镁合金方向盘压铸工艺数值模拟与优化

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要镁合金方向盘压铸工艺数值模拟与优化摘要计算机数值模拟技术在铸造领域得到广泛的应用，可以帮助工程师对铸件可能出现的各种缺陷及其分布进行有效地预测，以便在浇注前改进设计方案，从而提高铸件质量，缩短试制周期，降低生产成本。本文利用MAGMAsoft软件对镁合金方向盘的压铸工艺进行了数值模拟。阐述了铸件充型和凝固过程的数值模拟理论与数学模型。根据方向盘的结构，使用Pro/Engineer软件建立了方向盘的浇注系统、溢流系统和冷却系统CAD模型。对三种不同浇注系统条件下的压铸方案进行了数值模拟，根据模拟结果分析了不同的浇注系统对铸件质量的

2、影响。采用Box-Behnken试验设计方法对方向盘压铸工艺试验方案进行了优化设计，并对模拟试验结果进行了二次响应曲面分析，得出了影响铸件质量的主要工艺参数的最佳组合方案。此外，本文还对方向盘压铸过程的应力场进行了数值模拟分析，模拟结果表明，在优化后的工艺方案下，铸件残余应力较小。本文利用CAD/CAE一体化技术，优化了压铸镁合金方向盘的工艺方案和主要的工艺参数，使得铸件缩孔缩松倾向明显减小，提高了铸件质量，可为类似铸件的进一步研究和生产提供参考。关键词：方向盘，镁合金，试验设计，数值模拟，压铸工艺参数I上海交通大学硕士学位论文AbstractNumeri

3、calSimulationandOptimizationofDieCastingProcessofMagnesiumAlloySteeringWheelAbstractThetechnologyofnumericalsimulationhasbeenusedextensivelyinfoundry.Foundryengineerscanforecastthevariousdefectsbeingproducedinthecastingwiththeaidofthistechnology,andtherebycanimprovedesignscheme,en

4、hancethecastingquality,shortentheproductioncycleandreducethecostofthecasting.Inthispaper,thenumericalsimulationofdiecastingprocessofMagnesiumalloysteeringwheeliscarriedoutwiththehelpofMAGMAsoftsoftware.Thepaperexpatiatesthenumericalsimulationtheoryandtheconstitutivemodelofdiecasti

5、ngprocess.TheCADmodelsofgatingsystem,overflowsystemandcoolingsystemarebuiltaccordingtotheframeofsteeringwheelwiththeaidofPro/Engineersoftware.Thesimulationofdiecastingunderthevariedconditionsofthreedifferentgatingsystemsiscarriedout,andtheeffectonthecastingqualityisanalyzedrespect

6、ivelyaccordingtothesimulationresults.Box-Behnkendesignmethodisappliedtooptimizedesignofexperimentforthediecastingprocessofthesteeringwheel.Thequadraticresponsesurfaceisestablishedaccordingtothesimulationresults,andtheoptimizedcombinationdesignwiththemajorprocessparametersaffecting

7、thecastingqualityisworkedout.Furthermore,thesimulatedstressfieldofdiecastingprocessofthesteeringwheelisanalyzed.Thereisindicationinthesimulationresultsthattheresidualstressundertheconditionoftheoptimizedprocessdesignislessthanotherwise.WiththeaidofCAD/CAEtechnology,theprocessdesig

8、naswellasthemajorprocessparameter