浅谈镁合金压铸模具设计.pdfVIP

浅谈镁合金压铸模具设计 熊武财 力劲集团·领威科技有限公司 摘要：本文通过具体的汽车变速箱壳体例证给以说明镁合金模具在设计、制作过程中要注意事项。通过具体镁合金模具例 证方便解掌握镁合金模具的改善制作。 关键词：镁合金；压铸模：溢排系统；热平衡 目前镁压铸在欧洲汽车工业中的发展前景十分看好，作为新一代轻型汽车材料已经深信不疑．，镁合金压 铸产品代表了汽车工业的未来。 具有代表性的镁合金压铸件：1、汽车仪表盘；2、汽车座架；3、方向操纵部件；4、引擎盖；5、变 速箱：6、进气歧管；7、踏板托架车轮锁套等。 图1 其中镁合金汽车变速箱壳体是几种零件中的一种，作为罩壳类的受力铸件，其镁合金压铸模具的设计 制造具有一定的代表性，产品的实物结构如图1所示。 图2变速箱实体图 “厂1低 F兰生2蕊 I[二}鋈滓李謦≯” A—A(2： }广——一【≥_ 协【 厂_ 一=卜 一 弘矧一AH-叶‘ 图3j…’≮一 该产品原为铝合金件，且已经大量生产用于系列微型车上，为了适应市场的需要提高产品的竞争力， 通过应用MARC软件进行三维有限元分析后得到了变速箱壳体的位移和应力分布规律，三维有限元分析， 应力分析、位移分析、变速箱受力情况、汽车理论及镁合金的铸造特性和模具成型的特点，结合汽车制造 厂的相关资料，完成了镁合金变速箱壳体模具改善制造。 一、产品的结构进行确认 1．1建立变速箱壳体有限元模型 变速箱壳体采用UG进行造型。由于壳体形状非常复杂(见下图)，并且受力不均匀，因此取其整体 作为分析对象，并将部分与材料强度无关的结构(如倒角、螺纹孔等)，进行拉直，填平等结构上的简化。 图4壳体外形网格图 1．2应力分析 应用MARC软件进行三维有限元分析后，得到了变速箱壳体位移和应力分布规律。 1．3位移分析 图5是壳体剖面Z向位移图。可见，在壳体后部及与一档齿轮轴相接的部位变形量较大，最大位移值 为0．01096ram．，其他部位的位移值较上述部位的位移值要小。 图7A剖面主应力分布图图 图7B壳体纵剖面Z向位移变形图 二、汽车变速箱壳体的改善 2．1模型的改进 根据以上汽车变速箱壳体的力学分析，对壳体薄弱部位及壳体的抗振动性能进行了改进。 壳体与发动机连接部位受到发动机的悬挂力作用；如果将发动机和变速箱的重心定在各自的中心处， 高联接部位的强度，在变速箱左截面上的螺栓悬挂部位添加了加强筋。 2．2改进后应力分析 应用MARC软件进行三维有限元分析后，得到了变速箱壳体位移和应力分布规律。从主应力的计算 结果，以及放置轴承的3个高应力面进行的剖面应力图中可以看出：变速箱最易发生破裂的最大主应力值 可见，改进后壳体的最大强度承受能力得到改善，并且强度分布趋于分散化，具有较好的强度分配性能。 图8A原有模型图1 图8B改进后的模型图1 2．3疲劳强度校核 壳体最大受力处是在轴承座部位，汽车在一档行驶时，可以认为该部位受到单向循环应力，进行疲劳 强度校核时采用单向应力下的疲劳强度计算方法，应力的平均值改进前为％o=29．83MPa；改进后为 0ml=18．6MPa。 根据有关文献对于变速箱壳体这种大尺寸铸件，在材质的均匀性和工艺质量中等，并且难以精确计算 出安全系数【n】为1．4～1．7。因此认为变速箱壳体符合疲劳强度要求，并与改进前的安全系数4．4相比，可 知改进后变速箱的抗疲劳性能得到很大的改善。 2．4汽车变速箱抗震性能的改进 对发动机和变速箱系统的振动特性进行分析后，根据系统所受振动激励力对系统的损坏原因进行分