一种空心车架设计与差压铸造方法
专利汇可以提供一种空心车架设计与差压铸造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种空心车架设计与差 压铸 造方法，包括以下步骤：S1、满足CAE 1.5倍安全性的壁厚4mm空心结构设计；S2、 铝 合金 双相处理；S3、在砂芯模中 铸造 砂 芯，再将铸造好的砂芯放入 负压 差压 铸造模具 中，将变质的 铝合金 液通过负压差压铸造工艺成型，成型后将砂芯移除，得到空心车架的半成品；S4、对半成品进行T6阶段升温 热处理 ；S5、大型四轴加工中心加工。本发明提出的空心车架设计与差压铸造方法，制备的产品质轻，安全性高， 抗拉强度 、 屈服强度 和延伸性能优异，应用范围广，能实现批量连续生产。，下面是一种空心车架设计与差压铸造方法专利的具体信息内容。
1.一种空心车架设计与差压铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、空心结构的设计：获得钢结构的产品3D数模，用UG修改产品的3D数模，使产品的结构满足铸造生产要求，再进行加载应力、疲劳寿命仿真，分析结果，调整参数，确定产品数据，并实行生产；
S2、铝合金双相处理：准备铝合金液，并进行检测，调整Cu和Mg合金元素的比例，然后将铝合金液加热，再加入100～150g除渣剂，通氩气进行精炼、除气，扒渣，加入铝锶细化剂进行晶粒细化，搅拌后静置，得到变质的铝合金液；
S3、负压差压铸造与砂芯铸造并用：在砂芯模中铸造砂芯，具体工艺流程为正面射砂-排气-结壳-模具翻转-振动倒砂-固化-开模顶出-取砂芯；再将铸造好的砂芯放入负压差压铸造模具中，将S2得到的变质的铝合金液通过负压差压铸造工艺成型，成型后将砂芯移除，得到空心车架的半成品；
S4、T6阶段升温热处理：将步骤S3得到的半成品送进固溶炉，加热到530～540℃后保温
350～370min，再将保温后的半成品放进温度为55～65℃的水里进行淬火处理，淬火时间不大于10s，淬水时间8～12min，再将淬火后的半成品送进时效炉，加热到165～175℃后保温
350～370min，取出产品静置在空气中冷却至室温即完成T6阶段升温热处理；
S5、大型四轴加工中心加工：使用转头刀具和高精度夹具对步骤S4处理后的产品上的吊耳上进行孔加工，并使用其它刀具加工其它需要机加工的部位，加工结束即完成空心车架设计与差压铸造。
2.根据权利要求1所述的一种空心车架设计与差压铸造方法，其特征在于，所述铝合金液加热的温度为710～720℃，精炼的时间为7～12min，铝锶细化剂的加入量为0.1%～0.2%。
3.根据权利要求1所述的一种空心车架设计与差压铸造方法，其特征在于，所述砂芯铸造过程中模具温度220～240℃、射砂时间15～25s、排气时间为3～8s、结壳时间为15～25s、振动时间为10～20s、固化时间为45～55s。
4.根据权利要求1所述的一种空心车架设计与差压铸造方法，其特征在于，所述负压差压铸造时所使用的装置包括：机架，与机架相连且能上下移动并带有上罐体（2-1-1）的动板（2-1），安装在动板上的上模（1-1），固定在机架上的并带有下罐体（2-2-1）的中板（2-2），安装在中板的下模（1-2），控制上模（1-1）与下模（1-2）开合的合模装置（3）、模温控制装置（4-
6）和气压控制装置（4），所述模温控制装置（4-6）、气压控制装置（4）与控制柜（4-1）分别连接，由控制柜（4-1）设定工作参数，用于储存铝合金液的仓体（5）和将仓体（5）升降并固定在机架底部的举升装置（6）。
5.根据权利要求4所述的一种空心车架设计与差压铸造方法，其特征在于，所述气压控制装置（4）包括第一互通阀（4-2-1）、第二互通阀（4-2-2）、第三互通阀（4-2-3）、进气阀（4-
3）、第一微排气阀（4-4-1）、第二微排气阀（4-4-2）、第一排气阀（4-5-1）、第二排气阀（4-5-
2），所述进气阀（4-3）一端连接高压气源，另一端通过气管分别与第一互通阀（4-2-1）、第二互通阀（4-2-2）、第三互通阀（4-2-3）连接，所述第一互通阀（4-2-1）通过气管与上罐体（2-
1-1）连接、第二互通阀（4-2-2）通过气管与下罐体（2-2-1）连接、第三互通阀（4-2-3）通过气管与仓体连接，所述第一微排气阀（4-4-1）安装在上罐体（2-1-1）上，第二微排气阀（4-4-2）安装在下罐体（2-2-1）上，直接向外排气，所述第一排气阀（4-5-1）安装在上罐体（2-1-1）上，第二排气阀（4-5-2）安装在下罐体（2-2-1）上，直接向外排气。
