CN107900305B - 一种汽车控制臂的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种汽车控制臂的生产方法，属于汽车配件技术领域，其具体工艺步骤依次包括、制作半固态挤压模具、装模、原材料预热、熔料、注料、挤压注铸、挤压铸造、卸模、检测、热处理、联动加工、清洗、微弧氧化、表面涂装；其有益效果是采用镁合金材料制作汽车控制臂，其综合减震效果能够达到铝合金的30倍；同时在保证性能强度的基础上减轻了控制臂的重量，满足了汽车轻量化要求，可以有效减少能源消耗；其中采用复合成型模可以压铸过程中调整铸件的形状可以大大减少微孔和缝隙，根据控制臂的形状特征，从三个方向同时向模腔压注，可以迅速充满型腔，减少瑕疵；采用半固态方法并经过隧道式热处理方法，可以大大提高抗拉强度和抗疲劳强度。

Description

一种汽车控制臂的生产方法
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，特别是一种汽车控制臂的生产方法。
背景技术
汽车转向控制臂是用于连接汽车转向节与汽车前轴之间的构件，用于传递力矩到前轴使车辆转向，因此，要求控制臂具有足够的刚度、强度和使用寿命。
现有的控制臂主件是由成型的板材扣合焊接形成的中空件，并有球头与控制臂主件之间通过焊接固定结合。控制臂通过具有弹性的衬套安装在车身的悬架上，从而将车轮的受力传递至车身，其不但要承受车辆自重和载荷，还要应对路面的震动，由于焊接的机械强度不够，有可能造成球头与控制臂主件相互断离的故障。虽然这种情况多为偶发性，但仍成为影响汽车安全的一大隐患。
由于镁合金具有密度小、比强度高，良好的阻尼系数，减震性好等优点，使其成为非常重要的汽车轻量化材料；采用镁合金材料可以整体化制作，从而避免焊接，增加刚度和强度，同时也可减轻重量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术问题，提供一种采用镁合金材料制作的整体化控制臂，以避免焊接，并增加刚度和强度，减轻重量。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种汽车控制臂的生产方法，包括预备模具、预备材料、半固态压铸、联动精制和表面处理工段，其特征在于所述具体工艺步骤依次如下。
⑴制作半固态挤压模具，所述半固态挤压模具由动模芯和定模芯和复合成型模芯构成，首先制作动模芯、定模芯和复合成型模芯，并使得该动模芯、定模芯和复合成型模芯合模后所构成的模具空腔的形状与汽车控制臂的整体形状相匹配；定模芯上设有三个主浇口，分别位于控制臂的三个连接端位置；所述半固态挤压模具采用热作模具钢制造。
⑵装模，所述装模是将动模芯安装在压铸机的动模框上，将定模芯安装在压铸机的定模框上；将复合成型模芯安装在复合模框内，复合模框安装在定模框的上方并与副压油缸的活塞杆连接；启动压铸机的合模油缸，推动活动横梁，带动动模芯向下行程，与复合成型模芯及定模芯进行合模，构成模具空腔。
⑶原材料预热，将镁合金原料颗粒首先在140-160℃在温度下预热20-30min，再在400-450℃温度下预热20-30min，并保温。
⑷熔料，将预热后的镁合金颗粒置于真空熔炼炉内并密闭，在575-585℃温度下将镁合金颗粒熔化成半固态熔融状并保温，得到半固态镁合金。
⑸注料：启动真空熔炼炉上的定量供料装置，通过料管将半固态镁合金注入到压注料筒中。
