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来源:动力总成技术在线
电机代替燃油动力已成为当下的必然趋势,作为新能源汽车的核心组成部分,电机壳体的设计和生产成为了关键。
今天我们就来看看电机壳体压铸模具设计中,有哪些难点和重点问题,以及对应的解决方案。
01
中国电机壳体压铸行业现状
电机壳体的铸造在国内处于起步阶段,大家都在不断的摸索和进步。
压力铸造因其高效、少/无切削、生产流程短、工序简单集中、产品精度高、表面光洁等优势,逐渐成为发展较快的金属精密铸造方法。尤其是铝合金压铸工艺,成为了汽车行业不可或缺的工艺之一。
近几年由于国内汽车行业的持续发展,对大型精密压铸模具的需求越来越大,目前国内的大型精密压铸模具设计与制作虽然已经有了很大进步,但是与国外先进国家还有一定的差距。
由于这类产品的质量将直接影响汽车电机的性能,且后序加工制造费用大。
因此,对于此类模具的成品率、生产效率、制造成本以及模具的可靠性要求更高。
对于压铸来说,铸件质量的好坏最终取决于压铸模结构设计、浇注系统设计以及排溢系统设计等是否合理。
下面我们将重点探讨某新能源汽车电机壳体铸件的模具的设计方案。
02
产品结构与材料
▲电机壳体三维图
上图所示为新能源汽车电机壳体铸件三维模型,该铸件铸件结构复杂,性能要求具有良好的强度与硬度,表面光洁度高,产品抗腐蚀性好。
铸件外型尺寸XXmm,机加成品重量克左右。最大和最小壁厚分别为15mm和4mm,平均壁厚5.5mm,厚度分布较为均匀。
产品内部安装转子位置需要机加,机加后不允许有气孔。同时产品做试漏检测,产品大腔在室温下通过0.2MPa气体,充气时间20s、保压时间30s,检测时间20s,泄漏量小于30cc/min。
根据客户要求,产品材料是铝合金ADC12,ADCl2铝合金在汽车零部件的加工制造领域应用较为广泛,其化学成分如下表所示。
Si
Cu
Mn
Mg
Fe
9.6-12
1.5-3.5
≤0.5
≤0.3
≤1.3
Zn
Ni
Sn
Pb
Ti
≤1.0
≤0.3
≤0.2
≤0.2
≤0.3
Al
余量
▲ADCl2铝合金化学成分(质量分数%)
该电机壳体属于一体水冷式电机壳体,相较老式分体式水冷电机壳体的铸造工艺、模具结构都更为复杂。
▲两种电机壳体的对比
老式电机的冷却水道是由内壳和外壳两个零件配合后形成,大大降低了零件的制造和加工难度。
而新式的电机壳体本身带冷却水道的内腔和外腔,在水道中通有冷却液对电机转子进行冷却。
这就对机壳内部质量要求非常高,不允许出现任何泄漏缺陷。
且电机壳体内孔加工表面大,机加面上出现渣孔、缩孔等缺陷的概率就大,且在后期定子安装为热套过盈配合,增加了产品的制造生产难度,更是极大的提高了压铸模具的设计及制造难度。
03
模具方案设计
初始方案确定
压铸机吨位选择
依据铸件信息:整模投影面积c㎡、铸件的质量要求,我们选择铸造比MPa,压铸机安全系数一般取1.2,依据铸件的涨型力计算压铸机的吨位F为:
由于电机壳体对铸件泄露有严格限制,且铸件外形尺寸及成型高度尺寸都较大,为了有足够的锁模力,保证铸件压射充型时的内部质量。
根据理论计算及现有的压铸厂压铸机的设备配置,该铸件选择在DCCT的压铸机上进行生产。
通过分析铸件结构,我们认为:对于这款电机壳体的冷却水道部位的填充需要重点
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