本發(fā)明涉及一種壓鑄汽車后地板成形的方法。

背景技術(shù)：

1、大型一體化壓鑄技術(shù)在生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率以及安全性能方面與傳統(tǒng)制造工藝相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。發(fā)展一體化壓鑄技術(shù)有助于新能源汽車成為更節(jié)能更環(huán)保的交通工具。在一體化壓鑄過程中，由于鑄件尺寸和模具尺寸極大，工藝復(fù)雜，壁厚分布不均，一體化后地板中存在厚大的熱節(jié)，傳熱較慢難以冷卻，其中8個(gè)對(duì)稱布置的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)(4個(gè)大的，4個(gè)小的)的壁厚超過10cm，此結(jié)構(gòu)導(dǎo)致此位置在凝固時(shí)冷卻存在滯后，容易形成孤立液相區(qū)，形成縮松縮孔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的一體化壓鑄汽車后地板中8個(gè)對(duì)稱布置的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的壁厚超過10cm，此位置在凝固時(shí)冷卻存在滯后，容易形成孤立液相區(qū)，形成縮松縮孔的技術(shù)問題，而提供一種一體化壓鑄汽車后地板壓鑄成形的方法。

2、本發(fā)明的一體化壓鑄汽車后地板壓鑄成形的方法是按以下步驟進(jìn)行的：

3、步驟一、將鑄件合并以及進(jìn)行有限元建模：將一體化后地板鑄件、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)合并，并將模型轉(zhuǎn)化為x_t格式導(dǎo)入procast中的visual-mesh模塊，再利用repair、assembly和intersection功能進(jìn)行模型修復(fù)，得到三維模型；

4、步驟二、模型前處理：將步驟一得到的三維模型依次進(jìn)行重力方向設(shè)置、材料設(shè)置、溫度設(shè)置、換熱系數(shù)設(shè)置、邊界條件設(shè)置、冷卻條件設(shè)置和仿真時(shí)間設(shè)置；

5、在gravity/virtual?mold中設(shè)置重力方向?yàn)槠叫杏诤蟮装澹?/p>

6、材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成為：si：8～11％，mg：0.1～0.4％，mn：0.4～0.8％，v：0.1～0.4％，zr：0.1～0.4％，zn：0.1～0.4％，fe：0.0～0.2％，其余為al；

7、選取的鋁液澆鑄溫度在670℃～710℃，設(shè)置模具溫度160～200℃；

8、傳熱系數(shù)為2000w/(m·℃)；

9、邊界條件設(shè)置：動(dòng)模與定模接觸，壓室與定模接觸；

10、冷卻條件：模具與鑄件之間為傳導(dǎo)傳熱，模具與空氣接觸為輻射傳熱，模具內(nèi)部為冷卻水道控制溫度；

11、仿真時(shí)間：填充時(shí)間為1s；

12、步驟三、對(duì)壓鑄過程進(jìn)行仿真是基于procast仿真軟件：壓鑄參數(shù)與實(shí)際生產(chǎn)時(shí)保持一致；所述的壓鑄參數(shù)包括最大壓射速度、慢速速度偏差、合模行程、壓射壓力、壓頭的慢壓射速度、壓頭的快壓射速度和加速度；

13、在一體化壓鑄充型過程中，液體充填速度極快，金屬液被視作不可壓縮流體，其流動(dòng)服從質(zhì)量守恒和動(dòng)量守恒，用雙方程湍流模型來描述湍流；

14、在凝固過程中溫度釋放包含熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱和熱輻射三種方式；

15、金屬液與金屬模具接觸發(fā)生傳熱，用傅里葉定律導(dǎo)熱微分方程描述：

16、

17、金屬液內(nèi)部之間、金屬液與模具、模具與外側(cè)空氣環(huán)境之間一直存在著對(duì)流換熱，用newton冷卻定律描述：

18、q＝α(tf-tw)

19、熱輻射通過電磁波傳遞能量，鑄件和模具與大氣之間通過熱輻射傳熱，用空氣熱輻射定律描述：

20、

21、式中ρ——流體密度(kg/m3)；

22、q——換熱熱流通量(w/(m2·k))；

23、cp——定壓比熱容(j/kgk)；

24、q——熱源項(xiàng)；

25、α——對(duì)流換熱系數(shù)；

26、tf——流體特征溫度(℃)；

27、tw——固體邊界溫度(℃)；

28、ts——表面絕對(duì)溫度(℃)；

29、ε——輻射溫度(℃)；

30、σ0——stefen-boltzman常數(shù)；

31、步驟四、將模具和鑄件進(jìn)行網(wǎng)格劃分：由于一體化后地板的尺寸較大，使用小型網(wǎng)格自動(dòng)劃分可能導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)增加；而使用大型網(wǎng)格自動(dòng)劃分則可能無法確保網(wǎng)格質(zhì)量，因此需要對(duì)鑄件進(jìn)行分塊劃分，其中鑄件部分網(wǎng)格大小劃分為4mm×4mm×4mm，澆注系統(tǒng)網(wǎng)格大小劃分為15mm×15mm×15mm，溢流系統(tǒng)網(wǎng)格劃分為6mm×6mm×6mm，以大大降低網(wǎng)格數(shù)量，并縮短計(jì)算時(shí)間；鑄件形狀尺寸巨大、形狀復(fù)雜、壁厚較薄，因此無法完全自動(dòng)化分網(wǎng)格，在輪罩處、縱梁與后地板平臺(tái)處需要自行手動(dòng)劃分網(wǎng)格；

