本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)值模擬的轉(zhuǎn)向器閥殼體壓鑄模具結(jié)構(gòu)及工藝優(yōu)化

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【摘要】：轉(zhuǎn)向器閥殼體是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件,對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量和力學(xué)強(qiáng)度有很高的要求。本課題針對(duì)某公司生產(chǎn)的閥殼體存在較多的縮孔、縮松、氣孔等缺陷,成品合格率低的問題,通過鑄造模擬軟件AnyCasting對(duì)壓鑄充型和凝固過程的模擬來(lái)輔助優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和壓鑄工藝參數(shù),以達(dá)到改善閥殼體鑄件的質(zhì)量,提高產(chǎn)品合格率的目的。對(duì)原始方案下壓鑄件的充型過程中的流場(chǎng)和凝固過程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)原始方案充型不平穩(wěn),存在大量的卷氣和渦流現(xiàn)象,凝固過程溫度場(chǎng)分布不均衡,最后凝固部位和壁厚處出現(xiàn)縮孔縮松的概率大,通過對(duì)原始方案生產(chǎn)出來(lái)的鑄件的典型截面進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)存在大量的縮孔縮松缺陷,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。以數(shù)值模擬結(jié)果為依據(jù),對(duì)原始模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,主要通過改進(jìn)進(jìn)料方式和流道尺寸來(lái)改善充型過程中的渦流現(xiàn)象;通過增設(shè)排氣槽,增大內(nèi)澆口的厚度來(lái)改善充型過程中的卷氣現(xiàn)象;通過增設(shè)冷卻水道和局部冷卻裝置改善模具內(nèi)部的溫度場(chǎng)分布,降低凝固所需時(shí)間,提高實(shí)際生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)了以澆注溫度、壓射速度、模具預(yù)熱溫度為影響鑄件質(zhì)量的因素的正交試驗(yàn),并通過分析模擬結(jié)果,得出最佳壓鑄工藝參數(shù)為澆注溫度610℃,壓射速度1.2m/s,模具預(yù)熱溫度170℃。分析極差得出對(duì)鑄件質(zhì)量的影響程度由大到小為:澆注溫度、模具預(yù)熱溫度、壓射速度。針對(duì)每個(gè)影響因素增加兩組水平模擬試驗(yàn),得出3個(gè)工藝參數(shù)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律。對(duì)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)后的鑄件進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn),并與原始方案生產(chǎn)出的鑄件典型截面進(jìn)行對(duì)比觀察,結(jié)果表明新方案下,鑄件內(nèi)部的縮孔縮松缺陷和卷氣現(xiàn)象有了很大的改善,提高了閥殼體鑄件的質(zhì)量,從而將模擬理論研究用于指導(dǎo)鑄造的實(shí)際生產(chǎn)過程中,可以為類似鋁合金壓鑄產(chǎn)品的生產(chǎn)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)向器閥殼體 壓鑄 數(shù)值模擬 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化 工藝參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.43;TG249.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 壓鑄的特點(diǎn)及發(fā)展10-11
• 1.1.1 壓鑄概述10-11
• 1.2 鋁合金應(yīng)用現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 壓鑄鋁合金的特性11-12
• 1.2.2 在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.3 壓力鑄造數(shù)值模擬理論的發(fā)展13-17
• 1.3.1 壓鑄充型凝固過程數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 壓鑄模擬仿真發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.3.3 鑄件模擬軟件的發(fā)展16-17
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容和工程意義17-20
• 1.4.1 本課題的研究?jī)?nèi)容17
• 1.4.2 課題研究背景及工程意義17-20
• 2 數(shù)值模擬理論介紹20-28
• 2.1 數(shù)值模擬方法20-21
• 2.1.1 有限差分法（FDM）20
• 2.1.2 有限元法（FEM）20-21
• 2.2 鑄造過程中的數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)21-25
• 2.2.1 鑄造充型過程的數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)21-24
• 2.2.2 鑄造凝固過程的數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)24-25
