[发明专利]一种挤压铸造与挤压成形结合的商用车铝合金防护横梁连接件复合成形模具及工艺方法

说明书

本发明公开了一种挤压铸造工艺与挤压成形工艺结合的商用车铝合金防护横梁连接件复合成形模具及工艺方法，该复合成形工艺是在液压机上进行，首先采用挤压铸造工艺获得具有一定形状和尺寸的铝合金防护横梁连接件铸坯，待连接件坯料凝固并降温至一定温度后，直接对其进行挤压成形，获得具有较高形状和尺寸精度、且内部组织和力学性能良好的商用车铝合金防护横梁连接件。本发明通过模具结构设计，可在一台通用液压机上一次工序中完成防护横梁连接件的挤压铸造制坯和挤压成形，且挤压成形无需再加热，具有生产效率高、能耗低，所成形的连接件形状和尺寸精度高、力学性能好等优点。

技术领域

本发明属于汽车零部件制造领域。

背景技术

近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车普及率大幅提高，交通事故也随之增多。在商用车与乘用车混合行驶的情况下，由于两者之间的高度差异，容易发生乘用车钻入商用车前下部的恶性事故。为了提高汽车的碰撞安全性，许多国家对商用车前下部防护装置的碰撞性能提出了明确的要求。我国也借鉴国外法规制订了相关法规，要求各商用车企业生产的N2、N3类载货车必须安装符合要求的前下部防护装置。因此，汽车(商用车)前下防护横梁总成是保证车辆前碰撞安全性的重要保障，由防护横梁和连接件两部分组成，通常采用较厚的钢板制成。钢制前下防护横梁总成普遍均偏重，不利于整车的轻量化。近年来，轻量化已成为世界商用车发展的共同潮流，是提高卡车燃油经济性、降低汽车CO₂排放的最有效措施之一，也是社会整体水平提升、运输效率提升的体现。对现有钢制前下防护横梁总成从材料和结构轻量化，铝合金是最重要、也最适用的轻量化材料之一，其中商用车前下防护横梁总成的横梁件，可以直接采用铝型材成形，而连接件一般可采用机械加工的方法或铸造成形的方法来制备。机械加工方法可以获得高尺寸精度的连接件，但材料利用率和生产效率均低。常规铸造成形方法能够获得形状复杂的制件，但因凝固收缩时形成的缩孔缩松等缺陷显著降低其性能。挤压铸造工艺是在铸造过程中持续施加机械静压力，利用金属铸造凝固成形的流动性和锻造塑性变形能力，使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，可以获得少、无铸造缺陷的连接件，但挤压铸造工艺成形件的力学性能也无法达到锻件的性能水平。而铝合金在挤压时，变形区中处于强烈的三向压应力状态，可以充分发挥其塑性，获得大变形量，且挤压成型可以改善组织，提高其力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为商用车铝合金前下防护横梁总成制造提供一种具有成形精度高、成形件力学性能好，且生产成本低、生产效率高的连接件制备成形工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种挤压铸造与挤压成形结合的商用车铝合金防护横梁连接件复合成形模具，由凸模3、凹模4、型芯Ⅰ5、型芯Ⅱ6、型芯Ⅲ7和型芯Ⅳ8组成；

其中，所述凹模4的型腔由挤压铸造成形上腔和挤压成形下腔组成，所述挤压铸造成形上腔用于成形连接件铸坯2，其横向尺寸与连接件铸坯2的尺寸相同，所述挤压成形下腔成形挤压连接件1，其横向尺寸与挤压连接件1相同；所述的型芯Ⅰ5、型芯Ⅱ6、型芯Ⅲ7和型芯Ⅳ8在挤压成形下腔内，上述所有型芯均可以在凹模下腔内上下移动，型芯Ⅲ7和型芯Ⅳ8在凹模型腔的底部，所述的型芯Ⅲ7的高度尺寸与挤压连接件的高度尺寸相等，所述型芯Ⅳ8的高度尺寸与挤压连接件主体的高度尺寸相等；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上面与挤压铸造成形上腔底部相平；型芯Ⅰ5和型芯Ⅲ7的宽度与挤压连接件1挤压成型部分的宽度相等。

所述的挤压成型后的挤压连接件1形状和尺寸与连接件尺寸相同，但需要去除无法挤压成形的构造；连接件铸坯2的形状与连接件主体相同，连接件铸坯2的尺寸与挤压连接件1尺寸相差的倍数根据挤压比确定，所述挤压比根据连接件所采用的铝合金材料的塑性变形能力和连接件性能要求选择。