大压铸件的结构优化方法及装置与流程

1.本公开涉及结构优化技术领域，具体地，涉及一种大压铸件的结构优化方法及装置。


背景技术：

2.目前对于一体式大压铸件的研究主要集中在免热处理压铸材料研究和结的框架的设计研究上，相关技术中，各个厂家在结构设计和cae(计算机辅助工程)分析时，均是将大压铸件作为一个整体考虑，即大压铸件各处的材料力学性能是相同的进行考虑，因此，会造成大压铸件的cae分析不够精准，结构设计存在冗余设计，无法满足结构轻量化目标。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种大压铸件的结构优化方法及装置，该方法根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构，使得结构设计更加细化极致、避免多余的冗余设计，有利于结构的轻量化，以至少部分解决相关问题。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种大压铸件的结构优化方法，所述方法包括：
5.将大压铸件划分为多个优化区域；
6.获取每个优化区域内的材料力学性能信息；
7.根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构。
8.可选地，所述将大压铸件划分为多个优化区域，包括：
9.获取大压铸件的结构特征，并根据大压铸件的结构特征确定第一预设优化区域；
10.获取大压铸件的工艺特征，并根据大压铸件的工艺特征确定第二预设优化区域；
11.根据所述第一预设优化区域和所述第二预设优化区域确定多个所述优化区域。
12.可选地，所述根据大压铸件的结构特征确定第一预设优化区域，包括：
13.获取所述结构特征在整车状态下的连接状态以及所述结构特征对应的性能需求；
14.根据所述连接状态和所述性能需求在整车状态下对大压铸件进行性能分析；
15.根据连接状态和性能分析结果确定第一预设优化区域。
16.可选地，所述根据所述连接状态和所述性能需求在整车状态下对大压铸件进行性能分析，包括：
17.在整车状态下对大压铸件进行仿真模拟分析；和/或
18.在整车状态进行对大压铸件进行整车实际实验分析。
19.可选地，所述性能分析包括：碰撞分析、耐久分析、模态分析、连接分析和密封分析的至少一者。
20.可选地，所述获取大压铸件的工艺特征，并根据大压铸件的工艺特征确定第二预设优化区域，包括：
21.获取大压铸件的铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计；
22.根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计进行浇注仿真模拟；
23.根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计和浇注仿真模拟结果确定第二预设优化区域。
24.可选地，所述根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计和浇注仿真模拟结果确定第二预设优化区域，包括：
25.获取大压铸件不同位置的厚度尺寸；
26.获取大压铸件不同位置距离浇注口的距离；
27.利用浇注仿真模拟确定同一时刻浇注材料的流动位置；
28.根据大压铸件不同位置的厚度尺寸、不同位置距离浇注口的距离以及同一时刻浇注材料的流动位置确定大压铸件的力学性能分布图；
29.根据所述力学性能分布图确定第二预设优化区域。
30.可选地，所述铸造工艺参数包括：压射速度、锁模力、模具温度、真空度、材料成分。
31.可选地，所述根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构，包括：
32.根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息建立大压铸件的cae模型；
33.利用大压铸件的cae模型优化所述大压铸件的结构。
34.可选地，所述利用大压铸件的cae模型优化所述大压铸件的结构，包括：
35.优化大压铸件的优化区域内的厚度；
36.优化大压铸件的优化区域内的加强筋的数量及布置方式。
37.本公开还提供一种大压铸件的结构优化装置，所述装置包括：
38.划分模块，用于将大压铸件划分为多个优化区域；
39.获取模块，用于获取每个优化区域内的材料力学性能信息；
40.优化模块，用于根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构。
41.通过上述技术方案，即本公开的大压铸件的结构优化方法，首先将大压铸件划分为多个优化区域，然后再获取每个优化区域内的材料力学性能信息，根据压铸工艺的特点和大型压铸件的结构特点进行区域划分，即将针对大压铸件的不同优化区域给予各自的材料力学性能，将大压铸件划分为多个模块化区域，使得cae建模更加精准、仿真分析更准确；并根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构，使得结构设计更加细化极致、避免多余的冗余设计，有利于结构的轻量化。
42.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
43.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