32、步驟五、根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)置，將金屬液傾倒進(jìn)入壓室而后靜置2s，金屬液與壓室表面接觸發(fā)生預(yù)結(jié)晶，隨后將金屬液壓入模具型腔中進(jìn)行填充和凝固，當(dāng)鋁液進(jìn)入模腔2s后局部加載補(bǔ)壓裝置的補(bǔ)縮活塞開始工作，其在凸臺(tái)位置的比壓為120mpa～150mpa；

33、所述的局部加載補(bǔ)壓裝置是由進(jìn)油口、活塞缸、固定螺栓、密封圈和補(bǔ)縮活塞組成；活塞缸的兩端分別設(shè)置進(jìn)油口和補(bǔ)縮活塞，補(bǔ)縮活塞與活塞缸為滑動(dòng)連接，在活塞缸位于補(bǔ)縮活塞的一端設(shè)置密封圈，在活塞桿的外部均勻設(shè)置4個(gè)固定螺栓；一共設(shè)置8個(gè)局部加載補(bǔ)壓裝置，通過固定螺栓分別固定在后底板動(dòng)模的8個(gè)凸臺(tái)上，補(bǔ)縮活塞垂直于凸臺(tái)表面且伸入凸臺(tái)中；密封圈在保持模具型腔真空度的同時(shí)防止活塞缸中液壓油的泄露；進(jìn)油口與外部的高壓油管相連，通過液壓伺服電機(jī)控制補(bǔ)縮壓力的大小以及移動(dòng)速度；

34、共進(jìn)行29組對(duì)比試驗(yàn)，考察在不同澆注溫度、模具溫度、壓頭的慢壓射速度和壓頭的快壓射速度四個(gè)參數(shù)組合下縮松縮孔缺陷的消除效果，選取最佳的參數(shù)；

35、步驟六、按照步驟五中數(shù)值模擬結(jié)果所得到的最佳參數(shù)進(jìn)行壓鑄汽車后底板成形，具體的步驟如下：

36、a、后底板壓鑄機(jī)采用臥式壓鑄機(jī)，后底板分為動(dòng)模和定模兩大部分，定模與動(dòng)模接觸后形成汽車后底板的型腔，壓室與定模連接將鋁液送入型腔，在動(dòng)模和定模中分布著模具的加熱裝置和凝固過程中的冷卻水管；

37、b、首先采用壓鑄機(jī)將動(dòng)模與定模移動(dòng)進(jìn)行合模，合模后模具型腔進(jìn)行抽真空；

38、c、為防止金屬液體傾倒壓室后出現(xiàn)波浪，可能會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)的金屬液夾雜空氣，金屬液傾倒進(jìn)入壓室而后靜置2s，金屬液逐漸平穩(wěn)；

39、d、壓鑄過程中沖頭采用多段式速度前進(jìn)，包括低速慢壓階段、加速階段和高速加壓階段；在低速慢壓階段中，沖頭低速推進(jìn)并密封澆料口，然后開始抽真空；當(dāng)金屬液集中于內(nèi)澆口處完成低速壓射階段，在此過程需要將壓室中的金屬液充分填充，更好地利用真空系統(tǒng)排除壓室中的氣體，勻加速；

40、e、加速階段中沖頭速度迅速增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽岣呓饘僖旱牧鲃?dòng)性，以便后續(xù)充填型腔，加速度為400m/s2；

41、f、高速加壓階段，金屬液充填型腔，一體化后地板為復(fù)雜的薄壁鑄件，需要較高的壓射速度，這一階段在步驟e加速后的速度勻速運(yùn)行至充型結(jié)束，需要持續(xù)維持壓力，型腔內(nèi)的壓力為35mpa；

42、g、充型結(jié)束2s后采用局部加載補(bǔ)壓裝置的補(bǔ)縮活塞對(duì)凸臺(tái)進(jìn)行強(qiáng)制補(bǔ)縮；

43、h、鑄件凝固后局部加載補(bǔ)壓裝置泄壓退出，通過臥式壓鑄機(jī)將動(dòng)模進(jìn)行移動(dòng)打開，取出成形件。

44、本發(fā)明首先通過模擬確定最佳工藝參數(shù)，然后進(jìn)行壓鑄汽車后底板成形，一共配置8個(gè)局部加載補(bǔ)縮口，局部擠壓比壓達(dá)到120～150mpa，可對(duì)鑄件所有熱節(jié)區(qū)域和產(chǎn)品厚大部位實(shí)現(xiàn)局部擠壓，提高產(chǎn)品致密度，避免缺陷。

45、本發(fā)明對(duì)凸臺(tái)位置進(jìn)行局部補(bǔ)壓可以有效地實(shí)現(xiàn)局部的強(qiáng)制補(bǔ)縮，強(qiáng)制補(bǔ)縮對(duì)熱節(jié)位置嚴(yán)重縮松縮孔缺陷的消除作用十分顯著，這對(duì)提高一體化壓鑄后地板整體的力學(xué)性能非常有益。