局部挤压辅助HPDC成型降低发动机支架气孔缺陷的研究

发布时间：2017-10-27 15:03

  本文关键词：局部挤压辅助HPDC成型降低发动机支架气孔缺陷的研究

  更多相关文章： 发动机支架 局部挤压 高压压铸 气孔 数值模拟

【摘要】：随着汽车轻量化发展,汽车零部件产品在设计过程中,会发生因减重而变得结构比较复杂的情况,给传统生产方式带来了巨大挑战。对于XXX汽车发动机右支架,虽然其体积比较小,但结构较为复杂,传统压铸成型中铸造压力无法有效作用到其气孔缺陷位置,使得在保压凝固后支架局部气孔缺陷暴露,直接影响着支架的相关性能。对于零部件生产企业来讲,若能合理、有效降低支架压铸生产所出现的气孔缺陷,将大大提升支架强度、提高生产效率,从而一定程度上提升整车开发性能。本文目的在于寻求合理降低发动机支架气孔缺陷的方式、方法。本文所采用的是理论分析、CAE仿真以及试验对比分析相结合的研究方法。研究结果表明:通过CAE理论、工艺对气孔影响机理、压力作用等理论研究,建立了CAE分析、模具设计、工艺优化及局部挤压工艺辅助相结合高效降低气孔缺陷的体系,从而改善轻量化铝合金零部件的生产方式、方法。本文主要研究工作及结论有:(1)分析高压压铸(HPDC)成型理论及气、缩孔形成机理,对压铸成型工艺进行了系统的分析,研究各工艺参数的选取对气孔缺陷的影响趋势,确定各工艺取值范围,同时介绍了压铸成型过程CAE模拟所涉及到的数理方程。为后续气孔缺陷的预测及解决方案的提出提供了一定的理论基础。(2)利用Magmasoft软件对汽车发动机支架高压压铸(HPDC)成型过程进行数值模拟,预测验证了支架缺陷种类及位置与实际生产试验的一致性。结果表明:其气孔率较高的原因是铸件高低分型大、壁厚不均及浇口过早的凝固,导致气体难以排出,且局部无法得到压力的良好作用,故形成气孔缺陷。(3)通过对压铸工艺参数(铸造压力、高速速度、高速区间等)进行优化分析,确定最佳工艺组合。优化结果表明:高速速度3.5m/s、高速区间200mm、增压压力100MPa时可得到气孔缺陷相对较低的产品,但局部气孔直径仍然较大、气孔率较高,仍处在不合格范围。工艺优化对解决局部气孔缺陷影响并不明显,虽然气孔缺陷得到了改善,但气孔率仍处于不合格范围,并未最大程度降低气孔缺陷。(4)提出局部挤压工艺降低气孔缺陷的方法,通过分析气孔形成原因及位置设计局部挤压装置。根据发动机支架具体结构特征,对挤压销、销套及挤压油缸进行了详细的分析,同时优化局部挤压工艺参数,从而解决了远端承载孔周围气孔缺陷问题,最后运用X-ray实时成像技术予以验证。结果表明:铸造压力100MPa,挤压压力360MPa,挤压延迟时间1s,挤压持续时间5s时可以得到表面质量光滑、内部气孔良好的铸件,最大气孔直径0.46mm,建立了将局部挤压工艺与高压压铸及CAE相结合的高效发动机支架生产方式,使发动机支架气孔率降低至0.6%,有效提升生产效率。
【关键词】：发动机支架 局部挤压 高压压铸 气孔 数值模拟
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景与意义11-12
• 1.2 高压压铸（HPDC）成型研究现状12-14
• 1.2.1 高压压铸（HPDC）成型缺陷优化的研究12-13
• 1.2.2 高压压铸（HPDC）成型CAE仿真的研究13-14
• 1.3 局部挤压技术研究现状14-17
• 1.3.1 局部挤压技术国内外研究现状14-16
• 1.3.2 局部挤压技术的应用前景及问题16-17
• 1.4 本文研究内容及技术方案17-18
• 1.5 本章小结18-20
• 第2章 发动机支架HPDC成型理论研究20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 高压压铸（HPDC）成型理论介绍20-21
• 2.3 汽车发动机支架HPDC成型气孔缺陷分析21-26
• 2.3.1 气孔缺陷形成机理22-24
• 2.3.2 缩孔缺陷形成机理24-26
• 2.4 高压压铸成型工艺参数分析26-31
• 2.4.1 压铸成型过程中压力的作用26-28
• 2.4.2 压铸成型过程中速度的作用28-31
• 2.5 高压压铸（HPDC）成型CAE数值模拟理论31-33
• 2.5.1 充型模拟数理方程31-32
• 2.5.2 凝固模拟数理方程32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 发动机支架HPDC成型气孔缺陷分析34-57
• 3.1 引言34
• 3.2 发动机支架结构及HPDC成型工艺分析34-39
• 3.2.1 产品结构分析34-35
• 3.2.2 模具结构设计分析35-36
• 3.2.3 工艺参数的选取36-39
• 3.3 CAE仿真模拟发动机支架HPDC成型缺陷预测39-47
• 3.3.1 前处理39-43
• 3.3.2 充型过程模拟结果与分析43-46
• 3.3.3 凝固过程模拟结果与分析46-47
• 3.4 发动机支架HPDC成型缺陷及工艺优化分析47-56
• 3.4.1 铝合金熔炼、除渣除气48-50
• 3.4.2 工艺优化铝合金支架生产试验分析50-53
• 3.4.3 正交优化(Taguchi)方案53-54
• 3.4.4 工艺优化结果分析54-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第4章 局部挤压工艺辅助HPDC成型的研究57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 局部挤压方案设计57-64
• 4.2.1 局部挤压理论介绍57-58
• 4.2.2 挤压油缸及挤压销结构设计58-62
• 4.2.3 局部挤压试验方案设计62-64
• 4.3 局部挤压工艺参数分析64-66
• 4.3.1 挤压延迟时间65
• 4.3.2 挤压深度65-66
• 4.3.3 挤压持续时间66
• 4.4 试验结果分析66-72
• 4.4.1 局部挤压试验工艺方案及结果分析66-69
• 4.4.2 挤压延迟时间与挤压深度关系69-70
• 4.4.3 挤压持续时间对气孔缺陷影响70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 创新点74
• 5.3 展望74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵彦玲;车万博;周凯;铉佳平;车春雨;;轧制气孔缺陷变形行为有限元分析[J];江苏大学学报(自然科学版);2013年05期