44.图1是本公开一些实施例提供的大压铸件的结构优化方法的流程图；
45.图2是本公开一些实施例提供的将大压铸件划分为多个优化区域的流程图；
46.图3是本公开一些实施例提供的根据大压铸件的结构特征确定第一预设优化区域的流程图；
47.图4是本公开一些实施例提供的获取大压铸件的工艺特征，并根据大压铸件的工
艺特征确定第二预设优化区域的流程图；
48.图5是本公开一些实施例提供的根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计和浇注仿真模拟结果确定第二预设优化区域的流程图；
49.图6是本公开一些实施例提供的根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构的流程图；
50.图7是本公开一些实施例提供的一体压铸式车身后地板的结构图；
51.图8是本公开一些实施例提供的一体压铸式车身后地板的侧向图；
52.图9是基于图8中的a部放大图；
53.图10是本公开一些实施例提供的一体压铸式车身后地板的俯视图；
54.图11是本公开一些实施例提供的一体压铸式车身后地板划分多个优化区域的结构示意图，其中，该图为侧视图；
55.图12是本公开一些实施例提供的一体压铸式车身后地板划分多个优化区域的结构示意图，其中，该图为俯视图；
56.图13是本公开一些实施例提供的一体压铸式车身后地板划分多个优化区域的模型示意图，其中，该图为侧视图；
57.图14是本公开一些实施例提供的一体压铸式车身后地板划分多个优化区域的模型示意图，其中，该图为俯视图；
58.图15是本公开一些实施例提供的一种大压铸件的结构优化装置的框图。
59.附图标记说明
60.1-纵梁；11-纵梁中后段；111-纵梁本体；111a-上边梁；111b-下边梁；111c-中间梁；112-加强筋结构；112a-第一加强筋；112b-第二加强筋；12-纵梁前段；2-轮罩；21-轮罩后段；21a-减震器座；22-轮罩中前段；22a-本体部；22b-翻边部；3-前横梁；4-中间横梁；5-后横梁；6-地板面板；
61.100-第一区域；110-区域一；120-区域二；200-第二区域；210-区域三；220-区域四；220a-分区域一；220b-分区域二；300-第三区域；400-第四区域；
62.700-大压铸件的结构优化装置；710-划分模块；720-获取模块；730-优化模块。
具体实施方式
63.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
64.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前、后”通常是指车辆行驶方便对应的前、后，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外，“远、近”是指相应结构或者相应部件远离或者另一结构或者部件的；此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。
65.如图1至图9所示，本公开提供一种大压铸件的结构优化方法，可以应用于汽车车身大型高压铸铝薄壁结构件，也可以扩展到其他领域，凡是大型高压铸铝薄壁结构件均可以采用该方法进行结构优化，比如大型电池包薄壁高压铸铝壳体、一体式车身后地板、一体式铸铝副车架等。
66.如图1所示，为了实现上述目的，本公开提供一种大压铸件的结构优化方法，该方法包括：
67.s110，将大压铸件划分为多个优化区域。
68.s120，获取每个优化区域内的材料力学性能信息。
69.s130，根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构。
70.通过上述技术方案，即本公开的大压铸件的结构优化方法，首先将大压铸件划分为多个优化区域，然后再获取每个优化区域内的材料力学性能信息，例如，根据压铸工艺的特点和大型压铸件的结构特点进行区域划分，即将针对大压铸件的不同优化区域给予各自的材料力学性能，将大压铸件划分为多个模块化区域，使得cae建模更加精准、仿真分析更准确；并根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构，使得结构设计更加细化极致、避免多余的冗余设计，有利于结构的轻量化。
71.需要说明的是，上述的优化大压铸件的结构包括优化每个优化区域内的具体的结构，包括大压铸件在每个优化区域内的厚度，加强筋的数量、加强筋的布置方式，使得结构优化能够模块化，更具针对性，提高优化精准度。
72.如图2所示，在一些实施例中，所述将大压铸件划分为多个优化区域的步骤，包括：
73.s210，获取大压铸件的结构特征，并根据大压铸件的结构特征确定第一预设优化区域。
74.s220，获取大压铸件的工艺特征，并根据大压铸件的工艺特征确定第二预设优化区域。
75.s230，根据所述第一预设优化区域和所述第二预设优化区域确定多个所述优化区域。
76.根据大压铸件的结构特点可以获得大压铸件的结构特征，通过结构特征所在区域确定大压铸件的多个第一预设优化区域，同时，根据大压铸件的压铸工艺特点可以获得大压铸件的工艺特征，通过工艺特征确定大压铸件的多个第二预设优化区域，这里，多个第一预设优化区域和多个第二预设优化区域是有区别的，具体包括在大压铸件上的位置不同，数量也可能不同，这里需要以第一预设区域为基础，通过第二预设优化区域对第一预设优化区域的区域范围进行调整，包括扩大范围和减小范围，调整后的区域范围为优化区域。