⑹挤压注铸，启动压铸机中三个方位的压注油缸，推动三个压注装置中的压注冲头从三个方向同时向模具空腔推进，将半固态镁合金压注到模具空腔内并成型；压注时按照压注行程采用三段压注速度完成压注，其中第一段行程为全段行程的1/2，将冲头压注速度控制在100-150毫米/秒范围内；第二段行程为全段行程的1/3，将冲头压注速度控制在200-250毫米/秒范围内；第三段行程为全段行程的1/6，将冲头压注速度控制在300-350毫米/秒范围内；然后冲头加压，并将压注力控制在2500-2750KN范围内，并保持恒压时间9-11秒。
⑺挤压铸造，启动压铸机的副压油缸，拉动复合成型模芯铸型，同时压铸机主压油缸推动动模芯下行，使动模芯结合复合成型模芯与定模芯进一步合模，压铸比压为1000-1050Bar，压铸行程控制在0.5-1.5毫米，然后主压油缸进行保压，保压时间20-30秒。
⑻卸模，将铸件冷却降温到380-400℃，然后依次启动主压油缸和压注油缸，退出压铸冲头和压注冲头，再启动合模油缸将活动模背板提升，将动模芯与复合成型模芯分开，再启动副压油缸将复合成型模芯与定模芯分开，然后启动顶出油缸，推动顶杆将铸压成型的铸件顶出，然后由机器人取出铸件，得到毛坯汽车控制臂。
⑼检测，对毛坯镁合金控制臂进行检测，将不合格品进行返工处理，合格品进行进一步加工；具体是对毛坯镁合金控制臂进行检测，将有微孔或缝隙的毛坯镁合金控制臂进行返工处理。
⑽热处理，将毛坯镁合金控制臂合格品冷却，切边，然后放入隧道式热处理炉中，首先进行抽真空处理，然后用惰性气体填充隧道式热处理炉，待炉内气压达到常压后关闭进气口，将炉体内加热升温；当炉体温度达到455-465℃时，开始对铸件进行保温，保温时间为2.5-3.5小时；然后打开热处理炉，将毛坯镁合金控制臂放入75-85℃的水中进行淬火处理，2.5-3.5小时后进行时效处理，时效处理温度为175-185℃，时效处理时间为2.5-3.5小时，得到初坯镁合金控制臂。
⑾联动加工，将合格的初坯镁合金控制臂通过四轴或五轴联动数控中心立加使用分度头和侧铣头在一次装夹中完成所有机械加工工序，得到精坯镁合金控制臂。
⑿清洗，将精坯镁合金控制臂进行喷淋清洗，除去油污，再用超声波进行清洗。
⒀微弧氧化，将精坯镁合金控制臂置入电压为380V-420V的电解液中进行微弧氧化处理8-12min分钟，使微弧氧化膜层达13-16μm。
⒁表面涂装，在微弧氧化膜的外表面进行喷淋清洗后再进行电泳涂漆或喷粉抛光处理；然后再清洗后进行固化，固化温度为180-200℃，固化时间为18-22min，得到镁合金控制臂。
一种生产毛坯镁合金控制臂的压铸机，所述压铸机上设有动模、定模和压注机构；所述动模包括固定在压铸机的活动横梁上的动模框和设置在动模框外表面中心的压铸冲头，压铸冲头的顶部与压铸机的主压油缸的活塞杆连接；所述定模包括设置在压铸机的工作台上的定模框，其特征在于所述动模和定模之间还设有复合模，所述复合模包括复合模框和与之相连接的压铸机副压油缸的活塞杆，复合模框内设置有复合成型模芯；所述动模框内设置有动模芯；所述定模框内设有定模芯，所述定模芯上设有三个主浇口，分别位于控制臂的三个连接端位置；所述动模芯与复合成型模芯及定模芯合模后构成模具空腔，该模具空腔形状与控制臂的形状匹配；所述定模框和定模芯内设置有可活动的顶杆，所述顶杆与压铸机的顶出油缸的活塞杆连接；所述压铸冲头的上部设有0.5-1.5毫米的压铸行程；所述压注机构包括三套压注装置，三套压注装置分别设置在定模芯的三个主浇口的侧面，压注装置包括压注料筒及设置在压注料筒内的压注冲头，所述压注料筒的一端与定模芯的主浇口相连通，所述压注冲头的一端与压铸机的压注油缸的活塞杆连接。
