大复杂铝合金压铸件成数值模拟及工艺优化

发布时间：2016-10-26 17:43

本文关键词：压力铸造工艺及模具技术的现代设计理论方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华中科技大学》 2012年

大复杂铝合金压铸件成数值模拟及工艺优化

李世钊

【摘要】：压铸是一种高效率、高质量、高精度的金属成型方法。铸造数值模拟技术可以模拟压铸过程中液流的充型、凝固过程以及预测铸件可能产生的缺陷。铸造数值模拟技术能够广泛应用到压铸生产中以指导生产，提高产品质量、生产效率。然而，随着汽车等工业的发展，压铸生产的零件越来越多并且越来越复杂，从而对压铸工艺设计及数值模拟技术提出了更高的要求。本文主要针对大型复杂压铸件的工艺设计、数值模拟技术及孔隙率分析技术进行研究。以某汽车变速箱壳体为对象，，通过数值模拟结合试生产压铸的方法确定了最优化的压铸工艺，从而提出了优化大型复杂铝合金壳体件压铸工艺的方法。本文根据某汽车变速箱壳体的尺寸大、结构复杂的特点，完成了压铸件浇注系统、排溢系统及其他初始压铸方案设计。并对压铸过程进行数值模拟分析，预测了铸件可能出现缺陷的位置及类型，依照初始方案进行压铸试生产，验证了数值模拟分析缺陷的准确性，即缺陷主要集中在铸件远端的圆筒结构处，此处存在卷气类气孔、缩气孔以及冷隔等严重缺陷。根据模拟结果及与实体零件的对照分析，对压铸方案提出了两种优化设计，并通过模拟对比分析得到了优化的压铸生产方案：（1）改进了内浇口设计，使得合金液通过各个内浇口的时间尽量保持一致，并保证顺序平稳充型；（2）在充型末端和易卷气部位增设溢流槽；（3）建议适当减小零件的某些大断面壁厚；（4）在熔炼阶段控制铝液的含气量以帮助减小孔隙率；（5）在压铸工艺参数方面，慢压射速度为0.58m/s，高速阶段速度为5m/s；浇注温度保持在670℃以实现低温浇注工艺，减少液态收缩，提高铸件致密度。最后按照优化后的压铸方案进行压铸生产获得了健全的高质量铸件。此外，还完善了压铸件或金属材料断面的孔隙率分析软件的功能，提高了软件分析孔隙率以及形状系数的精度，通过修正周长计算公式的方法，将计算误差控制在了5%以内。利用此软件，可以准确的检测铸件的孔隙率和孔洞分布情况等，评判铸件的成型质量。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG249.2
【目录】：

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1 朱长青,杨绪华,邱振戈;数字图像区域周长计算的原理和方法[J];测绘工程;1999年02期

2 张舒娟;侯华;杨晶;毛红奎;;充型过程的数值模拟技术[J];材料导报;2007年03期

3 田涛,吴君;图像处理在铸造工业中的应用[J];测控技术;1999年08期

4 柳百成,许庆彦,熊守美,康进武;铸造过程的多尺度模拟研究进展[J];机械工程学报;2003年10期

5 周丹晨,蒋玉明,杨屹;国外铸件充型凝固过程数值模拟软件介绍[J];热加工工艺;2000年05期

6 李世钊;吴树森;方健儒;周承广;万里;;汽车变速箱壳体的压铸过程模拟及工艺优化[J];特种铸造及有色合金;2011年04期

7 陶玉兰;模具温度对压铸件质量的影响[J];特种铸造及有色合金;1995年01期

8 黄晓锋;谢锐;田载友;朱凯;曹喜娟;;压铸技术的发展现状与展望[J];新技术新工艺;2008年07期

9 周健波;田福祥;;压力铸造的现状与发展[J];铸造设备研究;2006年02期

10 罗蓬,胡侨丹,杨屹,苏玉,王力;压力铸造工艺及模具技术的现代设计理论方法研究[J];铸造技术;2004年01期

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1 潘大伟;下壳体压铸件数值模拟及工艺研究[D];沈阳理工大学;2010年

2 郭继彬;支架压铸件数值模拟及工艺研究[D];沈阳理工大学;2011年

3 孙林;汽车铝合金发动机缸体压力铸造过程数值模拟[D];合肥工业大学;2010年

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1 刘鹏;刘坤;冯亮花;;定向凝固技术的发展及在特厚钢板生产中的应用[J];鞍山科技大学学报;2007年05期

