CN107498025A - 一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其先预制出一个不锈钢、铜或铝合金的螺旋盘管水道，螺旋盘管水道侧面分别设有进水口和出水口，进水口和出水口上设有定位用的凸台，然后根据螺旋盘管水道结构制备电机壳低压铸造模具，再将螺旋盘管水道在电机壳低压铸造模具中定位装配好，将装配好的电机壳低压铸造模具置于低压铸造机的保温炉上方进行低压铸造成型，利用低压铸造将预制好的螺旋盘管水道铸造在的铝合金电机壳内；本发明能够大大节省铸造辅助工艺和辅助时间，提高生产效率，铸造后电机壳内部无砂芯需要清理，铸造后的铝合金电机壳体缺陷少、精度高、不易变形和开裂漏水，铝合金电机壳铸造质量高，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电机壳生产技术领域，尤其涉及一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法。
背景技术
新能源汽车是采用电能为动力的电动汽车，电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，驱动电机是电力驱动及控制系统重要部件，驱动电机在运转过程中发热量大，为了保证电动汽车能够持续稳定的运行，需要在运转过程中对驱动电机进行冷却，为了保证冷却效果，最好能够设计出内部具有水冷循环通道的电机壳，目前通常是在电机壳中设置具有较好冷却效果的螺旋水冷循环通道。
由于铝合金电机壳属于结构复杂的薄壁铸造零件，而铝合金电机壳体中设置的螺旋水冷循环通道截面积比较小、螺旋圈数多，加工设计制造螺旋水冷循环通道对铸造产品尺寸精度要求高，铝合金电机壳体的防水等级要达到IP67级以上，要求铸造的铝合金电机壳体不能有砂眼、针孔等缺陷，采用传统的铝合金浇铸铸造工艺存在以下问题：
1、浇铸时需要预埋砂芯，而这种截面积小的螺旋砂芯的强度较低，浇铸时螺旋砂芯容易断裂，导致电机壳中的螺旋水冷循环通道难以有效成型，难以批量制造出合格的产品；
2、如果采用粘结剂等提高螺旋砂芯强度，铸造完成后，由于强度高的螺旋砂芯的溃散性又很差，导致铸造好的电机壳中的螺旋砂芯难以从螺旋水冷循环通道中取出，螺旋水冷循环通道中会留有难以清理的残砂，残砂容易堵住水冷循环通道，影响冷却效果；
3、电机壳的壁厚很薄，一般在5mm左右，铸造时砂芯容易偏心，致使铸造后的电机壳厚壁不均，机加工时很容易造成螺旋水冷循环通破孔导致漏水；
4、采用砂芯浇铸时需要制作很多排气孔，造成铸造后的电机壳上有很多工艺孔，这些工艺孔需要用堵头封死，采用堵头封堵存在泄露漏水风险，且产品也不美观；
5、铸造后的电机壳人工清理螺旋水冷循环通道中的残砂工作量大，劳动成本高。
基于以上问题，目前一般是采用低压铸造、差压铸造或消失模铸造工艺生产精密的铝合金铸造电机壳体。
低压铸造是在密闭的低压铸造机保温炉的熔液表面上施加比大气压略大的空气压力或惰性气体压力，使熔液沿着浸放在熔液里的升液管上升，被压进设于低压铸造机保温炉上方的低压铸造模具内，熔液是从低压铸造模具型腔的下部慢慢开始充填，保持一段时间的压力后凝固。凝固是从产品上部开始向浇口方向转移，浇口部分凝固后就停止加压，最后当铸件冷却至固相温度以下便可从低压铸造模具中取出产品，能够得到比较完美的铸件。
在采用常规的低压铸造工艺在铝合金电机壳内部铸造螺旋水冷循环通道时，也需要在低压铸造模具型腔中设置与螺旋水冷循环通道相应的螺旋砂芯，铸造后的电机壳也需要清理铝合金电机壳内部螺旋水冷循环通道中的残砂，虽然采用低压铸造工艺能够比常规的浇铸铸造有较大的改善，但也存在前述浇铸铸造工艺存在的通用性问题，因此最好能够进一步改进铝合金电机壳产品结构及生产工艺，以便能够更好的提高产品质量并降低生产成本。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种铸造精度高、不需要螺旋砂芯、生产效率高的内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种内置盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其包括如下步骤：
