大型复杂动力总成部件的压铸模具温度场与应力场研究

摘要

压力铸造模具的温度场及应力场分布对于提高产品质量、提高压铸生产效率以及延长模具寿命有着重要的影响。对于大型复杂压铸件模具,获得较好的模具温度场及应力场尤为重要。
　　本文以某大型复杂铝合金动力总成部件为对象,在对压铸件进行结构分析的基础上,设计出了该铸件的压铸浇注系统及排溢系统,采用数值模拟方法优化了浇注系统结构。基于模拟优化结果完成了该零件的压铸模具结构设计。
　　根据设计出的模具结构,对压铸模具的温度场进行了数值模拟。主要分析了浇注温度、模具预热温度、冷却水温度及冷却水流速对模具温度场变化的影响。结果表明:
　　(1)较低的浇注温度,可以有效减小模具最高温度、模具温度变化幅度和温差梯度。
　　(2)较高的模具预热温度可以有效的减小到达热平衡时所需循环次数,同时可以减小模具温差梯度。
　　(3)在设定的冷却水温度范围内时,冷却水温度变化对模具温度变化的影响较小。
　　(4)较高的冷却水流速可以迅速降低模具温度,有效地降低模具温度梯度,使得模具温度分布更加均匀,但过高的流速会导致在下一模压铸时模具表面的温度变化幅度增大。
　　因此选择的优化工艺参数为浇注温度为923K,模具预热温度为523K,冷却水温度选择为室温303K即可,冷却水流速选择为4m/s。
　　根据温度场模拟分析结果,对铸件应力场进行了分析,绘制了应力变化曲线及模具表面的应变曲线。发现其最大应变约为0.023mm。并预测了模具寿命约为100000模。
　　实际生产结果表明:本文对大型复杂压铸模温度场和应力场的分析与现场测试结果基本一致,验证了分析结果的合理性。

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1 绪论

1.1压铸技术特点

1.2国内外研究现状、水平及发展趋势

1.3 本课题的研究意义

1.4 本文主要研究内容及途径

1.5 主要研究步骤

2动力总成部件的压铸工艺及模具设计

2.1铸件结构及其特点

2.2浇注系统和溢流排气系统设计

2.3 流动场数值模拟分析

2.4铸件模具及冷却系统设计

2.5本章小结

3压铸模温度场数值模拟及分析

3.1热物性参数设置

3.2 模具温度变化规律及分析方法

3.3离型腔表面距离对模具温度的影响

3.4浇注温度对模具温度场影响

3.5模具预热温度对模具温度场影响

3.6 冷却水系统对模具温度场影响

3.7本章小结

4压铸模应力场数值模拟及分析

4.1热应力模拟参数设置

4.2模具应力场数值模拟结果分析

4.3 模具寿命估算

4.4本章小结

5压铸生产验证

5.1压铸流动过程的验证

5.1大型复杂压铸件生产验证

5.2压铸模具温度场生产验证

5.3本章小结

6总结与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录