摘 要：本文以高性能CVT变速器壳体压铸模具为设计改进对象，应用数字化模具技术，实现计算机辅助技术CAX在模具设计制造过程中的应用，提高压铸工艺水平，充分利用螺旋恒温系统在CVT变速器壳体压铸模具中的应用、CVT变速器壳体深腔薄壁加强筋端面冷隔转移技术等研究出新型的高性能CVT变速器壳体压铸模具，实现高性能CVT变速器壳体的产业化，带动我国汽车关键零部件铝压铸行业向着高技术含量方向发展。
关键词：CVT变速器壳体 压铸模具 螺旋恒温系统 深腔薄壁加强筋 冷隔转移
1、技术研究背景
目前，解决汽车车身轻量化问题有很多方式，如采用铝合金、镁合金、钛合金、碳纤维等轻量化材料。在轻量化金属中，镁合金密度虽比铝合金小，但镁锭成本高且零件制造过程中仍存在表面处理、结合度等诸多技术问题，因此在汽车上应用范围很小；而航空航天用的钛合金虽有较高机械强度，但制造工艺困难，制造成本昂贵，短期也无法大批量应用于汽车生产。此外，碳纤维亦因成本昂贵、制造工艺复杂等原因，通常仅用于价格敏感性不高的超级跑车。铝密度仅约为钢或铁的1/3，且具有优质的性能，在大幅降低车体重量同时兼具突出的安全性能，成为近年来主流车用新型材料。
本文所阐述的研究与应用主要针对汽车用高性能CVT变速器壳体压铸工艺技术问题，分析现有铝压铸工艺技术存在的突出问题以及对其质量的影响，进行创新性研究，解决其中高性能CVT变速器壳体压铸模具共性关键技术问题，以满足高性能汽车CVT变速器壳体压铸产品的市场需求，迅速打开市场。
2、该技术研究的发展现状与必要性
2.1、发展现状
由于汽车轻量化趋势发展，汽车零部件采用铝合金材料的越来越多，然而铝合金薄壁类铸件在低压铸造中极易出现缩松缩孔、氧化夹杂、缩裂等缺陷，特别是在要求尺寸精度高、表面粗糙度小、具有一定机械性能的汽车类零部件中，这类问题尤为突出。因此，为避免汽车精密CVT变速器壳体长抽芯压铸过程中不拉伤，壳体壁厚均匀且较薄，这就对抽芯温度提出较高要求，为保证温度可控，需对冷却时间和水流速做精确控制。
目前中国自主研制的汽车CVT变速器壳体压铸技术虽取得较大进展，但在壳体铸件的强度、致密性及表面光洁度等要求上仍有较大的技术难题亟需突破，亟需解决国内在变速器壳体压铸模具制造方面的技术瓶颈，以加速我国汽车精密CVT变速器壳体压铸模具技术的国产化进程。
2.1、必要性
目前，汽车CVT变速器的技术含量和制造难度都要比MT变速器高，与AT变速器相仿，更受汽车购买者青睐。随着CVT变速器汽车的产能增加，有效带动下游汽车零部件压铸企业的市场。然而，我国零部件企业的自主研发实力仍旧较弱，一些汽车零部件关键技术大多被外资企业所垄断，较难打入国外知名汽车品牌企业的供应链体系。
为满足国产化的市场需求，通过依靠国内现有优势及前期研发基础,根据国外先进技术资源，针对国内汽车CVT变速器壳体压铸模具普遍存在的问题，亟需对其进行深入研究，使产品更加符合市场技术需求。因此，开发一种高性能CVT变速器壳体压铸模具关键技术就是当务之急。
3、关键技术分析
高性能CVT变速器壳体压铸模具关键技术，以研究高性能CVT变速器壳体为主要目标，通过对螺旋恒温系统在CVT变速器壳体压铸模具中应用研究、CVT变速器壳体深腔薄壁加强筋端面冷隔转移技术研究，掌握高性能CVT变速器壳体的相关制备工艺技术。
具体关键技术如下：
3.1、螺旋恒温系统在CVT变速器壳体压铸模具中应用研究
为消除超长抽芯CVT变速器壳体铸件在大批量生产过程中出现孔内拉伤拉裂、壁厚偏差等问题。普通的点冷却结构水流动无法控制很难保证抽芯温度。因此，需要运用新的加工工艺来保证铸件质量。
（1）采用螺旋冷却结构，将螺旋塔安置在冷却水井中，冷却表面积增加1倍以上，由于是螺旋上升冷却，整个冷却过程充分且均匀，且解决了实际生产过程中分流锥常常出现炸裂的问题，有效提升压铸生产效率。
（2）运用新型高压冷却系统，独立控制冷却时间和压力，将抽芯温度恒温控制在180-220度之间，温度落差小于40度，将轴向零件的模温管控技术提升至新的水平。
（3）通过应用数字化模具技术，实现计算机技术或计算机辅助技术CAX在模具设计制造过程中的应用，提高压铸工艺水平，有效减少压铸件的卷气、冷隔、气缩孔等缺陷，提高铸件质量。
3.2、CVT变速器壳体深腔薄壁加强筋端面冷隔转移技术研究
目前CVT无级变速箱所用的变速器壳体和离合器壳体均采用铝合金高压铸造完成，在压铸过程中，深腔薄壁加强筋的端面极易形成冷隔缺陷，即端面交接边缘光滑、内部形成缝隙或凹坑。
（1）通过运用Magma铸造模拟软件，对变速器壳体进行数值模拟分析，获得成型过程温度场分布和凝固时间与温度的关系，保证温度梯度分布合理，保持良好凝固顺序。
（2）针对温度场分布情况，应用计算机三维模拟分析对压铸深腔薄壁加强筋端面的部位进行调整设计，预留出能使该端面较设计尺寸加高3-5mm的空间。进一步对模具进行修改，包括：通过电火花加工机电打模具到要求尺寸，再对电打部位细修磨平整。
（3）通过修改后的模具压铸CVT无级变速箱壳体，深腔薄壁加强筋端面自然较设计尺寸有所抬高。即便此时加强筋端面产生深度1.5mm的冷隔，但其较设计尺寸抬高3-5mm，大于冷隔深度，故而冷隔不深及加强筋端面原先的设计位置。
（4）通过铣浇口工序，将深腔薄壁加强筋端面高出设计尺寸的部分铣除，则深腔薄壁加强筋端面恢复至应有的设计尺寸。由于端面冷隔随端面高出的尺寸一并去除，得到的加强筋端面符合客户质量要求。
4、结语
本项技术研究以高性能CVT变速器壳体压铸模具为设计改进对象，从螺旋恒温系统在CVT变速器壳体压铸模具中应用研究、CVT变速器壳体深腔薄壁加强筋端面冷隔转移技术研究等方面进行工艺创新与研究，形成一套企业自主研发的CVT变速器壳体压铸模具，满足国产汽车对高性能CVT变速器壳体的批量化生产需求，既满足汽车轻量化的需求，又充分发挥成型工艺技术特点，进一步提升汽车变速器的性能。
参 考 文 献
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