77.如图3所示，在一些实施方式中，所述根据大压铸件的结构特征确定第一预设优化区域的步骤，包括：
78.s310，获取所述结构特征在整车状态下的连接状态以及所述结构特征对应的性能需求。
79.s320，根据所述连接状态和所述性能需求在整车状态下对大压铸件进行性能分析。
80.s330，根据连接状态和性能分析结果确定第一预设优化区域。
81.根据大压铸件的结构特点，从整车角度划分每个区域结构的性能需求，本公开以一体压铸式车身后地板为例进行说明，一体压铸式车身后地板的结构特征主要包括纵梁1、减震器座21a、轮罩2、轮罩翻边、前横梁3、中间横梁4、后横梁5以及地板面板6，其中，减震器座21a用于连接减震器，其主要对应的性能需求是结构耐久和模态要求；纵梁1用于安装副
车架和承受碰撞，其主要对应的性能需求是后碰安全和结构耐久；轮罩2主要对应的性能需求是满足模态要求；轮罩翻边与车身的加强板铆接，其主要对应的性能需求是满足spr铆接要求；前横梁3用于与固定电池包，其主要对应的性能需求是结构耐久；地板面板6主要对应的性能需求是满足模态和密封要求。
82.针对一体压铸式车身后地板中各结构特征与车身其他结构的连接状态，可以进行相应的连接性能测试，例如，对轮罩翻边进行铆接性测试，获得轮罩翻边的开裂情况。在整车状态下对一体压铸式车身后地板进行后碰试验、耐久试验、模态试验、密封试验或者对一体压铸式车身后地板进行后碰仿真模拟、耐久仿真模拟、模态仿真模拟和密封仿真模拟的一种或者多种性能分析。根据上述结构特征与车身其他结构的连接状态以及上述的性能分析结果划分第一预设优化区域。
83.可以理解的是，可以根据各结构特征对大压铸件进行初步区域划分，结合各结构特征对应的每种性能分析，得出不同的性能分析结果，例如，应力图、应变图、位移图、损伤值分布图和模态分析图等，利用性能分析结果对调整初步区域划分，其中，调整可以参考应力、应变、位移、损伤或者模态结果相同或者相近的原则，通过上述调整以获得第一预设优化区域。
84.需要说明的是，具体的试验和模拟仿真可以参考相关技术中已知的试验条件、方法和软件，这里不再赘述。
85.可选地，上述的所述结构特征对应的性能分析可以包括：碰撞分析、耐久分析、模态分析、连接分析和密封分析的至少一者。性能分析不限于上述的种类，对于大压铸件来说，根据其使用的环境或者工况，以及本领域技术规范和要求，还可以进行其他类别的性能分析，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择，这里不再一一赘述。
86.可选地，所述根据所述连接状态和所述性能需求在整车状态下对大压铸件进行性能分析的步骤，包括：
87.在整车状态下对大压铸件进行仿真模拟分析；和/或，在整车状态进行对大压铸件进行整车实际实验分析。
88.在本公开的一些实施例中，性能分析可以是通过整车状态下大压铸件的仿真模拟分析所获得，例如，碰撞仿真性能分析、耐久疲劳仿真性能分析、模态仿真性能分析等。以一体压铸式车身后地板为例，性能分析可以包括整车状态下的后碰仿真模拟、整车状态下的耐久疲劳仿真模拟，在计算机上获得对应模拟分析的云图，利用得到的云图调整由结构特征获得的初步区域划分，以得到第一预设优化区域。
89.在本公开的另一些实施例中，性能分析可以是通过整车状态下大压铸件的实际试验分析所获得，例如，碰撞试验性能分析、耐久疲劳试验性能分析、模态试验性能分析等。以一体压铸式车身后地板为例，性能分析可以包括整车状态下的后碰试验、整车状态下的耐久疲劳试验，在实际工件的变形以及粘贴应变片的形式获得对应试验分析的结果，包括但不限于变形量、应力、应变等，利用上述结果调整由结构特征获得的初步区域划分，也能够得到第一预设优化区域。
90.在本公开的另一些实施例中，可以结合模拟分析和试验分析结果，来调整由结构特征获得的初步区域划分，得到第一预设优化区域，该划分方式可以兼顾模拟与试验结果，用以提高区域划分的精准性。
91.如图4所示，在一些实施例中，所述获取大压铸件的工艺特征，并根据大压铸件的工艺特征确定第二预设优化区域的步骤，包括：
92.s410，获取大压铸件的铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计。
93.s420，根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计进行浇注仿真模拟。
94.s430，根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计和浇注仿真模拟结果确定第二预设优化区域。
95.由于压铸造工艺的特点可知，距离浇注口的靠近、主浇注流道和次浇注流道对应的大压铸件的相应位置的性能不同，因此，可以在按结构特征划分区域的基础上，针对大压铸件的铸造工艺特征，对第一预设优化区域进行优化调整，进一步提高区域划分的精准性。
