镁合金汽车座椅骨架压铸成形数值模拟与工艺优化

论文摘要

在能源和环境问题日益突出的今天,实现汽车轻量化,对于节约能源、减少排放、实现可持续发展具有十分积极的意义。作为21世纪最令人瞩目的绿色工程材料,镁合金在汽车轻量化上极具应用前景,已成为各国的研发热点。镁合金座椅骨架作为大型复杂压铸件,能显著减小汽车总成重量、改善车辆动力性能和排放、降低噪声和振动、提高行驶稳定性,特别是在汽车受冲击时,镁合金座椅骨架能够吸收分散更多的能量、防冲击凹陷,使汽车更加安全舒适。目前、日韩及欧美部分高端车已实现镁合金座椅骨架的商业化应用,而我国镁合金汽车座椅骨架的开发应用尚未起步。本文针对现有的结构几乎都是针对与镁合金机械性能及成形方法完全不同的钢和工程塑料材料设计的现状,对新型镁合金轿车座椅骨架压铸件成形工艺进行开发探索。主要做了以下两方面的工作:首先,在材料替代再设计三维数据的基础上,针对座椅骨架的整体结构特点、结合镁合金材料工艺特性,分析性能结构的成形工艺性,并对工艺及模具进行初步设计。其次,借助计算机数值模拟技术对压铸过程进行仿真,通过压铸件充型、凝固过程的模拟分析结果,对压铸件质量进行有效预测,从而对工艺和浇注系统进行优化再设计,进一步优化压铸件浇注排溢系统和工艺参数组合,以期在确保压铸质量的同时提高模具的服役寿命。至此,镁合金汽车座椅骨架在获得最佳性能结构的同时获得了能确保铸件质量的最佳工艺结构及工艺参数组合,满足结构件对铸件内在质量的需求,为镁合金在汽车座椅骨架上的应用奠定了技术基础。目前,基于本论文工作的镁合金汽车座椅骨架压铸模正在投标制造,预计2008年下半年将进行小批量试生产。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金在汽车上的应用
• 1.2.1 汽车的轻量化发展趋势
• 1.2.2 镁合金应用的历史和现状
• 1.3 镁合金在汽车座椅骨架上的应用
• 1.3.1 汽车座椅骨架用材料及其成形方法研究概况
• 1.3.2 镁合金汽车座椅骨架的优越性
• 1.4 本课题研究的主要内容和意义
• 1.4.1 研究的主要内容
• 1.4.2 研究的主要意义
• 2 镁合金压铸工艺CAE
• 2.1 压铸工艺CAE
• 2.2 压铸工艺CAE 软件系统的发展现状
• 2.2.1 CAE 软件的结构及其系统组成
• 2.2.2 国内外压铸过程CAE 软件的发展现状和方向
• 2.3 镁合金压铸工艺
• 2.3.1 镁合金及其压铸特性
• 2.3.2 镁合金压铸成形技术及其发展趋势
• 2.4 铸造工艺CAE 在镁合金成形过程中的必要性
• 3 镁合金汽车座椅骨架工艺参数设计
• 3.1 镁合金汽车座椅骨架材料及其3-D 结构
• 3.1.1 镁合金汽车坐盆骨架
• 3.1.2 镁合金汽车靠背骨架
• 3.2 压铸机的选用
• 3.2.1 坐盆骨架压铸机选用
• 3.2.2 靠背骨架压铸机
• 3.3 镁合金座椅骨架压铸工艺参数设计
• 3.3.1 压力
• 3.3.2 速度
• 3.3.3 温度
• 3.3.4 时间
• 4 镁合金汽车座椅骨架浇注系统设计
• 4.1 浇排系统的设计
• 4.2 坐盆骨架压铸件浇排系统的设计
• 4.2.1 内浇口设计
• 4.2.2 横浇道设计
• 4.2.3 直浇道设计
• 4.3 靠背骨架压铸件浇排系统的设计
• 4.3.1 内浇口设计
• 4.3.2 横浇道设计
• 4.3.3 直浇道设计
• 5 镁合金座椅骨架成形工艺CAE 及其优化设计
• 5.1 模型前处理
• 5.1.1 三维有限元剖分
• 5.1.2 有关参数设置
• 5.2 镁合金坐盆骨架
• 5.2.1 原方案模拟结果分析
• 5.2.2 优化设计及模拟结果分析
• 5.3 镁合金靠背骨架
• 5.3.1 不同浇注系统模拟结果比较
• 5.3.2 模拟结果总结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录