本发明的有益效果是采用镁合金材料制作汽车控制臂，首先保证了减震效果，由于镁合金的减震系数达30-60%，而铝合金的减震系数只有2-5%，加上整体性半固态压铸，其综合减震效果能够达到铝合金的30倍；同时在保证性能强度的基础上减轻了控制臂的重量，满足了汽车轻量化要求，可以有效减少能源消耗；其中在半固态压铸方法中采用复合成型模可以压铸过程中调整铸件的形状，不仅可以在模腔中完成铸件的准确形状，还可以确保提高控制臂在整体上的刚度和强度，逐步压注可以大大减少微孔和缝隙，根据控制臂的形状特征，从三个方向同时向模腔压注，可以迅速充满型腔，减少瑕疵；采用半固态方法并经过隧道式热处理方法，可以大大提高抗拉强度和抗疲劳强度。
附图说明
图1为本发明中使用的动模、定模和压注机构的剖面结构示意图。
图2为本发明中使用的半固态挤压模具的分解结构示意图。
图中：1.动模、2.定模、3.压注机构、4.动模框、5.压铸冲头、6.主压油缸的活塞杆、7.定模框、8.复合模、9.复合模框、10.副压油缸的活塞杆、11.复合成型模芯、12.动模芯、13.定模芯、14.主浇口、15.模具空腔、16.顶杆、17.顶出油缸的活塞杆、18.压注装置、19.压注料筒、20.压注冲头、21.压注油缸的活塞杆。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，不应以此限制本发明的保护范围。
如图所示，装设一种生产毛坯镁合金控制臂的压铸机，该压铸机上设有动模1、定模2和压注机构3；所述动模1包括固定在压铸机的活动横梁上的动模框4和设置在动模框4外表面中心的压铸冲头5，压铸冲头5的顶部与压铸机的主压油缸的活塞杆6连接；所述定模2包括设置在压铸机的工作台上的定模框7，其特征在于所述动模1和定模2之间还设有复合模8，所述复合模8包括复合模框9和与之相连接的压铸机副压油缸的活塞杆10，复合模框9内设置有复合成型模芯11；所述动模框4内设置有动模芯12；所述定模框7内设有定模芯13，所述定模芯13上设有三个主浇口14，该三个主浇口14分别位于成型控制臂的三个连接端位置；所述动模芯12与复合成型模芯11及定模芯13合模后构成模具空腔15，该模具空腔15的形状与控制臂的形状匹配；所述定模框7和定模芯13内设置有可活动的顶杆16，所述顶杆16与压铸机的顶出油缸的活塞杆17连接；所述压铸冲头5的上部设有0.5-1.5毫米的压铸行程；所述压注机构3包括三套压注装置18，三套压注装置18分别设置在定模芯13的三个主浇口14的外侧面，压注装置18包括压注料筒19及设置在压注料筒内的压注冲头20，所述压注料筒19的一端与定模芯13的主浇口14相连通，所述压注冲头20的一端与压铸机的压注油缸的活塞杆21连接。
实施例1。
如图所示，生产一种新能源汽车用的镁合金汽车控制臂，包括预备模具、预备材料、半固态压铸、联动精制和表面处理工段，具体工艺步骤依次如下。
⑴制作半固态挤压模具，所述半固态挤压模具由动模芯12和定模芯13和复合成型模芯11构成，首先制作动模芯12、定模芯13和复合成型模芯11，并使得该动模芯12、定模芯13和复合成型模芯13合模后所构成的模具空腔15的形状与汽车控制臂的整体形状相同；定模芯13上设有三个主浇口14，分别位于控制臂的三个连接端位置；所述半固态挤压模具采用热作模具钢制造。
