摘要：随着汽车行业和电子科技的迅猛发展，车载人机交互，人工智能蓬勃发展，汽车车载显示屏越做越大，从单一的主驾驶位单个屏幕，到副驾位双联屏、三联屏，使用传统单一结构的钣金件来做屏幕背板支架，已经不能满足其性能要求。通过压铸工艺得到的零件，能实现复杂结构，同时可以经济快速地批量生产，正好能满足大尺寸屏幕支架的需求。结合汽车轻量化的推进，镁合金压铸件用于汽车屏幕支架成了最佳的选择。
关键词：镁合金压铸件；汽车屏幕支架；压铸模设计；压铸工艺分析；
随着新能源汽车的大量推广，续航里程的需求要求汽车车身重量不断减轻，汽车零部件轻量化需求不断扩大。镁合金是新一代轻量化合金的代表，其相同的体积重量约是铝的15%，约是钢的18%，（镁密度1.4g/cm³、铝的密度g/cm³、钢的密度7.8 g/cm³），成为汽车轻量化的最佳选择。
镁合金压铸件在汽车屏幕支架上的应用，代替传统钢材质的钣金件，不仅在重量上有明显的降低，相较于结构单一的钣金件，更能实现复杂设计的要求，同时增加表面喷漆喷粉后，
也能满足美观的要求。屏幕支架需要安装液晶屏幕，对压铸件的平面度要求极为严格，同时屏幕支架上筋条结构复杂、立柱结构多，这就对模具设计和压铸生产过程的要求更高，因此探究镁合金屏幕支架压铸件的模具设计和压铸工艺十分必要。
1压铸及压铸模具介绍
1.1压铸介绍
压铸是压力铸造的简称，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的一种铸造方法。
压铸区别于其它铸造方法的主要特点:①高压:金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15—100MPa。②高速:金属液以高速充填型腔，浇口处速度通常在10—50米/秒，有的还可超过80米/秒，因此金属液的充型时间极短，约在0.01—0.2秒内即可填满型腔。
与其他铸造工艺相比，高压压铸工艺生产的产品尺寸更加精确，铸件表面光滑，生产速度更快。
1.2 压铸模具介绍
压铸模具分为上下两个模腔，一个叫动模，另一个叫定模。压铸模具的主要部件包括：动模芯、定模芯、分流锥、滑块、动模框、定模框、顶板、模脚、封底板等，具体见下图。
2镁合金屏幕支架压铸模具设计
2.1浇排系统设计
浇排系统是浇注系统和排气系统的总称。
压铸模浇注系统是整个浇注系统的关键部分，它的位置、形式和浇口数量直接影响金属液
在模具型腔内的填充状态，导致铸件固化，收缩和内应力的异变。对精密薄壁件铸件如果使用单一浇口，产品受浇口收缩影响铸件会产生较大扭曲变形。使用多叉分路进料的流道方案可有效防止翘曲变形。
铸造模具内浇口的设计原则：①进入型腔的金属液应先充填深腔处难以排气的部位，后充填其他部位，并注意不要过早的封闭分型面、排气槽，便于内腔里的气体顺利排出。②进入型腔的液体不能直接冲击型芯和型壁，减少动能的消耗，避免冲蚀。③尽可能的采用多个进料口，使用多叉分路进料的流道方案可有效防止翘曲变形。④形状复杂的薄壁零件应采用薄的浇口，保证足够的充填速度；一般形状铸件，应采用较厚的内浇口，保证静压力的传递作用。⑤内浇口设计应使金属液充填流程最短，流向改变少，减少温降。
渣包排溢系统的设计：溢流槽、排气槽用于接纳金属液在充盈过程中排出的气体、夹杂物、冷污合金，并可调节模具末端温度热平衡状态，良好的排气条件取决于溢流槽和排气槽的合理位置、数量、尺寸、容积，结构形式。
下图为镁合金屏幕支架压铸零件的浇注、排气系统设计案例。
2.2冷却恒温系统的设计
通过外接冷却水管、加热油管的方式，对模具型腔进行水循环冷却和模温机加温，使模具生产时处于热平衡状态。
模具冷却不均的危害：①铸件易发生翘曲变形；②模具易产生热疲劳，降低寿命。
下图为镁合金屏幕支架压铸零件的冷却恒温系统设计案例。
2.3顶出脱模系统设计
脱模顶出系统是通过设立顶杆顶出结构，使压铸零部件顺利出模。顶出系统设计不合理的会导致铸件无法顺利出模，压坏模具。顶出力不平衡会导致铸件平面度不良，产品翘曲。
设计原则：①顶杆应尽量靠近脱模阻力大的部位且顶杆位置选择应尽量对称布局以免受力不均。②顶杆截面积不能过小防止铸件单位面积受力过大而使铸件变形。
下图为镁合金屏幕支架压铸零件的顶出脱模系统设计案例。
2.4模流分析并优化结构
通过MAGMA软件的模流分析来确定浇排方案的合理性：为保证浇注系统设计的科学性和准确性，使用先进的MAGMA软件进行压铸过程仿真模拟分析。分析包含压铸过程的：填充温度、填充速度、粒子追踪、卷气分析、气压分布、凝固分析、热节点、缩孔分布等。通过仿真分析的结果，调整浇排系统的设计，不断优化得到最佳方案。
下图为镁合金屏幕支架压铸零件使用MAGMA软件做仿真模流分析的案例。
3镁合金屏幕支架压铸工艺分析
3.1 主要参数分析（高压、高速）
镁合金屏幕支架压铸零件，采用的是压铸专用镁合金AZ91D，其具备较好的压铸流动性和
机械性能，广泛用于汽车结构件。
镁合金屏幕支架压铸件，产品壁厚薄，筋条结构多，所以在压铸过程中，宜采用较高的二快速度，实现快速填充，减少压铸冷隔的生成。本案例所用零件，实际调试过程中，使用4m/s的二快压射速度，很好的改善了产品表面的花斑冷隔等缺陷，使得良品率大大提高。
3.2 关键技术突破
镁合金屏幕支架压铸零件，因产品结构具有薄壁、平面大的特征，极易变形。变型会直接导致装配后的车载液晶显示屏画面扭曲，所以解决这类零件的平面变型问题尤为重要。
较为前沿的一项技术为使用专用的热整形模具，对出模后的产品进行二次加热，并在压紧
状态下，加热到250℃左右，使得零件应力得到释放，回复到平整状态。热整形二次成型技术，很好的解决了镁合金薄壁件的变型难题，过程稳定，生产效率大大提高。
本文围绕镁合金汽车屏幕支架压铸件，结合实际生产制造经验，从模具设计、仿真模流分析，到压铸生产工艺，阐述了其各个环节的技术难点和解决方案，对于此类镁合金压铸件的设计制造，有很好的参考价值。
参考文献
[1]李晓红.汽车零件机械加工数控技术应用研究[J].专用汽车,2023(02):54-56.
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