96.大压铸件的工艺特征可以包括铸造工艺参考、模具结构以及浇注系统设计结构等，其中，工艺参考主要包括压射速度、锁模力、模具温度、真空度、材料成分等；模具结构能够满足该大压铸件压铸生产，与浇筑系统设计配合，通常是预先设计好的，其主要影响浇注口的位置，主浇注流道和次浇注流道的位置，从而影响大压铸件不同位置的性能，所以需要综合考虑。在获取铸造工艺参考、模具结构以及浇注系统设计的情况下，进行相应的cae建模，并按铸造工艺参考进行铸造工艺的仿真模拟，可以根据仿真模拟结果，结合铸造工艺参考、模具结构和浇注系统设计，获得大压铸件不同位置的厚度、距离浇注口的距离、处于主浇注流道还是次浇注流道、以及浇注仿真中的流长(即同一时刻材料的位置)，厚度相同、距离浇注口距离相同、位于同一浇注流道以及同一时刻浇注材料的位置可以认为其材料性能相似或者接近，可以作为区域划分的一个参考。
97.需要说明的是，不同厚度对应的性能的差异和不同流长处的性能差异均要充分考虑，该工艺特点带来的性能变化，可以根据专利公告号cn114487337b，专利名称《用于验证压铸工艺性的试样件和压铸材料的试验方法》的内容来确定，也可以在其基础上进行适应性调整以获得。
98.基于大压铸件的工艺特点，靠近浇注口处的性能高于远浇注口处的性能，主浇注流道的性能高于次浇注流道的性能，大压铸件的厚度及流长(距离浇注口的距离)不同，其对应的性能也有差异，因此，不同厚度对应的性能的差异和不同流长处的性能差异均要充分考虑，该工艺特点带来的性能变化，可以根据cn114487337b已经授权的专利《用于验证压铸工艺性的试样件和压铸材料的试验方法》来确定。
99.需要说明的是，以优化满足整车要求为前提，同时满足铸造工艺性为宗旨，进行优化区域的划分，在优化区域划分过程中，首先满足上述的整车状态下的性能分析下进行区域划分，例如满足碰撞分析、耐久分析、模态分析、连接分析和密封分析等满足的情况，再考虑铸造工艺特征后进行区域的优化调整，即在第一预设优化区域的基础上，通过第二预设优化区域对第一预设优化区域进行适应性调整。
100.如图5所示，在一些实施方式中，所述根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计和浇注仿真模拟结果确定第二预设优化区域，包括：
101.s510，获取大压铸件不同位置的厚度尺寸。
102.s520，获取大压铸件不同位置距离浇注口的距离。
103.s530，利用浇注仿真模拟确定同一时刻浇注材料的流动位置。
104.s540，根据大压铸件不同位置的厚度尺寸、不同位置距离浇注口的距离以及同一
时刻浇注材料的流动位置确定大压铸件的力学性能分布图。
105.s550，根据所述力学性能分布图确定第二预设优化区域。
106.获取大压铸件不同位置的厚度尺寸可以是通过大压铸件的结构以获得，也可以是通过浇铸仿真模拟以获得；获取大压铸件不同位置距离浇注口的距离可以通过模具结构和浇注系统设计以获得，也可以结合浇注仿真模拟确定同一时刻浇注材料的流动位置以获得，在浇注仿真模拟中，可以截取同一时刻浇注材料的流动位置，在浇注速度相同的情况下，同一时刻浇注材料的流动位置距离浇注口的距离可以认为是相同的，其对应的材料力学性能也可以是相同或者相近的，可以划分进一个区域内，从而得到大压铸件的力学性能分布图，可以由该力学性能分布图确定第二预设化化区域。
107.可以理解的是，大压铸件中，相同结构特征的位置通常需要的性能是相同或者相近的，结合压铸生产的特点，为了满足上述的性能相同或者相近，要模具设计和浇注系统设计时，通常是流长相同或者相近的位置，因此，本公开的第二预设优化区域的不会出现比较大的范围混乱，即使有小部分区域与其他区域明显不同或者存在不合理的情况，本领域技术人员可以根据实际情况进行删除或者调整，在不影响第一预设优化区域整体结构的情况下进行适应性调整，保障整车性能和铸造工艺特点。
108.其中，根据大压铸件不同位置的厚度尺寸、不同位置距离浇注口的距离以及同一时刻浇注材料的流动位置确定大压铸件的力学性能分布图的步骤是通过专利公告号cn114487337b，专利名称《用于验证压铸工艺性的试样件和压铸材料的试验方法》的内容结合大压铸件的仿真模拟来确定。也即，可以通过该专利中公开的方法，制作出与大压铸件浇注材料相同，不同厚度、距离浇注口不同距离的试样件，然后再通过性能试验方法获得对应的材料力学性能。
109.在第一预设优化区域已知的情况下，再结合第二预设优化区域，以调整第一预设优化区域的范围，使之更加满足整车状态和铸造工艺特点，提高结构优化的精准性。
110.在另一些实施例中，在第一预设优化区域已知的情况下，可以把第一预设优化区域中某个优化区域周边的与之厚度相同或者相近的区域调整并合并入该优化区域，也可以把第一预设优化区域中某个优化区域周边的与之距离浇注口的距离相同或者相近的区域调整并合并入该优化区域，当然，也可以把第一预设优化区域中某个优化区域周边的与之同一时刻浇注材料的流动位置相同或者相近的区域调整并合并入该优化区域。然后再结合由力学性能分布图确定第二预设优化区域进行优化，也能够实现对第一预设优化区域的调整。
111.可选地，所述铸造工艺参数包括但不限于压射速度、锁模力、模具温度、真空度、材料成分，也可以为其他可能会对大压铸件的性能影响的参数，这里不再一一赘述。
112.如图6所示，在一些实施例中，所述根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构，包括：
113.s610，根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息建立大压铸件的cae模型。
114.s620，利用大压铸件的cae模型优化所述大压铸件的结构。
115.其中，将大压铸件划分为多个优化区域，并确定了每个优化区域的材料力学性能信息，利用优化区域和对应的材料力学性能信息建议大压铸件的cae模型，利用该cae模型
