鑄造是最古老的金屬成形方法之一，汽車零件中大約有15%~20%為采用不同鑄造方法生產(chǎn)的鑄件，這些鑄件主要為動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵部件和重要的結(jié)構(gòu)部件。
目前歐美汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車鑄件生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，環(huán)境污染小。鑄造原輔材料已形成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，整個(gè)生產(chǎn)過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化。這些國(guó)家普遍采用數(shù)字化技術(shù)提升鑄造工藝設(shè)計(jì)水平，鑄件廢品率約為2%~5%，并且已經(jīng)建立跨國(guó)服務(wù)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持。與之相比，我國(guó)的汽車鑄件雖然產(chǎn)量較大，但大多數(shù)都是附加值和技術(shù)含量較低，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的黑色鑄件，與國(guó)外水平差距較大。本文主要從汽車節(jié)能環(huán)保等方面的發(fā)展需求，論述了汽車鑄件和汽車技術(shù)的發(fā)展方向。
1 汽車鑄件的發(fā)展方向
1.1 汽車鑄件的集成化設(shè)計(jì)
隨著汽車節(jié)能環(huán)保以及降低生產(chǎn)成本的要求不斷增加，充分利用鑄造成形的優(yōu)勢(shì)，將原有沖壓、焊接、鍛造和鑄造成形的數(shù)個(gè)零件，通過合理的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)集成零件的鑄造成形，可以有效地降低零件的重量和減少不必要的加工工藝過程，從而實(shí)現(xiàn)零件的輕量化和高性能化。
目前常見的鑄造整體式橋殼的主要形式是在橋殼的兩端壓入無縫鋼管作為半軸套管，并用銷釘固定形成橋殼總成。為進(jìn)一步提高橋殼的強(qiáng)度、剛度和簡(jiǎn)化工藝過程，由于集成了半軸套管，鑄件尺寸顯著增加，鑄件長(zhǎng)2 258 mm，其單件重量超過200 kg。針對(duì)這一集成鑄件的特點(diǎn)，企業(yè)建立了專用生產(chǎn)線用以保證生產(chǎn)。
汽車鑄件集成化的發(fā)展趨勢(shì)在有色合金鑄件方面的發(fā)展更為明顯。為了充分利用鑄造工藝能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件的生產(chǎn)的特點(diǎn)，出現(xiàn)了集成設(shè)計(jì)的車門內(nèi)板、座椅骨架、儀表板骨架、前端框架和防火墻等集成設(shè)計(jì)的高壓鑄件，其尺寸顯著大于目前生產(chǎn)的鑄件，需要4 000~5 000 t甚至更大噸位的壓鑄機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。
1.2 汽車鑄件的輕量化
在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)輕量化，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車整備質(zhì)量每減少100 kg，百公里油耗可降低0.3~0.6 L，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%。隨著環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流，汽車鑄件的輕量化也成為汽車鑄件的重要發(fā)展方向之一。
1.2.1 汽車鑄件的輕量化設(shè)計(jì)
出于鑄件整體安全系數(shù)的需要，等厚度設(shè)計(jì)是汽車鑄件主要設(shè)計(jì)方法之一。然而等厚設(shè)計(jì)的主要弊端是無法充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)性能，并導(dǎo)致鑄件重量的增加。采用CAE 分析、拓?fù)鋬?yōu)化等手段，對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使零部件各個(gè)部位的應(yīng)力值接近，即各個(gè)部位的壁厚不一致，受力小的部位減薄料厚或不要材料，從而減輕零件的重量。考慮到鑄造成形可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件的成形，可以實(shí)現(xiàn)各種不規(guī)則的異型截面。設(shè)計(jì)時(shí)，采用CAE或拓?fù)鋬?yōu)化等手段，對(duì)零部件進(jìn)行應(yīng)力分析。根據(jù)力的分布，確定零部件的形狀和具體局部的材料厚度。通過對(duì)鑄件加筋、挖孔和變厚化，可使零部件的重量大大降低。
