[00141053]大型精密薄壁压铸模具共性技术在摩托车关键部件中的应用

1. 课题来源与背景 本项目将在福建省科技重大专项“大型精密薄壁件模具共性技术研究与模具工程技术研究中心建设”项目研究的基础上,开展大型薄壁件压铸模具共性技术的推广,直接应用和指导摩托车关键部件,如制动器总成、发动机本体、货架等的压铸模具开发。全面提升企业的压铸模具开发水平,推动我省模具工业的进步。 2.技术原理与性能指标 （1）技术原理 ①运用耦合场分析技术获得优化的大型精密薄壁件的压铸成型工艺和模具结构,并综合运用压铸流动场数值模拟技术和大型薄壁型腔三维非稳态传热理论,在高端CAE平台上实现成型过程仿真模块的二次性开发。 ②针对模具各零部件的工作要求,制定典型热处理工艺和合理的表面处理工艺; ③通过CAE的热循环分析,合理设计模具的加热、冷却点,并采用自动恒温控制装置跟踪分析。 ④确定合适的压铸工艺参数,应用CAE技术及通过多组试验数据择取。 ⑤工程能力（CPK值）评价,即对产品强度进行CPK值计算。 （2）性能指标 ①开发的产品为摩托车重要安全构件,在采用先进计算机软件技术（CAE）后,产品合格率达95%以上,提升产品技术附加值、技术性能水平达日本同类产品水平,可实现替代进口或出口。 ②压铸模采用自动恒温控制装置,提高模具寿命、产品合格率,模具寿命达10万次以上。 3.技术创造性与先进性 通过一系列共性技术的应用,解决了产品开发和生产过程中的关键技术问题。 （1）运用铝合金熔体综合处理技术,降低了铸件的夹杂物含量,气孔率等缺陷,提高了合金成型性能和机械性能。 莆田荣兴产品长期为日本本田摩托车配套,其冶金质量要满足日本的JISH5302-2006标准,小型零件已能达到要求,但大型压铸件还难以满足该标准。针对这一问题,本项目综合应用了铝合金熔体的净化、变质、细化等技术,通过排杂熔剂和吹氩气,提高了铝合金熔体的除杂除气效果,应用Al-10Sr变质剂和Al-5Ti中间合金细化了铝硅相和晶粒组织。通过冶金质量的改善,有效提高了铝合金的流动性,保证了摩托载货架、发动机箱盖类零件等大型薄壁深腔类压铸件的压铸成型,同时,也提高了机械性能,产品质量已达到JISH5302-2006标准。 （2）应用CAE技术、大型薄壁类压铸件的流道设计新技术和定向时序抽气方法,减少产品缺陷,尤其是表面缺陷,有效提高了压铸件合格率。 应用 “大型薄壁压铸件成型中对耦搭接浇注系统的设计方法”、“ 带有窄凸缘的大型薄壁件压铸成型的浇口设计方法”等专利技术进行流注系统的优化设计,并应用Flow3D软件进行数值分析和工艺参数优化,应用“ 用于压铸模具的定向时序抽气方法”专利技术进行辅助排气,一方面,有效提高了产品的合格率,目前摩托车货架的产品的压铸合格率已由此前的75%提高到96%,发动机箱盖类零件的产品合格率由原来的85%提高到97%。另一方面,大大减少了试模次数和新产品开发周期。对于大型压铸模具,此前的试模次数需要5～6次,新产品开发周期约为10～12个月,目前试模次数为2～3次,新产品开发周期约为5个月。 （3）综合应用CAE的模具热循分析技术、恒温控制技术和合理的模具选材规范及热处理工艺提高了大型压铸模具寿命。 利用Flow3D软件开展了模具的热循环研究,系统研究了其变化规律,设计了合理的加热油道,并利用恒温机进行油温和通油时间控制。同时,根据模具在工作过程中不同位置的工作负荷不同,型腔零件分别选用8417（H13）、3Cr2W8V等材料,并进行合理的热处理,有效改善了成型条件,提高模具寿命。目前摩托车载货架GFMF的产品产量已达30万件,由3幅模具完成生产,模具寿命达10万件以上。发动机箱盖类零件,如KSY、KTT、GFC等系列产品的模具寿命已达12万件以上。而目前国内同类尺寸的压铸模具寿命一般在8万件以下。 （4）针对高强韧铸造铝合金成型问题,应用CAE技术研究了液态模锻和挤压压铸工艺,获得了可以稳定生产的挤压压铸工艺方案。 针对有较高承载要求的摩托车零件,如1800CC以上排量摩托车的上联板,要求有较高的机械强度,需采用高强韧的铸造铝镁合金,该合金冶炼工艺复杂、成型性能和机加工性能较差,目前已开展了液态模锻、挤压压铸等工艺的研究,部分研究成果已应用于上联板零件的生产,机械性能和尺寸精度已可以满足要求,并进行大批量生产,如KYYA型号的上联板产量已达14万件。 4.技术成熟度与应用情况 到目前为止,本项目利用此前开发的共性技术成功开发了摩托车货架类KPNM、PNK、GFMF、KTTA等4种系列产品模具,发动机箱盖类KSY、KVJ、KTT、GFC、HP5等5种系列产品模具。改造挤压压铸设备1台,开发KYYA、KYYG两种系列上联板的挤压压铸模具。获授权发明专利2件,软件著作权1件,实用新型专利2件,受理发明专利6件,实用新型专利6件,发表学术论文6篇。建立一条年产30万件以上的大型铝合金压铸件生产线。