步骤01：螺旋盘管水道制备：依据电机壳产品结构采用扁管或圆管绕制一个刚性的螺旋盘管水道，所述螺旋盘管水道的上下两端的侧面分别设有进水口和出水口，所述进水口和出水口上分别设有定位用的凸台，所述螺旋盘管水道的底部设有三个或四个固定支撑杆；本发明通过在螺旋盘管水道中设置固定支撑杆和定位台阶柱，便于将螺旋盘管水道准确固定在电机壳低压铸造模具中，使螺旋盘管水道定位准确，避免低压铸造成型过程中螺旋盘管水道移位偏心；
步骤02：电机壳低压铸造模具制备：依据电机壳产品结构及所述螺旋盘管水道结构，设计加工出能够将所述螺旋盘管水道稳定镶嵌固定在模具内部的电机壳低压铸造模具；
步骤03：低压铸造成型：将所述螺旋盘管水道在所述电机壳低压铸造模具中定位装配好，将装配好的所述电机壳低压铸造模具置于低压铸造机的保温炉上方，所述电机壳低压铸造模具中的注液孔与低压铸造机中的升液管密封相连，低压铸造浇铸温度690~720℃，铸造压力比大气压力高0.02~0.05Mpa，铸造冷却凝固后分模取出铸造好的电机壳，铸造后所述螺旋盘管水道的进水口和出水口从电机壳的圆柱面上伸出，所述固定支撑杆的端面与铸造好的电机壳的端面齐平；
步骤04：热处理：对铸造好的内置所述螺旋盘管水道的铝合金电机壳进行T6热处理，得到待加工用的铝合金电机壳。
所述步骤02中的电机壳低压铸造模具包括能够封闭形成铝合金电机壳铸造腔体的上模、下模和模芯，所述下模的底部设有能够与低压铸造机中的升液管动态密封相连的注液孔，所述螺旋盘管水道中的三个或四个固定支撑杆的端面支撑于所述铝合金电机壳铸造腔体中的底面上，所述上模的侧面设有与所述螺旋盘管水道的进水口和出水口相对应的活动定位镶件，所述活动定位镶件中设有能够利用所述螺旋盘管水道进水口和出水口上的凸台进行定位的定位腔，所述活动定位镶件设于一个脱模机构上；在合模装配电机壳低压铸造模具时活动定位镶件能够准确的将螺旋盘管水道定位在铝合金电机壳铸造腔体中，分模时，脱模机构带动活动定位镶件能够动态分离便于将铸造好的电机壳取出。
所述步骤01中的螺旋盘管水道为熔点高于铸造铝合金熔点的金属螺旋盘管水道，所述金属螺旋盘管水道优先采用不锈钢螺旋盘管水道或铜制螺旋盘管水道，也可以采用熔点高于铸造铝合金的耐高温铝合金螺旋盘管水道；利用不同金属的熔点温度差，确保在铝合金浇铸时螺旋盘管水道不会融化变形。
所述步骤01中的螺旋盘管水道的表面设有便于铸造时与铝合金电机壳相互融合的非光滑结合面；非光滑结合面使浇铸在铝合金电机壳体内的不锈钢或铜制螺旋盘管水道能够与铝合金结合更加紧密，能够减少两种不同热膨胀系数金属材质结合在一起时因冷热变化产生的内应力，避免热胀冷缩造成电机壳体开裂。
所述步骤01中的螺旋盘管水道采用矩形扁管弯制而成，扁管的规格尺寸为：25 x7 x 0.3mm，扁管制备的螺旋盘管水道的旋向和螺旋数量、螺距根据电机壳尺寸及电机功率设置。
所述步骤01中的螺旋盘管水道采用圆管弯制而成，圆管的规格尺寸为：φ7 x0.3mm，圆管制备的螺旋盘管水道的旋向和螺旋数量、螺距根据电机壳尺寸及电机功率设置。
本发明通过预制一个不锈钢或铜制的螺旋盘管水道，将预制好的螺旋盘管水道固定在电机壳低压铸造模具中，铸造后电机壳内部也无砂芯需要清理，加工工艺更加简洁可靠，节省了砂芯制造、震动填沙、清砂等辅助时间，生产节拍大幅缩短，有效提高了生产效率；本发明低压铸造工艺非常适合铸造螺旋水道直径大、螺旋圈数多、螺旋水道截面积小的内部镶嵌螺旋盘管水道的水冷电机壳，铸造后的电机壳壁厚均匀稳定，预留加工余量小，产品精度高。
