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减震器筒体金属型铸造过程模拟及工艺优化
| 论文题名： | 减震器筒体金属型铸造过程模拟及工艺优化 |
| 关键词： | 减震器;铸造过程;过程模拟;工艺优化;网格划分 |
| 摘要： | 铝合金摩托车液压式前减震器筒体特殊的结构、严格的技术要求，导致生产中铸件很容易出现缩松、皮下气孔等缺陷。依靠传统的尝试、出错、修改方法，不仅周期长、成本高，而且铸件质量也很难保证，而采用数值模拟技术，不仅可以直观显示金属液在铸型中的充型及凝固状态，获得缺陷形成的原因，还可以借助缺陷判据预测缺陷形成的位置、大小等，从而达到缩短试制周期、确保铸件质量、提高工艺出品率、减低生产成本的目的。 本文以铃木王125型ZL107铝合金摩托车减震器筒体金属型铸造为具体研究对象，在深入研究了减震筒生产现状、数值模拟基本理论和铸造模拟软件ProCAST的功能特点后，设计了两种不同工艺方案，分别为实心和抽芯铸造工艺，对两种工艺方案在倾斜四种不同角度浇注时的充填过程进行了模拟分析，在每组角度充型模拟的基础上，选最优角度进行凝固及缩孔缩松缺陷预测分析，同时对两种方案进行了对比，最后将模拟结果进行了实际生产验证。 模拟结果表明：①在ProCAST软件中通过“Multiple Meshes”模式，能有效避免交叉、坏单元等常见问题，显著提高复杂铸件网格划分效率；②当角度增加时，实心铸造充填状态越来越好，倾斜60°浇注时，具有最小的直浇道流动速度、横浇道尾端无明显涡流、最好的内浇口入口状态；凝固和缺陷预测显示筒体盲孔部位会出现少量的缩松缺陷，但加工后不影响铸件质量；③抽芯铸造时，受金属液交汇的影响，倾斜50°浇注具有最好的液流汇合状态及依次逐层充填效果、良好的直浇道流动速度，但凝固过程没有达到铸件要求，在扁圆、外侧凸耳及颈口热节处同时形成了缩松缺陷；④受技术要求中不允许易残留残根的冒口补缩限制，抽芯铸造改进措施应用了在外侧颈口设置溢流槽、在扁圆及金属型外表面挖槽的方法，模拟结果显示能有效防止缩松缺陷的形成。⑤从浇注铸件所需金属量、工序与时间及生产设备对比了实心及抽芯铸造，得出实心铸造适合小批量生产、抽芯铸造适合专业水平较高厂家大批量生产的结论。 试生产结果显示：两种方案都能显著提高工艺出品率，废品率达到5％以下。 通过本课题的研究，表明深入开展数值模拟工作，不仅能有效提高企业竞争力，而且对提升我国铸造行业生产方式也有十分重要的意义。 |
| 作者： | 杨仁康 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 姚三九 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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