⑵装模，所述装模是将动模芯12安装在压铸机的动模框4上，将定模芯13安装在压铸机的定模框7上；将复合成型模芯11安装在复合模框9内，复合模框9安装在定模框7的上方并与副压油缸的活塞杆10连接；启动压铸机的合模油缸，推动活动横梁，带动动模芯12向下行程，与复合成型模芯11及定模芯13进行合模，构成模具空腔15。
⑶原材料预热，将AZ91镁合金原料颗粒首先在140℃在温度下预热20min，再在400℃温度下预热20min，并保温。
⑷熔料，将预热后的镁合金颗粒置于真空熔炼炉内并密闭，在575℃温度下将镁合金颗粒熔化成半固态熔融状并保温，得到半固态镁合金。
⑸注料：启动真空熔炼炉上的定量供料装置，通过料管将半固态镁合金注入到压注料筒19中。
⑹挤压注铸，启动压铸机中三个方位的压注油缸，推动三个压注装置18中的压注冲头20从三个方向同时向模具空腔15推进，将半固态镁合金压注到模具空腔15内并成型；压注时按照压注行程采用三段压注速度完成压注，其中第一段行程为全段行程的1/2，将冲头压注速度控制为100毫米/秒；第二段行程为全段行程的1/3，将冲头压注速度控制为200毫米/秒；第三段行程为全段行程的1/6，将冲头压注速度控制为300毫米/秒；然后冲头加压，并将压注力控制为2500KN，并保持恒压时间9秒。
⑺挤压铸造，启动压铸机的副压油缸，拉动复合成型模芯11进行铸型，同时压铸机主压油缸推动动模芯12下行，使动模芯12结合复合成型模芯11与定模芯13进一步合模，压铸比压1000Bar，压铸行程为0.5毫米，然后主压油缸进行保压，保压时间20秒。
⑻卸模，将铸件冷却降温到380℃，然后依次启动主压油缸和压注油缸，退出压铸冲头5和压注冲头20，再启动合模油缸将活动模背板提升，将动模芯12与复合成型模芯11分开，再启动副压油缸将复合成型模芯11与定模芯13分开，然后启动顶出油缸，推动顶杆16将铸压成型的铸件顶出，然后由机器人取出铸件，得到毛坯汽车控制臂。
⑼检测，对毛坯镁合金控制臂进行检测，将不合格品进行返工处理，合格品进行进一步加工；具体是对毛坯镁合金控制臂进行检测，将有微孔或缝隙的毛坯镁合金控制臂进行返工处理。
⑽热处理，将毛坯镁合金控制臂合格品冷却，切边，然后放入隧道式热处理炉中，首先进行抽真空处理，然后用惰性气体填充隧道式热处理炉，待炉内气压达到常压后关闭进气口，将炉体内加热升温；当炉体温度达到455℃时，开始对铸件进行保温，保温时间为2.5小时；然后打开热处理炉，将毛坯镁合金控制臂放入75℃的水中进行淬火处理，2.5小时后进行时效处理，时效处理温度为175℃，时效处理时间为2.5小时，得到初坯镁合金控制臂。
⑾联动加工，将合格的初坯镁合金控制臂通过四轴或五轴联动数控中心立加使用分度头和侧铣头在一次装夹中完成所有机械加工工序，得到精坯镁合金控制臂。
⑿清洗，将精坯镁合金控制臂进行喷淋清洗，除去油污，再用超声波进行清洗。
⒀微弧氧化，将精坯镁合金控制臂置入电压为380V的电解液中进行微弧氧化处理8min分钟，使微弧氧化膜层达13μm。
⒁表面涂装，在微弧氧化膜的外表面进行喷淋清洗后再进行电泳涂漆或喷粉抛光处理；然后再清洗后进行固化，固化温度为180℃，固化时间为18min，得到镁合金控制臂。
实施例2。
如图所示，生产一种新能源汽车用的镁合金汽车控制臂，包括预备模具、预备材料、半固态压铸、联动精制和表面处理工段，具体工艺步骤依次如下。
⑴制作半固态挤压模具，所述半固态挤压模具由动模芯12和定模芯13和复合成型模芯11构成，首先制作动模芯12、定模芯13和复合成型模芯11，并使得该动模芯12、定模芯13和复合成型模芯13合模后所构成的模具空腔15的形状与汽车控制臂的整体形状相同；定模芯13上设有三个主浇口14，分别位于控制臂的三个连接端位置；所述半固态挤压模具采用热作模具钢制造。
