外壳压铸充型凝固过程数值模拟及工艺研究

发布时间：2017-05-24 16:28

  本文关键词：外壳压铸充型凝固过程数值模拟及工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：压力铸造是特种铸造的一种,因其具有尺寸精度高、力学性能好、生产效率高及加工余量少甚至无加工余量等特点,被广泛应用于航空、汽车、机械、五金、玩具、电子、工艺品等领域。但是在传统压铸行业,压铸工艺参数通常只能通过技术人员的经验确定,缺乏统一的理论指导,从而导致压铸件废品率比较高,财力、物力耗费较大。为了提高效率和节约成本,目前压铸行业大多采用三维造型软件进行模具设计,并通过数值模拟的方法模拟压铸过程,该方法不仅能够对压铸过程中的充型和凝固情况进行分析,并且能够预测压铸件内缺陷出现的位置及尺寸,以便选择模拟方案中压铸件内缺陷最少的结果。将模拟获得的最佳的工艺参数应用到实际的压铸件生产中,进一步验证了模拟结果的可靠性。因此,通过压铸过程模拟既可以降低企业压铸件的废品率,为企业减少不必要的经济损失,同时也可以提高企业的市场竞争力。本课题的压铸件是沈阳某厂生产的煤气表外壳,其内部结构较为复杂,不仅内部有空腔,而且前端有圆孔和凹槽。若采用原有工艺,生产出来的压铸件内部的缩孔疏松较多,产品打压不合格,且废品率较高。因此,本文通过三维软件重新设计浇注系统,并通过数值模拟的方法优化该压铸件的工艺参数,从而达到减少该压铸件内部缺陷的目的。试验过程中,以减少压铸件缩孔疏松等缺陷为最终目标,根据内浇口的理论值,设计了三种内浇口方案,并通过Pro CAST软件模拟确定了最佳的内浇口方案;同时根据正交试验,采用Pro CAST模拟软件通过调整压射速度、模具预热温度、合金的浇注温度三个工艺参数,分析与研究了上述三种工艺参数在压铸充型过程中金属液体流场及凝固过程中温度场的变化,并最终获得最佳的工艺参数:合金浇注温度为620℃、压射速度为5m/s、模具预热温度为200℃。本课题通过对外壳压铸件充型和凝固过程的分析与研究,确定缺陷产生的原因,并改进压铸工艺参数,提出解决方案,使模拟结果应用于生产实际中,得到合格的压铸件。
【关键词】：压铸 外壳 数值模拟 工艺研究
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG249.2
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第1章 绪论14-19
• 1.1 压铸的基本概念14
• 1.2 压铸的特点和应用范围14
• 1.3 压铸的历史14-15
• 1.4 压力铸造技术国内外发展现状15-16
• 1.5 我国压铸行业发展趋势16
• 1.6 压铸过程数值模拟技术16-17
• 1.7 压铸过程数值模拟的来源与内涵17
• 1.8 选题的意义和课题主要研究的内容17-19
• 第2章 ProCAST软件的介绍及仿真模拟数学模型19-27
• 2.1 ProCAST软件的简介19-21
• 2.1.1 ProCAST软件的主界面及介绍19-20
• 2.1.2 ProCAST适用范围20
• 2.1.3 ProCAST模拟分析能力20
• 2.1.4 ProCAST软件的基本模块20-21
• 2.2 压力铸造过程的模拟仿真原理21-25
• 2.2.1 铸件充型过程数值模拟21
• 2.2.2 粘性流体流动的基本方程21-24
• 2.2.3 铸件凝固过程数值模拟24-25
• 2.3 压力条件下缩孔疏松的预测25-27
• 第3章 计算机数值模拟前处理27-35
• 3.1 UG NX8.0 软件的介绍27
• 3.1.1 UG NX8.0 软件三维造型的特点27
• 3.2 外壳及模具中镶块的三维造型27-28
• 3.2.1 外壳的三维造型27-28
• 3.2.2 镶块的三维造型28
• 3.3 网格的剖分28-34
• 3.3.1 UG NX8.0 与ProCAST接口的分析28-29
• 3.3.2 网格剖分方案29-30
• 3.3.3 网格质量的比较与选定30-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 外壳充型凝固过程数值模拟35-57
• 4.1 材料物性参数35-37
• 4.2 外壳压铸成型工艺参数的选定37-41
• 4.2.1 合金浇注温度的选定37-38
• 4.2.2 压射比压的选定38-39
• 4.2.3 压射速度的选定39-40
• 4.2.4 模具的预热温度40
• 4.2.5 边界条件的确定40-41
• 4.3 内浇口的设计和优化41-45
• 4.3.1 内浇口设计的理论值计算41-44
• 4.3.2 内浇口方案设计44
• 4.3.3 模拟结果的对比分析44-45
• 4.4 正交设计试验方法45-46
• 4.5 正交表的建立和结果分析46-48
• 4.5.1 正交表的建立46-48
• 4.5.2 正交试验结果48
• 4.6 外壳充型过程的数值模拟48-50
• 4.7 外壳凝固过程数值模拟50-51
• 4.8 模拟结果的分析51-54
• 4.8.1 凝固时间分析51-52
• 4.8.2 缩孔疏松分析52-54
• 4.9 最佳参数的选定54-56
• 4.10 本章小结56-57
• 第5章 外壳压铸模具设计57-69
• 5.1 外壳的结构形状及分析57-58
• 5.2 压铸机的选择58-60
• 5.3 分型面的确定60-61
• 5.4 浇注系统和排溢系统的设计61-64
• 5.4.1 横浇道的设计61-62
• 5.4.2 直浇道的设计62-63
• 5.4.3 溢流槽的设计63
• 5.4.4 排气道的设计图63-64
• 5.5 侧抽芯机构的确定64-66
• 5.5.1 计算抽芯力65
• 5.5.2 计算抽芯距离65-66
• 5.6 推出机构的设计66
• 5.7 压铸模具材料的选用66-67
• 5.8 模具的整体设计67
• 5.9 本章小结67-69
• 第6章 外壳压铸实验69-77
• 6.1 压铸生产实验69-71
• 6.2 外壳铸件探伤检测71-72
• 6.3 金相微观组织观察72-74
• 6.4 SEM形貌观察74-75
• 6.5 本章小结75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士期间发表的论文和获得的科研成果82-83
• 致谢83-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 蒋育华;提高铸造铝合金质量的技术途径和方法[J];航空发动机;1996年01期

2 王华侨;张颖;费久灿;王德跃;;铸造成形工艺过程的数值模拟仿真及其应用[J];金属加工(热加工);2011年05期

3 陈金城;国外压铸的新发展[J];特种铸造及有色合金;1997年03期

4 王贵,宰守宾,贺冰;铝合金压铸件充型和凝固过程的数值模拟[J];铸造技术;1999年02期

5 李荣德,于海朋,袁晓光;压铸技术的发展与应用[J];铸造;2003年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 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

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 传海军;压室温度场模拟及压铸工艺参数对A380铝合金热处理的影响[D];兰州理工大学;2008年

2 周X;汽车用铝合金车轮低压铸造过程的数值模拟及其疲劳性能分析[D];江苏大学;2009年

  本文关键词：外壳压铸充型凝固过程数值模拟及工艺研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：391365