已矣！双聚散变速箱壳体典范质量题目的办理方案

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东风鼎新动力体系科技有限公司的第一款双聚散变速箱产物DCT150是湿式双聚散变速器（以下简称DCT），其支持壳体由聚散器壳体及变速箱壳体构成，这两个壳体由高压铸造要领生产，在产物开辟及量产进程中履历了较困难的质量改造进程，毛坯综合合格率由60%左右渐渐提拔到2020年底的95%程度，本文总结典范质量题目的办理方案。

东风鼎新动力体系科技有限公司（以下简称DPT）的湿式双聚散器变速箱，采取了创新的级联齿轮组、电动机器式换挡驱动体系和新型电动液压聚散器实行体系的双聚散变速器。其壳体毛坯采取高压铸造铝合金制造，具有质量轻、强度高的特点；变速箱中有液压泵、润滑液、冷却管和外部冷却体系，对壳体综合机器性能及密封性能均提出了较高的要求。本文对影响合格率较大的壳体变形、气缩孔、走漏合格率等质量题目的办理方法举行阐明。

1、变形题目的办理

如下图1（a），DCT变速箱由高压铸造的铝合金变速箱壳体及聚散器壳体构成。利用质料为ADC12，其根本壁厚3.5mm左右。此中变速箱壳体如图1（b），根本尺寸为485mm（长）×370mm（宽）×212 mm（高），体积：2481.5mm³，投影面积：134903mm²，净重约6.7Kg，属于薄壁深腔范例零件。综合思量模具制造加工工艺性，产物成型及生产进程的可靠性等因素，模具采取如图1（c）摆设情势，由三组滑块、动模（外腔方向）及定模（内腔方向）构成，铸件热紧缩率计划为1.0055%。

现着实压铸初始试模进程中在检测时产物孔位位置度时，发明压铸出的产物位置度尺寸与计划要求差别较大（个别位置度超差30%以上），但排查查抄模具尺寸制造合格，紧缩率与实际尺寸比拟也切合紧缩规律。为找到题目产生缘故起因，采取3D扫描实物壳体与理论3D举行比力阐发如图1（d），扫描发明毛坯的基准定位地区产生变形，其变形量B地区为2.39mm，C地区为0.74mm。因产物是以毛坯A、B、C处的凸台点为后续的加工定位基准及丈量基准，此变形导致在丈量时，其他尺寸投影到以A、B、C为基准的平面上时，各孔位位置度超差。

产生这一题目的缘故起因阐发：

①高压铸造的模具计划原则之一是产物终极成型脱模后，产物留在动模上，这就要求作用在动模上的包紧力大于作用在定模上的包紧力，同时由于DCT产物的深腔特别性，深腔的内型芯在定模上而外腔成型面在动模上，产物脱模时肯定受到向定模方向的拉力；

②模具在左、下、右三个方向有滑块，在脱模前有帮助夹紧的作用，在上方B处支持力最小，在热紧缩进程中，有团体上向腔体内凹的趋势；以上两个重要缘故起因导致B处变形最大，C点次之。

办理此题目的改造方案为：在定模面增长定模顶出机构图1（e）。在B处增长6个定模顶杆，在C处增长两个定模顶杆，定模顶杆是靠复位杆顶出的，合模时动模平面把复位杆压进定模内，开模时来主动模的压力消散，背面的推板弹簧再把顶杆顶出来，主动推动产物从定模上脱出，从而实现抵消脱模变形。

颠末模具的变动，乐成镌汰了脱模变形。如图1（f），B、C处的变形量均得到了有效控制，B点为+0.22mm，C点为+0.12，满意对毛坯表面度0.7mm的要求，得以实现批量生产。

2、壳体气缩孔及走漏题目的办理

众所周知，高压铸造是将液态金属施以肯定压力让其快速充填到金属模具型腔内，并在压力下快速凝固而得到铸件的一种成形要领。但受制于产物计划及压铸工艺特点，在产物中仍不可克制地存在一些热节地区或高风险气缩孔地区，这是由于：