⑵装模，所述装模是将动模芯12安装在压铸机的动模框4上，将定模芯13安装在压铸机的定模框7上；将复合成型模芯11安装在复合模框9内，复合模框9安装在定模框7的上方并与副压油缸的活塞杆10连接；启动压铸机的合模油缸，推动活动横梁，带动动模芯12向下行程，与复合成型模芯11及定模芯13进行合模，构成模具空腔15。
⑶原材料预热，将AZ91镁合金原料颗粒首先在150℃在温度下预热25min，再在425℃温度下预热25min，并保温。
⑷熔料，将预热后的镁合金颗粒置于真空熔炼炉内并密闭，在580℃温度下将镁合金颗粒熔化成半固态熔融状并保温，得到半固态镁合金。
⑸注料：启动真空熔炼炉上的定量供料装置，通过料管将半固态镁合金注入到压注料筒19中。
⑹挤压注铸，启动压铸机中三个方位的压注油缸，推动三个压注装置18中的压注冲头20从三个方向同时向模具空腔15推进，将半固态镁合金压注到模具空腔15内并成型；压注时按照压注行程采用三段压注速度完成压注，其中第一段行程为全段行程的1/2，将冲头压注速度控制为125毫米/秒；第二段行程为全段行程的1/3，将冲头压注速度控制为225毫米/秒；第三段行程为全段行程的1/6，将冲头压注速度控制为325毫米/秒；然后冲头加压，并将压注力控制为2633KN，并保持恒压时间10秒。
⑺挤压铸造，启动压铸机的副压油缸，拉动复合成型模芯11进行铸型，同时压铸机主压油缸推动动模芯12下行，使动模芯12结合复合成型模芯11与定模芯13进一步合模，压铸比压1037Bar，压铸行程控制为1.0毫米，然后主压油缸进行保压，保压时间25秒。
⑻卸模，将铸件冷却降温到390℃，然后依次启动主压油缸和压注油缸，退出压铸冲头5和压注冲头20，再启动合模油缸将活动模背板提升，将动模芯12与复合成型模芯11分开，再启动副压油缸将复合成型模芯11与定模芯13分开，然后启动顶出油缸，推动顶杆16将铸压成型的铸件顶出，然后由机器人取出铸件，得到毛坯汽车控制臂。
⑼检测，对毛坯镁合金控制臂进行检测，将不合格品进行返工处理，合格品进行进一步加工；具体是对毛坯镁合金控制臂进行检测，将有微孔或缝隙的毛坯镁合金控制臂进行返工处理。
⑽热处理，将毛坯镁合金控制臂合格品冷却，切边，然后放入隧道式热处理炉中，首先进行抽真空处理，然后用惰性气体填充隧道式热处理炉，待炉内气压达到常压后关闭进气口，将炉体内加热升温；当炉体温度达到460℃时，开始对铸件进行保温，保温时间为3小时；然后打开热处理炉，将毛坯镁合金控制臂放入80℃的水中进行淬火处理，3小时后进行时效处理，时效处理温度为180℃，时效处理时间为3小时，得到初坯镁合金控制臂。
⑾联动加工，将合格的初坯镁合金控制臂通过四轴或五轴联动数控中心立加使用分度头和侧铣头在一次装夹中完成所有机械加工工序，得到精坯镁合金控制臂。
⑿清洗，将精坯镁合金控制臂进行喷淋清洗，除去油污，再用超声波进行清洗。
⒀微弧氧化，将精坯镁合金控制臂置入电压为400V的电解液中进行微弧氧化处理10min分钟，使微弧氧化膜层达15μm。
⒁表面涂装，在微弧氧化膜的外表面进行喷淋清洗后再进行电泳涂漆或喷粉抛光处理；然后再清洗后进行固化，固化温度为190℃，固化时间为20min，得到镁合金控制臂。
实施例3。
如图所示，生产一种新能源汽车用的镁合金汽车控制臂，包括预备模具、预备材料、半固态压铸、联动精制和表面处理工段，具体工艺步骤依次如下。
