摘 要 一体化压铸车身后地板采用多个零件集成，大大减少了焊点数量及零件数量，同时也具备轻量化效果，大幅降低了汽车制造难度，缩短了整车的开发周期。为了进一步降低成本，从整个压铸全过程分析了压铸节拍的构成，并对动作进行优化，最终实现了压铸循环时间为 90 s。对产品尺寸、内部质量、力学性能进行测试，均达到产品品质要求。

关键词 一体化压铸；车身后地板；压铸节拍；力学性能

随着压铸免热处理材料研发^[1-7]，压铸件向大型化，集成化方向发展^[8-11]。从 2020 年特斯拉开发一体化压铸后车身以来，由于其具有减少零件数量、降低焊点数量、减轻产品质量、提升整车刚度等优势，得到国内主机厂的重视，先后开发一体式压铸的整车厂有小鹏、极氪、蔚来、理想、赛力斯、长安、小米和一汽等。为了降低成本，提升效率，本研究根据压铸工艺开发与实践，介 绍 压 铸 节 拍 缩 短 优 化 要 点 ，旨 在 为 相 关 生 产 提 供参考。

1 一体式压铸后车身产品介绍

图1为一体式压铸后车身结构设计。产品设计分为4个区域，分别为低速碰撞区 1，后防撞梁及吸能盒变形，可更换零件维修；中速碰撞区 2，挤出铝安装梁变形吸能，可更换零件维修；高速碰撞区 3，压铸铝纵梁局部变形吸能，可进行加热矫形维修；不变形区4，压铸铝结构支撑，保障乘员舱完整，减少人员伤害。采用压铸铝车身后，和传统冲压钢后车身对比，整车的刚度及集成度大幅提升，见表 1。

图2为压铸产品，其轮廓尺寸为1 600 mm×1 450 mm×800 mm，基本壁厚为 2.5 mm，从产品的特征进行分析，适合中心进料方案（见图 3）。最终的压铸工艺参数见表2，采用了高真空压铸工艺方案^[12]，铸造压力降低到 28 MPa，大幅降低了压铸锁模力，最终选择70 000 kN 压铸机。

2 压铸节拍分析

压铸循环过程：给汤→静置→压铸→冷却→开模→开滑块→一次顶出→取件机器人进入→夹持零件→二次顶出→机器人带件出大杠→完整性确认→喷涂机器人进入→喷涂→喷涂机器人离开回到原点→滑块入→合模到位→锁模→给汤→进入下一步循环，通过实测数据，各个动作时间见表 3。其中耗时最多的为冷却（30 s），其次为压铸（15 s），总计时间为 134 s。

根据精益生产改善的4大原则^[13-14]：取消（Eliminate）、合并（Combine）、简化（Simplify）和重排（Rearrange），可以合并压铸机的多个动作、通过现场方式，可以实现如下动作的合并，开模和开滑块实现合并；开模和机器人进入取件区域合并；机器人进入取件区域和一次顶出合并；取件出压铸机区域合并和喷涂机器人动作合并；喷涂离开滑块合模区域；锁模储能和给汤合并。

3 压铸节拍优化

3.1 动作合并优化

图 4 为模具尺寸示意图。可以看出，滑块的高度为600 mm，开模距离为 2 300 mm，开模用时为 11 s。从模具尺寸可以看出，动模开模达到 600 mm 时，滑块已经脱离定模，开滑块不影响；在压铸时可以设定在此位置发开滑块信号，开滑块时间（5 s）在开模（11 s）时间以内，由此可以优化时间 5 s。

根据取件机器人带抓手的状态，当开模距离为1 200 mm，取件机器人和动模空间上不干涉，机器人开始进入，同时动模开模及滑块到位，产品一次顶出，取件机器人到位，优化取件机器人进入时间 6 s。此时，喷涂机器人在模具上方准备，取件机器人离开大杠区域，在空间上已经和喷涂机器人没有干涉，机器人可以发信号给喷涂机器人，机器人进入压铸模内，优化等待完整性检测信号 3 s，如果完整性出现异常，机器人发异常信号，压铸机停止。

图 5 为喷涂工装和动模俯视图。可以看出，动模喷涂和滑块在合滑块的条件下，会出现空间上的干涉，存在安全问题。实际上，当喷涂退出滑块合模范围后，就可以同步合滑块，可以优化 2 s；同时把锁模储能和给铝液时间合并，优化节拍 3 s，但同时如果锁模力确认没有达成设定值，压铸机将停止压射，避免飞料。

