工艺数值模拟及模具热疲劳失效研究.pdf

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1、咖啡机顶盖压铸成形工艺数值模拟及模具热疲劳失效研究NumericalSimulationofDieCastingProcessandMouldThermalFatigueFailureStudyonTheDomeofCoffeeMachine2011年3月合肥工业大学1驯蚪剃本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。主席：委员：导师：答辩委员会签名：(工作单位、职称)两。文砩教授厶月巴工业大学乃彳偿忻高级工程师安徽省模具工业协会降以易教授厶月旺业大学独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在

2、导师指-9下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆工业太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：粜放敞签字日期：力／／年牛月心日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金妲兰些厶堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金胆工些太兰L可以将学位论

3、文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：隶玻域签字日期：2口『J年争月修日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：签字日期：电话：邮编：摘要高压铸造(简称HPDC)是金属液在高压、高速条件下成型的先进工艺，可以制造结构复杂、薄壁深腔的金属件。该工艺生产的零件具有尺寸精度高、轮廓清晰、结构组织致密等特点。该工艺可以机械化和自动化操作，生产周期短，效率高，在汽车、电子、国防等行业具有十分广阔的应用前

4、景。咖啡机顶盖属于典型的外壳件结构复杂，对零件的光洁度和轮廓清晰度等表面质量要求较高。本文选用它作为研究对象，针对压铸生产过程中出现的表面质量不高和模具热疲劳失效问题，进行深入研究。首先，根据零件的结构特点，运用UG三维造型软件，设计出两款浇注系统：单处集中进料的“T”型浇注系统和多处分散进料的“梳”型浇注系统。采用PROCAST有限元模拟软件，对比分析两类浇注系统下模具的温度场、应力场及模具热疲劳分布云图，得出“梳”型浇注系统适合该款零件生产的结论。其次，采用正交试验方法，用最小的试验次数和时间，优化浇注温度、模具预热温

5、度、压射比压和浇注速度等四个主要工艺参数，从中找出较优的一组参数组合，试验指标值瓦。。最小，零件的成型质量得到提高，模具的热疲劳趋势得到降低。通过极差分析，找出影响模具热疲劳趋势的关键因素一一模具预热温度。再次，综合运用正交试验、BP神经网络和GA算法，对浇注温度、模具预热温度、压射比压和浇注速度等四个主要工艺参数进一步优化，找到了适合该款零件生产的最佳工艺参数组合。最终使压模模具的热疲劳趋势大大降低，零件质量得到大大改善。最后，利用优化的压铸工艺参数组合进行压铸工艺物理实验。试验表明物理结果和数值模拟结果相符合，这更进一

6、步说明本文在浇注系统改进和工艺参数优化方案的可行性和可靠性，同时对同类压铸件的生产具有一定的指导意义。关键词：高压铸造；热疲劳；正交试验；BP神经网络；GA算法NumericalSimulationofDieCastingProcessandMouldThermalFatigueFailureStudyonTheDomeofCoffeeMachineABSTRACTHighPressurediecastingisanadvancedprocesswithliquidmetalformedunderhighpressurea

7、ndhigh—speed，whichisusedtomanufacturecomplexstructured，thin—wallanddeep—cavitythinmetal．Diecastinghavecharacteristicsofhighdimensionaccuracy,clearoutline，compactstructureandSOon．Mechanizedandautomaticoperationcanberealizedintheprocess，SOtheproductioncycleisshort，a

8、ndtheefficiencyishigh．Itiswidelyusedintheautomotive，electronics，nationaldefenseandotherindustries．Cofleemachinedomeisatypicalshellcoverpartswithcomplexs