⑴制作半固态挤压模具，所述半固态挤压模具由动模芯12和定模芯13和复合成型模芯11构成，首先制作动模芯12、定模芯13和复合成型模芯11，并使得该动模芯12、定模芯13和复合成型模芯13合模后所构成的模具空腔15的形状与汽车控制臂的整体形状相同；定模芯13上设有三个主浇口14，分别位于控制臂的三个连接端位置；所述半固态挤压模具采用热作模具钢制造。
⑵装模，所述装模是将动模芯12安装在压铸机的动模框4上，将定模芯13安装在压铸机的定模框7上；将复合成型模芯11安装在复合模框9内，复合模框9安装在定模框7的上方并与副压油缸的活塞杆10连接；启动压铸机的合模油缸，推动活动横梁，带动动模芯12向下行程，与复合成型模芯11及定模芯13进行合模，构成模具空腔15。
⑶原材料预热，取AZ91镁合金原料颗粒原料，首先在160℃在温度下预热30min，再在450℃温度下预热30min，并保温。
⑷熔料，将预热后的镁合金颗粒置于真空熔炼炉内并密闭，在585℃温度下将镁合金颗粒熔化成半固态熔融状并保温，得到半固态镁合金。
⑸注料：启动真空熔炼炉上的定量供料装置，通过料管将半固态镁合金注入到压注料筒19中。
⑹挤压注铸，启动压铸机中三个方位的压注油缸，推动三个压注装置18中的压注冲头20从三个方向同时向模具空腔15推进，将半固态镁合金压注到模具空腔15内并成型；压注时按照压注行程采用三段压注速度完成压注，其中第一段行程为全段行程的1/2，将冲头压注速度控制为150毫米/秒；第二段行程为全段行程的1/3，将冲头压注速度控制为250毫米/秒；第三段行程为全段行程的1/6，将冲头压注速度控制为350毫米/秒；然后冲头加压，并将压注力控制为2750KN，并保持恒压时间11秒。
⑺挤压铸造，启动压铸机的副压油缸，拉动复合成型模芯11进行铸型，同时压铸机主压油缸推动动模芯12下行，使动模芯12结合复合成型模芯11与定模芯13进一步合模，压铸比压1050Bar，压铸行程控制为1.5毫米，然后主压油缸进行保压，保压时间30秒。
⑻卸模，将铸件冷却降温到400℃，然后依次启动主压油缸和压注油缸，退出压铸冲头5和压注冲头20，再启动合模油缸将活动模背板提升，将动模芯12与复合成型模芯11分开，再启动副压油缸将复合成型模芯11与定模芯13分开，然后启动顶出油缸，推动顶杆16将铸压成型的铸件顶出，然后由机器人取出铸件，得到毛坯汽车控制臂。
⑼检测，对毛坯镁合金控制臂进行检测，将不合格品进行返工处理，合格品进行进一步加工；具体是对毛坯镁合金控制臂进行检测，将有微孔或缝隙的毛坯镁合金控制臂进行返工处理。
⑽热处理，将毛坯镁合金控制臂合格品冷却，切边，然后放入隧道式热处理炉中，首先进行抽真空处理，然后用惰性气体填充隧道式热处理炉，待炉内气压达到常压后关闭进气口，将炉体内加热升温；当炉体温度达到465℃时，开始对铸件进行保温，保温时间为3.5小时；然后打开热处理炉，将毛坯镁合金控制臂放入85℃的水中进行淬火处理， 3.5小时后进行时效处理，时效处理温度为185℃，时效处理时间为3.5小时，得到初坯镁合金控制臂。
⑾联动加工，将合格的初坯镁合金控制臂通过四轴或五轴联动数控中心立加使用分度头和侧铣头在一次装夹中完成所有机械加工工序，得到精坯镁合金控制臂。
⑿清洗，将精坯镁合金控制臂进行喷淋清洗，除去油污，再用超声波进行清洗。
⒀微弧氧化，将精坯镁合金控制臂置入电压为420V的电解液中进行微弧氧化处理12min分钟，使微弧氧化膜层达16μm。
