铝合金轮毂低压铸造的模具设计及工艺优化
【图文】：
过程中出现的问题主要有：①模具底模在长时间压铸之后会出现热变形，影响轮毂的精度；②轮毂热节处会产生缩孔缺陷，降低车轮强度。根据建立的数学模型以及确定的热物性参数、边界条件以及初始条件用ＰｒｏＣＡＳＴ软件进行模拟，得到了低压铸造充型和凝固过程中模具的温度场及各部位应图１模具装配剖视图图２轮毂３Ｄ视图图３增压曲线力值与时间的关系。１．１模具温度场在ＶｉｓｉｕａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ中显示出装配模具，分别截取不同时刻下模具温度场分布图，见图４。在铸造过程中，为了实现铸件的顺序凝固，在上模水道位置通入冷却水。从图４可以看出，冷却水使得水道位置的温度（ａ）１５ｓ（ｂ）４３ｓ（ｃ）１４８ｓ（ｄ）２９７ｓ图４模具温度场分布明显低于模具其他位置，在下一个压铸过程开始之前，水道位置的温度会逐渐回升，从而使上模水道位置会产生周期性的温度变化，这种剧烈的温度变化最终导致上模水道位置产生了微观裂纹。１．２模具应力场图５为模具在铸件冷却过程中某一时刻的应力分布情况。图５模具应力分布剖面图从图５可以看出，底模接触铝液的一侧受到了很大的压应力，这是因为高温铝合金液浇注之后热量首先传递到底模内侧，致使内侧产生了较大的热应力（许用应力之内）。在一个压铸过程结束之后模具温度会逐渐恢复到预热时的温度，如此交替的温度变化会使底模产生周期性的压应力。根据技术指标，，一套模具要生产２～３万件轮毂，在模具使用后期由于周期性压应力的作用，使底模产生塑性变形累积，最终降低铸件的尺寸精度。２压铸工艺及模具结构优化的响应面和参数方程２．１中心复合试验设计
调整到合适的大校２．２．２边模最大应力与自变量的关系及响应面模型为了得到边模最大应力与自变量参数间映射关系，采用相同的方法对表２进行了二阶响应面线性回归，其回归方程预测模型及响应面模型如下：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）图７为对应的响应面图。由图７及回归方程可知，铝液浇注温度和边模壁厚均对边模压应力有较大影响，随着浇注温度降低，压应力逐渐减小；随着边模壁厚的逐渐减薄，压应力逐渐增大。图７铝液浇注温度－边模厚度对边模压应力响应面图３压铸工艺及模具结构的多目标优化３．１模型建立根据得到的参数方程，选用ＮＳＧＡ－Ⅱ算法进行多目标优化，结合实际情况，对所要研究的问题进行如下建模：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（
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