创新技术管理 做一流压铸企业——访大连亚明汽车部件股份有限公司总经理方建儒

2021年5月,《铸造》杂志主编一行专程到大连亚明汽车部件股份有限公司,拜访了大连亚明的总经理方建儒博士,就大连亚明的产品和技术及国内外压铸市场的现状及发展趋势进行了交流。《铸造》:亚明的压铸产品市场特点是什么,技术上有哪些优势?方建儒:大连亚明主导产品属于汽车行业先进车型和先进的发动机零部件生产范畴,主要为大众、奔驰、丰田、福特、通用等国内外知名汽车厂商配套生产铝合金高压压铸产品。丰田是亚明第一大客户,产品能占到30%多。我们现在的产品主要服务5家一级客户,即丰田、奔驰、大众、福特、通用,原来主要做动力总成,发动机,现在主要做一些偏向新能源的产品,特别是日系、特斯拉、未来汽车等,也开始做奔驰、大众的新能源。奔驰新能源共5个产品,大众新能源有5个产品,特斯拉现在正在开始小批量生产。新能源今年要占到30%的份额,明年新能源和传统汽车能达到1:1的比例,后续最大的增量可能还是在新能源上。除了做一级供应商,还做大三电和小三电,重点是小三电,是二级,如日本电装、松下,德国博世等。

基于CAE分析的铝合金二合一壳体压铸工艺设计与优化

介绍了某新能源汽车二合一壳体结构特点。设计了初始压铸工艺并进行试产。借助CAE软件对壳体试件局部缺陷进行深入研究,分析其产生原因,确定了浇注系统优化改进方向,解决了铸件内部气孔和渣孔缺陷。

基于UG和Anycasting的铝合金电机壳压铸模设计

介绍了电机壳的结构特点,在铸件毛坯上增加过桥结构,以增强压铸过程中铸件的稳定性,利用Anycasting模流软件分析了充型和凝固过程并优化了模具结构,在滑块结构上设计了反推结构,保证成型铸件的薄弱区域在滑块脱模过程中的尺寸精度。

侧向抽芯机构和哥林柱干涉的解决方案

针对压铸模侧向抽芯机构与压铸机哥林柱干涉问题,通过工厂实际应用归纳总结了4种不同的解决方案,并分别介绍了每个方案的应用背景、特点及适用范围。

激光诱导击穿光谱液态金属成分在线分析仪在线监测熔融铝液中元素成分

目前在冶金及压铸行业,产品成分检测属于实验室离线分析,不能实时指导生产过程,而基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术自主研制的液态金属成分在线分析仪,可在线监测冶金工业现场中熔融金属的组分含量,实时指导生产过程,对提高产品质量和降低能源消耗起到重要作用。首先在研究实验室,利用固体LF6铝合金标准样品系列对LIBS液态金属成分在线分析仪进行了测试,验证了仪器的各项性能指标;随后在压铸车间现场,利用在光谱实验室通过火花放电原子发射光谱仪(Spark-OES)定值得到的现场样品的Si、Fe、Cu、Mn、Ti、Mg元素含量值对LIBS液态金属成分在线分析仪进行了标定;最后现场随机选取10个载有熔融铝液的铝包,采用LIBS进行在线分析,同时取样在光谱实验室进行离线对比分析。分析结果表明:10个熔融铝液样品中,Si、Fe、Cu、Mn、Ti在线分析结果的相对标准偏差(RSD)以2%左右居多,Mg的RSD值波动较大,且以10%左右为主;Si的相对偏差绝对值基本都小于2%,Fe、Cu、Mn、Ti的相对偏差绝对值也基本以小于5%为主,但Mg的相对偏差绝对值以大于20%居多。可见,除Mg元素外,LIBS液态金属成分在线分析仪的测量精密度、准确度都能满足工业现场要求,完全可以实现在线监测熔融铝液的成分,在提高生产效率的同时,降低了能源消耗。但Mg元素的精密度和准确度相对较差,有待进一步研究改进。

