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模拟技术在汽车压铸结构件产品及工艺设计中的应用

作者:admin 来源:原创 发表时间:2019-08-06

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汽车结构件的开发过程

激烈的市场竞争要求汽车厂商开发更多的车型,时间和成本压力快速增加,因此,要求产品开发周期越来越短。汽车行业的结构设计,只能通过模拟方法比如FEM进行功能设计。在制造阶段,通常应客户要求,才会对制造工艺可行性进行评估。在这一评估阶段,合理的设计变更其实很难实现,并且总是伴随着高昂的时间和费用成本。

例如汽车结构件“连接支架”和“减震塔”就体现了在产品开发过程中,早期识别生产工艺限制方面,铸造过程模拟和模拟优化的系统集成情况。连接支架是汽车车身结构中纵梁碰撞荷载路径的重要组成部分。基本要求是四种连接技术与其它其他部件的可实现性,并符合FMVSS标准中对于正面碰撞负载情况的要求(见图1)。客户通常在产品达到设计要求之前,不参与这一过程。

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由于底盘结构件的形状复杂以及生产批量较大,决定了运用压铸这一工艺生产方式。在传统的产品开发过程中, 在将功能性几何形状转化为铸件时,已经考虑了压铸工艺所需的传统设计和构造规则(图2)。使用FE模拟软件可以在很大程度上实现对特定要求的验证。设计出的压铸部件进行运行负载情况或功能需求曲线的模拟验证。应要求,在少数情况下会对可制造性进行详细的分析和评估,但通常是在客户确定后。

在工艺开发过程中制造工艺主要取决于客户对于零件要求的理解。在铸造过程模拟所支持的工艺和模具设计过程中,非常多的后续设计变更被作为建议提出。但是在大多数情况下,这些设计变更仅部分可实现,而且总是伴随着高昂的时间和费用成本。工艺开发通常以客户确认工艺可行性,以及确认加工昂贵的模具及生产设备结束(图3)。其结果通常是生产过程不太稳定,透明度低,启动时间长,而且开始时废品率较高。

 

在产品开发过程中,客户所进行铸造过程的多种可能模拟,与已有的模拟功能验证方法的结合,使得能够及早研究和考虑到工艺对产品特性的影响。这种模拟产生的结果是做出安全决策和设计出稳定产品和制造工艺的基础。


摘要

轻型结构对汽车行业压铸工艺中的产品和工艺开发提出了越来越高的要求。这是由于产品开发周期越来越短,以及结构件的功能集成度和复杂性越来越高。用于铝和镁压铸的复杂技术工艺和模具的宗旨是,成本和资源高效,以及从工艺上可以保证对铸件质量的要求。铸造过程模拟很长时间以来都是产品设计和工艺设计被认可的工具。

以通过铝压铸制成的结构件为例,展示了自动化新方法如何比以往更好的支持实现以下要求:

> 快速的产品和工艺开发

> 着眼于质量,产量和成本的最佳工艺和模具设计

> 具备最大程度质量可重复性的稳定工艺设计

自动化技术在确定可量化目标和关键生产变量,及其波动范围,以及相关质量标准方面,为现有的铸造过程模拟模拟试验进行了补充。从而在整个开发过程中,为同时进行现代压铸件优化提供了潜力。它能够找到具体的生产技术方案,确定最佳折衷方案和稳定的工艺窗口。从而使得铸造厂在质量和经济性方面具备有效进行产品和工艺开发的基础。


工艺和模具设计优化

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