汽车减震器支撑件压铸成型工艺研究

摘要

与国外先进技术相比,国内在镁合金压铸零部件成型技术的研究方面存在一定差距,具体体现在废品率高、试模成本高、创新能力差以及对汽车承载件的研究开发不足等方面。因此,使用先进技术研究镁合金压铸产品成型过程和控制产品缺陷具有重要的意义。
　　 模具浇注系统和排溢系统及工艺参数对压铸件的成型缺陷有直接的影响,本文以镁合金汽车减震器支撑件为研究对象,对压铸成型过程及成型缺陷进行深入研究。首先使用Procast软件对支撑件成型方案进行数值模拟,结合实验预测分析成型缺陷,验证模拟软件的可靠性；其次为降低成型缺陷,分析原成型方案的不足,对模具浇注和排溢系统进行重新设计；再次,分析了多个工艺参数对成型缺陷的影响,综合正交试验、神经网络和遗传算法等方法优化工艺参数,最大限度地减少压铸缺陷；最后,对比两种方案热裂纹倾向区域在准固相区(90％　　 研究表明,原成型方案铸件缺陷较严重,零件的成型质量较差,同时模具浇注系统存在较严重不合理之处,与成型缺陷直接相关,应改进模具浇注系统。对比两种成型方案数值模拟结果,改进浇注系统有效降低了成型缺陷,缩松、缩孔区域相对原方案减少约2／3,热裂纹缺陷完全消除。
　　 综合正交试验、BP神经网络和遗传算法,对压射比压、预热温度、充填速度以及模具温度四个工艺参数优化,得到了最优工艺参数,有利于进一步降低成型缺陷,提高产品的质量。
　　 准固相区间的温度差△T与热裂纹的发生有一定关系,△T越大,晶间补缩越困难,热裂纹越容易形成；准固相区的σ1矾和(σ)平均峰值大小可以作为判断热裂纹发生的力学因素,当σ1／σb>1,(σ)／σs>1同时成立时,热裂纹倾向明显。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 镁合金及压铸镁合金的应用

1.2.1 镁合金及其压铸性能

1.2.2 汽车用镁合金压铸件的发展

1.3 压铸成型工艺与技术特点

1.4 镁合金压铸成型技术的国内外发展现状

1.5 镁合金压铸成型数值模拟发展概况

1.6 课题来源及研究内容

1.6.1 课题来源及研究目的意义

1.6.2 课题主要研究内容

第二章 压铸成型有限元模拟理论基础

2.1 充型过程的数学描述

2.2 凝固过程数学描述

2.3 压铸初始和传热边界条件

2.4 凝固潜热的处理

2.5 压铸成型过程铸件缺陷预测

2.5.1 Niyama法

2.5.2 温度梯度法

2.5.3 临界固相率法

2.5.4 等固相线法

2.6 本章小结

第三章 减震器支撑件压铸成型有限元模拟与缺陷预测

3.1 支撑件几何信息与三维建模

3.2 压铸模具设计理论

3.2.1 分型面设计原则与分类

3.2.2 浇注系统结构与设计理论

3.2.3 排溢系统设计

3.2 原始成型方案数值模拟与缺陷预测

3.3.1 模型有限元网格划分

3.3.2 模拟参数的确定

3.3.3 压铸充型过程数值模拟

3.3.4 数值模拟结果与分析

3.4 原始成型方案实验验证及结果分析

3.5 本章小结

第四章 减震器支撑件浇注系统的改进与优化

4.1 原始方案浇注系统的不合理设计

4.2 改进方案浇注系统理论设计

4.3 PQ2图优化改进方案浇注系统设计

4.4 正交试验优化工艺参数

4.4.1 目标参数的建立分析

4.4.2 正交表的建立和结果分析

4.4.3 极差分析

4.5 改进设计方案数值模拟与结果对比分析

4.5.1 充型过程分析

4.5.2 温度场和凝固场过程对比分析

4.5.3 缩松、缩孔缺陷分析

4.5.4 等效应力分析

4.5.5 最大丰应力分析

4.6 神经网络模型的建立

4.6.1 神经网络建立

4.6.2 优化目标确立和BP网络设计

4.6.3 样本参数的获取和BP网络学习

4.7 遗传算法模型的建立

4.7.1 神经网络与遗传算法的结合

4.7.2 遗传算法数学模型

4.7.3 遗传算法编程

4.8 优化结果的模拟验证及分析

4.9 本章小结

第五章 支撑件热裂成因理论分析

5.1 热裂形成机理

5.2 压铸件成型过程中产生应力和变形机理

5.3 模拟分析热力学模型及准固相区多物理场参数模型建立

5.4 仿真与实验结果分析

5.4.1 热裂纹数值模拟结果与实物验证分析

5.4.2 两种方案热裂纹区域在准固相区的温度差对比分析

5.4.3 两种方案热裂纹区域在准固相区的应力对比分析

5.5 本章小结

第六章 工作总结与研究展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参与项目