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探讨新能源汽车电驱动壳体压铸工艺设计

时间: 2024-01-07 21:43:55 | 作者: 行业新闻

一套成功的压铸模具开发是集材料、热处理、模具设计、压铸工艺、加工、装配工艺、生产管理、品质控制等多项技术系统整合及运用，是一个庞大的系统工程。其中，压铸工艺方案设计是很重要的一环，工艺的合理性直接影响铸件的质量和后续生产加工环节。汽车电驱动壳体结构较为复杂，内部质量发展要求高。例：螺纹加工不允许有烂牙，气孔率要求≤5%。对此类复杂型压铸件，良好的压铸工艺设计方案对

本文研究的压铸件为国内某新能源汽车电驱动壳体。通过对前期产品的结构分析，模具设计，铸造工艺设计；使用模流仿真分析软件对此产品的浇注和排溢系统来进行充填、粒子、气压、凝固等过程进行数值模拟分析，一直在优化设计；产品 PPAP 阶段合格率达到98%，验证了压铸工艺设计的合理性。

该电驱动壳体材料为AlSi10Mg(Fe)_ EN1706（Cu≤0.3%）--（欧标）。相比对于常规汽车产品ADC12，材料流动性有一定差别，比如：Cu含量较低，导电性能较低，适用于新电驱动壳体产品；Fe含量低，合金高温填充过程中粘附性能增加，易造成产品粘模等。总体铸造性能适用于电驱动壳体类零件的铸造生产，其化学成分与机械性能分析如表 1 所示。

该电驱动壳体的外观尺寸：393mm×123mm×312mm，质量约为5.98Kg，其结构特点为：主体平均壁厚为4mm，局部位置厚大，特别是悬挂位置。该铸件有多出深腔，多凸台，同时分布大量的加强筋、螺栓孔，几何形状复杂，易引起金属液流动性阻碍，不易于充型。

电驱动壳体类压铸模具在高温，高压下的环境工作，对模具材料和抗热疲劳性能要求高，而且结构较为复杂、壁厚相差大，并要求通过高压下的渗漏试验，因此铸造中产生的能够导致泄漏的气缩孔、粘模等缺陷是第一步是要规避的。选择符合压铸工艺技术要求浇排系统，特别是内浇口位置和导向，应使金属液流动平稳、顺畅，并有序的排除型腔内的气体，以达到良好的填充效果和避免压铸缺陷的产生的目的。

通过对产品的结构及性能要求分析，进行浇排设计（如图1，2）。首先采用铸造仿真软件对产品的浇注和排溢系统来进行充填、粒子追踪、气压、温度、凝固等过程的数值模拟分析，其次根据分析结果来确认方案设计的合理性，最终通过生产试验进行工艺设计的具体方案的合理性验证。

通过铸造仿真软件对设计工艺参数进行模拟分析（图3），浇道设计合理，各个浇道实现了分区域填充，凝固过程中最后凝固的区域与热节出现位置相吻合，且热节较大区域出现了缩孔，但其缩孔体积较小，处于可控范围。针对热节位置缩孔采用常规局部点冷解决，螺纹悬挂位置增加高压点冷，确保模具工作时候的温度平衡。

根据压铸工艺设计的具体方案及工艺参数进行试生产，对该铸件进行解剖、机加验证，发现悬置及安装螺纹孔出现不同程度烂牙现象。（如图示4）。

针对螺纹烂牙位置的型芯表面，冷却状态进行全方位检查确认；发现其悬置位置型芯表面有粘铝现象，安装面螺纹位置由于处于进浇位置，前期设计时未设计抽芯状态。悬置型芯受溶液高温、高速、高压冲刷下循环工作后，部分熔融金属附着在型芯表面及温度不平衡导致收缩。重新增大悬置冷却水管道及修改型芯尺寸，减小壁厚收缩不均问题；同时螺纹加工方式选用挤压丝锥方式，从新做验证。（见图5）