2 徐建林;球铁件夹渣缺陷形成的影响因素分析[J];兵器材料科学与工程;2003年02期

3 王国凡;拖拉机车轮档圈开裂的失效分析[J];兵器材料科学与工程;2003年03期

4 金鑫焱,李双寿,刘小刚,曾大本,许小忠,赖家燕,刘常明;低压铸造镁合金轮毂温度场及应力场模拟[J];兵器材料科学与工程;2005年02期

5 杨智勇;韩建民;李卫京;邱桂永;王金华;;侧架温度场的数值模拟和缺陷预测[J];北京交通大学学报;2007年04期

6 马金元;郝海文;宋建军;;大型铸钢渣罐的开发[J];包钢科技;2009年06期

7 郝海文;马金元;宋建军;;模拟技术在13m~3渣罐工艺中的应用[J];包钢科技;2009年S2期

8 潘利文;郑立静;张虎;高文理;;Niyama判据对铸件缩孔缩松预测的适用性[J];北京航空航天大学学报;2011年12期

9 姚曼;詹慧英;王旭东;郭亮亮;尹合壁;刘晓;于艳;;圆坯连铸结晶器温度场模拟与坯壳厚度预测[J];北京科技大学学报;2007年11期

10 马权;傅敏士;肖亚航;;具有参数驱动机制的压铸模具标准件库软件的开发[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2007年02期

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1 张光胜;孙宇峰;冒国兵;;制动盘铸件的凝固模拟及铸造工艺优化[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年

2 余瑾;杨兵;杨天云;汪君臣;纪小虎;史阳;;汽车座椅固定扶手结构优化及压铸模具设计[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年

3 张绪东;向勇;;F28气缸头掉砂外观质量分析及改进[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

4 曹韩学;赵东林;郝婷婷;刘榆;;镁合金汽车控制臂挤压铸造缺陷预测分析[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

5 罗朝峯;;一模多腔真空压铸浇注系统改善对产品的影响[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

6 田陆;黄郁君;杨建桃;;轻压下在板坯连铸中的生产实践[A];2011年第九届全国连铸学术会议论文集[C];2011年

7 王瑞春;曹志佳;白彦华;李荣德;;脉冲电流对铝及铝合金凝固过程作用的研究综述[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年

8 宋彬;;CASTSoft CAD/CAE技术在铸造工艺设计中的应用[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年

9 马敏团;郝伟;;CAE分析技术在铸造生产中的应用[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年

10 谢志毅;何铁宁;罗超;王震宏;赵晓平;;铀铌合金铸造过程微观组织数值模拟[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年

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1 朱光磊;AZ91D镁合金高剪切流变成形理论与工艺研究[D];北京有色金属研究总院;2010年

2 袁训锋;强制对流影响凝固微观组织的相场法研究[D];兰州理工大学;2011年

3 曹文炅;铸造充型过程SPH方法建模及数值模拟[D];华南理工大学;2011年

4 蒋光锐;氢在合金熔体中的溶解度与定向凝固多孔铜锰合金的研究[D];清华大学;2010年

5 张立强;凝固界面换热系数反求及铝合金薄壁件压铸造工艺优化[D];湖南大学;2011年

6 吴旭敏;材料不平衡凝聚非线性行为研究及数值模拟[D];武汉理工大学;2003年

7 陈忠伟;三元铝合金凝固组织控制[D];西北工业大学;2003年

8 李斌锋;铸造生产中应用多变量统计过程控制的研究[D];清华大学;2004年

9 郑洪亮;基于宏—微观模型的球墨铸铁凝固过程数值模拟[D];山东大学;2007年

10 田卫星;纯金属凝固过程枝晶生长的相场法研究[D];山东大学;2007年

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1 刘冠岳;计算机仿真和试验设计技术在铸造工艺设计上的应用研究[D];安徽工程大学;2010年

2 吴蒙;浇注工艺对薄壁铝合金真空差压充型影响的研究[D];南昌航空大学;2010年

3 胡扬超;基于模糊自适应PID压铸机控制系统的研制[D];郑州大学;2010年

4 张晓敏;高韧性球墨铸铁冷却壁的组织性能研究及凝固模拟试验[D];郑州大学;2010年

5 胡艳;CPU散热片的设计及模拟[D];沈阳理工大学;2010年

6 潘大伟;下壳体压铸件数值模拟及工艺研究[D];沈阳理工大学;2010年

7 吴菲;铝合金异形件压铸成形工艺的数值模拟分析[D];华南理工大学;2010年

8 刘荣会;铝合金轮毂虚拟低压铸造过程的控制研究[D];浙江大学;2011年

9 凌振飞;压铸件品质在线控制系统[D];浙江大学;2011年

10 王伟;基于ARM和视频监控的智能家居系统的设计与研究[D];东华大学;2011年

【二级参考文献】

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1 张凤禄,付军隆;水平连铸坯热应力的计算和分析[J];北京科技大学学报;1990年01期

2 ;Numerical Simulation of Shrinkage Cavity Formation in Spheroidal Graphite Iron Castings Based on Micro Modeling[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);1998年01期

3 杨卯生,毛卫民,钟雪友;半固态合金成形的技术现状与展望[J];包头钢铁学院学报;2001年02期

4 王本善,王楠;现行弧长算法的几何探义[J];测绘学报;1993年03期

5 张舒娟;侯华;杨晶;毛红奎;;充型过程的数值模拟技术[J];材料导报;2007年03期

6 ;Numerical Simulation of Thermal Stress of Shaped Casting Based on Rheological Model[J];Journal of Materials Science & Technology;1999年03期

