薄壁铝合金通信机箱压铸浇注系统优化.pdf

摘要

随着“碳达峰”、“碳中和”等目标的提出以及低碳环保理念的深入人心，以节

能降碳为导向，通信设备的制造转向轻量化。铝合金相较于钢有着密度小、比强

度高、可塑性强等优点，所以压铸铝合金被广泛的应用于设备轻量化。在通信设

备制造行业中，生产设计人员开始使用铝合金进行生产通信机箱。压铸工艺的核

心是设计出合理的浇注系统，本课题按照常规设计方法对浇注系统进行设计，通

过使用数值模拟软件和统计软件对模具结构进行优化，并筛选出合理的压铸工艺

参数，具体内容如下：

(1)通过设计手册和通信机箱的结构特征，确定内浇口的位置、大小、数量

和形状，并依次设计出直浇道和横浇道，确定压铸冷却形式为水冷，并设计出水

冷通道。计算得出模具胀型力并选择了力劲DCC1600吨压铸机。结合实际生产

条件，确定压铸材料为ADC12和相关压铸参数。

(2)通过AnyCasting软件对通信机箱的压铸过程进行模拟，对初始方案的浇

注系统合理性进行验证，由此依据仿真结果对浇注系统进行改进：在铸件远离浇

口的末端顶点增设两个溢流槽，该处壁厚较厚且远离浇口，易形成孤立液相区；

在矩形窗口处采用“过桥”搭边形式使得矩形窗口边得到充分填充，并减少卷气现

象的发生和降低氧化物浓度。

(3)为探究压铸工艺参数对于铸件质量的影响，本课题设计了响应曲面实验，

通过研究三种工艺参数与铸件凝固时间以及缩松缩孔体积的相关性，并因此生成

相应的回归方程，结合现场实际生产周期确定三种工艺参数的值：模具预热温度-

220℃、铝液温度-630℃、压射速度-3m/s。使用优化方案进行数值模拟，铸件凝

3

固时间从22.4秒减少到16.5秒，减少幅度为26.3%；缩松缩孔体积从6.38cm减

3

少到4.66cm，减少幅度为26.91%。

(4)使用优化后的浇注系统结构和最佳工艺参数进行试模生产，肉眼观察产品

筋条充填饱满，表面光洁无气孔，产品侧表面没有冷隔、欠铸、起皮、气泡等不

良缺陷；使用X射线对铸件内部进行探伤，铸件内部裂纹宽度减小；通过对拉伸

试样测验，得到该合金材料在当前热处理状态下延伸率为0.2%，平均抗拉强度和

屈服强度分别为254.1MPa和124.4MPa。对机箱进行显微硬度测试，机箱散热筋

条处平均显微硬度为99.2HV，机箱铰链处平均显微硬度为96.8HV，通信机箱硬

度要求不低于85HV，故铸件满足产品要求。

关键词：铝合金通信机箱，浇注系统，数值模拟，工艺优化

Abstract

Withtheproposingofgoalssuchascarbonpeakingandcarbonneutralityand

theconceptoflow-carbonenvironmentalprotectiontakingrootintheheartsofthe

people,themanufacturingofcommunicationequipmenthasturnedtolightweightingin

thedirectionofenergyconservationandcarbonreduction.Comparedwithsteel,

aluminumalloyhastheadvantagesoflowdensity,highspecificstrength,andstrong

plasticity.Therefore,die-castaluminumalloyiswidelyusedinlightweightequipment.

Inthecommunicationequipmentmanufacturingindustry,productiondesignersbeganto

usealuminumalloy