鋁合金輪轂低壓鑄造凝固過(guò)程溫度場(chǎng)數(shù)值模擬及模具工藝優(yōu)化.pdf

1、鋁合金輪轂與傳統(tǒng)的鋼輪轂相比，具有重量輕、散熱性好、舒適性佳、節(jié)省油耗、外表美觀等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。低壓鑄造是生產(chǎn)鋁合金輪轂的主要方法之一，它是一種近無(wú)余量鑄造工藝，相比于傳統(tǒng)鑄造具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是鑄造的發(fā)展方向之一。 金屬凝固過(guò)程數(shù)值模擬是計(jì)算機(jī)在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用的核心內(nèi)容，涉及鑄造理論、凝固理論、傳熱學(xué)、工程力學(xué)、數(shù)值分析、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等多種學(xué)科，是國(guó)際上公認(rèn)的用計(jì)算機(jī)拓寬和促進(jìn)鑄造學(xué)科向前發(fā)展的學(xué)科前沿領(lǐng)域。對(duì)金屬凝固

2、過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，可以大大提高模具的設(shè)計(jì)精度和可靠性，縮短設(shè)計(jì)周期。 本文針對(duì)某型號(hào)鋁合金輪轂生產(chǎn)中常出現(xiàn)的縮孔、縮松等鑄造缺陷問(wèn)題，基于傳熱學(xué)及有限元理論，利用Pro/e進(jìn)行實(shí)體造型及模具設(shè)計(jì)，然后利用ANSYS對(duì)鑄造凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，最后通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)模具工藝進(jìn)行優(yōu)化。 根據(jù)傳熱學(xué)理論，鋁合金輪轂?zāi)踢^(guò)程中系統(tǒng)的溫度和系統(tǒng)內(nèi)能隨時(shí)間有明顯的變化，凝固過(guò)程的相變問(wèn)題需要考慮凝固潛熱，鑄件凝固過(guò)程熱分析屬于非線(xiàn)性的。

3、同時(shí)針對(duì)該過(guò)程有限元的特點(diǎn)，進(jìn)行了非線(xiàn)性瞬態(tài)溫度場(chǎng)熱傳導(dǎo)有限元求解。 本文采用CAD軟件Pro/e與CAE軟件ANSYS相結(jié)合的方法，即采用Pro/e建立實(shí)體模型，利用ANSYS劃分網(wǎng)格，建立有限元模型，并進(jìn)行數(shù)值模擬。計(jì)算中，為兼顧計(jì)算精度與計(jì)算效率，對(duì)模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理。 利用ANSYS熱分析功能，對(duì)鋁合金輪轂進(jìn)行瞬態(tài)非線(xiàn)性溫度場(chǎng)分析和計(jì)算機(jī)模擬仿真，發(fā)現(xiàn)輪轂輪輞與輪輻交接部位有明顯的“孤島缺陷”，模擬結(jié)果與實(shí)