铝合金压铸工艺及虚拟工艺优化研究与应用

摘要

铝合金是目前压铸业中用量最大的一类有色金属结构材料，广泛应用于航空航天、轻工建材、交通运输等行业。压力铸造技术是特种铸造的一种，因其充型能力强，生产效率高，能够实现铸件的终形或近终形成型等优点得到越来越广泛的应用。但多数压铸企业仍采用传统的基于经验反复试模修模的方式进行压铸工艺设计以确保压铸件的质量，导致压铸件整个生产周期延长、成本增高，特别是对于结构比较复杂的压铸件。由于压力铸造高速高压的作用，金属液流动过程难以预测，易产生冷隔、卷气、浇不足等缺陷，影响产品的良品率的同时还会冲蚀模具。
　　本文以合作单位提供的汽车铝合金缸体缺陷件为研究对象。利用p-Q2图技术、数值模拟技术和稳健性理论得到结构合理且能保证压铸件质量最稳定的压铸工艺方案，以达到减少试模时间，确保产品质量，指导实际生产的目的。
　　首先利用VB语言开发出一套p-Q2图自动绘制系统，利用该系统可以解决压铸模浇口尺寸、压射速度和压射压力之间相互匹配的技术难题；然后利用压铸数值模拟技术，通过虚拟工艺实验的方式分析初始压铸模产生压铸缺陷的原因，并给出改进方案；再对改进方案进行虚拟工艺实验，并进一步优化压铸模浇注排溢系统；接着在优化方案基础上，对压铸模进行基于正交试验的稳健性分析，观察在噪声因素影响下各组压铸工艺参数的充型过程，得到以缩孔缩松缺陷为衡量目标的虚拟试验结果，并以望小特性进行信噪比的计算，得到保证产品质量时对噪声因素变化最不敏感的一组最优参数组合；最后利用这一组最优压铸工艺参数进行实际生产。
　　结果表明，保证压铸件质量最稳定的一组工艺参数为压射速度为3.3m/s，浇注温度为670°C，模具温度为280°C，换热系数为1100W/m2·K。通过生产验证，该组参数虚拟实验的结果与实际生产情况基本相符，压铸件质量良好，尺寸精确，达到生产要求。

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第1章 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 铝合金压铸技术概述

1.3 压铸机/模p-Q 2图技术发展概况

1.4 铸造模拟仿真技术发展概况

1.5 本论文的主要研究内容

第2章 铝合金压铸关键技术

2.1 铝合金压铸工艺参数

2.2 压铸机/模p-Q 2图技术

2.3 压铸过程数值模拟技术

2.4 压铸工艺稳健性设计

第3章 压铸机/模p-Q 2图自动绘制系统的研发

3.1 压铸机/模p-Q 2图自动绘制系统的开发环境

3.2 压铸机/模p-Q 2图自动绘制系统的开发流程

3.3 压铸机/模p-Q 2图自动绘制界面开发

3.4 p-Q 2图自动绘制系统应用实例

第4章 铝合金缸体初始压铸件缺陷分析

4.1 铝合金缸体结构

4.2 初始压铸模具方案

4.3 初始压铸件缺陷分析

第5章 铝合金缸体压铸模具改进设计及虚拟工艺分析

5.1 铝合金缸体压铸模具改进设计

5.2 改进方案虚拟工艺分析

第6章 改进方案的工艺优化及稳健性分析

6.1 可控因素和噪声因素的确定

6.2 虚拟工艺优化及稳健性分析

6.3 优化方案的实际生产验证

第7章 结论与展望

致谢

参考文献

在学期间发表的学术论文