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1、Sep.2010铸造Vol.59No.9FOUNDRY·899·咖啡机顶盖压铸工艺参数优化1211朱汝城，李杨德，王成勇，刘全坤（1.合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥230009；2.东莞宜安电气制品有限公司，广东东莞523662）摘要：采用有限元模拟仿真软件结合正交实验方法对咖啡机顶盖压铸成形工艺进行数值模拟，研究了压铸工艺参数对模具热疲劳的影响。得出浇注温度660℃、模具预热温度220℃、压射比压50MPa、压射速度5m/s为最佳的一组工艺参数，使试验指标σmax平均值σmax最小，模具的热疲劳趋势最低，零件的成形质量最佳。试验结果验证了该优化设计对
2、减少模具的热疲劳趋势的可行性，对相近结构压铸件的生产具有一定的指导意义。关键词：热疲劳；正交实验；压铸；数值模拟中图分类号：TG249.2-39文献标识码：A文章编号：1001-4977（2010）09-0899-05OptimizationofDieCastingParametersforCoffeeMachineCover1211ZHURu-cheng,LIYang-de,WANGCheng-yong,LIUQuan-kun（1.SchoolofMaterialScienceandEngineering,HefeiUniversityofTechnology
3、,Hefei23009,Anhui,China;2.DongguanE-ANDEElectricalProductsCo.,Ltd.,Dongguan523662,Guangdong,China）Abstract：Inordertostudytheeffectofdiecastingparametersonthediethermalfatigue,thediecastingprocessofcoffeemachinecoverwassimulatedbyfiniteelementsimulatesoftwareandorthogonalexperiment.Ac
4、cordingtothesimulationresults,theoptimizedprocessingparametersarepouringtemperature660℃,mouldpre-heatedtemperature220℃,injectionpressure50MPaandinjectionspeed5m/s.Undertheseprocessparameters,theexperimentalindexσmaxbecamelow,thetrendofmoldfatiguewasreducedandthequalityofcastingwasimp
5、roved.Theexperimentresultsvalidatethefeasibilityofthisoptimizationonreducingthethermalfatigueofthedie,anditcanbeaguidanceforproductionofsimilardiecastingparts.Keywords：thermalfatigue;orthogonalexperiment;diecasting;numericalsimulation[1]热疲劳是压铸模具早期失效最普遍的原因。据相1零件工艺分析关资料统计，我国热作模具钢因热疲劳而失
6、效的，占模具失效总数的70%左右[2]。热疲劳导致模具的失效已咖啡机顶盖的材质为A356铝合金，模具材质为成为困扰众多企业的难题。目前，国内外也有一些学H13钢。该零件为环形结构，厚度不均匀，最厚部位达[3]到4.8mm，最薄部位仅1.5mm，最大外圆直径72mm，者进行了此方面的研究，Wallace等运用数值模拟技术从结构方面对模具温度和热疲劳裂纹进行了研究，顶部具有密集的环形凹槽和薄的筋板，如图1所示。分认为冷却管道对降低模具温度和控制热疲劳裂纹的形析零件的结构特征，选用“梳”型浇注系统。该浇注[4]系统由直浇道，两个梳状横浇道和内浇道组成。内浇成有重要的作
7、用。宁志良等采用自行开发的模拟软件，模拟了水泵壳体及其模具在压铸过程中的温度变道截面积为化，再利用Cosmos软件进行了应力场的模拟，得出低Ag=（Wg1+Wg2+Wg3）×Dg（1）的预热温度导致热应力显著上升。式中：深度Dg=1.5mm，宽度分别为Wg1=13.4mm、本研究选用咖啡机顶盖为对象，重点考察浇注温Wg2=22.9mm、Wg3=13.4mm，结构如图2。则内浇道度、模具预热温度、压射比压和压射速度四个主要压铸截面积Ag=（Wg1+Wg2+Wg3）×Dg=（13.4+22.9+13.4）×1.5=2工艺参数对模具热疲劳的影响。采用正交实验手段，建7
8、4.55mm立4因素4水
