鋁合金輪轂低壓鑄造凝固過程溫度場數(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，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，它是一種近無余量鑄造工藝，相比于傳統(tǒng)鑄造具有明顯的優(yōu)勢，是鑄造的發(fā)展方向之一。 金屬凝固過程數(shù)值模擬是計算機在鑄造生產(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、計算機圖形學(xué)等多種學(xué)科，是國際上公認(rèn)的用計算機拓寬和促進鑄造學(xué)科向前發(fā)展的學(xué)科前沿領(lǐng)域。對金屬凝固

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

3、同時針對該過程有限元的特點，進行了非線性瞬態(tài)溫度場熱傳導(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建立實體模型，利用ANSYS劃分網(wǎng)格，建立有限元模型，并進行數(shù)值模擬。計算中，為兼顧計算精度與計算效率，對模型進行了適當(dāng)?shù)暮喕幚怼?利用ANSYS熱分析功能，對鋁合金輪轂進行瞬態(tài)非線性溫度場分析和計算機模擬仿真，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