本发明也适用于差压铸造加工内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳。
本发明通过合理设置螺旋盘管水道中的进水口和出水口和支撑定位结构，能够增加电机壳体强度，避免变形和开裂；低压铸造时螺旋盘管水道定位准确，不会移位，螺旋盘管水道的进水口和出水口中露出在电机壳外部分不影响电机壳安装及使用。
综上所述，本发明的有益效果是：采用上述结构后，通过在铝合金电机壳体内设置一个预制好的不锈钢或铜制的螺旋盘管水道，将预制好的螺旋盘管水道固定在电机壳低压铸造模具中直接铸造成型，加工工艺更加简洁可靠，大大节省了铸造辅助工艺和辅助时间，生产节拍和生产效率大幅提高，铸造后电机壳内部也无砂芯需要清理，预制的螺旋盘管水道在低压铸造时无型砂堵塞，确保电机壳内水冷循环通道冷却效果好，内部镶嵌预制不锈钢螺旋水道的铝合金电机壳体强度高、结构稳定可靠，不易变形和开裂漏水，适合大批量、稳定可靠的批量生产具有内置不锈钢或铜制螺旋水道的铝合金电机壳，能够提高铝合金电机壳铸造精度高，保证铝合金电机壳铸造质量，降低生产成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。其中：
图1是本发明内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法流程图；
图2是本发明不锈钢螺旋水道的结构示意图；
图3是本发明电机壳低压铸造模具与不锈钢螺旋水道结构的剖视示意图；
图4是本发明螺旋盘管水道表面的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详细说明。
请参阅图1所示，本发明内置盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其包括如下步骤：
步骤01：螺旋盘管水道制备：依据产品结构采用扁管或圆管绕制一个刚性的螺旋盘管水道1，所述螺旋盘管水道1的上下两端的侧面分别设有进水口11和出水口12，所述进水口11和出水口12上分别设有定位用的凸台111、121，所述螺旋盘管水道1的底部设有三个或四个固定支撑杆13；所述螺旋盘管水道1的结构请参阅图2所示；
步骤02：电机壳低压铸造模具制备：依据电机壳产品结构及所述螺旋盘管水道1结构，设计加工出能够将所述螺旋盘管水道1稳定镶嵌固定在模具内部的电机壳低压铸造模具2；
步骤03：低压铸造成型：将所述螺旋盘管水道1在所述电机壳低压铸造模具2中定位装配好，将装配好的所述电机壳低压铸造模具2置于低压铸造机的保温炉上方，所述电机壳低压铸造模具2中的注液孔与低压铸造机中的升液管密封相连，低压铸造浇铸温度690~720℃，铸造压力比大气压力高0.02~0.05Mpa，铸造冷却凝固后分模取出铸造好的电机壳，铸造后所述螺旋盘管水道1的进水口11和出水口12从电机壳的圆柱面上伸出，所述固定支撑杆13的端面与铸造好的电机壳的端面齐平；
步骤04：热处理：对铸造好的内置所述螺旋盘管水道1的铝合金电机壳进行T6热处理，得到待加工用的铝合金电机壳。
请参阅图3所示，所述步骤02中的电机壳低压铸造模具2包括能够封闭形成铝合金电机壳铸造腔体201的上模21、下模22和模芯23，所述下模22的底部设有能够与低压铸造机中的升液管动态密封相连的注液孔221，所述螺旋盘管水道1中的三个或四个固定支撑杆13的端面支撑于所述铝合金电机壳铸造腔体201中的底面上，所述上模21的侧面设有与所述螺旋盘管水道1的进水口11和出水口12相对应的活动定位镶件24，所述活动定位镶件24中设有能够利用所述螺旋盘管水道1进水口11和出水口12上的凸台111、121进行定位的定位腔241，所述活动定位镶件24设于一个脱模机构25上。
请参阅图4所示，所述步骤01中的螺旋盘管水道1的表面设有便于铸造时与铝合金电机壳相互融合的非光滑结合面14。
