CN116001919A - 一种铝合金地板铸钢镶件及铝合金地板的压铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金地板铸钢镶件，包括铸钢镶件本体；所述铸钢镶件本体具有上端板、下端板及上端与上端板的下面相连下端与下端板的上面相连的立柱，呈“工”字形；在所述上端板的中心部位设有预留孔，在所述立柱的外壁上设有多个防转结构。还涉及一种铝合金地板的压铸方法。其能保证底盘副车架与车身的安全可靠连接，够决连接螺纹孔滑牙的问题，避免高价值的铝合金后地板总成报废。

Description

一种铝合金地板铸钢镶件及铝合金地板的压铸方法

技术领域

本发明属于汽车车体部件，具体涉及一种铝合金地板铸钢镶件及铝合金地板的压铸方法。

背景技术

随着电动汽车的普及，电动汽车对百公里电耗提出了苛刻的要求，通过降低整车重量来实现汽车轻量化从而降低整车电耗是一个途径。这里作为车身部件，通过采用铝合金材料的应用，大幅降低了整车的重量，其中的典型应用部件之一便是铝合金后地板总成。后地板总成为底盘后副车架提供了安装功能。现有技术是直接在铝合金后地板总成上通过机械加工的方式加工螺纹孔，然后连接螺栓穿过底盘副车架直接旋进该螺纹孔从而实现底盘副车架与车身的连接装配。如图1、图2和图3所示，是现有技术直接在铝合金地板上机械加工出螺纹孔的安装方式，涉及的零件有原铝合金后地板10,原底盘副车架20,原螺栓30。制造过程为先通过高压铸造的方式制造出原铝合金后地板的毛胚制件，然后通过机械加工，包括铣削安装面，钻孔，攻螺纹的方式机加成半成品，该半成品与车身的其他部件共同组成白车身，然后通过电泳等涂装工序，最后在总装车间完成底盘副车架与车身的安装。然而，在后期大量的装配过程中发现铝合金地板的螺纹孔出现滑牙的现象，导致车身报废。因此，需要对铝合金后地板与底盘副车架的连接结构加以改进。

CN 204506333U公开了“一种用于铝合金车轮的轮辐镶件结构”，所述镶件固定在铝合金车轮铸件的轮辐上；铝合金车轮铸件的轮辐设置有镶件槽，镶件槽设置有装配孔；镶件设置有装配柱，镶件的轮廓与铝合金车轮铸件的镶件槽的轮廓相同；装配孔和装配柱的位置相一致；镶件通过螺钉、装配孔和装配柱三者之间相配合紧密地固定在铝合金车轮铸件的镶件槽内。采用增加轮辐镶件的方法可以大大丰富铝合金车轮的外观表现力，使铝合金车轮充分发挥出造型千变万化，色彩丰富多彩的装饰效果，同时还能有效减小铝合金车轮铸件的重量。

 CN113967823A公开了“一种带有不锈钢镶件的铝合金产品的制造方法”，包括以下步骤：S1、具有不锈钢镶件嵌入操作过程的铝合金产品坯件成型步骤；S2、对步骤S1获得的铝合金产品坯件进行加工，利用机床对铝合金产品坯件上设计有不锈钢镶件的部位进行加工；在步骤S2中，对机床的主轴负载进行测量，当主轴负载的测量值在5-40牛米之间时则继续加工；当主轴负载的测量值在5-40牛米之外时则停止加工。其解决了现有技术中因漏装不锈钢镶件而造成的不合格产品容易混入合格产品中的问题。

毋庸置疑，上述两份专利文献公开的技术方案都是所属技术领域的一种有益的尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金地板铸钢镶件，其能保证底盘副车架与车身的安全可靠连接，够决连接螺纹孔滑牙的问题，避免高价值的铝合金后地板总成报废。还提供一种铝合金地板的压铸方法。

本发明所述的一种铝合金地板铸钢镶件，包括铸钢镶件本体，其特征是：所述铸钢镶件本体具有上端板、下端板及上端与上端板的下面相连、下端与下端板的上面相连的立柱，呈“工”字形；在所述上端板的中心部位设有预留孔。

进一步，在所述立柱的外壁上设有多个防转结构。

进一步，所述上端板为圆形、椭圆形或者多边形。

进一步，所述下端板为圆形、椭圆形或者多边形。

进一步，所述立柱的断面为圆形、椭圆形或者多边形。

进一步，设在所述立柱外壁上的防转结构为八个半球凸起，按上下两排沿立柱的轴向均匀分布。

进一步，设在所述立柱外壁上的防转结构为四条沿轴向均匀分别的凸筋。

进一步，所述铸钢镶件本体的长度“L”，根据螺栓丝牙旋进长度和底盘载荷大小做适应性设计。

本发明所述的一种铝合金地板的压铸方法，在压铸设备组成的“压铸岛”内进行，所述“压铸岛”内的压铸设备包括压铸机本体、喷涂机器人、取件机器人、预热设备、铝合金液体保温炉、制件冷却设备，去除铸造冒口设备。包括以下步骤：

