CN115156500A - 一种一体化压铸车身大模具开发方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种一体化压铸车身大模具开发方法，整体大模具采用高真空浇注工艺开发方法；采用多点液压真空阀真空排气，波板抽真空排气、料杯抽真空排气。抽真空外接口位于料杯上，料杯安装设备上后位于设备外端，料杯抽真空在铝液完全充满料杯前都能够进行真空抽气，通过转换接口形式，将周真空内孔前移；模具型腔分块设计，通过油热模温机、水热模温机分级控制模具温度；将线冷与点冷结合，采用隔板结构；通过油缸提供顶出动力，活块内预设顶出机构，开模过程中通过顶出机构将产品固定，防止产品开模的形变及开裂；本发明取缔数十套冲压件模具，且从整车生产角度，取缔原有焊装线，只需一个压铸生产车间，具有效率提升和综合成本竞争优势。

Description

一种一体化压铸车身大模具开发方法

技术领域

本发明属于新能源汽车压铸结构件模具开发技术领域，涉及一种一体化压铸车身大模具开发方法。

背景技术

随着科技的进步，汽车产品换代的速度越来越快，汽车轻量化集成化需求也越来越大，目前铝合金压铸产品的开发将众多冲压钢板件集成为单个铝合金件，具有高轻量化集成化特点。主要目的：1.通过一体化压铸解决汽车轻量化问题。2.通过一体化压铸做到产品集成化，取缔原有焊装形式，有效节约整体成本。3.一体化压铸具有高生产效率，相对原有冲压焊装更具备高效生产优势。

CN201910800566.5公开了一种薄壁压铸铝合金结构件浇注系统，包括若干个脱模用顶杆、直浇道、变径式横浇道、多个梳状内浇道以及多个变径式内浇口，所述横浇道与直浇道连通，所述梳状内浇道的金属液流入端与变径式横浇道相连通，流出端连通于变径式内浇口，所述内浇口另一端与浇注系统所在模具的型腔连通，在型腔边缘分布若干溢流槽及排气道。本浇注系统相对比常用的树状等浇注系统采用了变径式横浇道，梳状内浇道及变径式内浇口的设计，可使充型过程中型腔内熔体汇流较少、充型顺序良好，有效避免薄壁铝合金结构件在充型过程中，型腔内产生不必要的卷气和氧化夹杂缺陷，提高铸件的质量、易于提高铸件的工艺出品率，可广泛应用于各种压铸生产中。

CN201610792199.5公开了一种适用于压铸生产工艺的压铸模具结构，旨在提供一种有利于模具材料合理分配利用，从而降低模具生产成本的压铸模具结构。它包括下模座、上模座、设置在下模座上表面的下模芯槽、设置在下模芯槽内的下模芯、设置在上模座下表面的上模芯槽及设置在上模芯槽内的上模芯，所述下模芯与下模座之间通过螺栓连接，所述上模芯与上模座之间也通过螺栓连接。

CN202020328132.8公开了一种高真空压铸模具，包括压室腔体、射头、真空阀、真空通道、活塞杆、真空泵、连接管、压铸定模和与压铸定模做开合模配合的压铸动模。压铸动模在合模时与压铸定模共同围出一成型腔，压室腔体穿置于压铸定模并开设有压室通道及倒料口，倒料口位于压室通道的侧壁上，射头呈滑动地套装于压室通道内；真空通道开设于压铸动模处，且其第一端与成型腔相连通，第二端与连接管的第一端连通，连接管的第二端依次将真空阀和真空泵串装起来，活塞杆穿置于压铸动模并选择性地开闭真空通道的第一端。本实用新型的高真空压铸模具可快速实现成型腔的抽真空，抽真空效果好，大大提高了产品内部质量，铸件可进行热处理。CN201920046822.1精密模具热平衡管路系统

CN201920027699.9提供了超大型变速箱模具，包括顶针机构、抽芯机构、上、下模板以及上、下镶模，所述抽芯机构包括前、后、左、右四个模芯及对应的抽芯装置，抽芯装置采用滑块导柱式滑轨结构，四个模芯及上、下镶模组成产品的浇注型腔，其一模芯由上下两部组成，且每部尾部分别与一抽芯装置连接，本变速箱模具采用四抽芯结构，便于变速箱壳体一体化成型，生产效率高，且采用滑块导柱式滑轨结构，一般的模具采用常规压条式滑导结构，存在配合间隙过大，使用过程中会磨损导致滑块错位，本滑块导轨结构配合间隙小，精度高，且一模芯采用分体结构，双抽芯抽拉，便于成型壳体不规则结构，综上本模具具有效率高、精度高的优点。

上述专利与本发明技术方案相关性都较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决一体化铸造车身产品的试制生产，提供了一种一体化压铸车身大模具开发方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于：

整体大模具采用高真空浇注工艺开发方法；

采用多点液压真空阀真空排气，波板抽真空排气、料杯抽真空排气。

进一步地，所述料杯抽真空排气具体内容如下：抽真空外接口位于料杯上，料杯安装设备上后位于设备外端，料杯抽真空在铝液完全充满料杯前都能够进行真空抽气，通过转换接口形式，将周真空内孔前移，保证最大抽真空时长，确保料杯内真空度。

