汽车安全带旋转芯轴压铸件的充型模拟及模具设计

摘要

压力铸造具有生产效率高，压铸件尺寸精度高，组织致密，具有较高的强度和硬度等优点，广泛的运用于工业生产之中。压铸模具在整个压铸生产中占有重要的地位。传统的压铸模具设计过程存在着过多的依赖于模具工程师的个人经验，模具设计的周期较长，设计工作繁重等缺点。
　　 压铸的充型过程对压铸件的质量有着重要的影响。压铸件中许多缺陷都是由于充型过程不平稳造成的。压铸模具的浇注系统和溢流槽的设计合理与否很大程度上决定着压铸充型过程是否平稳。本文开始先根据作者的经验设计了一个汽车安全带旋转芯轴压铸模具的浇注系统和溢流槽的工艺方案。引入铸造数值模拟软件Pro/CAST对汽车安全带旋转芯轴压铸件的充型过程进行模拟，发现充型过程平稳，但是在压铸件的两端发现了缩松缺陷。针对这个问题，作者在原工艺方案的基础之上在压铸件的两端分别增设了一个溢流槽。再用Pro/CAST观察充型过程是整个充型过程。发现充型过程平稳，缩松缺陷被转移到增设的溢流槽中去了，通过后续加工，可以将缩松的部位切除。达到了对压铸件的质量要求。
　　 在完成浇注系统和溢流槽的优化设计的基础之上，用Pro/Engineer2.0模具设计模块完成压铸模具型腔和斜滑块抽芯机构的设计。传统的压铸模具设计是在完成模具型腔的设计后，直接在二维设计软件里完成模架的设计，这种设计方法具有劳动强度大、设计不直观、设计周期比较长等缺点，本文通过模架专家系统EMX4.1的引入，直接在EMX4.1里三维地添加模架降低了设计的的强度，缩短了模架设计的周期，增强了模架设计的直观性。
　　 本文通过引入数值模拟软件Pro/CAST对汽车安全带旋转芯轴压铸件充型过程进行模拟，优化浇注系统和溢流槽的设计，指导了作者的模具设计过程。通过Pro/Engineer2.0模具设计模块完成模具的型腔设计和斜滑块抽芯机构的设计，通过模架专家系统EMX4.1的引入完成了模具的模架设计，缩短了模架设计的周期，通过以上的运用充分体现了CAD/CAE技术对压铸模具设计的提升作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1国内外发展概况

1.2压铸成型CAE概况

1.3本文研究的意义

1.4本文研究的目的

1.5本文研究的内容

2压铸工艺介绍

2.1压铸工艺特点

2.2压铸件常见缺陷和解决方法

2.2.1流痕

2.2.2冷隔

2.2.3擦伤

2.2.4凹陷

2.2.5气泡

2.2.6气孔

2.2.7缩孔

2.2.8花纹

2.2.9裂纹

2.2.10欠铸

2.2.11压痕

2.2.12网状毛刺

2.2.13有色斑点

2.2.14麻面

2.2.15飞边

2.2.16分层

2.2.17疏松

2.2.18错边(错扣)

2.2.19变形

2.2.20碰伤

2.2.21硬质点

2.2.22脆性

2.2.23渗漏

2.2.24化学成分不符合要求

2.2.25机械性能不符合要求

3压铸数值模拟和模具设计软件介绍

3.1 Pro/CAST简介

3.1.1序

3.1.2适用范围

3.1.3 Pro/CAST材料数据库

3.1.4 Pro/CAST模拟分析能力

3.1.5 Pro/CAST分析模块

3.1.6 Pro/CAST特点

3.2 Pro/Engineer 2.0模具设计简介

3.3 EMX.4.1简介

3.3.1专家模架系统(EMX)特点

4初始压铸工艺参数确定

4.1压铸件的基本参数

4.2确定压铸机型号

4.2.1确定比压

4.2.2计算胀型力

4.2.3压铸机部分性能指标校核

4.3分型面的选择

5压铸工艺数值模拟

5.1填充过程的有关理论

5.1.1喷射填充理论

5.1.2“全壁厚”填充理论

5.1.3三阶段填充理论

5.2压铸数值模拟理论与数学模型

5.2.1有关热场数值模拟的理论基础

5.2.2充型模拟控制方程

5.2.3自由表面的处理

5.2.4压铸的边界条件

5.3模拟分析流程图

5.4浇注系统设计方案

5.4.1内浇口的设计

5.4.2横浇道的设计

5.4.3溢流槽的设计

5.4.4分析模型的建立

5.5文件格式

5.6网格划分

5.7数值模拟所设置的相关参数

5.8方案模拟分析

5.8.1充型过程模拟

5.8.2缺陷分析

5.9优化过后方案的模拟分析

5.9.1优化方案充型过程分析

5.9.2优化方案缺陷分析

6压铸模具设计

6.1压铸模具材料选择及热处理

6.1.1模具材料的要求

6.1.2模具材料的选择

6.2成型零件的设计

6.2.1动模镶块和定模镶块的设计

6.3套板的设计

6.4排气槽的设计

6.5抽芯机构的设计

6.5.2抽芯机构设计要点

6.5.3斜滑块抽芯机构的设计要点

6.5.4抽芯力

6.5.5抽芯距离的确定

6.5.6斜销的设计

6.6压铸模具模架的设计

6.6.1用EMX4.1添加基础模架

6.6.2用EMX 4.1添加附件

6.6.3模具的装配

7结论

致 谢

参考文献

附 录 A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录