基于Refine-ACTDD的铸件外观微小缺陷检测方法

针对复杂铸件外观缺陷体积小、背景复杂干扰大,较难实现高精度缺陷检测的问题,提出一种基于深度学习的铸件外观缺陷检测模型(Refine-ACTDD)。该模型基于RefineDet算法,采用密排的锚点设计方法提高微小缺陷的正检率,并引入注意力机制减少复杂背景对检测的干扰。同时,提出一种将深度学习与轮廓发现相结合的方法实现对小样本缺陷的端到端检测。经过数据采集,制作包含7816张铸件外观缺陷图片的大型数据集ALU-DEF。最后,采用对比训练方法在数据集上进行训练和测试。实验结果表明,该算法能够达到95.44%的平均正检率,相比于Faster-RCNN和YOLOv3算法具有更高的平均精确率(MAP)和正检率。

基于机器视觉的多螺孔检测系统

提出了一种基于机器视觉的内螺纹检测算法,并在此基础上设计了一套多螺纹孔检测系统。首先从CCD获取的图像中提取出ROI(region of interest)区域,然后利用中值滤波去除图像表面噪声,通过形态学开闭运算对所得图像进行处理,最后计算螺纹图像沿螺孔母线方向的灰度曲线极值得到螺纹牙数,进而对于螺孔合格与否进行判断。实验结果表明,基于该算法的多螺孔检测系统能够有效地提高螺孔的检测速度,具有良好的检测精度,对外界光照变化具有良好的鲁棒性。

基于数字孪生的全周期智慧车间系统

为了实现从产线规划到生产监控的全生命周期管理,提高车间的信息化、智能化水平,保证车间的生产效率,降低车间安全事故发生的概率。基于数字孪生技术建立物理产线的数字孪生体,提出“内部驱动仿真—虚拟控制器联调—真实控制器联调”的联合仿真方式,基于OPC UA协议完成数字孪生体与物理产线的“虚实交互”,以高精度、高实时性、高可信度反映物理产线的运行情况,根据数字孪生体对实际生产过程进行指导和改进。建立了汽车减速器壳体生产车间的智慧车间系统,完成了从孪生体搭建、多步仿真调试、信息交互,现场展示到指导生产的全周期智慧车间系统的设计和验证。

EA111油底壳压铸模设计

针对EA111油底壳铝合金压铸件的结构特点及工艺要求,介绍了一种切实可行的压铸模设计方案。该压铸模选择大端面为动静模分型面,设置内抽芯机构,采用加热油、加热器控制模具温度,滑块采用滑套导滑等结构,并配备抽真空系统,解决了气孔问题,提高了压铸件品质。

Dmax油底壳压铸浇注系统的设计

应用Anycasting软件,对Dmax油底壳压铸成形过程进行了模拟。通过观察铝液的填充过程,以及不同浇注方案铸件充型过程的分析和可能产生的铸造缺陷的预测,确定了铝液从铸件两侧同时填充的浇注系统设计方案,经实际生产验证获得了较好的效果。

采用高真空技术消除压铸件气孔

压铸件气孔是空气残留在铸件中形成的。普通的抽真空方法可以有效地排除模具型腔中的一部分空气,但达不到规定要求。采用高真空技术,在很短的时间内将型腔内的空气抽出;同时,通过冲头前进将型腔和空气隔离;在此条件下,将熔液高速推进型腔,直到铝合金凝固,实现铸件内完全不存留空气,从而解决了压铸件的气孔问题。

