【摘要】：利用ProCAST軟件對(duì)鋁合金輪轂低壓鑄造過程中鑄件及壓鑄模具進(jìn)行溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合模擬。對(duì)模具結(jié)構(gòu)、壓鑄工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,采用中心復(fù)合試驗(yàn)法設(shè)計(jì)多組試驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)值模擬,分析各自變量對(duì)充型過程及模具影響因素的大小,得到自變量與目標(biāo)量之間的響應(yīng)面和映射關(guān)系。以模具輕量化/低熱應(yīng)力/高效率為目標(biāo)建立優(yōu)化模型,采用NSGA-Ⅱ算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化并獲得Pareto優(yōu)化解,達(dá)到提高鑄件品質(zhì),延長(zhǎng)模具壽命的目的。
【圖文】：

過程中出現(xiàn)的問題主要有：①模具底模在長(zhǎng)時(shí)間壓鑄之后會(huì)出現(xiàn)熱變形，影響輪轂的精度；②輪轂熱節(jié)處會(huì)產(chǎn)生縮孔缺陷，降低車輪強(qiáng)度。根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型以及確定的熱物性參數(shù)、邊界條件以及初始條件用ＰｒｏＣＡＳＴ軟件進(jìn)行模擬，得到了低壓鑄造充型和凝固過程中模具的溫度場(chǎng)及各部位應(yīng)圖１模具裝配剖視圖圖２輪轂３Ｄ視圖圖３增壓曲線力值與時(shí)間的關(guān)系。１．１模具溫度場(chǎng)在ＶｉｓｉｕａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ中顯示出裝配模具，分別截取不同時(shí)刻下模具溫度場(chǎng)分布圖，見圖４。在鑄造過程中，為了實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，在上模水道位置通入冷卻水。從圖４可以看出，冷卻水使得水道位置的溫度（ａ）１５ｓ（ｂ）４３ｓ（ｃ）１４８ｓ（ｄ）２９７ｓ圖４模具溫度場(chǎng)分布明顯低于模具其他位置，在下一個(gè)壓鑄過程開始之前，水道位置的溫度會(huì)逐漸回升，從而使上模水道位置會(huì)產(chǎn)生周期性的溫度變化，這種劇烈的溫度變化最終導(dǎo)致上模水道位置產(chǎn)生了微觀裂紋。１．２模具應(yīng)力場(chǎng)圖５為模具在鑄件冷卻過程中某一時(shí)刻的應(yīng)力分布情況。圖５模具應(yīng)力分布剖面圖從圖５可以看出，底模接觸鋁液的一側(cè)受到了很大的壓應(yīng)力，這是因?yàn)楦邷劁X合金液澆注之后熱量首先傳遞到底模內(nèi)側(cè)，致使內(nèi)側(cè)產(chǎn)生了較大的熱應(yīng)力（許用應(yīng)力之內(nèi)）。在一個(gè)壓鑄過程結(jié)束之后模具溫度會(huì)逐漸恢復(fù)到預(yù)熱時(shí)的溫度，如此交替的溫度變化會(huì)使底模產(chǎn)生周期性的壓應(yīng)力。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，，一套模具要生產(chǎn)２～３萬件輪轂，在模具使用后期由于周期性壓應(yīng)力的作用，使底模產(chǎn)生塑性變形累積，最終降低鑄件的尺寸精度。２壓鑄工藝及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化的響應(yīng)面和參數(shù)方程２．１中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)

調(diào)整到合適的大校２．２．２邊模最大應(yīng)力與自變量的關(guān)系及響應(yīng)面模型為了得到邊模最大應(yīng)力與自變量參數(shù)間映射關(guān)系，采用相同的方法對(duì)表２進(jìn)行了二階響應(yīng)面線性回歸，其回歸方程預(yù)測(cè)模型及響應(yīng)面模型如下：ｙ２＝５７９．０４－０．０６８ｘ１－１．６２ｘ２－２．５２ｘ３＋１．８８×１０－３ｘ１ｘ２－０．０１９ｘ１ｘ３＋３．１３×１０－３ｘ２ｘ３－４．９７×１０－３ｘ２１＋９．６９×１０－４ｘ２２＋０．０９７ｘ２３（３）圖７為對(duì)應(yīng)的響應(yīng)面圖。由圖７及回歸方程可知，鋁液澆注溫度和邊模壁厚均對(duì)邊模壓應(yīng)力有較大影響，隨著澆注溫度降低，壓應(yīng)力逐漸減��；隨著邊模壁厚的逐漸減薄，壓應(yīng)力逐漸增大。圖７鋁液澆注溫度－邊模厚度對(duì)邊模壓應(yīng)力響應(yīng)面圖３壓鑄工藝及模具結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化３．１模型建立根據(jù)得到的參數(shù)方程，選用ＮＳＧＡ－Ⅱ算法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)所要研究的問題進(jìn)行如下建模：最小值：ｙ１＝５５７．９６＋２．７７ｘ１－１．４７ｘ２－２０．１７ｘ３－３．１３×１０－３ｘ１ｘ２＋０．０６９ｘ１ｘ３＋０．０２２ｘ２ｘ２－２．６４×１０－３ｘ２１＋１．５５×１０－３ｘ２２＋０．１１ｘ２３（４）最大值：ｙ２＝５７９．０４－０．０６８ｘ１－１．６２ｘ２－２．５２ｘ３＋１．８８×１０－３ｘ１ｘ２－０．０１９ｘ１ｘ３＋３．１３×１０－３ｘ２ｘ３－４．９７×１０－３ｘ２１＋９．６９×１０－４ｘ２２＋０．０９７ｘ２３（

