低压铸造模具温度控制方法研究

发布时间：2020-03-26 19:08

【摘要】：低压铸造技术在20世纪40年代用于工业生产,它是一种反重力铸造技术。目前,低压铸造主要采用铝、镁合金材料生产铸件。低压铸造的原理是向装有熔融铝合金的保温炉加压,液态铝合金在压力的作用下由升液管进入模具型腔内,最终在压力作用下铸件凝固成形。低压铸造中浇道与补缩通道在较低的压力作用下结合在一起,有利于提高充型的平稳性,同时还解决了铸件补缩不合理的问题,使铸件质量大大提高。此外,低压铸造技术还具有补缩压力高、温度梯度大等优点,可以提高铸件的成形质量。由于铸件向轻量化方向发展,为了满足现代生产需求,铸件生产技术和生产工艺需要不断改善。而低压铸造技术在满足铸造零件轻量化要求方面,具有明显的优势和应用前景。在低压铸造过程中,模具温度不仅影响铸件的成形质量,还影响模具的使用寿命。模具温度控制系统具有非线性、大时滞的特点,传统的控制方法难以保证模具温度的控制精度。因此,对模具温度控制方法的研究具有重要的理论研究意义和工程应用价值。论文主要研究内容是低压铸造过程中模具的冷却,使用ProCAST铸造仿真软件对低压铸造过程进行数值模拟仿真,获得了无冷却系统和有冷却系统的轮毂铸件低压铸造过程仿真结果,分析了有无冷却系统对铸件质量的影响,并进行了模具内部冷却通道的的设计,提出了冷却水循环方案。通过对模具冷却系统的分析,建立了模具温度控制系统,并对主要元件进行了选型。在此基础上,研究了模具温度控制算法。通过对比传统PID控制算法、模糊PID控制算法、Smith预估算法,提出了Smith模糊PID控制算法。利用Matlab/Smulink模块建立了PID控制系统、模糊PID控制系统、Smith模糊PID控制系统模型,并对仿真结果进行了对比分析。结果表明:Smith模糊PID算法比传统的PID控制算法和模糊PID控制算法有更高的模温控制精度和更好的鲁棒性,有利于提高模温控制系统的平稳性。
【图文】：

三维视图如图 2-1 所示。根据低压悬臂铸造机开合模结构特性，开合模机构为双开模,所以模具设计为左、右模。图2-1 轮毂及模具3D视图Fig.2-1 3D view of wheel hub and mould图2-2 铸件及浇注系统Fig.2-2 Casting and casting system浇注系统的尺寸是根据铸件的尺寸确定的。因为浇注系统主要由升液管和内浇道组成，，为了保证金属液充型平稳，设计了一个直径为 50mm 的浇注系统。浇注系统和铸件是直接接触的，所以在三维模型中与铸件组合在一起节省了模型装配步骤。铸件及浇注系统组合如图 2-2 所示。

图2-1 轮毂及模具3D视图Fig.2-1 3D view of wheel hub and mould图2-2 铸件及浇注系统Fig.2-2 Casting and casting system浇注系统的尺寸是根据铸件的尺寸确定的。因为浇注系统主要由升液管和内浇道组成，为了保证金属液充型平稳，设计了一个直径为 50mm 的浇注系统。浇注系统和铸件是直接接触的，所以在三维模型中与铸件组合在一起节省了模型装配步骤。铸件及浇注系统组合如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TG241

【参考文献】

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本文编号：2601845