第一步，制造铸钢镶件；先通过模具及铸钢工艺制造铸钢镶件，铸钢镶件上设有预留孔，预留孔通过在模具上设置抽芯杆形成；再将铸钢镶件毛胚从模具上去出进行热处理，以达到设计需要的刚度和强度，然后，进行去毛刺的处理，最后，形成预制半成品铸钢镶件；

第二步，搬运铸钢镶件；将铸钢镶件搬运至铝合金地板高压铸造区域，在预热设备内进行预热处理，使铸钢镶件温度低400摄氏度左右；

第三步：在压铸模具内安装铸钢镶件；先由带铸钢镶件夹具的上件机器人将预热设备内的铸钢镶件抓取送入压铸模具内，模具设置有铸钢镶件的定位销，使铸钢镶件上的预留孔与模具上的定位销配合实现定位后，上件机器人在退出模具，然后，由喷涂机器人将压铸模具表面做喷涂处理；

第四步，压铸模具合模；在“压铸岛”内进行压铸铝合金地板；

第五步，开模取出铝合金地板；压铸铸铝合金地板过程结束，打开压铸模具并顶出压铸的铝合金地板；再由取件机器人伸入模具抓取压铸的铝合金地板并退出模具，并将压铸的铝合金地板放到冷却设备上进行冷却；

第六步，去除冒口及毛刺；由取件机器人抓取压铸的铝合金地板到去除铸造冒口设备上进行铸造冒口的去除以及毛刺的清理；

第七步，进行机械加工；先铣削安装面，再扩预留孔，最后攻螺纹，得到具有铸钢镶件的铝合金后地板。

进一步，所述“压铸岛”内的压铸设备包括压铸机本体、喷涂机器人、取件机器人、预热设备、铝合金液体保温炉、制件冷却设备，去除铸造冒口设备。

本发明的有益效果：

由于铸钢镶件起到承受底盘副车架连接螺栓的巨大载荷，从而避开由铝合金地板承受螺纹扭力，最终达到解决铝合金滑牙导致高价值的铝合金后地板总成报废的问题。

由于在铸钢镶件在中间圆柱体部分上设计了“防转结构”，能够使底盘副车架与铝合金后地板在安装过程中铸钢镶件与铝合地板不发生周向相对运动，保证连接可靠；同时也起到防止铸钢镶件从铝合金本体上脱落的情况发生，并在X/Y/Z三向刚度和强度上起到强化的作用，既解决了铝合金螺纹孔滑牙的问题，又解决了安装点处强度刚度不足的问题。

附图说明

图1是现有技术的原铝合金地板上直接加工出螺纹孔的结构示意图；

图2是图1的装配爆炸图；

图3是图1中的原铝合金地板与原底盘副车架螺纹连接部位的剖视图；

图4是本发明的轴测图；

图5是图4的A—A剖视图；

图6是铝合金地板和底盘副车架通过本发明及螺栓装配连接的爆炸图；

图7是铝合金地板和底盘副车架通过本发明及螺栓装配连接的示意图；

图8是图7的B—B剖视图。

图中（标记指代的技术特征）：

10—原铝合金地板，20—原底盘副车架，30—原螺栓；

1—铝合金地板，2—底盘副车架，3—螺栓；

4—铸钢镶件本体，41—上端板，42—下端板，43—立柱，44—预留孔，45—防转结构；

d1—预留孔直径，d2—圆形的立柱的直径,L—铸钢镶件本体的长度（或高度）。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做详细说明。

参见图4和图5所示的一种铝合金地板铸钢镶件，包括铸钢镶件本体4；所述铸钢镶件本体4具有上端板41、下端板42及上端与上端板41的下面相连、下端与下端板42的上面相连的立柱43，呈“工”字形；在所述上端板41的中心部位设有预留孔44。上端板在后期经过机械加工铣销后作为底盘副车架的安装匹配面，上端板与铝合金后地板形成一个“倒扣”的形状，从而将铸钢镶件牢牢地锁紧在铝合金后地板内。

下端板起到稳固铸钢镶件与铝合金后地板连接的作用，因为该处螺栓所受载荷极大，最终底盘的载荷通过螺栓传递到铸钢镶件上，然后经过铸钢镶件传递到铝合金本体上，从而使铸钢镶件起到直接承受底盘连接螺栓载荷的作用。