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 唐多光;21世紀(jì)低壓鑄造技術(shù)的展望[J];特種鑄造及有色合金;2002年S1期

2 吳戰(zhàn)越,王賞,宋德宏,趙志良;淺析低壓鑄造的工藝特點(diǎn)[J];煤礦機(jī)械;2002年03期

3 曾建民 ,孫仙奇 ,周開文 ,顧紅 ,莫繼華 ,肖憲波;AlSi7Mg0.3/SiC_p復(fù)合材料低壓鑄造[J];航空制造技術(shù);2003年05期

4 米國(guó)發(fā);趙恒濤;;低壓鑄造升液管的研究與應(yīng)用[J];航天制造技術(shù);2007年04期

5 潘增源;;低壓鑄造在鋁輪生產(chǎn)中的問題解決方案[J];現(xiàn)代零部件;2008年07期

6 許豪勁;萬里;吳克亦;吳樹森;;連續(xù)式低壓鑄造技術(shù)的研究與開發(fā)[J];特種鑄造及有色合金;2013年01期

7 王敬達(dá);吳家龍;;解放思想,消毒鍋實(shí)現(xiàn)低壓鑄造[J];鑄造機(jī)械;1970年06期

8 何敏;;國(guó)外低壓鑄造機(jī)發(fā)展概況[J];鑄造機(jī)械;1974年04期

9 ;銅套低壓鑄造工藝[J];機(jī)械工人技術(shù)資料;1974年03期

10 劉熾亮;國(guó)內(nèi)低壓鑄造設(shè)備和工藝技術(shù)新成就[J];鑄工;1978年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 航天科工集團(tuán)第三研究院159廠提高低壓鑄造澆注合格率QC小組;;提高低壓鑄造澆注合格率[A];全國(guó)第第24次質(zhì)量管理小組代表會(huì)議成果匯編[C];2002年

2 熊星之;;應(yīng)用范圍大的低壓鑄造技術(shù)和相關(guān)工裝設(shè)備[A];2009中國(guó)鑄造活動(dòng)周論文集[C];2009年

3 崔偉;萬均;張建群;;低壓鑄造工藝流程改善[A];2011重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2011年

4 萬里;羅吉榮;吳樹森;毛有武;;乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金缸蓋的低壓鑄造技術(shù)[A];第八屆21�。ㄊ�、自治區(qū)）4市鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

5 徐宏;黨驚知;楊晶;宋彬;;鋁合金電磁低壓鑄造工藝實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)第十一屆全國(guó)鑄造年會(huì)論文集[C];2006年

6 王東;任鴻軍;冉燕;;關(guān)于水冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸頭在真空低壓鑄造的運(yùn)用與實(shí)踐[A];2013(第23屆)重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2013年

7 王東;任鴻軍;冉燕;;光明樹脂件在真空低壓鑄造中的運(yùn)用與實(shí)踐[A];2014(第24屆)重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2014年

8 孟霞;林兆富;向孝建;廖用偉;舒楊;汪聲林;嚴(yán)康敏;唐曉亮;;缸蓋低壓鑄造工藝分析[A];2014(第24屆)重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2014年

9 吳少雄;;低壓鑄造模具中的排氣設(shè)計(jì)[A];2009重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2009年

10 呂朔;武漢琦;吳群虎;;使用模擬軟件解決和預(yù)防低壓鑄造過程中的鑄件缺陷[A];人才、創(chuàng)新與老工業(yè)基地的振興——2004年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 張立斌;改進(jìn)工藝設(shè)備減少低壓鑄造鋁合金輪轂裂紋[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 許豪勁;連續(xù)式低壓鑄造技術(shù)的研究與開發(fā)[D];華中科技大學(xué);2013年

2 王璨;鋁合金輪轂低壓鑄造工藝及設(shè)備研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 董振標(biāo);鋁合金箱體接頭低壓鑄造模具設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

4 婁大光;大型薄壁鎂合金支架鑄件的低壓鑄造工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 孫松;機(jī)械振動(dòng)對(duì)ZL205A合金鑄件低壓鑄造熱裂的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 關(guān)國(guó)華;大型鋁合金油底殼低壓鑄造數(shù)值模擬工藝研究及模具設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];重慶理工大學(xué);2015年

7 馬訓(xùn)山;大型復(fù)雜鋁合金箱體低壓鑄造數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化[D];湖南科技大學(xué);2015年

8 李偉;低壓鑄造鋁合金輪轂的數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

9 牛永勝;銅/鋁復(fù)合材料低壓鑄造—軋制法制備工藝與性能研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

10 馬遠(yuǎn)征;高速鐵路鋁合金棘輪低壓鑄造工藝及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2581469