摘要：主要介紹了車身結(jié)構(gòu)件的成形發(fā)展及趨勢(shì)，以及其生產(chǎn)制造的影響因素。著重介紹了在高真空鋁鎂合金車身結(jié)構(gòu)件壓鑄模具的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素，如澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具溫度控制設(shè)計(jì)、真空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

隨著環(huán)保和節(jié)能的需求，汽車輕量化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。汽車每減重10％，可提高燃油效率約7％。汽車輕量化的發(fā)展，離不開(kāi)材料、成型技術(shù)、設(shè)備、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。其中利用鋁鎂合金高真空壓鑄替代傳統(tǒng)的鋼板沖壓、焊接等工藝是汽車輕量化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)90年代就開(kāi)始利用壓鑄工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁、鎂合金替代鋼板的結(jié)構(gòu)件成形。在成形工藝，新型材料，壓鑄機(jī)設(shè)計(jì)以匹配結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的特性等方面做了大量的工作。根據(jù) DUCKER   WORLDWILD 市場(chǎng)調(diào)研，2015年汽車上鋁用量增加到190kg。從2012年到2015年將近23kg的增量來(lái)自于結(jié)構(gòu)件的發(fā)展，見(jiàn)圖１。

自2011以來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)主機(jī)廠的發(fā)展及布局，鋁鎂合金壓鑄結(jié)構(gòu)件的需求迎來(lái)一個(gè)高增長(zhǎng)的趨勢(shì)。把傳統(tǒng)的鋼鐵材料換成鋁合金或鎂合金，要求鋁合金或鎂合金結(jié)構(gòu)件必需具有如下力學(xué)性能：良好的伸長(zhǎng)率、良好的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，可以進(jìn)行熱處理，以及可以進(jìn)行焊接處理。目前可利用高真空壓鑄工藝開(kāi)發(fā)的部分車身結(jié)構(gòu)件見(jiàn)圖２。

１、　影響壓鑄結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的因素

高真空壓鑄的本質(zhì)是為了避免壓鑄件產(chǎn)生缺陷，結(jié)合了結(jié)構(gòu)件的特性，一般需要經(jīng)過(guò)的流程見(jiàn)圖３。而每道流程都有各自的影響因素需要嚴(yán)格地控制。如鋁合金材料的成分是否準(zhǔn)確，熔煉的鋁液密度是否合格，壓鑄件是否含有氣泡，是否可焊接，熱處理后的力學(xué)性能是否達(dá)標(biāo)，整形的尺寸是否合格等。

２、壓鑄結(jié)構(gòu)件的模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

2.1　澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行澆道設(shè)計(jì)及模擬分析之前，需要對(duì)鑄件有個(gè)初步的質(zhì)量缺陷預(yù)判，以獲得一個(gè)準(zhǔn)確的填充方位。在正式進(jìn)行澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)流道進(jìn)行不斷的優(yōu)化，某零件澆道優(yōu)化的對(duì)比見(jiàn)圖４。

從圖４中可以看出，第１次的填充過(guò)程出現(xiàn)２股澆道對(duì)沖而卷氣的區(qū)域，經(jīng)過(guò)內(nèi)澆口的調(diào)整，該區(qū)域的卷氣現(xiàn)象得到改善。其次，在渣包的設(shè)置上也要滿足整個(gè)流態(tài)的需要，在流態(tài)尾端將空腔內(nèi)氣體排出。

2.2　模溫控制的設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)件往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品尺寸較大。因此在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中控制模具的溫度，需要在模具結(jié)構(gòu)上進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖５，模具在生產(chǎn)過(guò)程中達(dá)到模溫相對(duì)平衡，可以提高生產(chǎn)效率并獲得合格鑄件。

2.3密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為了獲得低于500pa的高真空度，以獲得更好的鑄件力學(xué)性能，高真空壓鑄模具需要設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)。密封圈是普遍使用的一種密封方式。模具的密封設(shè)置，在很大程度上給模具的設(shè)計(jì)、制造以及壓鑄生產(chǎn)帶來(lái)了難度。如根據(jù)不同鑄件的結(jié)構(gòu)，模具需要設(shè)置抽芯，因此密封除了動(dòng)定模這個(gè)大分型面之外，在抽芯結(jié)構(gòu)上也需要進(jìn)行密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。密封條是易損件，在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，防止因密封條損壞影響鑄件質(zhì)量。

料筒的密封也同樣關(guān)鍵。目前均有特殊的沖頭設(shè)計(jì)來(lái)保證冷室壓鑄件的料筒密封，見(jiàn)圖６。真空閥的類型、控制系統(tǒng)、真空度的監(jiān)控方式直接影響了壓鑄生產(chǎn)的穩(wěn)定性。真空閥目前主要分為機(jī)械閥和液壓／氣動(dòng)真空閥，見(jiàn)圖７。機(jī)械閥有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制系統(tǒng)成本低、容易清理等優(yōu)點(diǎn)，但是其具有排氣量不大、容易堵塞、閥成本高等缺點(diǎn)。液壓／氣動(dòng)閥有比較大的排氣面積（大至400mm2）、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，但其控制系統(tǒng)要求高，需要在模具上設(shè)計(jì)油缸等，因此根據(jù)不同的客戶及產(chǎn)品需求可以進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3、結(jié)語(yǔ)

寧波合力自2012年開(kāi)始進(jìn)行高真空壓鑄模具開(kāi)發(fā)制造以來(lái)，不斷的深化技術(shù)研發(fā)，最終獲得合格的高真空鋁鎂合金結(jié)構(gòu)件壓鑄模具。