所述螺旋盘管水道1采用矩形扁管弯制而成，所述螺旋盘管水道中1的扁管的规格尺寸为：25 x 7 x 0.3mm，扁管制备的螺旋盘管水道的旋向和螺旋数量、螺距根据电机壳尺寸及电机功率设置。
所述螺旋盘管水道1采用圆管弯制而成，螺旋盘管水道1中的圆管的规格尺寸为：φ7 x 0.3mm，圆管制备的螺旋盘管水道的旋向和螺旋数量、螺距根据电机壳尺寸及电机功率设置。
本发明除适合铸造内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳外，也适合铸造内置螺旋盘管水道的铝合金缸体、筒体等其他类似零件。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤01：螺旋盘管水道制备：依据电机壳产品结构采用扁管或圆管绕制一个刚性的螺旋盘管水道，所述螺旋盘管水道的上下两端的侧面分别设有进水口和出水口，所述进水口和出水口上分别设有定位用的凸台，所述螺旋盘管水道的底部设有三个或四个固定支撑杆；
步骤02：电机壳低压铸造模具制备：依据电机壳产品结构及所述螺旋盘管水道结构，设计加工出能够将所述螺旋盘管水道稳定镶嵌固定在模具内部的电机壳低压铸造模具；
步骤03：低压铸造成型：将所述螺旋盘管水道在所述电机壳低压铸造模具中定位装配好，将装配好的所述电机壳低压铸造模具置于低压铸造机的保温炉上方，所述电机壳低压铸造模具中的注液孔与低压铸造机中的升液管密封相连，低压铸造浇铸温度690~720℃，铸造压力比大气压力高0.02~0.05Mpa，铸造冷却凝固后分模取出铸造好的电机壳，铸造后所述螺旋盘管水道的进水口和出水口从电机壳的圆柱面上伸出，所述固定支撑杆的端面与铸造好的电机壳的端面齐平；
步骤04：热处理：对铸造好的内置所述螺旋盘管水道的铝合金电机壳进行T6热处理，得到待加工用的铝合金电机壳。
2.根据权利要求1所述的一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其特征在于：所述步骤02中的电机壳低压铸造模具包括能够封闭形成铝合金电机壳铸造腔体的上模、下模和模芯，所述下模的底部设有能够与低压铸造机中的升液管动态密封相连的注液孔，所述螺旋盘管水道中的三个或四个固定支撑杆的端面支撑于所述铝合金电机壳铸造腔体中的底面上，所述上模的侧面设有与所述螺旋盘管水道的进水口和出水口相对应的活动定位镶件，所述活动定位镶件中设有能够利用所述螺旋盘管水道进水口和出水口上的凸台进行定位的定位腔，所述活动定位镶件设于一个脱模机构上。
3.根据权利要求1所述的一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其特征在于：所述步骤01中的螺旋盘管水道为熔点高于铸造铝合金熔点的金属螺旋盘管水道，所述金属螺旋盘管水道为不锈钢螺旋盘管水道或铜制螺旋盘管水道，或者熔点高于铸造铝合金的耐高温铝合金螺旋盘管水道。
4.根据权利要求1所述的一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其特征在于：所述步骤01中的螺旋盘管水道的表面设有便于铸造时与铝合金电机壳相互融合的非光滑结合面。
5.根据权利要求1所述的一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其特征在于：所述步骤01中的螺旋盘管水道采用矩形扁管弯制而成，扁管的规格尺寸为：25 x 7x 0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种内置螺旋盘管水道的铝合金电机壳低压铸造方法，其特征在于：所述步骤01中的螺旋盘管水道采用圆管弯制而成，圆管的规格尺寸为：φ7 x0.3mm。
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