鋁合金箱體接頭低壓鑄造模具設計及工藝優(yōu)化分析

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1、摘要低壓鑄造作為一種近無余量的先進液態(tài)成型技術,相比于其鑄造方法具有充型平穩(wěn),鑄件組織致密,無需設計冒口、工藝出品率高等優(yōu)點而廣泛應用于汽車、航空航天、軍工、機電等鋁合金的鑄件生產,尤其是復雜薄壁鋁合金鑄件。本課題研究對象屬于復雜結構薄壁鑄件,液態(tài)金屬在型腔中降溫快,在冷卻過程中很難形成至上而下的順序凝固,導致鑄件容易出現澆不足、冷隔,縮松縮孔等鑄造缺陷,因此,鑄造工藝設計和優(yōu)化很重要。本文采用計算機數值模擬方法研究了鋁合金箱體接頭件的低壓鑄造成型過程,設計了低壓鑄造金屬型模具和工藝方案,分析了工藝參數對鑄件成型質量的影響規(guī)律,優(yōu)化出較為合理的澆注系統方案和工藝參數,

2、預測鑄造缺陷并提出改進工藝方案,為該零件的實際生產提供理論指導和技術支持。本文的主要研究工作和結論如下:(1)有限元網格的劃分。研究了三種不同的有限元網格劃分方法,對比表明:UG高級仿真模塊劃分有限元網格的質量比Meshing和UG-Meshing劃分方法更高,剖分速度更快,能有效提高鑄件的充型、凝固模擬和缺陷預測耦合運算的精度和效率。(2)箱體接頭的低壓鑄造模具及工藝設計。用UG8.0進行三維實體造型,根據零件結構及低壓鑄造的工藝要求,設計了三種不同方案的低壓鑄造方案,通過理論分析結合模擬驗證確定澆注方案III(b),即以大端面為澆注位置,采用中心澆口式澆注系統方案

3、更為合理。(3)模擬前處理。建立有限元模型,選擇鑄件材質和模具材料,確定初始條件和邊界條件以及運行參數。(4)工藝參數的模擬優(yōu)化。根據工藝模擬結果,分析工藝參數對鑄件成型質量的影響規(guī)律。優(yōu)化出較為合理工藝參數:澆注溫度為690℃,上模預熱溫度350℃,下模預熱溫度300℃,充型壓力為5000Pa,充型時間為2s,保壓壓力為10000Pa,保壓時間為40s。(5)工藝的改進。針對優(yōu)化工藝參數不能有效進一步消除或減小鑄造缺陷,設沈陽理工大學碩士學位論文計了三種改進工藝方案,模擬結果表明,改進方案III,即上模換成冷鐵材質同時設計兩個升液管更為合理。關鍵詞:鋁合金箱體接頭;

4、低壓鑄造;模具設計;工藝模擬優(yōu)化AbstractAsakindofalmostnomachiningallowanceliquidmetalformingtechnology,theLPDCischaracterizedbysmoothingfilling,compactinnermicrostructure,nodesignriserandhighprocessyieldingcomparedtoothercastingmethods.Itiswidelyusedintheautomotive,aerospace,militaryindustry,mechanica

5、landelectricalareas,especiallyintheproductionofthethin-walledalluminiumalloycomplicatecastings.Theobjectofthisstudyisathin-walledcomplicatecasting,iseasilytoproducemisrun,coldinsulation,shrinkageporosityandotherdefectswhenfastcoolingprocess,becauseofhardtoformtop-downsolidificationseque

6、nce.Soitisimportanttodesignandopotimizeitsprocess.Thisstudyapplythecomputernumericalsimulationtechnolgy,studytheprocessoffillingandsolidification,analyzethecraftparameterseffectsonitsformingquality,opotimizeoutreasonableparameters,solvethecoldinsulationproblemintheprocessofgravitycastin

7、g,providethetheoreticalguidanceandtechnicalsupportforitspracticalproduce.Themainworkandconclusionsareasfollows:(1)ThedivisionofFEM.StudythreewaysofthedivisionofFEM,itprovesthathighqualitymeshwithUG,comparedtoMeshingandUG-Meshingways.Thisimprovestheaccuracyandefficiencyforlaters

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