铝合金轮毂低压铸造模具热变形补偿技术研究及应用

发布时间：2017-08-25 17:15

  本文关键词：铝合金轮毂低压铸造模具热变形补偿技术研究及应用

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【摘要】：铝合金具有美观,耐用,重量轻,散热性好,抗腐蚀性好以及力学性能优异等诸多优点,而被汽车工业广泛应用。汽车铝合金轮毂铸造过程中,模具会因受热而产生热变形。模具热变形后会导致模具配合出现干涉,配合不良,飞边偏大,毛坯正面轮辋深度超差严重和轮辋局部偏厚等问题。本文通过对失效前后的模具不同位面进行组织分析,并采用ANSYS软件对热态下的低压铸造铝合金轮毂模具进行有限元模拟研究。可知,下模在受热后有向外膨胀变形的趋势,下模中间支撑产生了压缩变形,向上凸起;侧模上端产生了间隙,侧模下端产生了间隙,侧模45度配合面上端间隙大于下端间隙,轮辋中部变薄。根据组织分析和模拟的热变形结果,本文提出了改进方案。一体式侧模45度配合面变形较大的重点区域,冷态下采用0~0.2 mm渐变补偿的方式,设置一定的配合间隙,为热变形预留一定的自由度。分体水冷侧模较特殊,因水冷部位收缩较剧烈,故只在侧模非水冷部位45度配合面重点区域采用0~0.2 mm渐变补偿,水冷部位45度配合面不做该渐变补偿。针对一体式侧模,在与上模、下模配合的该侧模圆弧中部,冷态下采用0.15~0.45 mm的偏心铣,以弥补侧模在热态下圆弧中部向中心的变形量,针对分体式水冷侧模,只在与下模配合的该侧模圆弧中部,冷态下采用该偏心铣。下模与下模板间设置一定的间隙,给下模一定的热变形自由度。模具经过改进后,避免了其热变形导致的局部干涉,提高了配合质量及寿命。同时,毛坯正面轮辋尺寸精度得到提高,轮辋壁厚变薄并趋于稳定,飞边减少,大大降低成本,从而提高了综合效益。
【关键词】：铝合金轮毂 模具 热变形 ANSYS 补偿 改进方案
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG241
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外汽车铝合金轮毂的发展概况11-13
• 1.2.1 国外汽车铝合金轮毂的发展概况11
• 1.2.2 国内汽车铝合金轮毂的发展概况11-13
• 1.3 汽车轮毂材料研究概述13-16
• 1.3.1 钢铁材料13-14
• 1.3.2 铝合金材料14-16
• 1.3.3 复合材料16
• 1.4 铝合金轮毂生产工艺简介16-17
• 1.4.1 铸造法16-17
• 1.4.2 锻造法17
• 1.4.3 半固态模锻工艺17
• 1.5 模具热变形17
• 1.6 课题研究内容17-19
• 第2章 热变形数值模拟相关理论19-36
• 2.1 有限元分析理论19-20
• 2.1.1 虚功原理19-20
• 2.1.2 动力显式有限元法20
• 2.2 传热分析理论20-26
• 2.2.1 热传递的基本方式20-22
• 2.2.2 热学基本方程22-24
• 2.2.3 温度场变分原理及有限元求解24-26
• 2.3 热力耦合分析理论26-28
• 2.4 热变形的有限元法28-35
• 2.4.1 相关的基本方程28-31
• 2.4.2 热弹性有限元法31-35
• 2.5 ANSYS软件模拟35-36
• 第3章 模具热变形的分析研究36-47
• 3.1 下模热变形的分析研究（500 ℃条件下）36-40
• 3.1.2 下模无下模板任何约束时的热变形分析36-37
• 3.1.3 下模与下模板轴向径向双重约束下的变形分析37
• 3.1.4 下模与下模板轴向约束'径向间隙配合下的变形分析37-38
• 3.1.5 下模与下模板轴向间隙'径向间隙配合下的变形分析38-40
• 3.2 侧模热变形的分析研究40-41
• 3.3 上模变形趋势41
• 3.4 整体变形结果41-43
• 3.5 模具组织的失效分析43-47
• 3.5.1 模具材料的化学成分及热处理工艺43-44
• 3.5.2 模具失效前后的组织分析44-47
• 第4章 模具结构改进方案及改进后经济效益分析47-60
• 4.1 技术背景47
• 4.2 一体式侧模改进方案47-51
• 4.3 分体式侧模改进方案51-56
• 4.4 下模热变形改进方案56-58
• 4.5 改进后的效益分析58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果64-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

【参考文献】

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本文编号：737568