于永香，柯美元

（1.廣東省珠海市潤星泰電器有限公司，廣東珠海 519000；2.順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山 528333）

在壓鑄合金中，鋁合金的鑄造性能好，密度小，比強度高，耐腐蝕性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性良好，另外還有較好的切削性能，因此，鋁合金在壓鑄行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛[1，2]。隨著人們對節(jié)能、低碳和輕量化要求的日益提高，鋁合金成為了汽車輕量化的首選材料，特別是新能源汽車，通過輕量化可以有效增加電池續(xù)航里程。根據(jù)工信部和中國汽車工業(yè)協(xié)會的預(yù)計，到2020年我國傳統(tǒng)汽車產(chǎn)量將接近3000萬輛，新能源汽車產(chǎn)量將達(dá)到200萬輛。2015年，世界平均每輛汽車的鋁合金用量為150kg，2020年預(yù)計達(dá)到180kg[3]。根據(jù)中鋁網(wǎng)報道，鋁合金在汽車中的應(yīng)用空間可達(dá)到540kg，新能源汽車將會是鋁合金的主要消費來源，新能源汽車的發(fā)展為鋁合金壓鑄件的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展前景[4]。

本文對一款新能源汽車電控系統(tǒng)的電控殼體零件進行了壓鑄工藝分析和計算，確定了該零件的主要壓鑄工藝參數(shù)，設(shè)計其壓鑄模具。經(jīng)生產(chǎn)實踐檢驗，該壓鑄模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，所生產(chǎn)的壓鑄件滿足了客戶的要求，對同類型壓鑄件的壓鑄生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 鑄件工藝分析

一款新能源汽車電控系統(tǒng)電控殼體零件如圖1、2所示。該零件材質(zhì)為鋁合金ADC12，重量為1.76kg，外形尺寸為 255mm×302mm×62.2mm。該零件為薄壁零件，且壁厚嚴(yán)重不均，主壁厚為2mm，局部最大壁厚為18.5mm，且該零件需要承受不低于0.3kgf·cm-2的氣密性檢測,給壓鑄生產(chǎn)造成了很大的困難和挑戰(zhàn)，需要從鑄造工藝和模具結(jié)構(gòu)兩方面進行精心設(shè)計，克服成型困難，保證最終產(chǎn)品質(zhì)量。

2 主要設(shè)計參數(shù)

設(shè)定鑄造壓力為60MPa，考慮到鑄件成型時有兩個側(cè)滑塊，可按鑄件投影面積的1.4倍計算脹型力 Fs, 即 Fs=25.5×30.2×0.6×1.4T=646.8T。因此，我們選擇800T壓鑄機進行壓鑄生產(chǎn)，其主要工藝參數(shù)如表1所示。

3 壓鑄模設(shè)計

圖1 產(chǎn)品模型正面

圖2 產(chǎn)品模型底面

3.1 分型面的設(shè)計

為了方便成型與脫模，我們選擇最大投影面即鑄件的大端面作為主分型面，兩端用滑塊進行側(cè)向抽芯，如圖3所示。

圖3 分型面設(shè)計

3.2 澆注、排溢系統(tǒng)的設(shè)計

澆注、排溢系統(tǒng)的設(shè)計既要保證金屬液的流態(tài)得到優(yōu)化并能快速充滿型腔，又要保證壓鑄模有良好的排氣能力，使型腔中的氣體能夠順暢排出，同時還要保證模具具備良好的補縮能力，從而確保鑄件內(nèi)部沒有貫穿性的縮孔、氣孔和外表面無裂紋。電控殼體零件的澆注、排溢系統(tǒng)設(shè)計如圖4所示。為了便于填充和補縮，我們將內(nèi)澆口直接開設(shè)在鑄件厚壁部位，中間1個主澆口，兩側(cè)各2個輔助澆口。為了便于排渣和排氣，我們設(shè)計了6個單獨的搓衣板式排氣槽。該設(shè)計方案經(jīng)過凝固模擬分析，滿足順序凝固條件，如圖5所示，說明該設(shè)計方案理論上是合理和可行的。

表1 主要壓鑄工藝參數(shù)

圖4 澆注、排溢系統(tǒng)的設(shè)計

圖5 凝固模擬分析

3.3 頂出系統(tǒng)的設(shè)計

頂出系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證鑄件能夠平衡頂出，頂針位置應(yīng)布置在抱緊力比較大的地方，如鑄件的壁位、筋位和拐角位等，應(yīng)盡量選大一點的頂針，以保證頂出力夠大并不易折斷。電控殼體零件壓鑄模的頂針布置如圖6所示。

圖6 頂針的布置

3.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

合理的冷卻系統(tǒng)能夠提高模具的使用壽命，縮短壓鑄循環(huán)周期從而提高壓鑄的生產(chǎn)效率。電控殼體零件壓鑄模的冷卻系統(tǒng)設(shè)計如圖7、8所示。動模部分由于頂針孔、鑲針孔較多，給冷卻系統(tǒng)的布置造成了很大的困難，為了達(dá)到良好的冷卻效果，我們采用點式冷卻。定模部分的冷卻系統(tǒng)相對較好布置，采用線式冷卻。

圖7 動模冷卻系統(tǒng)（點冷卻）

圖8 定模冷卻系統(tǒng)（線冷卻）

4 壓鑄模整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

電控殼體零件的壓鑄模整體結(jié)構(gòu)如圖9所示。壓鑄模主要零部件有動模套板（1）、復(fù)位桿（2）、動模芯（3）、頂針（4）、冷卻水管（5）、動模排氣塊（6）、導(dǎo)套（7）、上滑塊（8）、抽芯油缸（9）、行程開關(guān)（10）、油缸支架（11）、集水器（12）、模腳（13）、動模墊板（14）、下滑塊（15）、分流錐（16）、頂針固定板（17）、頂針推板（18）、頂模排氣快（19）、導(dǎo)柱（20）、定模套板（21）、楔緊塊（22）、定模芯（23）、定模冷卻水管（24）、澆口套（25）等零件。

圖9 模具整體結(jié)構(gòu)

壓鑄模的動模部分和定模部分分別用壓板固定在壓鑄機的動模板和定模板上，動模部分隨著機臺動模板的前后直線運動而實現(xiàn)與定模部分的開合動作，并通過分別安裝在動模部分和定模部分上的導(dǎo)套和導(dǎo)柱進行導(dǎo)向。壓鑄時，壓鑄模動、定模部分先合模鎖緊，然后，壓鑄機給出給湯信號?給湯機給湯?壓射沖頭壓射?低速?高速?增壓?鑄件保壓?冷卻?開模?抽芯?頂出鑄件?取件?噴霧機噴霧?吹氣清理模面?合模，從而完成了一個壓鑄循環(huán)，并準(zhǔn)備進入下一個壓鑄循環(huán)。

5 結(jié)束語

經(jīng)過生產(chǎn)實踐檢驗，電控殼體零件的壓鑄工藝和壓鑄成型模具設(shè)計合理，并生產(chǎn)出了合格的鑄件。電控殼體零件壁厚較薄，并且壁厚嚴(yán)重不均，鑄造成型困難，收縮嚴(yán)重。該產(chǎn)品的成功開發(fā)，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益的同時，也為企業(yè)贏得了聲譽，并為同類壓鑄件的生產(chǎn)提供了一定的理論和實踐指導(dǎo)。