qt450-10汽车差速器铸造工艺数值模拟及其优化

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1、QT450．10汽车差速器壳铸造工艺数值模拟及其优化摘要差速器是一种允许车辆两驱动轮之间有不同转速的动力传递装置，在汽车运行时，要承受很大的冲击载荷。本文针对球墨铸铁差速器壳的铸造工艺，运用华铸CAE模拟软件模拟汽车差速器壳的铸造充型及凝固过程，研究其在铸造过程中形成缩孔、缩松的位置及形成原因，进而优化铸造工艺，消除铸造过程中产生的缺陷，提高铸件的质量和成品率。首先根据左、右差速器壳的结构和材质要求，分别进行铸造工艺方案的初步设计，并利用华铸CAE软件进行工艺方案下的凝固模拟。然后，根据模拟结果分析左、右差速器壳单独铸造中缩孔缺陷的分布特点及产生原因，分别改变

2、补缩冒口高度和冒口颈尺寸，各设计了3套改进的工艺方案，并进行凝固过程的模拟。通过模拟分析，结果表明：对于左差速器壳，当保持冒口颈截面积尺寸168mm2不变，仅将冒口高度由100mm增加到120mm时，无法完全消除铸件中存在的缩孔缺陷。而保持冒口高度90mm不变，将冒口颈截面积尺寸由168mm2增加到300mm2时，可以延迟冒口颈凝固时间、实现由铸件到冒13的顺序凝固，显著减小孤立液相区尺寸。当冒13直径为70mm，高度为90mm，冒口颈截面积为300mm2时，能完全消除左差速器壳铸件中的缩孔和缩松缺陷；而对于右差速器壳，通过对几种工艺条件下的凝固过程的分析，表

3、明：在保持冒口直径66mm不变，当冒口高度和冒口颈尺寸分别从初步设计的l00mm和276mm2增大到110mm和620mm2时，可使铸件中缩孔和缩松缺陷全部消除。然后，对左、右差速器壳在原生产条件下的同时铸造工艺方案进行了模拟，分析了原工艺下，差速器壳薄壁法兰部分经常出现缩孔、缩松缺陷的原因。结合左、右差速器壳各自单独铸造时的最优化工艺，对同时铸造工艺进行了优化改进，并进行了模拟和分析，结果表明：补缩左差速器壳的冒口直径采用70mm，冒口高度采用90mm，冒13颈截面积300mm2，补缩右差速器壳的冒口直径采用66mm，冒13高度采用110mm，冒13颈截面积

4、620mm2，可以全部消除同时铸造左、右差速器壳铸件中的缩孔和缩松缺陷，并且，铸件的工艺出品率由原来的60．073提高到71．69，给企业带来极大的效益。最后，运用模拟分析得到的优化工艺方案对左、右差速器壳进行了实际铸造生产验证，并对生产出的差速器壳铸件进行切割解剖。结果表明：优化后的工艺条件下生产的差速器壳法兰处的缩孔缺陷完全消除。且工艺出品率由原来的60．073提高到71．69，显著提高了产品的生产效率和经济效益。关键词：差速器壳；球墨铸铁；数值模拟；铸造工艺；缩孔；工艺出品率NumericalSimulationandOptimizationofCast

5、ingProcessforQT450--10CarDifferentialCaseABSTRACTThedifferentialcase1Sthepowertransmissiondevicethatallowstwodrivingwheelsofvehicleoperatingatdifferentspeed．Whenacarisrunning，thedifferentialcaseswillbesubjecttohighimpactload．Inthispaper，thecastingprocessofdifferentialcaseofductileir

6、onisstudied．ThemouldfillingprocessandsolidificationprocessoftheductileirondifferentialcaseweresimulatedbyusingInteCASTsoftware．Thecreatinglocationandcauseforformationofshrinkageinthecastingprocesswereanalyzedinordertoobtainanoptimizingcastingprocess，forthepurposeofeliminatingtheshri

7、nkagedefectsandimprovingthequalityandyieldofthedifferentialcase．Firstofall，accordingtothestructuralcharacteristicsandrequirementsonthematerialofleftandrightdifferentialcase，thepreliminarydesignoftheirindividualcastingprocesswasmade．Thentheirsolidificationprocessundertheindividualcas

8、tingprocesswassimul