可以通过仿真分析，以优化大压铸件不同区域的结构特征，可以是整体优化，也可以是局部优化，不在局限于统一的材料力学性能，使得优化更加精准，更有利于实现轻量化设计。
116.可选地，所述利用大压铸件的cae模型优化所述大压铸件的结构的步骤可以包括：优化大压铸件的优化区域内的厚度；优化大压铸件的优化区域内的加强筋的数量及布置方式。其中，可以优化大压铸件的厚度，也可以优化某一区域内加强筋的数量或者布置方式，例如，对于力学性能要求相对较低的区域，可以进一步减小厚度，减少加强筋的数量和布置方式，当然，也可以包括优化加强筋的起筋高度。
117.本公开的大压铸件的结构优化方法，cae建模更加精准；cae仿真分析更加准确；一体式大压铸件的结构设计更加极致；一体式大压铸件的性能更能精准满足整车性能要求；一体式大压铸件的工艺性充分考虑模块化性能(即不同优化区域赋予不同的材料力学性能)，可使工艺调试的目标更能精准。
118.如图7至图14所示，本公开以一体压铸式车身后地板为例对大压铸件的结构优化方法进行详细说明：
119.如图7至图10所示，根据车身后地板的结构特点对其进行结构特征划化，例如，车身后地板可以包括纵梁1、轮罩2、减震器座21a、轮罩翻边、前横梁3、中间横梁4、后横梁5以及地板面板6。
120.从整车角度划分每个结构特征所在区域结构的性能需求，如纵梁1和后横梁5满足后碰安全和结构耐久，减震器座21a处铸件满足结构耐久和模态要求，轮罩翻边是满足spr铆接要求，轮罩2是满足模态要求，前横梁3、中间横梁4满足模态和结构耐久，地板面板6是满足模态和密封要求；通过该结构特征和其对应的性能需求进行整车状态下的仿真模拟分析，获得第一预设优化区域。
121.基于大压铸件的工艺特点，靠近浇注口处的性能高于远离浇注口处的性能，主浇注流道的性能高于次浇注流道的性能，不同厚度对应的性能的差异和不同流长处的性能差异均要充分考虑，该工艺特点带来的性能变化，可以根据专利公告号cn114487337b，专利名称《用于验证压铸工艺性的试样件和压铸材料的试验方法》的内容来确定，以确定第二预设优化区域。
122.综合以上结构特点和工艺特点，对一体式大压铸件进行模块化性能划分即利用第一预设优化区域和第二预设优化区域确定多个优化区域，以优先满足整车要求、同时满足铸造工艺性(工艺参数、模具结构、浇筑系统设计。其中，工艺参数包括压射速度、锁模力、模具温度、真空度、材料成分)为宗旨，进行区域划分。
123.如图11、图12、图13及图14所示，按压铸后地板结构不同区域的材料力学性能划分，该压铸后地板结构可以包括：第一区域100，包括中间横梁4、后横梁5以及两个间隔设置的纵梁1中的至少一者，本实施例以第一区域100包括中间横梁4、后横梁5以及两个间隔设置的纵梁1为例进行说明；第二区域200，包括两个间隔设置的轮罩2；以及第三区域300，包括前横梁3；其中，所述第一区域100的至少部分材料力学性能大于所述第二区域200的材料力学性能，且所述第二区域200的至少部分材料力学性能大于第三区域300的材料力学性能。
124.通过上述技术方案，即本公开的压铸后地板结构，通过将压铸后地板结构按材料力学性能划分为包括中间横梁4、后横梁5以及两个间隔设置的纵梁1中至少一者的第一区
域100，包括两个间隔设置的轮罩2的第二区域200，以及包括前横梁3的第三区域300，且第一区域100的至少部分材料力学性能大于第二区域200，第二区域200的至少部分材料力学性能大于第三区域300，满足车辆性能要求，且符合压铸件的铸造工艺特点，以提高建模精度，提高仿真分析准确性，且结构设计和优化更加极致，使得工艺调试的目标更能精准，利于压铸后地板结构的前期设计以及后续的结构优化。
125.如图10、图12及图14所示，在一些实施例中，该压铸后地板结构还包括第四区域400，第四区域400包括地板面板6，且第四区域400的至少部分材料力学性能小于第三区域300的材料力学性能。其中，第四区域400被配置为主要满足nvh性能，用于降低路噪。在考虑工艺性和性能的情况下，地板面板6的厚度为2.0-3mm。例如，地板面板可以为2.0mm、2.5mm、2.8mm、3.0mm。
126.需要说明的是，第一区域100、第二区域200、第三区域300和第四区域400是在充分考虑整车性能要求和压铸工艺特点的双重因素下，对压铸后地板结构进行性能模块化分区形成的，例如，第一区域100主要满足整车安全性能要求，即车辆后碰性能要求；第二区域200主要满足整车结构耐久和nvh(模态)要求，考虑到与车身结构的铆接关系，轮罩2的翻边部22b还需要进一步考虑满足spr(铆接)要求；第三区域300主要与电池包连接，同时需要承受侧碰的要求。
127.由于压铸造工艺的特点可知，距离浇注口的靠近、主浇注流道和次浇注流道对应的大压铸件的相应位置的性能不同，因此，可以在按结构特征划分区域的基础上，针对大压铸件的铸造工艺特征，对区域的划化进行优化调整，进一步提高区域划分的精准性。