6.根据权利要求4所述的一种空心车架设计与差压铸造方法，其特征在于，所述锁紧装置包括开模动板锁紧装置（7-1）、合模动板锁紧装置（7-2）和机架上的斜槽卡（7-3），开模动板锁紧装置（7-1）包括第一侧向油缸（7-1-1）、第一锲紧块（7-1-2）、第一导向杆（7-1-3），所述第一侧向油缸（7-1-1）：固定安装，通过接头与第一导向杆（7-1-3）连接，所述第一导向杆（7-1-3）：一端与第一侧向油缸（7-1-1）连接，另一端通过螺纹与第一锲紧块（7-1-2）连接，所述第一锲紧块（7-1-2）：一端与第一导向杆（7-1-3）连接，另一端与机架上的斜槽卡（7-
3），合模动板锁紧装置（7-2）与开模动板锁紧装置（7-1）结构相同，所述合模动板锁紧装置（7-2）包括第二侧向油缸（7-2-1）、第二锲紧块（7-2-2）、第二导向杆（7-2-3）。
7.根据权利要求4所述的一种空心车架设计与差压铸造方法，其特征在于，所述负压差压铸造时采用如下方法进行成型：上罐体（2-1-1）、下罐体（2-2-1）通过微排气阀可控排出内部气体，使上罐体（2-1-1）、下罐体（2-2-1）与仓体（5）之间产生压力差，升液压力差为
0.01～0.03MPa，充型压力差为0.03～0.04MPa，变质的铝合金液通过压力差充入模具型腔，结壳增压压力为0.01～0.015MPa，结壳增压时间为5～10s，结晶增压压力差为0.07～
0.10MPa，上罐体（2-1-1）、下罐体（2-2-1）与仓体（5）的压力差达到0.1MPa时，进行保压，保压时间为90～100s。
一种空心车架设计与差压铸造方法
技术领域
背景技术
发明内容
S2、铝合金双相处理：准备铝合金液，并进行检测，调整Cu和Mg合金元素的比例，然后将铝合金液加热，再加入100～150g除渣剂，通氩气进行精炼、除气，扒渣，加入铝锶细化剂进行晶粒细化，搅拌后静置，得到变质的铝合金液；
S3、负压差压铸造与砂芯铸造并用：在砂芯模中铸造砂芯，具体工艺流程为正面射砂-排气-结壳-模具翻转-振动倒砂-固化-开模顶出-取砂芯；再将铸造好的砂芯放入负压差压铸造模具中，将S2得到的变质的铝合金液通过负压差压铸造工艺成型，成型后将砂芯移除，得到空心车架的半成品；
S4、T6阶段升温热处理：将步骤S3得到的半成品送进固溶炉，加热到530～540℃后保温
350～370min，再将保温后的半成品放进温度为55～65℃的水里进行淬火处理，淬火时间不大于10s，淬水时间8～12min，再将淬火后的半成品送进时效炉，加热到165～175℃后保温
350～370min，取出产品静置在空气中冷却至室温即完成T6阶段升温热处理；
S5、大型四轴加工中心加工：使用转头刀具和高精度夹具对步骤S4处理后的产品上的吊耳上进行孔加工，并使用其它刀具加工其它需要机加工的部位，加工结束即完成空心车架设计与差压铸造。
附图说明
图3为实施例中负压差压铸造中使用的装置在合模状态下的结构图；
图4为实施例中负压差压铸造中使用的装置在开模状态下的结构图。
4-2-2、第二互通阀，4-2-3第三互通阀，4-3、进气阀，4-4-1、第一微排气阀，4-4-2、第二微排气阀，4-5-1、第一排气阀，4-5-2第二排气阀，4-6、模温控制装置，4-6-1、电热棒，4-6-2、电热偶，4-6-3、控制用的温控仪，5、仓体，5-1、仓体本体，5-2、保温炉，5-3、升液管，5-4、铝合金液，6、举升装置，7-1、开模动板锁紧装置，7-1-1、第一侧向油缸，7-1-2、第一锲紧块，7-1-
3、第一导向杆，7-2、合模动板锁紧装置，7-2-1、第二侧向油缸，7-2-2、第二锲紧块，7-2-3、第二导向杆，7-3、斜槽卡。
具体实施方式
S2、铝合金双相处理：准备铝合金液，并进行检测，调整Cu和Mg合金元素的比例，然后将铝合金液加热至715℃，再加入125g除渣剂，通氩气进行精炼10min、除气，扒渣，加入0.15%的铝锶细化剂进行晶粒细化，搅拌后静置，得变质的铝合金液；
S3、负压差压铸造与砂芯铸造并用：在砂芯模中铸造砂芯，具体工艺流程为正面射砂-排气-结壳-模具翻转-振动倒砂-固化-开模顶出-取砂芯；再将铸造好的砂芯放入负压差压铸造模具中，将变质的铝合金液通过负压差压铸造工艺成型，成型后将砂芯移除，得到空心车架的半成品，且砂芯铸造过程中模具温度230℃、射砂时间20s、排气时间为5s、结壳时间为20s、振动时间为15s、固化时间为50s；
S4、T6阶段升温热处理：将步骤S3得到的半成品送进固溶炉，加热到535℃后保温
