本文關(guān)鍵詞：局部擠壓輔助HPDC成型降低發(fā)動機支架氣孔缺陷的研究

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【摘要】：隨著汽車輕量化發(fā)展,汽車零部件產(chǎn)品在設(shè)計過程中,會發(fā)生因減重而變得結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況,給傳統(tǒng)生產(chǎn)方式帶來了巨大挑戰(zhàn)。對于XXX汽車發(fā)動機右支架,雖然其體積比較小,但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,傳統(tǒng)壓鑄成型中鑄造壓力無法有效作用到其氣孔缺陷位置,使得在保壓凝固后支架局部氣孔缺陷暴露,直接影響著支架的相關(guān)性能。對于零部件生產(chǎn)企業(yè)來講,若能合理、有效降低支架壓鑄生產(chǎn)所出現(xiàn)的氣孔缺陷,將大大提升支架強度、提高生產(chǎn)效率,從而一定程度上提升整車開發(fā)性能。本文目的在于尋求合理降低發(fā)動機支架氣孔缺陷的方式、方法。本文所采用的是理論分析、CAE仿真以及試驗對比分析相結(jié)合的研究方法。研究結(jié)果表明:通過CAE理論、工藝對氣孔影響機理、壓力作用等理論研究,建立了CAE分析、模具設(shè)計、工藝優(yōu)化及局部擠壓工藝輔助相結(jié)合高效降低氣孔缺陷的體系,從而改善輕量化鋁合金零部件的生產(chǎn)方式、方法。本文主要研究工作及結(jié)論有:(1)分析高壓壓鑄(HPDC)成型理論及氣、縮孔形成機理,對壓鑄成型工藝進行了系統(tǒng)的分析,研究各工藝參數(shù)的選取對氣孔缺陷的影響趨勢,確定各工藝取值范圍,同時介紹了壓鑄成型過程CAE模擬所涉及到的數(shù)理方程。為后續(xù)氣孔缺陷的預(yù)測及解決方案的提出提供了一定的理論基礎(chǔ)。(2)利用Magmasoft軟件對汽車發(fā)動機支架高壓壓鑄(HPDC)成型過程進行數(shù)值模擬,預(yù)測驗證了支架缺陷種類及位置與實際生產(chǎn)試驗的一致性。結(jié)果表明:其氣孔率較高的原因是鑄件高低分型大、壁厚不均及澆口過早的凝固,導(dǎo)致氣體難以排出,且局部無法得到壓力的良好作用,故形成氣孔缺陷。(3)通過對壓鑄工藝參數(shù)(鑄造壓力、高速速度、高速區(qū)間等)進行優(yōu)化分析,確定最佳工藝組合。優(yōu)化結(jié)果表明:高速速度3.5m/s、高速區(qū)間200mm、增壓壓力100MPa時可得到氣孔缺陷相對較低的產(chǎn)品,但局部氣孔直徑仍然較大、氣孔率較高,仍處在不合格范圍。工藝優(yōu)化對解決局部氣孔缺陷影響并不明顯,雖然氣孔缺陷得到了改善,但氣孔率仍處于不合格范圍,并未最大程度降低氣孔缺陷。(4)提出局部擠壓工藝降低氣孔缺陷的方法,通過分析氣孔形成原因及位置設(shè)計局部擠壓裝置。根據(jù)發(fā)動機支架具體結(jié)構(gòu)特征,對擠壓銷、銷套及擠壓油缸進行了詳細的分析,同時優(yōu)化局部擠壓工藝參數(shù),從而解決了遠端承載孔周圍氣孔缺陷問題,最后運用X-ray實時成像技術(shù)予以驗證。結(jié)果表明:鑄造壓力100MPa,擠壓壓力360MPa,擠壓延遲時間1s,擠壓持續(xù)時間5s時可以得到表面質(zhì)量光滑、內(nèi)部氣孔良好的鑄件,最大氣孔直徑0.46mm,建立了將局部擠壓工藝與高壓壓鑄及CAE相結(jié)合的高效發(fā)動機支架生產(chǎn)方式,使發(fā)動機支架氣孔率降低至0.6%,有效提升生產(chǎn)效率。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機支架 局部擠壓 高壓壓鑄 氣孔 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.13
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題背景與意義11-12
• 1.2 高壓壓鑄（HPDC）成型研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 高壓壓鑄（HPDC）成型缺陷優(yōu)化的研究12-13
• 1.2.2 高壓壓鑄（HPDC）成型CAE仿真的研究13-14
• 1.3 局部擠壓技術(shù)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 局部擠壓技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 局部擠壓技術(shù)的應(yīng)用前景及問題16-17
• 1.4 本文研究內(nèi)容及技術(shù)方案17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-20
• 第2章 發(fā)動機支架HPDC成型理論研究20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 高壓壓鑄（HPDC）成型理論介紹20-21
• 2.3 汽車發(fā)動機支架HPDC成型氣孔缺陷分析21-26
• 2.3.1 氣孔缺陷形成機理22-24
• 2.3.2 縮孔缺陷形成機理24-26
• 2.4 高壓壓鑄成型工藝參數(shù)分析26-31
• 2.4.1 壓鑄成型過程中壓力的作用26-28
• 2.4.2 壓鑄成型過程中速度的作用28-31
• 2.5 高壓壓鑄（HPDC）成型CAE數(shù)值模擬理論31-33
• 2.5.1 充型模擬數(shù)理方程31-32
• 2.5.2 凝固模擬數(shù)理方程32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 發(fā)動機支架HPDC成型氣孔缺陷分析34-57
• 3.1 引言34
• 3.2 發(fā)動機支架結(jié)構(gòu)及HPDC成型工藝分析34-39
• 3.2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析34-35
• 3.2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計分析35-36
• 3.2.3 工藝參數(shù)的選取36-39
• 3.3 CAE仿真模擬發(fā)動機支架HPDC成型缺陷預(yù)測39-47
• 3.3.1 前處理39-43
• 3.3.2 充型過程模擬結(jié)果與分析43-46
• 3.3.3 凝固過程模擬結(jié)果與分析46-47
• 3.4 發(fā)動機支架HPDC成型缺陷及工藝優(yōu)化分析47-56
• 3.4.1 鋁合金熔煉、除渣除氣48-50
• 3.4.2 工藝優(yōu)化鋁合金支架生產(chǎn)試驗分析50-53
• 3.4.3 正交優(yōu)化(Taguchi)方案53-54
• 3.4.4 工藝優(yōu)化結(jié)果分析54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 局部擠壓工藝輔助HPDC成型的研究57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 局部擠壓方案設(shè)計57-64
• 4.2.1 局部擠壓理論介紹57-58
• 4.2.2 擠壓油缸及擠壓銷結(jié)構(gòu)設(shè)計58-62
• 4.2.3 局部擠壓試驗方案設(shè)計62-64
• 4.3 局部擠壓工藝參數(shù)分析64-66
• 4.3.1 擠壓延遲時間65
• 4.3.2 擠壓深度65-66
• 4.3.3 擠壓持續(xù)時間66
• 4.4 試驗結(jié)果分析66-72
• 4.4.1 局部擠壓試驗工藝方案及結(jié)果分析66-69
• 4.4.2 擠壓延遲時間與擠壓深度關(guān)系69-70
• 4.4.3 擠壓持續(xù)時間對氣孔缺陷影響70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第5章 結(jié)論與展望73-75
• 5.1 結(jié)論73-74
• 5.2 創(chuàng)新點74
• 5.3 展望74-75
• 參考文獻75-80
• 致謝80-81
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果81

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本文編號：1103978