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基于压铸工艺的汽车尾箱盖板设计及成型仿真研究
| 论文题名： | 基于压铸工艺的汽车尾箱盖板设计及成型仿真研究 |
| 关键词： | 汽车尾箱盖板;一体化设计;压铸工艺;成型仿真 |
| 摘要： | 随着压铸成型技术的发展，铝合金一体化压铸技术开始应用于汽车车身大型部件上。传统汽车车身覆盖件由内板、外板和加强件通过焊接或铆接等方式组合而成，成型工序繁琐、耗费时间且材料利用率不高。本课题以汽车尾箱盖板为研究对象，结合压铸件设计准则和尾箱盖板设计规范进行尾箱盖板一体化设计，对其进行抗弯曲性能、抗扭转性能、抗凹陷性能、模态性能分析和性能优化。对性能优化后的尾箱盖板进行压铸成型模拟仿真，对模拟结果进行分析。研究了内浇口对金属液体流动的影响、压铸工艺参数与空气压力和模具侵蚀程度之间的关系，得到了符合要求的尾箱盖板及其最佳压铸工艺参数组合。主要研究工作及成果如下： （1）分析了尾箱盖板、压铸技术、压铸技术应用现状和对压铸尾箱盖板进行了设计、建模、选材和成型仿真：通过分析现状发现将压铸应用到车身覆盖件类的大型薄壁件具有一定的研究意义。结合压铸件设计准则和尾箱盖板设计规范，参照传统尾箱盖板进行了一体化尾箱盖板的设计和建模。结合压铸工艺要求和力学性能要求选择铝合金材料为一体化尾箱盖板的材料。在设计的一体化尾箱盖板模型的基础上进行压铸成型仿真，结果表明能够完全充型，验证了设计方案的可行性。 （2）对设计的一体化尾箱盖板进行了力学性能分析、结构优化、轻量化处理：对尾箱盖板进行上下受力工况、侧向受力工况、扭转受力工况、造窝工况静态力学性能分析和约束模态、自由模态动态力学性能分析。基于不合格的工况进行形貌优化，获得了加强筋的布局位置。结合压铸结构件加强筋设计准则和考虑压铸液体流动情况对压铸尾箱盖板进行了加强筋设计。对有加强筋的尾箱盖板进行力学性能分析，得到了满足要求且带有加强筋的尾箱盖板。在此基础上进行轻量化处理，利用拓扑优化得到附件安装位置且降低了尾箱盖板 8.40%的重量。相对于传统尾箱盖，该铝合金一体化尾箱盖板的重量降低了20.00%~30.00%，轻量化后的尾箱盖板的力学性能依然满足要求。 （3）对该一体化尾箱盖板进行了压铸成型仿真分析、对压铸浇注系统结构和工艺参数进行了优化：分析了压铸充型过程和凝固过程。通过分析压铸过程金属液体流动情况，得到了最佳内浇口入射角度。利用正交试验分别研究了工艺参数对空气压力和模具侵蚀的影响程度关系。采取单因素优化试验法得到了尾箱盖板压铸成型的最优工艺参数组合：模具温度220.00℃、浇注温度640.00℃、低速压射速度0.70m/s、高速压射速度4.00m/s。 |
| 作者： | 钟良辉 |
| 专业： | 机械工程 |
| 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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