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压铸镁合金汽车转向管柱支架CAE

作　者: 霍成鹏
导　师: 刘正；毛萍莉
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 镁合金压铸慢压射热循环数值模拟
分类号: TG249.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 37次
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内容摘要

随着人们对节能减排的重视,很多汽车零部件厂商开始思考汽车轻量化对材料选择的要求。作为工程应用中最轻的金属材料,镁合金得到越来越多的关注和重视。为此,本文针对汽车转向管柱支架的试制,开展了如下研究。先利用三维制图软件建立3维实体模型,计算出压铸时浇注系统的直浇道、横浇道、内浇道截面积,同时设计3组浇注系统,利用Flow-3D软件对这三种浇注系统进行充型模拟,通过表面缺陷和卷气的对比得出扇形浇注系统为最佳的浇注系统。再以浇注温度、模具温度和冲头速度为充型工艺优化参数,利用正交试验方法优化9组工艺参数,采用AZ91D合金,通过Flow-3D软件对9组工艺参数模拟最终得出较优的工艺参数为:浇注温度为720℃、模具温度为210℃、冲头速度为2.3m/s时候能得到更少的卷气含量。选用浇注温度为680℃、模具温度为220℃、压射速度为5.7m/s能得到较少的表面缺陷百分数。最终得出浇注温度为680℃、模具温度为220℃、冲头速度为4.5m/s为最佳工艺参数。通过理论计算及数值模拟对镁合金汽车转向管柱支架慢压射过程金属液的充填情况进行分析,确定慢压射的最佳工艺参数:加速度为0.6m/s²,慢压射速度为0.4m/s是慢压射阶段工艺参数组合。为了提高模具寿命,设计了A和B的2组循环水道进行数值模拟。方案B的模具温度和型腔内壁的温度是浇注温度的40%左右,而方案A的温度则要高一些。方案B的模具能量波动范围6.5×10¹²J⁹.1×10¹²J,要比方案A的能量波动9.4×10¹²J⁶.5×10¹²J范围小。结果得出方案B较方案A比较会最先达到模具热平衡状态。本文通过CAE的方法对压铸镁合金汽车转向管柱支架进行模拟和分析,其结果可为镁合金汽车转向管柱支架的研制提供参考,以达到缩短研发周期,节约研发费用、提高产品质量的目的。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-25
  1.1 CAE 及在汽车零部件开发上的应用  11-13
  1.2 镁合金及在汽车轻量化上的应用  13-16
  1.3 镁合金汽车零部件压铸技术应用概况  16-17
  1.4 镁合金压铸及慢压射技术简介  17-19
  1.5 铸造及数值模拟仿真技术  19-24
    1.5.1 压铸模拟仿真  20-21
    1.5.2 压铸仿真模拟数学模型  21-23
    1.5.3 应用数值模拟软件  23-24
  1.6 本课题研究的意义  24-25
第二章试验方法  25-28
  2.1 试验方法及路线  26
  2.2 实验材料  26-27
  2.3 实验步骤  27-28
第三章汽车转向管柱支架浇注系统设计及仿真模拟  28-41
  3.1 汽车转向管柱支架浇注系统计算  28-30
    3.1.1 内浇口截面积计算  28-29
    3.1.2 横浇道截面积计算  29
    3.1.3 直浇道截面积计算  29
    3.1.4 溢流槽、排气槽的设计  29-30
  3.2 汽车转向管柱支架数值模拟  30-41
    3.2.1 浇注系统的设计  30-31
    3.2.2 仿真模拟前处理  31-32
    3.2.3 模拟参数设定  32-34
    3.2.4 正交试验  34-41
第四章慢压射工艺参数测定  41-48
  4.1 慢压射阶段理论计算  41-42
  4.2 慢压射过程数值模拟优化  42-48
    4.2.1 模型的建立  42-43
    4.2.2 压室慢压射过程模拟计算  43-46
    4.2.3 压室模拟卷气分布  46-48
第五章汽车转向管柱支架压铸模具热循环数值模拟  48-54
  5.1 冷却水管的设计  48-50
  5.2 模拟过程工艺参数  50-54
    5.2.1 模拟过程参数设定  50
    5.2.2 模拟结果分析  50-54
第六章结论  54-55
参考文献  55-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

压铸镁合金汽车转向管柱支架CAE

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