设置预留孔有两个作用：一是作为机加螺纹孔的预制孔，以减少机械加工余量，降低制造成本，二是作为铸钢镶件在模具内的定位孔，铸造模具上设计有销子，通过预留孔销孔定位；此外，预留孔也可根据底盘载荷的不同要求做适应性修改，从而实现系列化设计。

在所述立柱43的外壁上设有多个防转结构45。由于铸钢镶件在底盘打螺栓的过程中，所承受的周向扭力非常大，如果铸钢镶件在铝合金内周向缺少限位，那么在打螺栓大扭力的过程中铸钢镶件有可能相对铝合金本体发生周向相对运动，从而导致镶件功能失效。为了解决这个问题，在铸钢镶件的立柱上设置多个防转结构，能够使铸钢镶件的周向自由度牢牢限制在铝合金本体内。

所述上端板41为圆形、椭圆形或者多边形。将上端板做成椭圆形或者多边形，也能够防止铸钢镶件在底盘打螺栓的过程中发生转动。

所述下端板42为圆形、椭圆形或者多边形。将下端板做成椭圆形或者多边形，也能够防止铸钢镶件在底盘打螺栓的过程中发生转动。

所述立柱43的断面为圆形、椭圆形或者多边形。将立做成椭圆形或者多边形，也能够防止铸钢镶件在底盘打螺栓的过程中发生转动。

设在所述立柱43外壁上的防转结构45为八个半球凸起，按上下两排沿立柱的轴向均匀分布。多个半球凸起与铝合金后地板形成“凹凸”形的周向锁紧结构，以起到在在打螺栓扭力时防止铸钢镶件与铝合金地板本体发生周向相对运动，同时也能起到防止铸钢镶件从铝合金地板上脱落，并在X/Y/Z三向刚度和强度上起到强化的作用。

设在所述立柱43外壁上的防转结构45为四条沿轴向均匀分别的凸筋。起到在在打螺栓扭力时防止铸钢镶件与铝合金地板发生周向相对运动的作用。

所述铸钢镶件本体4的长度“L”，根据螺栓丝牙旋进长度和底盘载荷大小做适应性设计。载荷大可以加长L,载荷小可以减少L，从而实现成本最优。

参见图6、图7和图8所示的一种铝合金地板的压铸方法，在压铸设备组成的“压铸岛”内进行，所述“压铸岛”内的压铸设备包括压铸机本体、喷涂机器人、取件机器人、预热设备、铝合金液体保温炉、制件冷却设备，去除铸造冒口设备。包括以下步骤：

第一步，制造铸钢镶件；先通过模具及铸钢工艺制造铸钢镶件铝合金地板4铝合金地板，铸钢镶件上设有预留孔铝合金地板44铝合金地板，预留孔通过在模具上设置抽芯杆形成，为后续机加工序减少加工余量做准备；再将铸钢镶件毛胚从模具上去出进行热处理，以达到设计需要的刚度和强度，然后，进行去毛刺的处理，去毛刺工序可以使用人工去毛刺或者在机器人上安装打磨工具进行自动化去毛刺以降低人力成本，最后，形成预制半成品铸钢镶件；

第二步，搬运铸钢镶件；将铸钢镶件搬运至铝合金地板高压铸造区域，在预热设备内进行预热处理，使铸钢镶件温度低400摄氏度左右；由于铸钢镶件为铸造钢件，在后续与铝合金液体在“压铸岛”内融合压铸的过程中需要保证铸钢镶件进入模具的温度与铝合金液体温度相差在300摄氏度左右，即铸钢镶件温度低400摄氏度左右，铝合金液高690摄氏度左右；

第三步：在压铸模具内安装铸钢镶件；先由带铸钢镶件夹具的上件机器人将预热设备内的铸钢镶件抓取送入压铸模具内，模具设置有铸钢镶件的定位销，使铸钢镶件上的预留孔铝合金地板44铝合金地板与模具上的定位销配合实现定位后，上件机器人在退出模具，然后，由喷涂机器人将压铸模具表面做喷涂处理；喷涂的目的是为了保证铸钢铸件的外观品质和易于制件脱模，然后机器人退出。

第四步，压铸模具合模；在“压铸岛”内进行压铸铝合金地板；

第五步，开模取出铝合金地板；压铸铸铝合金地板过程结束，打开压铸模具并顶出压铸的铝合金地板；再由取件机器人伸入模具抓取压铸的铝合金地板并退出模具，并将压铸的铝合金地板放到冷却设备上进行冷却；

