基于铸造CAD/CAE技术的压铸工艺参数的分析与研究

摘要

在全世界节能减排的大环境下,对轻合金(镁合金)的使用需求越来越大。对压铸这种轻合金的主要成形工艺的要求也越来越高。在计算机技术日新月异的今天,CAD/CAE/CAM技术已成为压铸工艺发展的主要方向。本文基于商业铸造CAE软件,以由镁合金拉伸、冲击试棒构成的压铸件为研究对象,以三维造型软件Pro/E为建模平台,在传统压铸工艺的理论基础上,对该厚壁压铸件进行工艺开发与设计。提出了利用PQ2图对铸造工艺与压铸机性能进行匹配,选择模拟参数的CAE方法。
　　 设计实验,采用设置冷却曲线控制点的方法,采集铸件凝固过程中的温度变化,从而反映不同冷却水方案下的铸件凝固效果,对方案进行优化选择,便于后续观察压射速度,这一单一变量对压铸件充型、凝固过程的影响。在PQ2图的时间一速度窗口与内浇口截面积的匹配范围内,设计三组压射速度不同的实验方案。结合相同的初始、边界条件,对三种方案分别进行模拟,以追踪粒子、充型百分比及凝固百分比的形式来表型压射速度的影响。同时以多种分析方式多角度展现铸件的温度场、流场及铸造缺陷。研究表明,厚壁压铸件的充型速度不宜过大,以免增加金属液在型腔内的紊流程度,同时减少金属液在浇道内卷入的空气含量,即减少铸件内可能出现的缩孔、缩松体积,保证铸件质量。
　　 压铸CAE技术彻底改变了压铸工艺方案在制定过程中的不确定性与不可重复性,确保模具制造的成功率与铸件质量,缩短产品开发周期的同时降低成本,对提高企业生产水平和竞争力有着重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 选题意义

1.1.1 概述

1.1.2 意义

1.2 CAD/CAE技术在压力铸造中的应用

1.2.1 CAD技术在压力铸造中的应用

1.2.2 CAE技术在压力铸造中的应用

1.3 课题的国内外研究现状

1.3.1 国外发展状况

1.3.2 国内发展状况

1.4 镁合金的特点与成形方法

1.4.1 镁合金的特点

1.4.2 镁合金的成形方法

1.5 论文的研究任务

1.6 本章小结

第2章 铸造CAE技术压铸过程中的理论依据与原理

2.1 铸造CAE技术的数值模拟理论基础

2.1.1 充型过程的数值求解方法

2.2 压铸工艺的流场数值模拟过程

2.2.1 边界条件与潜热处理

2.2.2 流场数值模拟过程

2.3 凝固过程的数值模拟模型

2.4 MAGMAsoft软件在压铸中的应用

2.4.1 MAGMAsoft软件介绍

2.4.2 软件结构

2.4.3 软件的主要模块

2.4.4 模拟流程

2.4 本章小结

第3章 镁合金厚壁压铸铸件的模型设计与参数确定

3.1 镁合金铸件介绍

3.2 试棒压铸件的结构设计

3.3 压铸模分型面的设计

3.3.1 分型面的设计原则

3.3.2 分型面的基本类型

3.3.3 试棒压铸件的分型面设计

3.4 压铸模浇注系统的设计

3.4.1 浇注系统设计注意事项

3.4.2 内浇口设计

3.4.3 直浇道设计

3.4.4 横浇道设计

3.4.5 溢流槽的设计

3.4.6 试棒压铸模浇注系统设计方案

3.5 压铸机的选择

3.6 利用PQ2图优化浇注系统

3.6.1 PQ2图的绘制

3.6.2 PQ2图对内浇口截面积的优化

3.7 冷却系统的设计

3.7.1 冷却系统的作用、冷却方式与设计原则

3.7.2 冷却水道的设计

3.8 本章小结

第4章 试棒压铸件的数值模拟结果

4.1 压铸件数值模拟的前处理过程

4.1.1 三维造型与文件格式转换

4.1.2 文件导入与控制点设置

4.1.3 网格划分

4.2 压铸件的数值模拟过程

4.2.1 初始条件的设置

4.2.2 时间参数的选择

4.2.3 压射速度参数的选择

4.2.4 冷却水道的数值模拟结果与方案确定

4.2.5 设计对比压射速度影响的充型方案

4.3 压铸件的数值模拟结果

4.3.1 充型过程的数值模拟

4.3.2 凝固过程的数值模拟

4.3.3 利用多种判据横向对比三种方案下铸件的缺陷

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文