本文關(guān)鍵詞：銅合金T形件壓力鑄造成形數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《合肥工業(yè)大學(xué)》 2007年

銅合金T形件壓力鑄造成形數(shù)值模擬研究

汪昌盛  

【摘要】： T形三通件是電子雷達(dá)上的重要零件，對(duì)于其成形問題的研究一直是各國學(xué)者研究熱點(diǎn)。目前，T形三通件的生產(chǎn)工藝是先機(jī)械加工主通件和側(cè)通件，再將兩者焊接成形。此種生產(chǎn)工藝效率低、成品率低。 壓力鑄造作為一種金屬零件的凈成形技術(shù)，近年來發(fā)展迅速。其實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄模型腔，并在壓力下成形和凝固而獲得鑄件的方法。 因此考慮用壓鑄工藝代替目前工藝進(jìn)行生產(chǎn)T形三通件。本文采用傳熱-流動(dòng)-應(yīng)力耦合的鑄造模擬軟件PROCAST，對(duì)研究零件的充型凝固過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。利用模擬結(jié)果，可以充分認(rèn)識(shí)充填規(guī)律，客觀評(píng)價(jià)模擬結(jié)果，有效地預(yù)測(cè)了壓力鑄造成形的可行性。 首先運(yùn)用UG軟件對(duì)T形件進(jìn)行幾何實(shí)體造型并導(dǎo)出PARASOLIDS格式文件*.xmt_txt。然后在PROCAST模擬運(yùn)算環(huán)境中，導(dǎo)入該文件，并建立有限元幾何模型，，對(duì)其施加壓力鑄造的邊界條件和初始條件，建立完整的有限元模型，進(jìn)行壓力鑄造的充型過程速度場(chǎng)和凝固過程溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬。通過對(duì)模擬結(jié)果的分析，預(yù)測(cè)了工件可能具有的缺陷類型和產(chǎn)生位置及其形成原因。 最后通過實(shí)際壓力鑄造和砂型鑄造以及金屬型鑄造三種樣件試制，發(fā)現(xiàn)壓力鑄造樣件缺陷較少，而砂型鑄造和金屬型鑄造樣件缺陷較多，此結(jié)果對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證。 結(jié)果證明采用壓鑄成型工藝進(jìn)行生產(chǎn)具有可行性。 本研究結(jié)果對(duì)提高鑄件質(zhì)量，降低生產(chǎn)廢品率，減少設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本，增加合作企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭力提供了科學(xué)依據(jù)與手段。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TG249.2
【目錄】：

摘要5-6

ABSTRACT6-14

第一章 前言14-22

1.1 銅及銅合金研究應(yīng)用現(xiàn)狀14-15

1.2 壓力鑄造工藝技術(shù)概論15-18

1.2.1 壓力鑄造歷史和概況15

1.2.2 壓力鑄造基本原理及相關(guān)填充理論15-17

1.2.3 壓力鑄造特點(diǎn)17

1.2.4 壓力鑄造的發(fā)展趨勢(shì)17-18

1.2.5 國內(nèi)外壓力鑄造研究現(xiàn)狀18

1.3 鑄造充型凝固過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)18-21

1.3.1 鑄造充型凝固過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-19

1.3.2 鑄造充型凝固過程數(shù)值模擬發(fā)展趨勢(shì)19-21

1.4 本課題的提出和主要研究內(nèi)容21-22

第二章 壓力鑄造過程數(shù)值模擬基本理論22-29

2.1 壓力鑄造充型過程數(shù)值模擬22-26

2.1.1 粘性流體流動(dòng)的基本方程23-25

2.1.2 初始條件和邊界條件25-26

2.1.3 數(shù)值穩(wěn)定性條件26

2.2 壓力鑄造凝固過程溫度場(chǎng)數(shù)值模擬26-28

2.2.1 凝固溫度場(chǎng)分析基本方程26-27

2.2.2 凝固過程的初始條件和邊界條件27-28

2.3 壓力鑄造凝固過程縮孔、縮松形成預(yù)測(cè)28

2.4 本章小結(jié)28-29

第三章 T形件CAD設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)29-38

3.1 T形件CAD設(shè)計(jì)29-30

3.2 T形件成形模具設(shè)計(jì)30-32

3.2.1 T形件壓鑄澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)30-31

3.2.2 T形件壓鑄模抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)31

3.2.3 T形件鑄型的工藝設(shè)計(jì)31-32

3.2.4 T形件壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32

3.3 壓力鑄造工藝參數(shù)設(shè)計(jì)32-36

3.3.1 壓射比壓確定34-35

3.3.2 壓鑄速度的確定35

3.3.3 澆注溫度確定35-36

3.3.4 壓鑄型的工作溫度的確定36

3.3.5 充填和保壓時(shí)間確定36

3.4 壓鑄機(jī)的選擇36-37

3.5 本章小結(jié)37-38

第四章 鑄造數(shù)值模擬實(shí)施中的關(guān)鍵問題處理38-47

4.1 PROCAST2004.0軟件簡介38

4.1.1 ProCAST適用范圍38

4.1.2 ProCAST模擬分析能力38

4.1.3 ProCAST組成模塊38

4.2 有限元網(wǎng)格生成38-41

4.2.1 UG與ProCAST的接口方式的分析39

4.2.2 CAD模型輸入39

4.2.3 網(wǎng)格剖分39-41

4.2.4 網(wǎng)格的二次處理41

4.3 數(shù)值模擬條件施加41-45

4.3.1 導(dǎo)入體網(wǎng)格文件41-42

4.3.2 初始條件和參數(shù)設(shè)置42-45

4.4 本章小結(jié)45-47

第五章 壓力鑄造數(shù)值模擬結(jié)果及其分析47-53

5.1 壓力鑄造充型過程數(shù)值模擬及結(jié)果分析47-49

5.2 壓力鑄造凝固過程數(shù)值模擬49-50

5.3 壓力鑄造凝固溫度場(chǎng)數(shù)值模擬50-51

5.4 壓力鑄造縮孔縮松缺陷數(shù)值模擬51

5.5 本章小結(jié)51-53

第六章 樣件試制及其對(duì)比分析53-56

6.1 三種樣件試制工藝53

6.2 三種樣件對(duì)比及分析53-55

6.3 本章小結(jié)55-56

結(jié)論56-58

參考文獻(xiàn)58-61

碩士期間發(fā)表文章61

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