⒁表面涂装，在微弧氧化膜的外表面进行喷淋清洗后再进行电泳涂漆或喷粉抛光处理；然后再清洗后进行固化，固化温度为200℃，固化时间为22min，得到镁合金控制臂。
将上述实施例1、2、3生产的控制臂进行弯曲刚度、抗拉强度和屈服强度测试。
测试方法是，在万能材料试验机上采用三点弯曲法测试控制臂的弯曲刚度，压头加载速率为0.08mm/s，支撑点半径为56.46mm，测试温度为室温，试件加载点的扰度达到0.25mm时停止加载；每个实施例产品以3个样件测试值的平均值作为试样的弯曲刚度。在万能材料试验机上进行控制臂试样的拉伸试验，试验温度为室温，用电子显微镜进行试样的拉伸断口形貌观察；以3个样件测试值的平均值作为试样的抗拉强度和疲劳强度。
测试结果如表1：控制臂的刚度和强度测试表。
弯曲强度N/mm 抗拉强度MPa 疲劳强度MPa
实施例1产品 44572 576.33 317.55
实施例2产品 45326 580.12 320.32
实施例3产品 46023 582.15 321.01
可见，采用本发明方法生产的镁合金控制臂的刚度和强度都非常高，大于普通钢铁控制臂的强度和刚度。

Claims (7)

1.一种汽车控制臂的生产方法，包括预备模具、预备材料、半固态压铸、联动精制和表面处理工段，其特征在于所述半固态压铸工段包括在压铸机上进行注料、挤压注铸、挤压铸造和卸模步骤；其中：
所述压铸机上设有动模、定模和压注机构；所述动模包括固定在压铸机的活动横梁上的动模框和设置在动模框外表面中心的压铸冲头，压铸冲头的顶部与压铸机的主压油缸的活塞杆连接；所述定模包括设置在压铸机的工作台上的定模框，其特征在于所述动模和定模之间还设有复合模，所述复合模包括复合模框和与之相连接的压铸机副压油缸的活塞杆，复合模框内设置有复合成型模芯；所述动模框内设置有动模芯；所述定模框内设有定模芯，所述定模芯上设有三个主浇口，分别位于控制臂的三个连接端位置；所述动模芯与复合成型模芯及定模芯合模后构成模具空腔，该模具空腔形状与控制臂的形状匹配；所述定模框和定模芯内设置有可活动的顶杆，所述顶杆与压铸机的顶出油缸的活塞杆连接；所述压铸冲头的上部设有0.5-1.5毫米的压铸行程；所述压注机构包括三套压注装置，三套压注装置分别设置在定模芯的三个主浇口的侧面，压注装置包括压注料筒及设置在压注料筒内的压注冲头，所述压注料筒的一端与定模芯的主浇口相连通，所述压注冲头的一端与压铸机的压注油缸的活塞杆连接；
所述注料步骤是启动真空熔炼炉上的定量供料装置，通过料管将半固态镁合金注入到压注料筒中；
所述挤压注铸步骤是启动压铸机中三个方位的压注油缸，推动三个压注装置中的压注冲头从三个方向同时向模具空腔推进，将半固态镁合金压注到模具空腔内并成型；压注时按照压注行程采用三段压注速度完成压注，其中第一段行程为全段行程的1/2，将冲头压注速度控制在100-150毫米/秒范围内；第二段行程为全段行程的1/3，将冲头压注速度控制在200-250毫米/秒范围内；第三段行程为全段行程的1/6，将冲头压注速度控制在300-350毫米/秒范围内；然后冲头加压，并将压注力控制在2500-2850KN范围内，并保持恒压时间9-11秒；
所述挤压铸造步骤是启动压铸机的副压油缸，拉动复合成型模芯铸型，同时压铸机主压油缸推动动模芯下行，使动模芯结合复合成型模芯与定模芯进一步合模，压铸比压1000-1050Bar，压铸行程控制在0.5-1.5毫米，然后主压油缸进行保压，保压时间20-30秒；