综上，采用动作合并总计可以优化节拍 19 s，压铸循环时间为 116 s，见表 4。

3.2 压射时间优化

通过以上的动作合并优化，压铸循环时间可以控制到 116 s，从压铸机的结构分析，基本已无可优化时间空间。压射时间和冷却时间为 45 s，可以从加快铝液的充填时间和缩短冷却时间上进行分析优化。

两种压射工艺曲线见图 6。通过验证，两种压射工艺曲线都可以生产出合格产品。图 6a 的工艺由于低速阶段时间长，抽真空比较充分，真空度能得到很好保证，而图 6b 由于采用加速工艺，减少卷气，同样可以满足产品性能需求。但是对于节拍而言，加速工艺在低速阶段的时间可以缩短 1~1.2 s，对节拍有利，所以，选择图 6b 工艺进行压铸，进一步缩短节拍 1 s。

3.3 冷却时间缩短优化

为了保证压铸品质，料饼厚度一般控制在20~35 mm，将冷却时间缩短后，料饼的断面会出现鼓包或者炸裂，给生产带来困扰。这种鼓包形成的主要原因为铝液里残留气体，在有外界约束的条件下，不会产生，当开模后，由于表面的铝还处于高温状态，强度比较低，气体膨胀，最终铝液流出或炸裂，见图 7。

图 8为铸件浇注系统。料饼被包含在浇口套的位置，为了解决料饼鼓包问题，需要将料饼接触的位置加强冷却，采用如下的对策方案：①冲头、浇口套、分流锥采用独立的冷却水控制。②常温冷却水改为冰水，温度由 25 ℃降低到 5 ℃。③冷却水的压力提高，由 0.6 MPa 提升到0.9 MPa。④冲头增加加强筋（见图 9）。⑤改变浇口套的冷却方式，采用隔水片的方式（见图 10）^[15]。

4 冷却时间缩短优化结果验证

4.1 节拍验证

通过以上动作合并调整及冷却能力提升，进行生产验证，最终达成了压铸 90 s 循环时间。表 5 为优化后节拍分解表，表 6 为压铸机实际节拍记录。

4.2 产品尺寸验证

图 11 和表 7 为根据不同的留模时间得到的产品，进行蓝光 3D 扫描得到的检测结果。其中，轮罩作为关键尺寸，对整车装配有很大影响。根据扫描数据的结果，整理数据见表 3，数据中的负值标识轮罩向内，正值表示向外。可以看出，留模时间在 25~30 s时，轮罩尺寸变化不大，但留模时间减少到 15~20 s，轮罩向内收缩比较大，约有 0.7 mm 的变化。根据整车尺寸要求，公差控制在−1.5~+0.5范围内，尺寸符合公差要求，只是接近下限值。留模时间缩短，尺寸缩小的推测主要原因为，产品在模具中停留时间短，离开模具时的温度高，然后在冷却过程中没有外界的约束，所以尺寸收缩比较多。

4.3 内部质量验证和力学性能验证

采用 XYG-22508 探伤机对产品内部质量进行检测。根据 ASTM E505 标准，防撞梁区域要求探伤等级为 2 级，其余位置要求为 3 级。节拍优化后，所得到的探伤品质照片见图 12。根据 ASTM E505 图谱标准对比，撞梁和轮罩及远端均达到 2级水平，符合品质要求。

经过多轮工艺调试，为了快速验证力学性能结果，取性能薄弱，且 SPR 铆接强相关的位置，根据内部属性要求，伸长率要保证 5% 以上，取样位置见图 13。1 号和 2 号为轮罩位置，3 号、4 号、5 号为天侧远端，以上这些位置和整车之间采用 SPR 铆接。力学性能测量结果见表 8。可以看出，不同位置试样伸长率均在5% 以上，满足产品品质要求，可以按节拍缩短后的工艺生产。

5 结 论

（1）通过取件机器人、压铸机逻辑优化可以大幅缩短压铸循环时间。

（2）通过对料饼部位的浇口套，冲头部件提升冷却水压力，降低循环水温度及结构优化，可以大幅缩短冷却时间。

（3）压铸节拍缩短后，轮罩关键尺寸向内收缩约0.7 mm，接近尺寸公差下限，探伤和力学性能均满足产品品质要求。

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王 健 宋成猛 侯东锋

（浙江极氪汽车研究开发有限公司，宁波 315800）

本文转载于《特种铸造及有色合金》2026年第2期