本文關(guān)鍵詞：彎管接頭壓鑄件數(shù)值模擬及工藝研究

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【摘要】：鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性好、綜合性能優(yōu)良等特點,應(yīng)用極為廣泛。壓力鑄造可以大批量地連續(xù)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、表面精度高、薄壁壓鑄件,在保證鑄件質(zhì)量和提高生產(chǎn)率方面具有較大優(yōu)勢。在壓鑄生產(chǎn)過程中,高溫液態(tài)金屬在高速、高壓下以極快的速度充滿型腔開始冷卻凝固,有可能產(chǎn)生縮孔、縮松、澆不足、冷隔等缺陷。數(shù)值模擬能夠預(yù)測鑄件中可能產(chǎn)生的缺陷,以期達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、確保鑄件質(zhì)量、縮短試制周期、降低生產(chǎn)成本、指導(dǎo)實際生產(chǎn)的目的。本課題研究的是鋁合金“彎管接頭”壓鑄件,其結(jié)構(gòu)比較特殊,從彎管大圓端到末端內(nèi)孔直徑逐漸減小。彎管一側(cè)有一個較厚的凸臺,另一側(cè)在彎管末端處有一個法蘭盤,其上有四個小孔,需后續(xù)加工。根據(jù)“彎管接頭”這種特殊的結(jié)構(gòu)特征,設(shè)計了澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)以及壓鑄模具,根據(jù)壓鑄工藝及技術(shù)參數(shù)選擇J1126型臥式冷室壓鑄機(jī)。對“彎管接頭”和壓鑄模具進(jìn)行三維建模及網(wǎng)格劃分,并對鑄件材料、界面換熱系數(shù)、邊界條件、重力方向、初始條件以及運行參數(shù)等壓鑄參數(shù)進(jìn)行選定。利用ProCAST軟件對壓射速度、模具預(yù)熱溫度和澆注溫度進(jìn)行模擬、對比、分析;同時采用正交設(shè)計試驗法進(jìn)行模擬分析,優(yōu)化出相同的壓鑄工藝參數(shù):壓射速度1.8m/s,模具預(yù)熱溫度200℃,鋁合金澆注溫度660℃。在此工藝條件下,金屬液充型平穩(wěn),沒有飛濺卷氣現(xiàn)象,鑄件中溫度分布均勻,產(chǎn)生的縮孔縮松缺陷最少。根據(jù)優(yōu)化的工藝參數(shù)進(jìn)行實際生產(chǎn)驗證,生產(chǎn)出來的壓鑄件表面質(zhì)量較高,后續(xù)加工的四個通孔處沒有縮孔縮松缺陷,得到了質(zhì)量優(yōu)良的“彎管接頭”壓鑄件。說明模具設(shè)計合理,計算機(jī)模擬優(yōu)化的工藝參數(shù)正確。
【關(guān)鍵詞】：壓鑄 彎管接頭 鋁合金 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG249.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 壓鑄成型技術(shù)特點12
• 1.2 壓鑄新技術(shù)12-13
• 1.3 壓鑄業(yè)國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 國內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國外研究發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 數(shù)值模擬的應(yīng)用與發(fā)展15-16
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 “彎管接頭”模具設(shè)計及網(wǎng)格劃分18-36
• 2.1 “彎管接頭”結(jié)構(gòu)形狀及分型面選擇18-20
• 2.2 壓鑄機(jī)的選擇20-21
• 2.2.1 主脹型力的計算20
• 2.2.2 分脹型力的計算20-21
• 2.2.3 鎖模力的計算21
• 2.3 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計21-26
• 2.3.1 內(nèi)澆口尺寸設(shè)計21-24
• 2.3.2 直澆道設(shè)計24
• 2.3.3 橫澆道設(shè)計24-25
• 2.3.4 溢流槽設(shè)計25
• 2.3.5 排氣槽的設(shè)計25-26
• 2.4 斜銷抽芯機(jī)構(gòu)26-31
• 2.4.1 抽芯的工作原理26
• 2.4.2 抽芯力計算26-27
• 2.4.3 抽芯距離計算27
• 2.4.4 動定模鑲塊設(shè)計27-28
• 2.4.5 斜銷的設(shè)計28-29
• 2.4.6 壓鑄模設(shè)計29-31
• 2.5 網(wǎng)格劃分31-36
• 2.5.1 ProCAST分析模塊與適用范圍31
• 2.5.2 ProCAST系統(tǒng)框架31
• 2.5.3 鑲塊的三維造型31-32
• 2.5.4 面網(wǎng)格的劃分32-33
• 2.5.5 體網(wǎng)格的劃分33-34
• 2.5.6 對模具裝配體網(wǎng)格劃分的研究34-36
• 第3章 “彎管接頭”數(shù)值模擬分析36-54
• 3.1 “彎管接頭”材料分析36-38
• 3.2 “彎管接頭”鋁合金壓鑄成型工藝參數(shù)的選擇38-41
• 3.2.1 壓射比壓38-39
• 3.2.2 壓射速度39
• 3.2.3 鋁合金澆注溫度39
• 3.2.4 模具預(yù)熱溫度39-40
• 3.2.5 保壓時間40
• 3.2.6 模擬工藝參數(shù)40-41
• 3.3 “彎管接頭”壓鑄過程數(shù)值模擬結(jié)果及分析41-53
• 3.3.1 澆注溫度的研究41-46
• 3.3.2 壓射速度的研究46-49
• 3.3.3 模具預(yù)熱溫度的研究49-53
• 3.4 數(shù)值模擬結(jié)果小結(jié)53-54
• 第4章 正交設(shè)計試驗方法54-70
• 4.1 正交表的建立54-55
• 4.2 正交試驗結(jié)果55-56
• 4.3 正交試驗?zāi)M結(jié)果分析56-62
• 4.3.1 充型時間分析56-58
• 4.3.2 凝固時間分析58-60
• 4.3.3 縮孔疏松分析60-62
• 4.4 “彎管接頭”充型過程的數(shù)值模擬62-63
• 4.5 “彎管接頭”凝固過程的數(shù)值模擬63-64
• 4.6 模具與鑄件之間的溫度場64-67
• 4.7 本章小結(jié)67-70
• 第5章 壓鑄生產(chǎn)實驗70-74
• 5.1 實驗的工藝流程70
• 5.2 壓鑄模具的預(yù)熱70-71
• 5.3 鋁合金熔煉與輸送71-72
• 5.4 壓鑄實驗結(jié)果72-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果82-84
• 致謝84-85

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