铝合金轮毂低压铸造工艺的数值模拟

论文摘要

本文采用ProCAST软件模拟了铝合金轮毂低压铸造充型及凝固过程,优化铸造工艺,消除铸件缺陷,使模具的设计和铸造工艺更合理,从而大大缩短开发周期,降低生产成本。在本论文中,采用Pro/E创建模型。对金属型低压铸造,由于至少包括金属型及铸件,必须使用装配方式。Pro/E输出默认的实体格式文件对装配为.asm。这种格式文件不能被ProCAST接受,因而只能通过标准接口格式文件与ProCAST进行数据传递,主要有三种方式:在MeshCAST中划分面网格和体网格;在Pro/E中划分面网格,在MeshCAST中划分体网格;在Pro/E划分面网格和体网格。在实验中发现这三种方式在处理铸件/铸型接触面时(尤其是对于复杂件来说)会产生问题,导致体网格生成困难甚至无法生成。在此引入了HyperMesh软件来划分网格,经过测试,通过HyperMesh软件划分网格后能够读入MeshCAST,从而进行单元检测,得到符合要求的有限元网格。在铸件充型过程中发现在充型初期和充型后期金属液面前沿出现参差不齐的现象,经过模拟验证,这种现象主要是由模具结构设计不合理造成的。在铸件凝固完成后发现在轮辐与轮辋相交处,浇口处产生了收缩缺陷,从轮毂切片图中可以看出是由于补缩通道的较早断开造成的。在相应位置增加了风冷,消除了收缩缺陷。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 铸造过程数值模拟技术简介
• 1.2.1 铸件充型过程的数值模拟
• 1.2.1.1 铸件充型过程数值模拟的发展
• 1.2.1.2 充型过程数值模拟的数学模型
• 1.2.1.3 充型过程数值模拟的计算方法
• 1.2.2 铸件凝固过程中的数值模拟
• 1.2.2.1 凝固过程数值模拟的数学模型
• 1.2.2.2 结晶潜热的处理
• 1.2.2.3 边界条件的处理
• 1.2.2.4 铸件缩孔缩松的预测
• 1.3 其它领域的数值模拟
• 1.3.1 应力场的数值模拟
• 1.3.2 微观组织的数值模拟
• 1.4 主要的研究内容
• 第二章 低压铸造及软件介绍
• 2.1 低压铸造概述
• 2.2 低压铸造的原理和特点
• 2.2.1 低压铸造的原理
• 2.2.2 低压铸造的主要特点
• 2.3 低压铸造浇注工艺参数
• 2.3.1 充型压力
• 2.3.2 充型速度
• 2.3.3 结晶压力
• 2.3.4 保压时间
• 2.3.5 浇注温度和铸型温度
• 2.4 影响低压铸造铸件质量的因素
• 2.5 模拟软件ProCAST 介绍
• 第三章 铝合金轮毂的网格划分
• 3.1 ProCAST 可以导入的文件类型
• 3.2 Pro/E 与ProCAST 的连接方式
• 3.3 铝合金轮毂及其铸型的网格划分
• 3.4 本章小结
• 第四章 轮毂充型及凝固过程的数值模拟
• 4.1 低压铸造数值模拟的前处理
• 4.1.1 铸件、铸型三维实体造型及网格划分
• 4.1.2 初始条件及边界条件设置
• 4.2 铸件充型过程中的数值模拟
• 4.3 铸件凝固过程中的数值模拟
• 4.4 铝合金轮毂低压铸造工艺优化
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract