压铸模具浇注排溢系统优化设计技术研究

论文摘要

随着机械、电子、汽车及航空航天等工业的发展,特别是近年来我国汽车工业的蓬勃发展,为金属压铸件的应用提供了广阔的空间。压铸成型虽具有高效益、高效率等优点同时也是废品率高、产品质量不易保证的成型工艺。生产实际表明,压铸模具浇注排溢系统的设计是决定压铸产品质量的关键因素之一。模具设计时,如何根据不同结构类型的压铸件设计出合理的浇注排溢系统结构形式,是模具设计技术研究的重要内容之一。本文在对压铸成型金属填充理论和压铸模具设计技术发展现状深入分析的基础上,针对压铸模具浇注排溢系统设计的实际过程,应用现代优化设计技术和CAE分析技术相结合的方法,进行了压铸模具浇注排溢系统优化设计的研究。通过对金属液在不同结构类型模具型腔中的填充流动过程分析,以金属液到达模具型腔各处的流程最短为目标,构建了薄壁平板型和薄圆盘类压铸件的模具浇口位置优化设计模型,并通过细长型扳手压铸件模具浇注排溢系统的优化设计过程,表明了采用优化设计方法获得的浇注排溢系统结构方案压铸时,金属液的填充流态和铸件质量,明显优于未采用优化设计方法时的浇注排溢系统方案。通过应用PROCAST软件模拟仿真,也表明了优化模型的有效性,并可减少数值模拟的次数,提高设计效率。本文研究的浇口位置优化设计方法,对进一步实现压铸模具浇注排溢系统的整体优化设计,提供了有效的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 压铸技术国内外发展概况
• 1.2 压铸模具设计技术概况
• 1.2.1 压铸模具设计技术现状
• 1.2.2 浇注排溢系统设计发展趋势
• 1.3 课题研究的意义和主要内容
• 1.3.1 课题的意义和应用价值
• 1.3.2 课题的主要研究内容
• 2 压铸模具浇注排溢系统设计理论及CAE分析技术
• 2.1 金属压铸充型相关理论
• 2.1.1 金属压铸填充理论
• 2.1.2 压铸填充过程中金属流的类型
• 2.2 压铸模具CAE分析技术
• 2.2.1 压铸充型过程数学模型
• 2.2.2 压铸凝固过程温度场模拟数学模型
• 2.2.3 压铸CAE的数值计算方法
• 2.2.4 凝固过程缩孔、缩松分析
• 3 浇注排溢系统的设计内容
• 3.1 压铸件分析
• 3.2 内浇口设计
• 3.3 横浇道设计
• 3.4 直浇道设计
• 3.5 排溢系统设计
• 2图优化压铸系统匹配'>3.6 PQ²图优化压铸系统匹配
• 2图的实质'>3.6.1 PQ²图的实质
• 2图优化浇注系统设计'>3.6.2 PQ²图优化浇注系统设计
• 4 压铸模具浇口位置优化模型的建立
• 4.1 最优化理论及应用
• 4.1.1 最优化问题基本模型
• 4.1.2 最优化问题实现
• 4.2 浇口位置优化数学模型
• 4.2.1 无约束优化
• 4.2.2 有约束优化
• 5 浇注排溢系统优化设计
• 5.1 压铸件结构分析
• 5.2 分型面的选择
• 5.3 浇口位置优化设计
• 5.4 浇口面积优化
• 5.5 浇注排溢系统设计形式
• 5.6 CAE模拟分析
• 5.6.1 有限元模型的建立
• 5.6.2 模拟参数设置
• 5.6.3 充型过程模拟结果及分析
• 5.6.4 凝固模拟结果及分析
• 5.7 扳手压铸件质量分析
• 5.7.1 宏观质量分析
• 5.7.2 微观质量分析
• 5.8 其它结构类型铸件压铸模具浇注排溢系统优化设计
• 5.8.1 薄板类压铸件
• 5.8.2 圆盖类压铸件
• 5.8.3 圆盘类压铸件
• 5.8.4 壳类压铸件
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