进一步地，采用大模具模芯部分分块方式：

模具型腔分块设计，通过油热模温机、水热模温机分级控制模具温度，保证铝液充型过程中温度整体平衡。

进一步地，采用模具加热模温油路设计方法：

大模具开发模温形势打破原有点线冷方式，将线冷与点冷结合，采用隔板结构，保证模温油路与模具最大传热面积。

进一步地，采用活块顶出机构设计方法：

通过油缸提供顶出动力，活块内预设顶出机构，开模过程中通过顶出机构将产品固定，防止由于把模力导致产品开模的形变及开裂。

进一步地，采用大模具普通拉杆油缸反用安装方式：

油缸活塞杆头固定，油缸跟随活块运动安装；油缸伸出活块开模，退回活块合模，增大开模力。

进一步地，采用内浇口连续不间断浇注工艺方法：

浇注系统部分，内浇口处为连续不中断；连续浇口形式保证铝液进入模具型腔减缓高速充型时卷气，避免出现涡流造成产品填充不良作用。

进一步地，采用多点液压真空阀真空排气，波板抽真空排气、料杯抽真空排气，保证型腔真空度30mBar以下。

进一步地，

分块1预设水温：120摄氏度

分块2预设水温:160摄氏度

分块3预设油温：260摄氏度

分块4预设油温：260摄氏度

分块5预设油温：280摄氏度

分块6预设油温：240摄氏度

温度为表示阶梯度参考，实际温度根据模具热平衡调整。

进一步地，大模具将线冷与点冷结合，采用隔板结构，保证模温油路与模具最大传热面积，保证模具热平衡温度达230度左右。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明与原有冲压焊接结构的冲压模具对比，取缔数十套冲压件模具，且从整车生产角度，取缔原有焊装线，只需一个压铸生产车间，具有效率提升和综合成本竞争优势。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为一体化压铸车身大模具示意图；

图2为一体化压铸车身大模具重点工艺部分示意图；

图3为图2中浇注系统部分2-1处放大图；

图4a为料杯抽真空形势示意图；

图4b为波板式真空排气示意图；

图4c为液压式真空排气阀示意图；

图5a为模芯部分俯视图；

图5b为模芯部分立体图；

图6a为大模具型腔分块设计图；

图6b为大模具热平衡系统示意图；

图6c为分水隔板示意图；

图7a为模具顶出机构部分所在位置示意图；

图7b模具顶出机构部分图；

图7c为顶杆位置示意图；

图7d为顶出板结构示意图；

图8a常规拉杆油缸模具使用安装方式示意图；

图8b大模具拉杆油缸使用安装方式示意图；

图中：

1-1、静模框部分；1-2、、动模框部分；1-3、方支柱及顶出部分；1-4、料筒部分；

2-1、浇注系统部分；2-2、料杯抽真空形势位置；2-3、模芯部分；

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明作详细的描述：

大型薄壁铝合金压铸件由于整体产品超大，压铸流程长，填充过程中铝合金降温快，需将模具整体加热，采用高速填充，将合金快速填充至模具型腔。高温快速填充过程中会产生卷气，使产品出现气孔风险，影响产品整体性能。由于产品大且薄壁，开模过程中产品与模具型腔存在一定把模力，导致产品开模变型，开裂风险。为保证大型薄壁铝合金压铸件诚信需通过以下技术手段保证产品成型；

一体化压铸车身大模具如图1所示：

如图1为模具基本结构，模架材料选用高P20，模芯材料为模具钢。

图1中，一体化压铸车身大模具包括静模框部分1-1、动模框部分1-2、方支柱及顶出部分1-3、料筒部分1-4；

如图2为模具重点工艺部分。

如图3，浇注系统部分，内浇口处为连续不中断。由于大模具产品流程长，产品为薄壁件，需高速填充才能够保证快速充型，连续浇口形式可保证铝液进入模具型腔减缓高速充型时卷气，避免出现涡流造成产品填充不良作用。

如图4a，新发明料杯抽真空形势，抽真空外接口位于料杯上，料杯安装设备上后位于设备外端，由于料杯抽真空在铝液完全充满料杯前都能够进行真空抽气，所以通过转换接口形式，将周真空内孔前移，保证最大抽真空时长，确保料杯内真空度。

如图4b、图4c，车身大模具高真空压铸技术：型腔内高度密封，采用多点液压真空阀真空排气，波板抽真空排气、料杯抽真空排气，保证型腔真空度30mBar以下。

模具分块分级温控技术：模具型腔分块设计，通过油热模温机、水热模温机分级控制模具温度，保证铝液充型过程中温度整体平衡。

如图5a、图5b为模芯部分，常规衬模底面为同一水平面，且为一块料坯加工成型。目前大模具开发过程中，料坯尺寸超大，缺乏加工设备及资源。通过自主开发根据产品成型高低位置，划分模具不同料块形式，降低模具料坯原材料及机加工成本。