128.大压铸件的工艺特点可以包括铸造工艺参考、模具结构以及浇注系统设计结构等，其中，工艺参考主要包括压射速度、锁模力、模具温度、真空度、材料成分等；模具结构能够满足该压铸后地板结构生产，与浇筑系统设计配合，通常是预先设计好的，其主要影响浇注口的位置，主浇注流道和次浇注流道的位置，从而影响压铸后地板结构不同位置的性能，所以需要综合考虑。在获取铸造工艺参考、模具结构以及浇注系统设计的情况下，进行相应的cae建模，并按铸造工艺参考进行铸造工艺的仿真模拟，可以根据仿真模拟结果，结合铸造工艺参考、模具结构和浇注系统设计，获得压铸后地板结构不同位置的厚度、距离浇注口的距离、处于主浇注流道还是次浇注流道、以及浇注仿真中的流长(即同一时刻材料的位置)，厚度相同、距离浇注口距离相同、位于同一浇注流道以及同一时刻浇注材料的位置可以认为其材料性能相似或者接近，可以作为区域划分的一个参考。
129.需要说明的是，该压铸工艺特点带来的不同区域的性能变化，包括不同厚度对应的性能的差异和不同流长处(即距离浇注口的距离)的性能差异均要充分考虑，可以参考专利公告号cn114487337b，专利名称《用于验证压铸工艺性的试样件和压铸材料的试验方法》的内容来确定，也可以在其基础上进行适应性调整以获得。
130.可选地，所述材料力学性能包括屈服强度、抗拉强度、断后延伸率和弯折角中的至少一者。其中，第一区域100、第二区域200、第三区域300和第四区域400的材料力学性能可以包括屈服强度、抗拉强度、断后延伸率和弯折角，另外，还要以包括这些性能之外的其他性能参考，例如，疲劳强度、铆接性能、断面收缩率等，即可能在该压铸后地板结构的设计、仿真、优化过程中用到的性能参数，本领域技术人员可以根据实际需要进行适应性选择，这里不再一一赘述。
131.如图11及图14所示，在一些实施例中，根据纵梁1与压铸后地板结构中的其他结构件，以及车身其他对手件的连接关系，可以将第一区域100进一步划分为包括区域一110和区域二120，所述纵梁1包括纵梁前段12和纵梁中后段11；所述区域一110由所述中间横梁4、所述后横梁5以及两个间隔设置的所述纵梁中后段11围成的环形框架；所述区域二120包括两个间隔设置的所述纵梁前段12。其中，第一区域100主要用于吸收和传递车辆后碰试验的作用，因此，该第一区域100的材料力学性能在三个区域中应该是最高的，且由于区域一110相对于区域二120更加靠近车辆后碰试验的方向，因此，通常情况下，区域一110的材料力学性能大于区域二120的材料力学性能。
132.可选地，所述区域一110和所述区域二120配置为满足后碰性能要求。在车辆进行后碰试验时，该环形框架主要用于承受整车的后碰的冲击，因此，将该区域一110配置为满足后碰性能要求。同时，形成区域二120的纵梁前段12主要用于与门槛梁连接，在后碰时也会传递作用力，因此，该区域二120也可以配置为满足后碰性能要求。需要说明的是，该后碰性能要求，可以是整车状态下的后碰仿真和/者整车后碰试验中的性能要求，也可以是针对压铸后地板结构单个结构件的后碰试验。
133.在一些实施例中，考虑到区域一110和区域二120在后碰试验中的位置关系以及实际需要的性能要求，所述区域一110的材料力学性能大于所述区域二120的材料力学性能。
134.在一些实施例中，所述区域一110的材料力学性能可以满足：屈服强度≥130mpa，抗拉强度≥260mpa，断后延伸率≥10％，折弯角≥30
°
；所述区域二120的材料力学性能可以满足：屈服强度≥125mpa，抗拉强度≥250mpa，断后延伸率≥7％，折弯角≥25
°
。
135.其中，通过将第一区域100再次构建为材料力学性不同的区域一110和区域二120，对压铸后地板结构的第一区域100再次进行细化，更有利于压铸后地板结构的工艺性充分考虑模块化性能，可使工艺调试的目标更加精准。
136.在一些实施例中，如图7、图8及图9所示，所述纵梁中后段11包括纵梁本体111，所述纵梁本体111包括上边梁111a、下边梁111b、连接所述上边梁111a和所述下边梁111b的中间梁111c以及加强筋结构112；所述加强筋结构112设于所述上边梁111a和所述下边梁111b之间，且分别连接所述上边梁111a、所述下边梁111b和所述中间梁111c。
137.加强筋结构112可以采用任意合适的结构进行设计，在一些实施方式中，所述加强筋结构112包括第一加强筋112a和第二加强筋112b；所述第一加强筋112a分别垂直连接于所述上边梁111a、所述下边梁111b和所述中间梁111c；所述第二加强筋112b垂直连接于所述中间梁111c，且相对于所述上边梁111a和/或所述下边梁111b倾斜设置。其中，第一加强筋112a的延伸方向分别垂直于上边梁111a和下边梁111b，以提高上边梁111a和下边梁111b之间的强度和刚度，另外，为在上边梁111a和下边梁111b的转角度增加相对于上边梁111a或者下边梁111b倾斜设置的第二加强筋112b，以进一步提高该位置处的强度和刚度，以满足纵梁1的性能需求。
138.可选地，纵梁本体111的厚度为4-7mm；加强筋结构112的厚度为2.5-4mm；和/或，中间横梁4的厚度为2.5-4.5mm；前横梁3的厚度为2.5-3mm；后横梁5的厚度为2.5-3mm。其中，中间横梁4包括横梁本体和设于横梁本体的加强筋，加强筋主要是增加座椅安装点和安全带安装点位置的刚度。该加强筋沿横梁本体的延伸方向呈“w”型或者近似“w”型布置，横梁本体的厚度为2.5-3.5mm；加强筋的厚度为3-4.5mm。前横梁3处是压铸填充最难处，该前横
梁3的主要作用是连接电池包，并与电池包保持密封即可。后横梁5处靠近浇口，性能较高，在设计时可以在工艺允许情况下，可尽量将结构厚度往小做，极限可做到2.5mm。