（1）压力铸造利用高压将金属液高速压入型腔，在压室或模具型腔中的气体无法完全倾轧，这些气体卷入金属液，终极常以气孔的情势存在于铸件中；

（2）气体在铝液及固态铝合金中的溶解度差别，在凝固进程中，肯定析出气体；

（3）金属液在型腔中快速凝固，在不能举行有效补缩的环境下，，铸件的某些部位会产生缩孔或缩松。

以DPT连续进入工装样件及小批量生产阶段的产物为例（如图2）：统计产物初始气缩孔的不良率，最高能到达12.17%，此中气缩孔大于3.5 mm的占总缺陷的15.71%、气缩孔在1.5-3.5mm的占42.93%，这些气缩孔又重要会合在一些螺纹孔及密封外貌等部位，这些缺陷因会影响螺栓联接强度、外貌密封性等成果要求而报废。

为办理这些题目，重要利用要领如下：

2.1 高压点冷

实用于单独深腔部位及较大型芯部位。这些布局的成型部位仅有个别深腔或是深腔部分单独抽芯等，较少的模具被大量的铝液包裹，极易造成模具过热，引起粘模拉伤、热裂纹等缺陷。因此必要对深腔模具通点冷却水举行逼迫冷却，通过1.0～1.5Mpa高压水，对直径大于4mm的型芯内部举行冷却，包管冷却水冷进热出，可使型芯周边构造先行凝固，形成致密层，从而镌汰缩松倾向。

如图3，连合模仿及实际产物的统计阐发数据，优化最尽头冷布局，在模具上设置如图3（d）的高压点冷，有效控制了热节地区的产物温度，实现了产物的次序凝固，有效减小了气缩孔的产生，包管了合格率。

2.2 局部挤压

若产物布局计划壁厚不均或局部有大热节点，在末了凝固的部位易出现缩孔，如下图4（C）所示。这些产物内部产生的缩孔不能通过压铸工艺、增长冷却方法等举行防备，这时可采取局部挤压的方法举行办理。局部加压布局表示图见图4（a），即在模具内直接安装油缸，在熔融的金属液添补入模具之后且未完全凝固前，金属液在型腔中处于半固态时，在末了凝固的厚壁处通过挤压杆施加压力以逼迫补缩来镌汰或消除该处的缩孔缺陷，以得到高质量的压铸件。

局部挤压原理好像简单，但实际操纵起来却并不简单，必要办理以下题目：

a.挤压时间简直定：挤压开始过早，金属液还没开始凝固，假如加压则金属液回流向其他部位，则加压杆无法有效加压；加压开始过晚，金属液已经凝固，则加压杆压力无法转达到产物内部或在挤压外貌产生挤压裂纹；以是在型腔充型完成后延时0.8-2S或更多，应渐渐通过工艺试验确定终极的挤压时间；

b.加压压力简直定：加压压力过小则起不到应有的作用，无法突破表层对内部施加补缩；加压压力过大，则浪费油缸和影响模具寿命；一样平常发起选择比铸造压力大，通常在150Mpa-250Mpa。

c.加压长度及挤压体积简直定：加压长度过短，无法消除缩孔缺陷，加压长度过长，则造成能量浪费。在确定加压长度之前，我们需明白实际必要的压缩体积。设热节处金属的质量为Q，局部增压从前的体积为V1，密度为ρ1；增压后的体积为V2，密度为ρ2，则有：Q=ρ1×V1=ρ2×V2；

Vmax=V1-V2=V1（1-ρ1/ρ2）。

则加压杆长度：L=4Vmax/πD²且L/D<1.5。

2.3  二级挤压

二级挤压是设定双行程油缸，第一行程完成初预铸孔位部分成型，当型芯四周铝液渐渐凝固时，再启动二次挤压举措，终极实现预铸及挤压的双重结果。以变速箱壳体为例，项目初期变速箱壳体气密测试合格率不敷70%，走漏部位漫衍经阐发重要为如下图1油道及4油道交错处（图5赤色圆圈处）。

因此改造重要的实行要领为利用二级挤压，具体实行方案如下：

1、挤压行程：挤压行程按局部紧缩体积盘算约为12mm。

2、挤压延时：在通过CAE阐发并连合实际压铸表现后，为充实行证最公道的挤压延时，我们从4.0-6.0秒，按隔断0.5秒，分别验证5组挤压延时的改进结果，以加工验证60件的气密检测结果为准，结果如下：

