本文關鍵詞：壓鑄與液態(tài)模鍛復合成形車用空調(diào)頭蓋技術的研究

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【摘要】：車用空調(diào)頭蓋是汽車空調(diào)內(nèi)部的一個關鍵部件,其結(jié)構(gòu)復雜,且對其中間圓筒形部位有較高的氣密性要求,傳統(tǒng)的壓力鑄造生產(chǎn)出來的產(chǎn)品由于常存在縮孔縮松等缺陷,導致產(chǎn)品合格率不高。近年來,隨著計算機數(shù)值模擬技術的快速發(fā)展,使得通過模擬軟件對整個壓鑄過程進行仿真模擬,將整個鑄造過程清晰的呈現(xiàn)出來進而指導實際生產(chǎn)成為可能。通過Anycasting鑄造模擬軟件對原始方案壓鑄件的充型過程的流場、凝固過程的溫度場進行模擬仿真,發(fā)現(xiàn)原始方案充型不穩(wěn),存在大量的渦流和卷氣現(xiàn)象,凝固過程溫度場不平衡,中間圓筒形部位和尾部厚大部位產(chǎn)生縮孔縮松的可能性很大;通過對原始方案壓鑄件中間圓筒形部位剖開發(fā)現(xiàn)存在大量的縮孔縮松缺陷,進而驗證了數(shù)值模擬的準確性。針對原始方案壓鑄件存在大量的縮孔縮松缺陷的問題,對澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)進行了重新設計。將兩支內(nèi)澆口進料改為一支澆口進料,加大兩型腔的距離,采用交叉排布的模具型腔以及圓弧形橫澆道,在此基礎上通過Anycasting進行模擬發(fā)現(xiàn):新方案下的壓鑄件充型過程更加平穩(wěn),渦流和卷氣現(xiàn)象得到了很大改善,凝固過程的溫度場也更加合理。進而設計了正交試驗,選取影響壓鑄件質(zhì)量的三個重要因素:澆注溫度、壓射速度、模具預熱溫度,做了三因素三水平的正交試驗優(yōu)化工藝參數(shù);通過極差分析得出影響壓鑄件的三個關鍵因素由主到次依次為:澆注溫度、模具預熱溫度、壓射速度;進一步對試驗結(jié)果分析得出最優(yōu)方案為:澆注溫度為650℃,模具預熱溫度為200℃,壓射速度為2.5m·s-1。對每一個因素分別添加兩個水平研究各因素對壓鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律得出了各因素對壓鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律。借鑒液態(tài)模鍛的成形工藝特點,設計了擠壓裝置,對新方案壓鑄充型完成之后采用擠壓中間圓筒形部位的液態(tài)金屬,使其在壓力下結(jié)晶凝固并產(chǎn)生少量的塑性變形,以期得到質(zhì)量更好的壓鑄件;通過Deform有限元軟件對壓鑄充型結(jié)束凝固過程中液態(tài)模鍛塑形變形階段進行模擬,獲得了液鍛成形過程中金屬的流動規(guī)律,得到了液鍛成形的等效應力場、等效應變場及溫度場;液態(tài)模鍛過程中金屬的流動有利于減少縮孔縮松缺陷。根據(jù)改進后的方案進行了實際的壓鑄件生產(chǎn)試驗,剖開中間圓筒形部位進行宏微觀觀察發(fā)現(xiàn):縮孔縮松缺陷減少了很多,體現(xiàn)出了壓鑄與液態(tài)模鍛復合成形的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：車用空調(diào)頭蓋 壓鑄 液態(tài)模鍛 數(shù)值模擬 優(yōu)化工藝參數(shù) 塑性變形
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U463.851;TG249.2;TG316.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1.緒論10-20
• 1.1 壓鑄概述10-15
• 1.1.1 壓鑄過程中金屬液體的充填形態(tài)10-13
• 1.1.2 壓鑄的過程13-14
• 1.1.3 壓鑄的優(yōu)點和缺點14
• 1.1.4 壓鑄的應用范圍14
• 1.1.5 壓鑄件常見的缺陷14-15
• 1.2 液態(tài)模鍛概述15-19
• 1.2.1 液態(tài)模鍛的工藝流程15-16
• 1.2.2 液態(tài)模鍛的特點16
• 1.2.3 液態(tài)模鍛過程中金屬的塑性流動16-18
• 1.2.4 液態(tài)模鍛工藝參數(shù)18-19
• 1.3 本課題的來源及研究意義19
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容19-20
• 2. 壓鑄數(shù)值模擬技術及液態(tài)模鍛的研究20-30
• 2.1 壓鑄模CAE的原理20
• 2.2 壓鑄模CAE數(shù)學模型20-24
• 2.2.1 充型過程流場的數(shù)學模型20-23
• 2.2.2 凝固過程溫度場的數(shù)學模型23-24
• 2.3 壓鑄數(shù)值模擬技術的發(fā)展及模擬軟件24-25
• 2.4 壓鑄件溫度場、應力場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀25-26
• 2.4.1 國外溫度場、應力場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀25
• 2.4.2 國內(nèi)溫度場、應力場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀25-26
• 2.5 液態(tài)模鍛技術的研究現(xiàn)狀26-27
• 2.5.1 國外液態(tài)模鍛技術的研究現(xiàn)狀26-27