139.其中，纵梁本体111的上边梁111a、下边梁111b和中间梁111c的厚度可以为4-7mm范围内选择，例如，可以为4mm、5mm、6mm和7mm；第一加强筋112a和第二加强筋112b的厚度可以为2.5mm、3mm、3.5mm和4mm。
140.需要说明的是，在上边梁111a和下边梁111b之间不可以设置其他的加强筋，其他个别加强筋的设置可以是根据后续赋予模块化材料卡片后基于cae分析后适当增减的，也可以根据性能需求增加的。
141.如图7、图8、图11及图13所示，在一些实施例中，所述轮罩2包括轮罩中前段22和轮罩后段21；所述第二区域200包括由所述轮罩后段21形成的区域三210和由所述轮罩中前段22形成的区域四220。其中，通过将轮罩2划分为距离后横梁5较远的轮罩中前段22和距离后横梁5较近的轮罩后段21，可以分别考虑两个区域中的材料力学性能，更加精准地划分模块化区域，提升建模精准度，从而提高cae仿真分析准确性。
142.轮罩2本体主要围设在车辆的轮胎的周向，因此需要考虑nvh(模态性能)要求，另外，轮罩2上形成有减震器座21a，用于安装减震器，因此，还需要考虑整车耐久性能，综上所述，所述区域三210和所述区域四220需要配置为满足整车耐久性能要求和nvh要求。
143.考虑到区域三210更加接近车辆后碰试验碰撞的一侧，因此，区域三210的至少部分性能可以大于区域四220的性能，即，所述区域三210的至少部分材料力学性能大于所述区域四220的材料力学性能。例如，区域三210的材料力学性能可以满足：屈服强度≥125mpa，抗拉强度≥250pa，断后延伸率≥7％，折弯角≥25
°
；而区域四220的材料力学性能可以满足：所述分区域一220a的材料力学性能满足：屈服强度≥120mpa，抗拉强度≥250pa，断后延伸率≥5％，折弯角≥20
°
。
144.如图7及图11所示，在另一些实施方式中，所述轮罩中前段22可以包括本体部22a和翻边部22b；所述区域四220包括由所述本体部22a形成的分区域一220a和由所述翻边部22b形成的分区域二220b，且所述分区域二220b配置为满足铆接性能要求。其中，本体部22a对应的分区域一220a需要满足整车耐久性能要求和nvh要求，翻边部22b对应的分区域二220b需要与车身加强板铆接连接，因此，翻边部22b需要在满足整车耐久性能要求和nvh要求同时，还需要满足spr铆接要求。用以更加压铸后地板结构的实际性能要求，提高结构设计及优化的准确度，且能够更好地满足压铸工艺要求和连接工艺要求。
145.在满足分区域一220a的材料力学性能要求的前提下，所述分区域二220b的至少部分材料力学性能大于所述分区域一220a的材料力学性能，用以满足翻边部22b的铆接要求。例如，所述区域三210的材料力学性能满足：屈服强度≥125mpa，抗拉强度≥250pa，断后延伸率≥7％，折弯角≥25
°
；所述分区域一220a的材料力学性能满足：屈服强度≥120mpa，抗拉强度≥250pa，断后延伸率≥5％，折弯角≥20
°
；所述分区域二220b的材料力学性能满足：屈服强度≥125mpa，抗拉强度≥250pa，断后延伸率≥7％，折弯角≥25
°
。
146.可选地，轮罩中前段22的本体部22a的厚度为2.5-5mm；轮罩中前段22的翻边部22b的厚度为2.5-3mm；和/或，所述轮罩后段21的厚度为4-6mm。其中，靠近纵梁1处的位置的厚度可以设置为4-5mm，靠近翻边部22b及翻边部22b处的厚度可以设置为2.5-3mm。另外，考虑到轮罩后段21设置有减震器座21a，该减震器座21a处的厚度可以设置为4.5-6mm，以确保该
处的刚度和强度。
147.可选地，所述第三区域300配置为满足侧碰性能要求。其中，第三区域300由压铸后地板结构的前横梁3形成，该第三区域300与电池包相连接，因此，其主要需要承受侧碰要求，在一些实施例中，所述第三区域300的材料力学性能可以满足：屈服强度≥120mpa，抗拉强度≥240pa，断后延伸率≥5％，折弯角≥20
°
。
148.本公开第二方面，还提供一种车辆，该车辆包括上述的压铸后地板结构，因此，该车辆也具有压铸后地板结构的所在优点，这里不再赘述。
149.本公开的压铸后地板结构及车辆，由于压铸后地板结构是一种大型压铸件结构，因压铸工艺的特点，实际零件不同区域的性能不是一致的，针对一体式的压铸后地板结构，在充分考虑整车性能要求和压铸工艺特点的双重因素下，对一体式的压铸后地板结构进行性能模块化分区，通过以上不同材料力学性能的模块化分区，既可以保证整车性能的要求，又可以满足压铸工艺要求和连接工艺要求。
150.另外，按材料力学性能分区后的压铸后地板结构，在cae建模时会更加精准；在cae仿真分析时仿真结果会更加准确；同时，一体式的压铸后地板结构的结构设计更加极致；一体式的压铸后地板结构的性能更能精准满足整车性能要求；且一体式的压铸后地板结构的工艺性充分考虑模块化性能，可使工艺调试的目标更能精准。
151.根据大压铸件的优化区域的性能划分，以《用于验证压铸工艺性的试样件和压铸材料的试验方法》获得的各个厚度和流长对应的性能，建立材料卡片(材料力学性能信息)，并输入到cae模型中进行分析。通过以上多个优化区域和对应的材料力学性能，对cae分析的准确性更高，对结构设计更加极致。
152.如图15所示是根据本公开一实施例示出的一种大压铸件的结构优化装置的框图，所述大压铸件的结构优化装置700包括划分模块710、获取模块720和优化模块730。
153.划分模块710用于将大压铸件划分为多个优化区域。
