[發明專利]一種擠壓鑄造與擠壓成形結合的商用車鋁合金防護橫梁連接件復合成形模具及工藝方法

有效

• 申請號: 202011258232.9
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112371748B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 馬品奎;宋家旺;賈海龍;查敏;王慧遠;李志剛;趙潑;任明文;韓洪江
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/00;B21C23/14;B22D18/02;B23P15/00;B23P23/04
• 代理公司: 吉林省中玖專利代理有限公司 22219
• 代理人: 李泉宏

本發明公開了一種擠壓鑄造工藝與擠壓成形工藝結合的商用車鋁合金防護橫梁連接件復合成形模具及工藝方法，該復合成形工藝是在液壓機上進行，首先采用擠壓鑄造工藝獲得具有一定形狀和尺寸的鋁合金防護橫梁連接件鑄坯，待連接件坯料凝固并降溫至一定溫度后，直接對其進行擠壓成形，獲得具有較高形狀和尺寸精度、且內部組織和力學性能良好的商用車鋁合金防護橫梁連接件。本發明通過模具結構設計，可在一臺通用液壓機上一次工序中完成防護橫梁連接件的擠壓鑄造制坯和擠壓成形，且擠壓成形無需再加熱，具有生產效率高、能耗低，所成形的連接件形狀和尺寸精度高、力學性能好等優點。

技術領域

本發明屬于汽車零部件制造領域。

背景技術

近年來，隨著汽車工業的快速發展，汽車普及率大幅提高，交通事故也隨之增多。在商用車與乘用車混合行駛的情況下，由于兩者之間的高度差異，容易發生乘用車鉆入商用車前下部的惡性事故。為了提高汽車的碰撞安全性，許多國家對商用車前下部防護裝置的碰撞性能提出了明確的要求。我國也借鑒國外法規制訂了相關法規，要求各商用車企業生產的N2、N3類載貨車必須安裝符合要求的前下部防護裝置。因此，汽車(商用車)前下防護橫梁總成是保證車輛前碰撞安全性的重要保障，由防護橫梁和連接件兩部分組成，通常采用較厚的鋼板制成。鋼制前下防護橫梁總成普遍均偏重，不利于整車的輕量化。近年來，輕量化已成為世界商用車發展的共同潮流，是提高卡車燃油經濟性、降低汽車CO₂排放的最有效措施之一，也是社會整體水平提升、運輸效率提升的體現。對現有鋼制前下防護橫梁總成從材料和結構輕量化，鋁合金是最重要、也最適用的輕量化材料之一，其中商用車前下防護橫梁總成的橫梁件，可以直接采用鋁型材成形，而連接件一般可采用機械加工的方法或鑄造成形的方法來制備。機械加工方法可以獲得高尺寸精度的連接件，但材料利用率和生產效率均低。常規鑄造成形方法能夠獲得形狀復雜的制件，但因凝固收縮時形成的縮孔縮松等缺陷顯著降低其性能。擠壓鑄造工藝是在鑄造過程中持續施加機械靜壓力，利用金屬鑄造凝固成形的流動性和鍛造塑性變形能力，使金屬在壓力下結晶凝固并強制消除因凝固收縮形成的縮孔縮松，可以獲得少、無鑄造缺陷的連接件，但擠壓鑄造工藝成形件的力學性能也無法達到鍛件的性能水平。而鋁合金在擠壓時，變形區中處于強烈的三向壓應力狀態，可以充分發揮其塑性，獲得大變形量，且擠壓成型可以改善組織，提高其力學性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為商用車鋁合金前下防護橫梁總成制造提供一種具有成形精度高、成形件力學性能好，且生產成本低、生產效率高的連接件制備成形工藝。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種擠壓鑄造與擠壓成形結合的商用車鋁合金防護橫梁連接件復合成形模具，由凸模3、凹模4、型芯Ⅰ5、型芯Ⅱ6、型芯Ⅲ7和型芯Ⅳ8組成；

其中，所述凹模4的型腔由擠壓鑄造成形上腔和擠壓成形下腔組成，所述擠壓鑄造成形上腔用于成形連接件鑄坯2，其橫向尺寸與連接件鑄坯2的尺寸相同，所述擠壓成形下腔成形擠壓連接件1，其橫向尺寸與擠壓連接件1相同；所述的型芯Ⅰ5、型芯Ⅱ6、型芯Ⅲ7和型芯Ⅳ8在擠壓成形下腔內，上述所有型芯均可以在凹模下腔內上下移動，型芯Ⅲ7和型芯Ⅳ8在凹模型腔的底部，所述的型芯Ⅲ7的高度尺寸與擠壓連接件的高度尺寸相等，所述型芯Ⅳ8的高度尺寸與擠壓連接件主體的高度尺寸相等；型芯Ⅰ5在型芯Ⅲ7之上，型芯Ⅱ6在型芯Ⅳ8之上，型芯Ⅰ5和型芯Ⅱ6上面與擠壓鑄造成形上腔底部相平；型芯Ⅰ5和型芯Ⅲ7的寬度與擠壓連接件1擠壓成型部分的寬度相等。

所述的擠壓成型后的擠壓連接件1形狀和尺寸與連接件尺寸相同，但需要去除無法擠壓成形的構造；連接件鑄坯2的形狀與連接件主體相同，連接件鑄坯2的尺寸與擠壓連接件1尺寸相差的倍數根據擠壓比確定，所述擠壓比根據連接件所采用的鋁合金材料的塑性變形能力和連接件性能要求選擇。