2 杨宝珠,薛征兵,陈红飞;汽车后钢板弹簧座铸造气孔缺陷分析及对策[J];陕西汽车;2001年04期

3 孙立伟;王小娜;;B系列曲轴箱气孔缺陷成因分析及对策[J];装备制造技术;2013年07期

4 周正光;;气缸套气孔缺陷分析与防止[J];汽车科技;1993年02期

5 张松;防止气孔的添加剂[J];铁道机车车辆工人;1994年04期

6 曾学军;减少气孔缺陷、提高6135机体成品率[J];柴油机设计与制造;1998年03期

7 刘文显,薛英杰,刘朝健,高鹏怀;导架气孔缺陷的研究与攻关[J];机械研究与应用;2002年03期

8 肖柯则;;铸铁气孔缺陷的扫描电镜分析[J];内蒙古工学院学报;1986年01期

9 刘伏梅;消除铝活塞气孔缺陷的小经验[J];内燃机配件;1985年02期

10 吕显志;;分配阀体气孔问题的消除[J];应用科技;1990年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 黄政;;解决微车缸体气孔缺陷的工艺措施[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

2 杨建林;;浅谈铸件砂眼气孔缺陷及预防措施[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

3 安居焕;;钩舌气孔缺陷分析及改进措施[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年

4 朱泰桦;李海群;罗成坤;;改进铸造工艺,减少曲轴箱气孔缺陷[A];2009中国铸造活动周论文集[C];2009年

5 陈振国;;液压件铸件气孔缺陷产生的原因分析及解决对策[A];第八届21省（市、自治区）4市铸造学术年会论文集[C];2006年

6 李春荣;;树脂砂生产铸铁件气孔缺陷的产生与防治措施[A];首届中国大型铸锻件制造技术发展论坛论文集[C];2006年

7 樊坚兴;;减少阀体类铸件的气孔缺陷[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年

8 路利鹏;;焊接气孔形成及纠正措施[A];2012年全国地方机械工程学会学术年会论文集（河南分册）[C];2012年

9 路利鹏;;焊接气孔形成及纠正措施[A];2011年河南省先进制造技术学术年会论文集[C];2011年

10 黄政;;465Q汽车发动机缸体气孔缺陷的解决[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 吴小福;微晶玻璃陶瓷复合板烧成气孔早期实时控制工艺[N];广东建设报;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王韬涛;铝合金显微气孔演化数值模拟及其软件开发[D];东南大学;2016年

2 高子威;局部挤压辅助HPDC成型降低发动机支架气孔缺陷的研究[D];浙江工业大学;2016年

3 徐鹏翱;铝合金轧制气孔、疏松缺陷的有限元模拟及控制[D];哈尔滨理工大学;2012年

4 黄木春;2219铝合金FSW/VPPAW交叉焊缝组织性能和气孔缺陷研究[D];重庆理工大学;2014年

5 袁肇飞;基于特殊结构光的BGA焊点气孔缺陷检测[D];上海交通大学;2008年

6 夏立平;4100QB柴油机机体气孔缺陷的分析与防治[D];昆明理工大学;2007年

，

本文编号：1103978