154.获取模块720用于获取每个优化区域内的材料力学性能信息。
155.优化模块730用于根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构。
156.关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
157.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
158.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
159.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

技术特征：
1.一种大压铸件的结构优化方法，其特征在于，所述方法包括：将大压铸件划分为多个优化区域；获取每个优化区域内的材料力学性能信息；根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将大压铸件划分为多个优化区域，包括：获取大压铸件的结构特征，并根据大压铸件的结构特征确定第一预设优化区域；获取大压铸件的工艺特征，并根据大压铸件的工艺特征确定第二预设优化区域；根据所述第一预设优化区域和所述第二预设优化区域确定多个所述优化区域。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据大压铸件的结构特征确定第一预设优化区域，包括：获取所述结构特征在整车状态下的连接状态以及所述结构特征对应的性能需求；根据所述连接状态和所述性能需求在整车状态下对大压铸件进行性能分析；根据连接状态和性能分析结果确定第一预设优化区域。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述连接状态和所述性能需求在整车状态下对大压铸件进行性能分析，包括：在整车状态下对大压铸件进行仿真模拟分析；和/或在整车状态进行对大压铸件进行整车实际实验分析。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述性能分析包括：碰撞分析、耐久分析、模态分析、连接分析和密封分析的至少一者。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取大压铸件的工艺特征，并根据大压铸件的工艺特征确定第二预设优化区域，包括：获取大压铸件的铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计；根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计进行浇注仿真模拟；根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计和浇注仿真模拟结果确定第二预设优化区域。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据铸造工艺参数、模具结构和浇筑系统设计和浇注仿真模拟结果确定第二预设优化区域，包括：获取大压铸件不同位置的厚度尺寸；获取大压铸件不同位置距离浇注口的距离；利用浇注仿真模拟确定同一时刻浇注材料的流动位置；根据大压铸件不同位置的厚度尺寸、不同位置距离浇注口的距离以及同一时刻浇注材料的流动位置确定大压铸件的力学性能分布图；根据所述力学性能分布图确定第二预设优化区域。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述铸造工艺参数包括：压射速度、锁模力、模具温度、真空度、材料成分。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构，包括：根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息建立大压铸件的cae模型；
利用大压铸件的cae模型优化所述大压铸件的结构。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述利用大压铸件的cae模型优化所述大压铸件的结构，包括：优化大压铸件的优化区域内的厚度；优化大压铸件的优化区域内的加强筋的数量及布置方式。11.一种大压铸件的结构优化装置，其特征在于，所述装置包括：划分模块，用于将大压铸件划分为多个优化区域；获取模块，用于获取每个优化区域内的材料力学性能信息；优化模块，用于根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构。

技术总结
本公开涉及一种大压铸件的结构优化方法及装置，该方法包括：将大压铸件划分为多个优化区域；获取每个优化区域内的材料力学性能信息；根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构。通过上述技术方案，该方法根据多个优化区域和优化区域的材料力学性能信息优化所述大压铸件的结构，使得结构设计更加细化极致、避免多余的冗余设计，有利于结构的轻量化，以至少部分解决相关问题。题。题。


技术研发人员：杨栋 白永昌 吴新星 刘延杰 廖平纬 王全义
受保护的技术使用者：小米汽车科技有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/14