如图6a、图6b、图6c；

图6a，分块1预设水温：120摄氏度

分块2预设水温:160摄氏度

分块3预设油温：260摄氏度

分块4预设油温：260摄氏度

分块5预设油温：280摄氏度

分块6预设油温：240摄氏度

温度为表示阶梯度参考，实际温度根据模具热平衡调整。

图6b、图6c，涉及大模具热平衡系统，普通模具通常为模温水及冷却水形式。通过模拟分析大模具在固有模温水路前提下，无法保证模具热平衡，由于模具重达150T以上，模具持续向设备及空气传导热量，导致模具温度持续降低。大模具开发产品成型模具热平衡系统起着至关重要的作用，由于产品尺寸大，浇注流程长浇注过程中保证铝液温度是产品成型关键。大模具开发模温形势打破原有点线冷方式，将线冷与点冷结合，采用隔板结构，保证模温油路与模具最大传热面积，保证模具热平衡温度达230度左右。

活块开模顶出平衡技术：通过油缸提供顶出动力，活块内预设顶出机构，开模过程中通过顶出机构将产品固定，防止由于把模力导致产品开模的形变及开裂。

开模过程中开模动力油缸将活块与产品拉开脱模，

由于模具与产品之间密切接触，铝合金冷却收缩与模具活块抱紧，开模瞬间会拉动产品，使产品变型开裂。增加顶出机构后，开模同时顶出动力油缸带动顶出机构，将顶杆伸出压紧产品不动，预防活块开模产品震动。

如图7a、图7b、图7c、图7d为模具顶出机构部分，由于产品大且平均壁厚3mm作用，开模过程中易发生产品变型。普通产品设计，活块无顶出机构，大型薄壁件设计过程中将原有活块机构创新，在活块开模过程中，同时增加顶出机构，限制产品变型，有效缓解产品开模变型风险。

如图8a为模具活块油缸使用方式，常规拉杆油缸成本低，为常用油缸。拉杆油缸伸出力大于退回力(参考油缸原理)，正常油缸使用方式为油缸伸出为活块合模，油缸退回为活块开模，由于活块成型复杂，开模过程中产品冷却后与活块形成抱紧力，导致所需油缸缸径较大才能提供开模力。大模具油缸反用可有效降低所需油缸缸径降低成本及模具安装所需空间。

如图8a常规拉杆油缸模具使用安装方式，油缸为固定式安装，油缸伸出活块合模，退回活块开模。

如图8b大模具拉杆油缸使用安装方式，油缸活塞杆头固定，油缸跟随活块运动安装。油缸伸出活块开模，退回活块合模，增大开模力。

本发明采用：

内浇口连续不间断浇注工艺方法。

料杯抽真空设计方案。

大模具模芯部分分块方式。

模具加热模温油路设计方法。

活块顶出机构设计方法。

大模具普通拉杆油缸反用安装方式。

整体大模具高真空浇注工艺开发方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于：

整体大模具采用高真空浇注工艺开发方法；

采用多点液压真空阀真空排气，波板抽真空排气、料杯抽真空排气。

2.根据权利要求1所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于：

所述料杯抽真空排气具体内容如下：抽真空外接口位于料杯上，料杯安装设备上后位于设备外端，料杯抽真空在铝液完全充满料杯前都能够进行真空抽气，通过转换接口形式，将周真空内孔前移，保证最大抽真空时长，确保料杯内真空度。

3.根据权利要求2所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于，采用大模具模芯部分分块方式：

模具型腔分块设计，通过油热模温机、水热模温机分级控制模具温度，保证铝液充型过程中温度整体平衡。

4.根据权利要求3所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于，采用模具加热模温油路设计方法：

大模具开发模温形势打破原有点线冷方式，将线冷与点冷结合，采用隔板结构，保证模温油路与模具最大传热面积。

5.根据权利要求4所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于，采用活块顶出机构设计方法：

通过油缸提供顶出动力，活块内预设顶出机构，开模过程中通过顶出机构将产品固定，防止由于把模力导致产品开模的形变及开裂。

6.根据权利要求5所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于，采用大模具普通拉杆油缸反用安装方式：

油缸活塞杆头固定，油缸跟随活块运动安装；油缸伸出活块开模，退回活块合模，增大开模力。

7.根据权利要求6所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于，采用内浇口连续不间断浇注工艺方法：

浇注系统部分，内浇口处为连续不中断；连续浇口形式保证铝液进入模具型腔减缓高速充型时卷气，避免出现涡流造成产品填充不良作用。

8.根据权利要求7所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于：

采用多点液压真空阀真空排气，波板抽真空排气、料杯抽真空排气，保证型腔真空度30mBar以下。

9.根据权利要求3所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于：

分块1预设水温：120摄氏度

分块2预设水温:160摄氏度

分块3预设油温：260摄氏度

分块4预设油温：260摄氏度

分块5预设油温：280摄氏度

分块6预设油温：240摄氏度

温度为表示阶梯度参考，实际温度根据模具热平衡调整。

10.根据权利要求4所述的一种一体化压铸车身大模具开发方法，其特征在于：

大模具将线冷与点冷结合，采用隔板结构，保证模温油路与模具最大传热面积，保证模具热平衡温度达230度左右。

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