基于迈格码模拟软件分析下的铝合金横梁开发
汽车轻量化的要求，导致了零部件向着功能集成化，重量轻量化，结构复杂化的方向发展。目前零部件的开发周期要求越来越短。传统的根据经验进行的新产品制造开发更像是一种试错法，通过多次试制验证来进行方案的优化，进而改善产品质量。这种方式消耗了大量的人力,物力,精力和时间，造成了严重的浪费，已经不满足新项目的开发需求。
本文以压铸铝合金横梁的开发过程为例，通过使用MAGMASOFT将开发过程可视化，透明化，通过对不同的工艺参数和不同的工艺方案对比分析，进而得到最佳的工艺方案组合。这种方式可以提前预测产品将会出现的问题，并在方案前期进行改善措施，以此减少试模次数。以软件推荐的最优方案为指引进行试制，结果表明，原本需要多次试制和改善的方案，实现了T0试模后直接量产的状态，最大限度的节约了成本，压缩了开发周期。本文还原产品的压铸方案开发过程，系统的展示开发思路，以期给行业内相关工程技术人员以参考。
图1为铝合金横梁的结构图。铸件基本尺寸为416mm×182mm×22mm，质量为4.45kg，材料牌号为ADC12。此产品整体壁厚较为均匀，平均壁厚为4.3mm。产品需要装配和焊接，所以对孔隙率和轮廓度要求非常高。根据产品的特性和质量要求，需要设计一个最佳的浇注系统，保证金属液顺序充型，最大限度的降低流动孔隙率和气体孔隙率。同时该产品中间存在非常大的窗口区域，对金属液充型造成了极大的阻碍，所以也要非常关注产品末端的成型状态。
其中对4个方案进行分析和判断如下：方案A共五个浇口，浇口分布均匀，进浇平衡，可实现整体进浇。压力也相对传递均匀，保证致密度。需注意最末端填充区域，有冷料堆积充填与排气不良风险。方案B共三个浇口，产品大体积区域对应大浇口，保证充填质量与压力传递。但厚大浇口容易造成局部温度过高，引起变形及对模具形成不良影响。同时此摆放位会拉长充填行程。方案C共三个浇口，产品大体积区域对应大浇口，保证充填质量与压力传递。但厚大浇口容易造成局部温度过高，引起变形及对模具形成不良影响 。方案D共三个浇口，产品大体积区域对应大浇口，保证充填质量与压力传递。但厚大浇口容易造成局部温度过高，引起变形及对模具形成不良影响。
根据设置的工艺条件，软件完成四种方案的计算后进行多维度的大数据统计，根据铝液流动顺畅的评价，推荐最佳进浇方案为方案A。
在确定初始排溢系统后，再次进行流动模拟，发现现有的排溢系统不够完善，产品末端存在高气压。高气压区域有非常大的气孔风险，将会严重的影响产品成型，焊接和装配。于是根据模拟结果优化排溢方案，在高气压区增加排气道来降低气体聚集的风险。实际生产中需要辅以真空工艺，按照此工艺设计基础，再次模拟，观察和对比优化前后的产品气压分布，发现增加排气道及增加真空工艺后，原高气压区域的气压值由5000mbar降为1000mbar，结果显示高气压问题得到有效的改善，详见图3。
在确定好浇排系统之后，还需要对压铸工艺参数进行设计和计算。MAGMASOFT的自主优化工具，使得工程师能通过了解工艺变量对铸件质量的影响，更为省时省力地探索更大的设计空间，进而找到最优的压铸模具和工艺布置方案。与传统模拟不同，自主模拟只需要工程师设定一次模拟，但是，很多模拟运行将覆盖全部工艺窗口。该软件自主地挑出可能的设计，进行分析并采用统计数据方式汇总所有结果。
基于浇排系统设计完成的基础之上，借助DOE自主优化工具进行压铸工艺参数的优化。高速速度是影响铝液填充和产品质量的关键参数。以高速速度的DOE优化过程为研究对象，进行分析。设定高速速度在3.5-4.0m/s之间，迭代步长设定为0.1，以降低浇口速度及减小冷隔缺陷为目标对象。通过软件进行大数据分析与统计后，推荐出最佳成型工艺参数，选择高速速度3.5m/s既可以满足浇口速度低，降低模具充蚀，又可以保证产品的质量。
通过MAGMASOFT的浇注方案及参数设计的标准流程，完成了产品的浇排系统设计及压铸工艺参数的优化，以此数据为指导，用于实际的验证。首次试制选用1600T压铸机，并辅助以真空系统，按照DOE优化设计的压铸参数进行试制。图9为首试的铸件图。通过对内部品质的x光探测发现铸件内部的品质比较理想，内部品质缺陷如气孔、缩松以及缩孔均符合ASTM F_505 1级的标准。产品经过焊接验证，焊接区域未发生有焊接缺陷，证明产品的内部含气量很低。产品首次试制成功。
本文以压铸铝合金横梁的开发过程为例，通过使用MAGMASOFT将开发过程可视化，透明化。通过这种方式可以提前预测产品将会出现的问题，并在方案前期进行改善措施，以此减少试模次数。通过对横梁的浇排系统及压铸工艺参数的DOE优化，以软件推荐的最优方案为指引进行试制，产品首次试制就达到了量产的状态，最大限度的节约了成本，压缩了开发周期。
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宁波市北仑辉旺铸模实业有限公司成立于1992年，是中国优秀压铸模具企业之一，为汽车、电子行业的国内外客户生产模具。自2013年以来，辉旺模具开始使用MAGMASOFT®提高其模具产品的质量。
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