360min，再将保温后的半成品放进温度为60℃的水里进行淬火处理，淬火时间不大于10s，淬水时间10min，再将淬火后的半成品送进时效炉，加热到170℃后保温360min，取出产品静置在空气中冷却至室温即完成T6阶段升温热处理；
S5、大型四轴加工中心加工：使用转头刀具和高精度夹具对步骤S4处理后的产品上的吊耳上进行孔加工，加工结束即完成空心车架设计与差压铸造。
所述气压控制装置4包括第一互通阀4-2-1、第二互通阀4-2-2、第三互通阀4-2-3、进气阀4-3、第一微排气阀4-4-1、第二微排气阀4-4-2、第一排气阀4-5-1、第二排气阀4-5-2，所述进气阀4-3一端连接高压气源，另一端通过气管分别与第一互通阀4-2-1、第二互通阀4-
2-2、第三互通阀4-2-3连接，所述第一互通阀4-2-1通过气管与上罐体2-1-1连接、第二互通阀4-2-2通过气管与下罐体2-2-1连接、第三互通阀4-2-3通过气管与仓体连接，所述第一微排气阀4-4-1安装在上罐体2-1-1上，第二微排气阀4-4-2安装在下罐体2-2-1上，直接向外排气，所述第一排气阀4-5-1安装在上罐体2-1-1上，第二排气阀4-5-2安装在下罐体2-2-1上，直接向外排气；
所述锁紧装置包括开模动板锁紧装置7-1、合模动板锁紧装置7-2和机架上的斜槽卡7-
3，开模动板锁紧装置7-1包括第一侧向油缸7-1-1、第一锲紧块7-1-2、第一导向杆7-1-3，所述第一侧向油缸7-1-1：固定安装，通过接头与第一导向杆7-1-3连接，所述第一导向杆7-1-
3：一端与第一侧向油缸7-1-1连接，另一端通过螺纹与第一锲紧块7-1-2连接，所述第一锲紧块7-1-2：一端与第一导向杆7-1-3连接，另一端与机架上的斜槽卡7-3，合模动板锁紧装置7-2与开模动板锁紧装置7-1结构相同，所述合模动板锁紧装置7-2包括第二侧向油缸7-
2-1、第二锲紧块7-2-2、第二导向杆7-2-3；
所述模温控制装置4-6包括加热用的电热棒4-6-1、检测用的电热偶4-6-2、控制用的温控仪4-6-3、上模1-1、下模1-2，通过模温控制装置4-6实现温度控制，上模1-1、下模1-2温度设定在200～220℃，上模1-1与下模1-2通过合模装置3合模，同时实现上罐体2-1-1与下罐体2-2-1的对接、密封、锁紧；
所述仓体5包括仓体本体5-1、保温炉5-2、升液管5-3、铝合金液5-4，仓体5通过举升装置6上升，与中板2-2实现密封、锁紧，使铝合金液5-4能够通过升液管5-3进入模具型腔；
所述上罐体2-1-1、下罐体2-2-1与仓体5通过打开互通阀4-2进行互通，同时打开进气阀4-3通入高压气体，实现同步进气、同步建压，在上罐体2-1-1、下罐体2-2-1与仓体5达到设定的工作压力0.55～0.65MPa后，互通阀4-2关闭，上罐体2-1-1、下罐体2-2-1与仓体5之间隔绝。
B、通过合模装置3使上模1-1、下模1-2合模，同时上罐体2-1-1、下罐体2-2-1对接、密封、锁紧，动板2-1通过第二侧向油缸7-2-1带动第二锲紧块7-2-2锁紧第二导向杆7-1-3卡住斜槽卡7-3锁住动板2-1；
C、通过举升装置6使仓体5上升与中板2-2密封，使铝合金液5-4能通过升液管5-3进入模具型腔1-3；
D、打开互通阀4-2使上罐体2-1-1、下罐体2-2-1与仓体5互通，同时打开进气阀4-3通入干燥后的气体，实现同步进气、同步建压，工作压力为0.60MPa；
E、关闭互通阀4-2使上罐体2-1-1、下罐体2-2-1与仓体5之间隔绝；
F、打开微排气阀4-4，缓慢排出上罐体2-1-1、下罐体2-2-1内气体,控制升液压力为
0.02MPa,充型压力差为0.035MPa,升液速度65mm/S，充型速度55mm/S；
G、铝合金液5-4在精确控制的压差下平稳地充入模具型腔1-3,结壳增压压力差为
0.015MPa，结壳时间8s，结晶增压压力差为0.08MPa，上罐体2-1-1、下罐体2-2-1与仓体5的压力差达到0.10MPa时，进行保压，保压时间95s，在压力差作用下凝固结晶形成铸件；
H、打开排气阀4-5进行排气卸压，通过合模装置3使上模1-1、下模1-2开模，动板2-1通过第一侧向油缸7-1-1带动第一锲紧块7-1-2锁紧第一导向杆7-1-3卡住4根大立柱的斜槽卡7-3锁住动板2-1；
I、取出铸件，即完成差压铸件的升液、充型、保压、卸压全过程，得到合格的高性能铝合金铸件。
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