7 苏鸿英;半固态铸造技术的进展[J];世界有色金属;2004年10期

8 宋才飞;;中国压铸产业的发展特征与规律[J];世界有色金属;2006年07期

9 马鸣图;李志刚;易红亮;向晓峰;方平;;汽车轻量化及铝合金的应用[J];世界有色金属;2006年10期

10 梁作俭,许庆产,李俊涛,李世琼,张继,柳百成,仲增墉;γ-ΤiAl增压涡轮近净形铸造过程实验研究[J];稀有金属材料与工程;2002年05期

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1 李文珍;铸件凝固过程微观组织及缩孔缩松形成的数值模拟研究[D];清华大学;1995年

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1 于百库;PROCAST在澳车转向架上的应用[D];哈尔滨理工大学;2005年

2 汪昌盛;铜合金T形件压力铸造成形数值模拟研究[D];合肥工业大学;2007年

3 于梅;金属液在充型和凝固过程中夹杂物运动的数值模拟[D];沈阳工业大学;2007年

4 崔黎明;铝合金压铸件缺陷分析及成型工艺优化[D];武汉理工大学;2007年

5 苏大为;铝合金汽车轮毂低压铸造过程的数值模拟及工艺优化[D];江苏大学;2008年

6 刘子辉;基于ProCAST的汽车发动机镁合金罩盖压铸充型及凝固过程模拟[D];吉林大学;2009年

7 王明娜;热管技术在铝合金摩轮成形中应用的计算机模拟[D];沈阳理工大学;2009年

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3 王恩禄;;试论铸造生产中压铸工艺的应用[J];硅谷;2011年01期

4 杨涤心;新型铝硅钛压铸合金的应用研究[J];热加工工艺;1999年02期

5 刘树勋,李培杰,曾大本;金属液对压铸模具腐蚀与防护的研究进展[J];特种铸造及有色合金;2001年S1期

6 骆灼旋;压铸技术的现状及展望[J];特种铸造及有色合金;1998年04期

7 骆灼旋;压铸技术的现状及展望[J];特种铸造及有色合金;2002年S1期

8 阎峰云;张玉海;;浇注和铸型温度对AM60B合金性能的影响[J];热加工工艺;2007年21期

9 黄晓锋;田载友;朱凯;曹喜娟;谢锐;;压铸铝合金及压铸技术的研究进展[J];热加工工艺;2008年17期

10 苏鸿英;;新型压铸合金和加工技术[J];中国有色金属;2009年02期

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1 罗朝峯;代志良;;真空技术在压铸过程中的应用浅析[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

2 王兴平;;压铸气孔的工艺控制[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

3 刘学明;;浅析压铸现场质量控制管理[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

4 刘金;;铸造铝合金材料对比分析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年

5 杨曦;贾小东;刘礼;;浅析压铸模浇注系统的设计对凸轮轴罩盖压铸质量的影响[A];2008重庆市铸造年会论文集[C];2008年

6 王玲;;稀土元素对锌基复合材料的作用研究[A];中国稀土学会第一届青年学术会议论文集[C];2005年

7 曾礼;陈馨;;时效工艺对ADC12铝合金压铸件硬度影响的研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年

8 郝婷婷;曹韩学;赵东林;;模锻对AZ91压铸镁合金组织和力学性能的影响[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

9 熊孝国;;压铸模热平衡的建立[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

10 卢宏远;卢敏;王禹彭;;汽车结构件的压铸技术[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

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1 余东梅;[N];中国有色金属报;2007年

2 赵世全韩明东;[N];中国有色金属报;2006年

3 本报记者史爱萍;[N];中国有色金属报;2009年

4 北京安泰科史晓梅;[N];中国有色金属报;2011年

5 孙前史晓梅;[N];中国有色金属报;2007年

6 之友;[N];中国有色金属报;2005年

7 本报记者史爱萍;[N];中国有色金属报;2006年

8 冯君从;[N];中国有色金属报;2009年

9 王祝堂;[N];中国有色金属报;2004年

10 孙前史晓梅;[N];中国有色金属报;2008年

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1 张江徽;中国锌循环及其折旧再生指数研究[D];东北大学;2007年

2 肖文龙;Mg-Zn-Al-RE系镁合金显微组织及强韧化机理研究[D];吉林大学;2010年

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1 刘学强;压铸AlSi10MgMn合金的组织和力学性能研究[D];华中科技大学;2013年

2 王琦;压铸机实时压射系统与后台数据库的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

3 董军刚;大型复杂压铸模模温控制关键技术的研究与开发[D];华中科技大学;2010年

4 雷波;基于UG的皮带轮压铸模CAD系统的研究与开发[D];太原理工大学;2012年

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6 吴晗;高强韧压铸铝镁合金组织及力学性能研究[D];华中科技大学;2012年

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