这一工艺的采取，走漏气密合格率乐成进步到了96%。

2.4 浇注体系优化

金属压铸模浇注体系是将压铸机压室内熔融的金属液在高温、高压、高速的状态下，添补压铸模子腔的通道。它包罗直浇道、横浇道，内浇口以及溢流排气体系等。它们在引导金属液添补型腔的进程中，对金属液的活动状态、速率和压力的转达、排气结果以及压铸模的热均衡状态等方面都起着紧张的控制和调治作用，因此，浇注体系是决定压铸件外貌质量以及内部显微构造状态的紧张因素。浇注体系的计划及终极定型必须采取理论与实践相连合的要领。

对付双聚散变速器壳体模具的初始计划评审中，对浇排体系的评审重点存眷如下方面：

（1）浇排体系位置应使金属液的流程尽大概短，以镌汰添补进程中金属液能量的丧失和温度的低落；

（2）浇口位置应使金属液流至型腔各部位的间隔

只管相称，以到达各个支解的阔别部位同时填满和同时凝固；

（3）只管镌汰和克制金属流过多的曲折和迂回，从而到达包卷气体少、金属流搜集处少和涡流征象少的结果；

（4）金属液进入型腔后，不应过早地封闭分型面、溢流槽和排气道，

以便于型腔内气体有序地顺遂倾轧；

（5）从内浇口进入型腔的金属液流，不应打击型芯、型壁或螺纹等活动型芯；

（6）从内浇口进入型腔的金属液流，应起首添补深腔处难以排气的部位，克制因卷裹气体而产生压铸缺陷；

（7）浇排体系位置

应使浇口余量易于切除和整理。内浇口与型腔毗连处应以圆弧或小圆角过渡毗连，同时也可思量增设小平台方法防备去浇口时的崩缺。

改造实例：

2017年12月DPT离壳毛坯共计生产21287件零件，统共产生料废937件（4.4%），此中电机孔端面气缩孔415件，占料废的比例为44.29%（总合格率的1.95%），阐发重要产生起因于：电机孔120地区为浇口下方地区，铝液添补后从下方回流到此地区，造成局部卷气而形成气孔缺陷。

改造要领，在主浇道下方引入一股浇道，在添补开始时就对电机孔处添补，克制回流卷气。方案实行后，通过加工4180件验证，此中120电机孔端面废3件，此处的废品率由1.95%低落到了0.07%。见图7。

2.5 工艺优化

压铸工艺是将压铸机、压铸模和金属液根据预先选定的工艺步伐和工艺参数有机地连合和运用并借助动力驱动得到压铸件的热加工工艺进程。需综合思量种种因素，如压力（包罗压射力、压射比压、胀型力、锁模力）、压射速率（ 包罗冲头速率 、 内浇口速率等 、 添补速率等）、种种温度（金属液的融化温度、压铸温度、模具温度等）、种种时间（充型时间、保压时间、留模时间等）、模具的热学性子（传热率、热容率、温度梯度等）、金属液的铸造性能及热学性能等。这此中起主导作用的是压铸压力、充型速率、充型特性以及模具的热学性子。

下表1示例为在划一模具状态环境下举行差别工艺参数实行的合格率变革环境的部分数据，为包管量产，应探索出得当的工艺参数用以批量生产。

在固化工艺，模具等之后，稳固合格率的紧张步伐是对重点地区的模具温度创建监控体制，每班次记录重点地区温度并跟踪，克制体系性温度差别，并通过数据探索，渐渐压缩温度区间值，找到真正合格率最优方案。见图8。

2.6 创新要领的利用

为办理DCT变速箱壳体特定部位内部疏松部位的走漏题目，颠末供需两边确认，开创性的利用了冷铝嵌块的办理方案。即在产物添补前产物内部装入一铝嵌块如图9，充填凝固后此嵌件留存在零件实体内部，以办理局部紧缩缩松的题目。

3、总结

东风鼎新动力体系科技有限公司从2016年开始小批量投产，到2020年底投产DCT150及DCT200两个平台系列共计十余种DCT双聚散变速箱产物，如今共计生产30余万套，变速箱壳体总体合格率从60%提拔到如今均匀95%，重要最大生产量的产物到达98%以上的合格率，在此期间DPT与DPT的供给商们一起履历了改进提拔之路，也真正实现了种种铸造工艺及技能的实行及要领更新，有效提拔了各自的程度，探索出一条DCT变速箱高压铸造壳体的质量提拔之路，创造出精良的企业代价及社会代价。

本文作者：东风鼎新动力体系科技有限公司 陈涛

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