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基于压铸工艺的铝合金车门结构设计与优化
| 论文题名： | 基于压铸工艺的铝合金车门结构设计与优化 |
| 关键词： | 铝合金车门;压铸成型;结构优化;力学性能 |
| 摘要： | 车门是汽车覆盖件中的重要组成部分。传统的车门制造采用冲压-焊接工艺，模具开发时间长，生产效率低。为了减少工艺步骤，提高生产效率，降低生产成本，本文对车门进行适应压铸工艺的新型结构设计和优化。通过压力铸造“高压力，高流速”的工作特点得到高质量的铝合金车门。本文基于传统的冲压-焊接车门结构，根据大型压铸件设计规范和车门设计规范，对车门结构进行改进设计。在此基础上，在满足力学性能的要求下对车门结构进行优化，将车门附件装配面从车门内板改至车门外板，减轻了车门的重量，同时车门满足强度刚度要求。最后，对该压铸铝合金车门进行了压铸成型的模拟仿真验证。主要研究内容如下: （1）对一款现有冲压-焊接工艺车门（左后门）内板和外板进行改进设计，根据车门功能保留车门内板曲面特征，同时结合铸造件设计规范，将车门外板设计为铸造件。车门附件装配面曲面特征转移至外板；为了提高车门的刚度，参考交叉式车门内板支撑结构作为该车门内板；根据车门外板设计准则，同时结合压铸件设计准则和车门力学性能要求，将冲压-焊接车门中大部分加强件或加强结构以增加厚度的方式融入到车门外板压铸件中。对铝合金车门铸造件的压铸系统进行设计，根据铸造工艺经验和理论公式计算出浇道尺寸和浇口位置，计算出理论上可以完成铸造任务的压铸机。 （2）用ProCAST软件对设计的铝合金车门进行模流分析，对设计中不合理的特征重新设计。用有限元软件HyperWorks对车门刚度进行分析计算和优化。通过HyperWorks软件中Optistruct求解器对车门进行刚度分析和模态分析；通过尺寸优化对车门厚度进行优化；通过形貌优化设计，提高车门抗凹性能。同时结合铸造件加强筋设计原则，计算出和金属溶液流向相同的加强筋形状和位置。 （3）完成优化设计后重构模型并对车门力学性能进行分析。对该压铸铝合金车门进行压铸工艺数值模拟，验证车门充型和凝固过程是否合理。调整溢流槽尺寸和位置，以疏松缩孔体积为目标，以冲头速度、模具温度和浇铸温度三个因素为变量设计正交实验，确定该铸造系统的工艺参数，对铸件的充型过程、凝固过程和疏松缩孔率进行分析。 |
| 作者： | 肖伦伦 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 张渝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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