制動器卡鉗體傾斜鑄造過程數(shù)值模擬及其優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、西安航空職業(yè)學(xué)院西安航空職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)論文制動器卡鉗體傾斜鑄造過程數(shù)值模擬及其優(yōu)化設(shè)計(jì)制動器卡鉗體傾斜鑄造過程數(shù)值模擬及其優(yōu)化設(shè)計(jì)姓名：名：專業(yè)：業(yè)：航空電子班級：級：完成日期：完成日期：指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師:摘要：摘要：根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中傾斜鑄造工藝特點(diǎn)，采用有限元軟件ProCAST對制動器卡鉗體充型和凝固過程進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對充型過程的結(jié)果分析，研究了鋁液流場和溫度場的分布特點(diǎn)；通過對凝固過程的結(jié)果分Fig1Structureoft

2、hebrakecaliper1.2有限元網(wǎng)格模型的建立有限元網(wǎng)格模型的建立應(yīng)用ProE軟件對鑄件和模具進(jìn)行三維造型，導(dǎo)出模型為igs格式，再利用VisualEnvironment中VisualMesh模塊對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為使計(jì)算結(jié)果精確，且避免計(jì)算時(shí)間過長，將鑄件精度設(shè)置為1.5mm，得到面網(wǎng)格有174706個(gè)，體網(wǎng)格單元數(shù)為1913103個(gè)。1.3鑄造工藝參數(shù)設(shè)定鑄造工藝參數(shù)設(shè)定由于卡鉗體長度與厚度差距較大，為避免充型過程中裹氣、

3、夾雜等缺陷，選擇傾斜澆注方式，傾斜澆注角度由10轉(zhuǎn)動到90，充型時(shí)間為4.5s。鋁合金采用A356牌號，澆注溫度為730℃；為加快鋁液冷卻速度，促使形成細(xì)的等軸晶，鑄型采用H13鋼，初始溫度為150℃，空冷5分鐘后分模。根據(jù)文獻(xiàn)[68]和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定鑄件與鑄型之間的傳熱系數(shù)為2000W(m2K)。2充型過程數(shù)值模擬分析充型過程數(shù)值模擬分析2.1充型速度分析充型速度分析由于鋁液通過暗冒口流入卡鉗體內(nèi)部，因此暗冒口處的流速對充型過程有著重

4、要影響?？紤]到結(jié)構(gòu)的對稱性，選取其中一個(gè)暗冒口在不同位置處設(shè)置節(jié)點(diǎn)觀察鋁液的流速，即分別在暗冒口的下表面、側(cè)面、上表面和中心位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)243673、242429、241466和307795，具體節(jié)點(diǎn)位置如圖2所示。鋁液在不同位置時(shí)流速變化如圖3所示。在充型15%時(shí)，鋁液率先到達(dá)下表面節(jié)點(diǎn)243673，流速為50cms；當(dāng)充型18%時(shí)，鋁液到達(dá)中心節(jié)點(diǎn)307795，流速為90cms，由于受型壁摩擦阻力及流體黏度的影響，導(dǎo)致中心流速約為下

5、表面流速的一倍，在隨后的充型過程中，中心節(jié)點(diǎn)與下表面節(jié)點(diǎn)流速波動較為一致，速度在50~70cms變化，流速穩(wěn)定；在充型80%時(shí)，中心及下表面節(jié)點(diǎn)流速逐漸減小直至為0。選取的側(cè)面節(jié)點(diǎn)在中心節(jié)點(diǎn)和下表面節(jié)點(diǎn)附近，當(dāng)充型20%時(shí)側(cè)面節(jié)點(diǎn)流速達(dá)到40cms，隨后速度在10~25cms變化，波動幅度較小，不易發(fā)生卷起和返流現(xiàn)象。由于傾斜角度的原因，在充型前期上表面節(jié)點(diǎn)241466一直為0，直到充型后期，當(dāng)鑄件幾乎處于直立狀態(tài)時(shí)，鋁液才剛開始到達(dá)上