越来越多的汽车结构部件采用铝合金材料来减轻重量，但其复杂的结构和高应力要求对压铸工艺提出了挑战。根据汽车减震塔的结构特点，设计了压铸工艺，然后采用数值模拟方法模拟了金属液的流动和充电过程。结果表明，减震塔腔内铝液充电相对稳定，前端含氧化混合、卷气量大的金属液全部进入溢流槽，避免了铸件内部卷气造成的缺陷。此外，通过采用局部冷却方法等工艺措施，解决了局部厚度的缩孔缺陷，最终获得了优质的铝合金减震塔压铸件。

目前，压铸铝合金零件已广泛应用于汽车、航空航天、电子工业等领域。用铝合金零件代替钢制零件可以减轻40%~50%的体重，有利于降低能耗，是实现节能减排的重要途径。因此，越来越多的汽车结构零件采用铝合金材料来减轻重量，但其复杂的结构和高应力要求对压铸工艺提出了挑战。汽车的许多结构件大多是薄壁壳体零件。研究表明，当铸件壁厚小于4mm时，液态金属表面张力引起的拉普拉斯力会严重影响充型液体的流动状态，同时突出粘度的作用，使薄壁零件难以在模具腔内充型。压铸技术是在压力下填充型腔，既能有效解决充型问题，又能使金属液快速凝固，细化合金组织，获得强度更高的合金零件。

由于这些外壳部件一般形状复杂，局部壁厚不均匀，模具腔内金属的流动过程也比较复杂，由于不同铸造材料和金属材料的性质不同，铸件的质量也难以把握。如今，随着计算机技术的发展，数值模拟软件可以越来越准确地反映压铸模具中金属液体的流动过程，准确地预测铸件缺陷的产生。因此，首先利用数值模拟软件预先模拟充固过程，然后根据模拟结果设计和优化压铸过程，分析零件质量，是一种高效、节约成本的方法。

减震塔结构分析

（a）凸面（b）凹面

铸件轮廓尺寸为530mm*345mm*313mm，主体平均壁厚为3mm。铸件结构复杂，整个外壳呈弧形，表面设计有纵横交错的加强筋，以提高零件的整体强度；局部圆柱形凸台较多，高度为20mm，使铸件各部位壁厚差异较大。铸件一侧有较大的凸起结构，与铸件外壳的高度差为195mm。减震塔采用A380铝合金压铸，铸件净重2.9kg。

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浇筑系统、排气槽、溢流槽的设计

2.1铸造系统设计

浇注系统是压力下金属液填充腔的通道，是控制金属液填充腔速度、时间和流动状态的重要组成部分。因此，设计合理的浇注系统是获得高质量压铸件的重要环节。根据铸件的特点，选择铸件轮廓尺寸面积的部分作为分型面，便于零件脱模。为了降低压铸过程开始阶段的卷气程度，在零件长度方向上选择形状结构相对直的侧设置内浇口。根据经验公式（1）计算内浇口截面积：

(1)

公式中，V为零件及溢流、排气系统总体积(溢流、排气系统体积按零件体积的50%计算)，为115742mm3；νg是内浇口金属液的速度。根据设计手册，内浇口铝合金的填充速度为20~60m/s，取值40m/s；t是金属液体填充腔的时间，推荐值由平均壁厚决定。根据经验公式(2)计算平局壁厚:

(2)

式中，b1、b2、b3..为铸件某一部分的壁厚（mm），S1、S2、S3.墙厚为b1、b2、b3..部位面积(mm2)。计算减震塔平均壁厚为3mm，型腔填充时间推荐值为0.05~0.10s，取值0.07s。内浇口截面积Ag为391.87m2；根据设计手册，内浇口厚度T值为1.5mm，内浇口总宽度L=Ag/T=261.25mm。压铸机为卧式冷室压铸机，横浇道截面积为Ar=(3~4)Ag=1371.545mm2，横浇道厚度D=(8~10)T=15mm；横浇道采用金属液热损失小、加工方便的常见平梯形。根据压铸机压室尺寸，直浇道直径（压室直径）为120mm。减震塔零件的铸造系统采用直浇道、横浇道和内浇口的参数设计。

2.2溢流槽设计

溢流槽用于储存液体-气体界面前端混有气体和油漆残渣的冷污金属液体。与排气槽配合，可快速引出型腔内的气体，减少充气过程中卷气的发生，同时转移缩孔、缩松、涡流包裹气体和产生冷隔的部位。但是，为了发挥溢流槽的作用，溢流必须根据型腔内金属液的流动特性，在合理的位置接受前沿冷污金属液，并保留在溢流槽内。因此，溢流槽也需要合适的尺寸。既不能太大也不能太小。过度会议会导致废物增加，成本增加；过小会导致溢流槽无法接受所有冷污金属，铸件质量降低。因此，首先模拟设计浇注系统的零件数值，然后根据金属液的流动特性确定合适的溢流系统是一种有效的设计手段。

模拟参数根据实际压铸工艺参数设置，金属液首先以0.6的慢压速度设置m/s进入水平浇口和内浇口，当金属液充满所有内浇口时，压射速度提高到5m/s，也就是说，让金属液快速填充型腔。

温度场(色标)：(a)t=0.190s;(b)t=0.197s;(c)t=0.200s；(d)t=0.204s.

卷气(色标代表卷入气体体积分)：(a)t=0.190s;(b)t=0.197s;(c)t=0.200s；(d)t=0.204s.

金属液在充型过程中不同时间点的温度和卷气情况。可以看出，设计的浇注系统可以实现金属液相对稳定的填充型腔。零件左侧有两个圆形结构。根据充电过程的模拟，可以看到金属液在这里充电时容易产生涡流，导致卷气量增加。因此，应在圆形结构两侧设计溢流槽，使卷气部分的金属液排出腔，进入溢流槽。根据温度场和卷气特性，可以看到零件右侧有大面积低温金属液，从边缘向内延伸，有不同程度的卷气现象，从中间圈出的部分。减震塔结构可以看出。金属液通过最右侧的内浇口进入型腔后，直接冲击有一定角度的型腔壁。阻塞后，金属液回流填充零件最右侧，导致大量气体卷入。零件自下而上依次填充。金属液最终填充的零件上部有大量温度低、卷气严重的金属液。这里应该设置足够的溢流槽来接受这些金属液，以获得高质量的铸件。

根据模拟结果，部分部位温度低、卷气量大的金属液较多，应设计有足够容积的溢流槽，但过大的溢流槽容易导致金属液回流。因此，在这些部位设置多个单独的溢流槽，并设置薄的连接肋，以保证其强度。溢流槽主要采用加工方便的梯形溢流槽，在局部卷气严重的部位适当增加溢流槽容积，并根据流动特性小幅修改形状。根据设计手册，排气槽的截面积设置为内浇口截面积的30%。设计好的溢流槽和排气槽。