第六步，去除冒口及毛刺；由取件机器人抓取压铸的铝合金地板到去除铸造冒口设备上进行铸造冒口的去除以及毛刺的清理；

第七步，进行机械加工；先铣削安装面，再扩预留孔，最后攻螺纹，得到具有铸钢镶件的铝合金后地板。

所述“压铸岛”内的压铸设备包括压铸机本体、喷涂机器人、取件机器人、预热设备、铝合金液体保温炉、制件冷却设备，去除铸造冒口设备。

为了满足不同底盘连接螺栓的规格，铸钢镶件设置的预留孔，可以通过设计不同规格的模具抽芯杆来实现不同预留孔的孔径的连续变化，比如抽芯杆直径10mm、12mm、14mm、15mm、16mm等等规格来对应相应孔径的预留孔，以适应不同安装载荷下的最优机械加工余量，实现通用化。

Claims (10)

1.一种铝合金地板铸钢镶件，包括铸钢镶件本体（4），其特征是：所述铸钢镶件本体（4）具有上端板（41）、下端板（42）及上端与上端板（41）的下面相连、下端与下端板（42）的上面相连的立柱（43），呈“工”字形；在所述上端板（41）的中心部位设有预留孔（44）。

2.根据权利要求1所述的铝合金地板铸钢镶件，其特征是：在所述立柱（43）的外壁上设有多个防转结构（45）。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金地板铸钢镶件，其特征是：所述上端板（41）为圆形、椭圆形或者多边形。

4.根据权利要求1或2所述的铝合金地板铸钢镶件，其特征是：所述下端板（42）为圆形、椭圆形或者多边形。

5.根据权利要求1或2所述的铝合金地板铸钢镶件，其特征是：所述立柱（43）的断面为圆形、椭圆形或者多边形。

6.根据权利要求2所述的铝合金地板铸钢镶件，其特征是：设在所述立柱（43）外壁上的防转结构（45）为八个半球凸起，按上下两排沿立柱的轴向均匀分布。

7.根据权利要求2所述的铝合金地板铸钢镶件，其特征是：设在所述立柱（43）外壁上的防转结构（45）为四条沿轴向均匀分别的凸筋。

8.根据权利要求1或2所述的铝合金地板铸钢镶件，其特征是：所述铸钢镶件本体（4）的长度“L”，根据螺栓丝牙旋进长度和底盘载荷大小做适应性设计。

9.一种铝合金地板的压铸方法，在压铸设备组成的“压铸岛”内进行，所述“压铸岛”内的压铸设备包括压铸机本体、喷涂机器人、取件机器人、预热设备、铝合金液体保温炉、制件冷却设备，去除铸造冒口设备，包括以下步骤：

第一步，制造铸钢镶件；先通过模具及铸钢工艺制造铸钢镶件（4），铸钢镶件上设有预留孔（44），预留孔通过在模具上设置抽芯杆形成；再将铸钢镶件毛胚从模具上去出进行热处理，以达到设计需要的刚度和强度，然后，进行去毛刺的处理，最后，形成预制半成品铸钢镶件；

第二步，搬运铸钢镶件；将铸钢镶件搬运至铝合金地板高压铸造区域，在预热设备内进行预热处理，使铸钢镶件温度低400摄氏度左右；

第三步：在压铸模具内安装铸钢镶件；先由带铸钢镶件夹具的上件机器人将预热设备内的铸钢镶件抓取送入压铸模具内，模具设置有铸钢镶件的定位销，使铸钢镶件上的预留孔（44）与模具上的定位销配合实现定位后，上件机器人在退出模具，然后，由喷涂机器人将压铸模具表面做喷涂处理；

第四步，压铸模具合模；在“压铸岛”内进行压铸铝合金地板；

第五步，开模取出铝合金地板；压铸铸铝合金地板过程结束，打开压铸模具并顶出压铸的铝合金地板；再由取件机器人伸入模具抓取压铸的铝合金地板并退出模具，并将压铸的铝合金地板放到冷却设备上进行冷却；

第六步，去除冒口及毛刺；由取件机器人抓取压铸的铝合金地板到去除铸造冒口设备上进行铸造冒口的去除以及毛刺的清理；

第七步，进行机械加工；先铣削安装面，再扩预留孔，最后攻螺纹，得到具有铸钢镶件的铝合金后地板。

10.根据权利要求9所述的铝合金地板的压铸方法，其特征是：所述“压铸岛”内的压铸设备包括压铸机本体、喷涂机器人、取件机器人、预热设备、铝合金液体保温炉、制件冷却设备，去除铸造冒口设备。

Images