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精密压铸工艺下的汽车轻量化,仿真分析不能缺席


汽车轻量化是实现汽车产品节能减排和增加电动汽车续航里程的关键技术,也是产业界重点研究的方向。电池包作为电动汽车电池组的承载部件,是保障动力电池组能量系统稳定性、安全性和可靠性的关键部件。

目前传统电池包多数是通过钢板冲压后焊接而成,但其质量较为笨重。对新能源汽车而言,电池包(包括电池组)的重量一般约占整车质量的 1/3 到 1/2。对新能源汽车而言,汽车总重量每降低 9%,能量消耗减少 5%,续航里程提高5%。因此,电池包轻量化是解决新能源汽车续航里程的重要研究方向之一。

 

图:几种常见的电池包

目前,实现汽车轻量化的方法主要有以下三种:一是使用高性能的材料,通过合理的材料搭配达到轻量化效果。二是依据材料特性和结构特点,在车身部件设计时运用先进的设计方法使结构更加合理。三是运用先进的加工工艺,进行一体化加工成型,减少部件之间的连接。铝合金有着许多优良的性能,比如优秀的力学性能,良好的机加工和制造性能,良好的延展性,且铝合金的密度为 2.7t/m3只有钢密度的 1/3,所以铝合金是一种轻质、安全性很高的材料,常被应用于汽车轻量化设计中。此外,铝合金材料有着良好的抗腐蚀性能,铝合金与空气接触会产生一层致密的氧化膜,防止铝合金的腐蚀。 

熔模精密铸造铝合金技术是一种先进的金属铸造成型工艺,适合铸造复杂薄壁件、精度要求较高的合金结构,可以将复杂的零部件进行一体化铸造,简化装配工艺。精密铸造铝合金技术在加工复杂结构、精度要求较高以及薄壁件时有其独特优势。利用精密铸造铝合金技术铸造电池包,可以将复杂的结构进行一体化设计,减化加工工艺,节约制造成本。电池包的机械性能、密封性以及防水性都能得到提高,同时也可以达到轻量化的目的。 

采用熔模精密铸造技术对电池包结构进行设计需要综合考虑电池包的空间位置、与车身连接安装点的位置、铸件结构的设计要求以及电池包的性能要求等多方面的因素。根据电池包铸件设计的工艺要求、原电池包的空间位置以及与车身连接安装点的位置对电池包进行结构设计。

图:电池包有限元模型

对于新能源汽车来说,其结构与传统汽车有部分不同,在使用新工艺加工电池包箱体时,为了避免过多的样机试验,设计人员会选择用仿真分析的方式来完成精密压铸箱体的性能。海克斯康MSC软件提供的新能源汽车模拟仿真解决方案,能够从声学、动力学、流体、环境等多个学科角度完成精确仿真,用以反馈给制造工艺,避免反复测试带来的成本升高,以及研发时间的增长。



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