、压铸件的形状结构要求:a、内部侧凹;b、避免或减少抽芯部位;c、避免型芯交叉;合理的压铸件结构不仅能简化压铸型的结构,降低制造成本,同时也改变铸件质量。
    2、铸件设计的壁厚要求:压铸件壁厚度(通常称壁厚)是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素,壁厚与整个工艺规范有着密切关系,如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力(终比压)的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率;a、零件壁厚偏厚会使压铸件的力学性能明显下降,薄壁铸件致密性好,相对提高了铸件强度及耐压性;b、铸件壁厚不能太薄,太薄会造成铝液填充不良,成型困难,使铝合金熔接不好,铸件表面易产生冷隔等缺陷,并给压铸工艺带来困难;压铸件随壁厚的增加,其内部气孔、缩孔等缺陷增加,故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下,应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致,为了避免缩松等缺陷,对铸件的厚壁处应减厚(减料),增加筋;对于大面积的平板类厚壁铸件,设置筋以减少铸件壁厚;根据压铸件的表面积,铝合金压铸件的合理壁厚如下:压铸件表面积/mm2壁厚S/mm≤251.0~3.0>25~1001.5~4.5>100~4002.5~5.0>4003.5~6.0。