所述卸模步骤是将铸件冷却降温到380-400℃，然后依次启动主压油缸和压注油缸，退出压铸冲头和压注冲头，再启动合模油缸将活动模背板提升，将动模芯与复合成型模芯分开，再启动副压油缸将复合成型模芯与定模芯分开，然后启动顶出油缸，推动顶杆将铸压成型的铸件顶出，然后由机器人取出铸件，得到毛坯汽车控制臂。
2.根据权利要求1所述的汽车控制臂的生产方法，其特征在于所述预备模具工段包括制作半固态挤压模具和装模步骤，其中：
所述半固态挤压模具由动模芯和定模芯和复合成型模芯构成，首先制作动模芯、定模芯和复合成型模芯，并使得该动模芯、定模芯和复合成型模芯合模后所构成的模具空腔的形状与汽车控制臂的整体形状相同；定模芯上设有三个主浇口，分别位于控制臂的三个连接端位置；所述半固态挤压模具采用热作模具钢制造；
所述装模是将动模芯安装在压铸机的动模框上，将定模芯安装在压铸机的定模框上；将复合成型模芯安装在复合模框内，复合模框安装在定模框的上方并与副压油缸的活塞杆连接；启动压铸机的合模油缸，推动活动横梁，带动动模芯向下行程，与复合成型模芯及定模芯进行合模，构成模具空腔。
3.根据权利要求2所述的汽车控制臂的生产方法，其特征在于所述预备材料工段包括原材料预热和熔料步骤，其中：
所述原材料预热是将镁合金原料颗粒首先在140-160℃在温度下预热20-30min，再在400-450℃温度下预热20-30min，并保温；
所述熔料是将预热后的镁合金颗粒置于真空熔炼炉内并密闭，在575-585℃温度下将镁合金颗粒熔化成半固态熔融状并保温，得到半固态镁合金。
4.根据权利要求3所述的汽车控制臂的生产方法，其特征在于所述联动精制工段包括检测、热处理和联动加工步骤，其中：
所述检测步骤是对毛坯镁合金控制臂进行检测，将不合格品进行返工处理，合格品进行进一步加工；具体是对毛坯镁合金控制臂进行检测，将有微孔或缝隙的毛坯镁合金控制臂进行返工处理；
热处理，将毛坯镁合金控制臂合格品冷却，切边，然后放入隧道式热处理炉中，首先进行抽真空处理，然后用惰性气体填充隧道式热处理炉，待炉内气压达到常压后关闭进气口，将炉体内加热升温；当炉体温度达到455-465℃时，开始对铸件进行保温，保温时间为2.5-3.5小时；然后打开热处理炉，将毛坯镁合金控制臂放入75-85℃的水中进行淬火处理，2.5-3.5小时后进行时效处理，时效处理温度为175-185℃，时效处理时间为2.5-3.5小时，得到初坯镁合金控制臂；
所述联动加工步骤是将合格的初坯镁合金控制臂通过四轴或五轴联动数控中心立加使用分度头和侧铣头在一次装夹中完成所有机械加工工序，得到精坯镁合金控制臂。
5.根据权利要求4所述的汽车控制臂的生产方法，其特征在于所述表面处理工段包括清洗、微弧氧化和表面涂装步骤，其中：
所述清洗步骤是将精坯镁合金控制臂进行喷淋清洗，除去油污，再用超声波进行清洗；
所述微弧氧化步骤是将精坯镁合金控制臂置入电压为380V-420V的电解液中进行微弧氧化处理8-12min分钟，使微弧氧化膜层达13-16μm；
所述表面涂装步骤是在微弧氧化膜的外表面进行喷淋清洗后再进行电泳涂漆或喷粉抛光处理；然后再清洗后进行固化，固化温度为180-200℃，固化时间为18-22min，得到镁合金控制臂。
6.根据权利要求1所述的汽车控制臂的生产方法，其特征在于所述挤压注铸步骤中采用的压注力为2633KN，并保持恒压时间10秒。
7.根据权利要求1所述的汽车控制臂的生产方法，其特征在于所述挤压铸造步骤中采用的压铸比压是1037Bar。
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