发动机油底壳上体压铸工艺分析

分析了新型的发动机油底壳上体的生产工艺路线,借助模拟分析优化了模具结构设计。熔炼中,铝液的密度值≥2.65g/cm3,铝液的出炉温度为760±20℃,氮气精炼时间为4～6min,氮气精炼压力为0.2～0.3MPa。压铸模材料选用瑞典优质热作模具钢材W302,模具正常工作3000模与2万模左右各进行一次去应力处理。为了保证零件的致密组织,在模具填充的末端增加抽真空系统。根据投影面积和压射比压及批量要求,选择12000kN压铸机,配备了机械手、自动喷涂系统以及定量浇注系统。由于严格掌控熔炼、压铸模和压铸机3个要素,保障了产品的优良品质和批量生产。

浅析大型压铸模零件设计的结构优化

通过对大型压铸模的结构特点进行分析,提出对模具镶块结构、导向结构、分流锥和熔杯、抽芯油缸等结构的优化方案。实践验证表明,优化方案不仅提高了模具的质量、可维修性以及压铸成形的成品率,同时降低了模具的加工难度,提高了生产效率和模具寿命。

CAE模拟分析在前盖压铸模设计中的应用

应用Anycasting软件对铸件的填充过程、凝固过程和模具温度场进行模拟分析,利用模拟结果优化模具结构,尽量避免模具设计对铸件质量产生的不利影响,降低铸件缺陷产生的概率,缩短产品开发周期。

PQ35发动机支架压铸模具的设计和改进

介绍了PQ35发动机支架压铸模具的设计、模具材料的选择和热处理、浇注和排溢系统的设计、加热和冷却系统的设计以及试模后发现的问题和工艺参数的调整等。支架模具主分型面在底平面上方3mm处,两侧和后端设有3个抽芯机构,依靠液压油缸实现抽芯。选择偏心的分支浇道,并将浇道设置在动模一侧。在浇道的末端和两侧金属液汇集区域分别设置集渣包。模具的加热和冷却由导热油和冷却水共同控制。

连接盘压铸模设计

介绍连接盘压铸模的设计方案,浇注系统采用U型浇口,缩短了填充时间,避免填充过程中排气不畅的问题,冷却系统采用可控式点冷却控制模具温度,以提高铸件质量,上滑块采用压块结构,左、右滑块采用前锥套结构能精确定位,有效保证了压铸生产过程中滑块机构的稳定性。

基于标准相关匹配的铸件外观缺陷检测

针对汽车发动机铸造铝合金缸体油槽表面缺陷检测的问题,提出基于标准相关匹配的铸件外观缺陷检测算法。该方法使用标准相关匹配算法从CCD获取的图像中提取出ROI(region of interest)区域,然后利用中值滤波去除图像表面噪声,通过形态学开闭运算对所得图像进行处理,进一步去除噪声的同时放大缺陷部位在图中的占比,最后使用轮廓提取算法完成对缺陷的识别与定位。实验结果表明,该算法能够有效地提高铸件外观缺陷检测速度,具有良好的检测精度,对外界光照变化以及铸件表面质量的波动具有良好的鲁棒性。

碳氮共渗技术的研究与应用

本文对碳氮共渗技术进行了研究与应用,并对其机理进行了分析。通过将工件在炉内共渗对碳势和氮势设定,从而降低渗碳温度,增强工件表面对活性碳、氮原子的物理和化学吸附作用,提高碳原子扩散系数和扩散速度,在短时间内提高工件的渗碳速度,减轻了工件的畸变。改善渗层的碳浓度梯度,使渗层碳浓度变得平缓,淬火后获得良好的硬度梯度和金相组织,提高产品的内在质量和使用寿命。

发动机油底壳生产新工艺

图1所示的产品是我公司为大众公司最新开发的EA111发动机配套的油底壳。外形尺寸：420mm×220mm×180mm，壁厚3．0mm，重量2．3kg，材料为铝合金AlSi10Mg。油底壳安装在发动机的底部，需要足够的强度、韧性、密封性，图样要求整个零件孔隙率小于4％，底部伸长率A5≥7％，且在10^5Pa压力下不能泄漏。