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1、CAE 在鋁合金支架壓鑄件工藝優化上的應用摘要：采用CAE 方法和正交分析法對鋁合金支架壓鑄件的壓鑄工藝進行了優化設計。通過對計算機模拟的結果進行分析，認爲采用雙邊錐形澆注系統的效果比扇形澆注系統好。針對此壓鑄件，比較适合的壓鑄工藝參數爲：模溫280，液體金屬溫度700，充型壓力40.0MPa。澆注系統設計是壓鑄工藝設計的一個重要部分。選擇合适的澆注系統類型對于改善壓鑄件的質量，提高壓鑄件的金屬利用率，減少浪費，有很重要的意義。通過CAE技術對壓鑄件生産工藝參數進行優化，能降低廢品率，提高經濟效益。尤其是在模具設計階段就可以對壓鑄工藝進行優化，并且針對優化結果，修改模具設計。這樣可以顯著減少修
2、模次數，提高模具一次試模成功率。目前， 在國内外，CAE技術在砂型鑄造領域的應用比較成熟，應用于壓鑄領域相對較少。本文利用CAE技術對鋁合金支架冷壓室壓鑄件的澆注系統形式進行了選擇，并針對選擇好的澆注系統，利用CAE技術結合正交分析方法，對壓鑄工藝參數進行了優化， 确定了合理的生産工藝參數。1、壓鑄件結構及可能出現的問題壓鑄件（見圖1） 采用ADC12合金，其外圍尺寸分别爲：長度202mm、寬度150mm、總高度68mm，壁厚的平均值爲1.2mm，凸台特征和筋闆特征多。采用卧式冷壓室壓鑄機壓鑄成型。由于壓鑄件的結構比較複雜， 澆注系統設計方面出現問題，往往會出現澆不足和明顯的冷隔缺陷，影響壓鑄
3、件的力學性能和外觀。在實際生産中，一旦發現上述情況需要投入大量的人力物力來解決問題，使産品的生産周期變長，成本增加。2、工藝方案的設計和優化2.1 澆注系統設計一般常用的壓鑄模澆注系統有兩種形式：扇形澆注系統和雙邊錐形澆注系統。根據公式分别計算出采用兩種形式澆注系統方案的澆注系統各個部位的尺寸。2.2 澆注系統的選擇在下列工藝參數下， 兩種澆注系統充型模拟的結果如圖2 所示。模具溫度：280；流動金屬溫度：700；模具溫度範圍：250-280；流動金屬溫度範圍：640-700；最大絕對流動金屬溫度：750；注射溫度：450；最大成型壓力：40MPa圖2中的不規則短粗線條爲熔接痕位置（在這裏會容
4、易産生冷隔缺陷），小圓點爲氣孔。從結果看， 采用雙邊錐形澆注系統其熔接痕和氣孔數量要遠遠少于扇形澆注系統， 即雙邊錐形澆注系統不容易産生冷隔及氣孔缺陷。從充型完成的時間來看，雙邊錐形澆道系統的一次成型時間爲0.96s，扇形澆注系統的一次成型時間爲1.3s。雙邊錐形澆注系統的充型時間短，相同條件下，液态鋁合金容易充滿行腔，不易産生澆不足或冷隔缺陷。從壓力損失的情況看， 雙邊錐形澆道系統的一次成型損失的壓力爲6.8MPa，扇形澆注系統的一次成型損失的壓力爲7.6MPa。一般認爲缺陷數量少，壓鑄件的品質好。充型時間短，容易充滿型腔，不易産生壓鑄缺陷。一次成形壓力損失小，可以使用較小噸位的壓鑄機完成壓
5、鑄生産。從上述可知，無論從缺陷産生的數量、充型時間還是壓力損失來看，雙邊錐形澆注系統都比扇形澆注系統更好， 因此采用雙邊錐形澆注系統比較合理。2.3 壓鑄工藝參數的選擇模溫、液體金屬溫度和充型壓力是影響壓鑄件品質的3個重要參數，合理地選擇工藝參數可以提高産品品質，減少廢品率。本次壓鑄工藝參數優化模拟将考慮模溫、液體金屬溫度、壓力值3個因素進行實驗，不考慮因素間的交互作用，故選一張m3的表，而L9(34)是滿足條件m3最小的Ln(3m)型正交表，故選用正交表L9(34)來安排實驗。本次壓鑄工藝參數優化模拟的因素水平表見表1，其正交分布表見表2。模拟結果主要從熔接痕和氣孔的數量多少進行選擇。根據模
6、拟結果，方案7 的結果比較好，其對應工藝參數爲：模溫280，液體金屬溫度700，充型壓力40.0MPa。在該工藝參數下，其模拟結果如圖2 所示。充型結束時所用時間爲0.96 s，壓力損失爲6.8 Mpa，鋁合金液的最低溫度是670左右。3、結論（1） 利用CAE 技術進行壓鑄工藝模拟能夠在設計階段就可以根據分析結果改進方案設計，可使産品的設計開發周期大大縮短，降低成本，而且提高了産品的性能和質量。（2） 通過正交試驗結合CAE 技術，可以很好地優化壓鑄工藝參數。對于指導實際生産有很強的指導意義。針對該壓鑄件，在模溫280，液體金屬溫度700， 充型壓力40.0MPa 工藝條件下容易獲得良好的壓鑄件。