镁合金电池箱产品开发及真空压铸工艺优化.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 汽车轻量化对于电动汽车的续航性能、控制稳定性以及安全性能都大有裨益， 电池模块是电动汽车的能量来源，电池箱起着承重和保护电池模块的作用，因此， 对于电池箱轻量化的研究是轻量化与安全性兼顾的一项工程。电池箱的轻量化主 要通过两个方法来实现：一是使用新型轻量化材料；二是对电池箱结构进行优化 设计。镁合金是最轻的工程应用结构材料，但在电池箱上规模应用还存在结构再 设计、成型工艺优化等技术难题。 为了实现镁合金在电池箱上的高性能、低成本规模应用，本课题进行了电池 箱的镁合金材料替代结构再设计，通过仿真分析，研究了“颠簸＋急刹车”和“颠 簸＋急转弯”两种极限工况下电池箱的静强度和静刚度特性。针对镁合金电池箱 结构特点，结合数值模拟，进行了真空压铸工艺的优化设计，确定了最优真空压 铸工艺参数，并进行了工程验证和样件试制。本文在以下方面取得了一些研究成 果： ① 镁合金电池箱在 “颠簸＋急刹车”和 “颠簸＋急转弯”两种极限工况下， 产生应力集中的区域均在加强肋与箱体侧壁连接的位置，优化后的镁合金电池箱 在静力学性能上能够满足要求。在静强度方面，两种工况下的最大等效应力分别 为 124.83MPa 和 114.69MPa；静刚度方面，两种工况下的最大变形量为2.32mm 和 1.87mm； ② 镁合金电池箱质量为 14.06kg，钢制电池箱质量为 38.23kg，减重63.2%， 轻量化效果明显； ③ 通过分析电池箱结构特点及镁合金材料成型工艺性，完成了浇注系统、排 溢系统等相关参数的计算和设计,并通过数值仿真获得了最佳真空压铸工艺参数： 4 真空度为5×10 Pa ，快压射速度为3.2m/s，浇注温度和模具预热温度分别为680℃ 和220℃。 ④ 根据工艺设计完成了模具的设计制作，并进行了样件试制，压铸件性能良 好。 关键词：镁合金，电池箱，结构设计，真空压铸，有限元分析 I 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ABSTRACT Automotive lightweight is of great benefit to the endurance mileage, control stability and safety of electric vehicles. Battery pack is the energy source of electric vehicles, and the battery box plays the role of protecting of battery pack. Therefore, the research on battery box needs to pay attention to lightweight and safety. The lightweight of battery box can be achieved mainly by two methods: one is using new lightweight materials, the other is optimizing the structure of battery box. Magnesium alloys are the lightest structural materials for engineering applications, but there are still technical difficulties in structural redesign and forming process optimization. In order to realize the large-scale application of magnesium alloy in battery box, the sub