• 2.3 縮孔縮松缺陷預(yù)測(cè)理論25-26
• 2.3.1 縮孔、縮松形成機(jī)理25
• 2.3.2 縮孔、縮松預(yù)測(cè)的判據(jù)25-26
• 2.4 小結(jié)26-28
• 3.鑄造模擬軟件Anycasting介紹28-32
• 3.1 Anycasting軟件簡(jiǎn)介28
• 3.2 Anycasting軟件特點(diǎn)28
• 3.3 Anycasting的組成模塊及介紹28-30
• 3.4 Anycasting模擬仿真基本路線30-31
• 3.5 小結(jié)31-32
• 4 轉(zhuǎn)向器閥殼體的缺陷分析及數(shù)值模擬驗(yàn)證32-54
• 4.1 閥殼體鑄件簡(jiǎn)介32-36
• 4.1.1 閥殼體介紹及技術(shù)要求32
• 4.1.2 閥殼體結(jié)構(gòu)和工藝分析32-33
• 4.1.3 閥殼體材質(zhì)分析33-36
• 4.2 鑄件的缺陷分析36-37
• 4.3 原始方案鑄件成型的數(shù)值模擬37-46
• 4.3.1 壓鑄工藝參數(shù)的設(shè)定38-40
• 4.3.2 模擬前處理及運(yùn)算40-42
• 4.3.3 壓鑄件充型過程中的數(shù)值模擬42-44
• 4.3.4 壓鑄件凝固過程中的數(shù)值模擬44-46
• 4.4 缺陷預(yù)測(cè)46-52
• 4.4.1 缺陷預(yù)測(cè)的方法46-47
• 4.4.2 充型過程中的缺陷預(yù)測(cè)47-49
• 4.4.3 凝固過程中的缺陷預(yù)測(cè)49-50
• 4.4.4 縮孔縮松的預(yù)測(cè)50-52
• 4.5 缺陷解決的辦法52
• 4.6 本章小結(jié)52-54
• 5 模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化54-72
• 5.1 澆注系統(tǒng)的優(yōu)化54-58
• 5.1.1 直澆道的優(yōu)化設(shè)計(jì)54-55
• 5.1.2 橫澆道的優(yōu)化設(shè)計(jì)55-56
• 5.1.3 內(nèi)澆口的優(yōu)化設(shè)計(jì)56-57
• 5.1.4 優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)57-58
• 5.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)58-59
• 5.2.1 排溢系統(tǒng)的組成及作用58
• 5.2.2 溢流槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)58-59
• 5.2.3 排氣槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)59
• 5.2.4 重新設(shè)計(jì)的溢流槽和排氣槽59
• 5.3 新方案的澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)59-60
• 5.4 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化60-63
• 5.4.1 模具冷卻的方法及特點(diǎn)60-61
• 5.4.2 冷卻水道設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)61-62
• 5.4.3 冷卻水道的參數(shù)設(shè)置62
• 5.4.4 模具中間接冷卻的設(shè)計(jì)62-63
• 5.5 新方案的壓鑄成型數(shù)值模擬63-70
• 5.5.1 模擬前處理及運(yùn)算63
• 5.5.2 新方案充型過程的流場(chǎng)模擬63-65
• 5.5.3 新方案凝固過程中的溫度場(chǎng)模擬65-66
• 5.5.4 新方案充型過程中的缺陷預(yù)測(cè)66-68
• 5.5.5 新方案凝固過程中的缺陷預(yù)測(cè)68-69
• 5.5.6 應(yīng)用Anycasting對(duì)縮孔縮松缺陷的預(yù)測(cè)69-70
• 5.6 總結(jié)70-72
• 6 鋁合金閥殼體壓鑄工藝參數(shù)的優(yōu)化72-86
• 6.1 主要壓鑄工藝參數(shù)的介紹72-74
• 6.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)74-77
• 6.3 模擬結(jié)果分析77-79
• 6.4 各工藝參數(shù)對(duì)閥殼體鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律79-81
• 6.4.1 澆注溫度對(duì)閥殼體鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律79
• 6.4.2 壓射速度對(duì)閥殼體鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律79-80
• 6.4.3 模具預(yù)熱溫度對(duì)閥殼體鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律80-81
• 6.5 對(duì)最佳工藝參數(shù)下鑄件的模擬分析81-85
• 6.6 總結(jié)85-86
• 7 壓鑄件生產(chǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證86-94
• 7.1 壓鑄件生產(chǎn)驗(yàn)證86-88
• 7.2 金相顯微鏡下缺陷觀察88-91
• 7.3 硬度試驗(yàn)91-92
• 7.4 小結(jié)92-94
• 8 結(jié)論與展望94-96
• 8.1 結(jié)論94
• 8.2 展望94-96
• 致謝96-98
• 參考文獻(xiàn)98-102
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果102

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