• 2.5.2 國內(nèi)液態(tài)模鍛技術的研究現(xiàn)狀27
• 2.6 縮孔縮松缺陷的預測27-28
• 2.6.1 縮孔、縮松缺陷的形成28
• 2.6.2 縮孔和縮松預測的判據(jù)28
• 2.7 本章小結(jié)28-30
• 3.車用空調(diào)頭蓋壓鑄成形數(shù)值模擬及缺陷預測30-45
• 3.1 車用空調(diào)頭蓋簡介及原始方案的模具結(jié)構(gòu)30-31
• 3.1.1 車用空調(diào)頭蓋簡介30
• 3.1.2 原始方案的模具結(jié)構(gòu)30-31
• 3.2 鑄造模擬軟件Anycasting簡介31-32
• 3.3 原始方案的鑄件充型和凝固過程數(shù)值模擬32-38
• 3.3.1 壓鑄工藝參數(shù)的確定32-34
• 3.3.2 模擬前處理及運算34-35
• 3.3.3 壓鑄件充型過程的流場模擬35-37
• 3.3.4 壓鑄件凝固過程溫度場的模擬37-38
• 3.4 充型過程中的缺陷預測38-41
• 3.5 凝固過程中的缺陷預測41-42
• 3.6 Anycasting缺陷預測實驗驗證42-43
• 3.7 缺陷解決的辦法43-44
• 3.8 本章小結(jié)44-45
• 4.澆排系統(tǒng)和擠壓裝置的設計45-57
• 4.1 澆注系統(tǒng)的設計45-48
• 4.1.1 內(nèi)澆.的設計45-47
• 4.1.2 橫澆道的設計47-48
• 4.1.3 直澆道的設計48
• 4.1.4 重新設計的澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)48
• 4.2 排溢系統(tǒng)的設計48-50
• 4.2.1 溢流槽的設計49
• 4.2.2 排氣槽的設計49
• 4.2.3 重新設計的溢流槽和排氣槽49-50
• 4.3 新的澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)50-51
• 4.4 擠壓裝置的設計51-56
• 4.4.1 液壓缸的分類和工作原理51-53
• 4.4.2 單桿式活塞液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的計算53-55
• 4.4.3 新方案的模具結(jié)構(gòu)55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 5.壓鑄與液態(tài)模鍛復合成形車用空調(diào)頭蓋及缺陷預測57-80
• 5.1 新方案壓鑄成形數(shù)值模擬57-63
• 5.1.1 模擬前處理及運算57
• 5.1.2 壓鑄件充型過程的流場模擬57-58
• 5.1.3 壓鑄件凝固過程溫度場的模擬58-59
• 5.1.4 充型過程中的缺陷預測59-61
• 5.1.5 凝固過程中的缺陷預測61-62
• 5.1.6 Anycasting對縮孔縮松缺陷的預測62-63
• 5.2 壓鑄工藝參數(shù)優(yōu)化63-71
• 5.2.1 選擇正交表64
• 5.2.2 確定試驗方案64
• 5.2.3 根據(jù)確定的試驗方案做試驗，得出試驗結(jié)果64-69
• 5.2.4 確定各因素的主次順序69-70
• 5.2.5 優(yōu)方案的確定70-71
• 5.3 各因素對壓鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律71-72
• 5.3.1 澆注溫度對壓鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律71
• 5.3.2 模具預熱溫度對壓鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律71-72
• 5.3.3 壓射速度對壓鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律72
• 5.4 Deform模擬液態(tài)模鍛塑性變形階段對壓鑄件的影響72-78
• 5.4.1 Deform-3D簡介72-73
• 5.4.2 數(shù)值模擬前處理及運算73
• 5.4.3 液態(tài)模鍛塑性變形金屬的流動規(guī)律73-75
• 5.4.4 液態(tài)模鍛過程中的等效應力場75-76
• 5.4.5 液態(tài)模鍛過程中的等效應變場76-77
• 5.4.6 液態(tài)模鍛過程中的溫度場77-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 6.壓鑄與液態(tài)模鍛復合成形件的生產(chǎn)試驗及質(zhì)量檢驗80-85
• 6.1 生產(chǎn)試驗80-81
• 6.2 金相顯微鏡下缺陷觀察81-83
• 6.3 本章小結(jié)83-85
• 7.結(jié)論與展望85-87
• 7.1 結(jié)論85-86
• 7.2 展望86-87
• 致謝87-88
• 參考文獻88-91
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文及取得的研究成果91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡紅軍;楊明波;羅靜;王春歡;陳康;;ProCAST軟件在鑄造凝固模擬中的應用[J];材料科學與工藝;2006年03期

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本文編號：726266