CAE技术在铝合金轮毂开发中的应用研究

摘要

CAE技术的应用是现代制造业必不可少的手段之一，提高产品质量的重要前提。当今世界发达国家在汽车轮毂新产品的开发设计过程中普遍使用CAE技术，而我国在开发设计轮毂时由于受到设计、工艺及制造条件的各种限制，尚处在静强度、类比和经验的传统设计阶段。本文对铝合金轮毂开发过程的CAE分析技术进行了研究，并对某型号铝合金轮毂的产品结构和铸造过程进行了CAE建模和分析，使轮毂产品的设计和工艺更合理，从而大大缩短开发周期，降低开发成本。 系统分析了铝合金轮毂产品的构造和模具设计特点，并对铝合金轮毂低压铸造工艺的优越性和可行性进行了系统分析。系统研究了铝合金轮毂的结构CAE分析技术，提出了相应的建模方法和S－N曲线无实验数据的估计，建立了铝合金轮毂弯曲疲劳、径向疲劳和冲击的模型，并采用Nastran、Fatigue和LS－DYNA软件对铝合金轮毂弯曲疲劳、径向疲劳和冲击进行了数值模拟，模拟结果与实验结果进行了比较，模拟结果和实验结果吻合较好，验证了CAE力学模型的准确性。系统研究了铝合金轮毂的低压铸造工艺数值模拟关键技术，重点分析了铝合金轮毂低压铸造充型、凝固数值模拟技术，并采用MAGMASOFT软件对某型号铝合金轮毂铸造工艺进行模拟。提出了预测缺陷的方法，运用缩松判矩对模拟结果进行缺陷分析，通过数值模拟对于工艺优化能提供一定的评价。