摘 要

本文借助Anycasting软件对铸件充型及凝固过程进行数值模拟，分析成型方案的可行性^[1]。通过分析结果预测成型方案的不足，修改和优化方案路线。在方案的指导下，完成模具三维结构的建模，得到模具三维结构，在三维结构中可以看出设计的不合理之处并加以修改。利用CAD软件进行模具二维图纸的绘制，方便交流和指导生产。

Anycasting分析中，通过对充型时间，充型顺序，凝固时间，凝固顺序，缺陷概率参数等验证分析方案成型性，通过三维建模动画的制作来验证模具在实际生产中会发生的问题，其中包括开合模时的干涉问题，拆装动画能看出模具在拆装过程会遇到的问题，指导模具设计。

本次设计，重点研究了铝合金材料成型较小的工件，且有较长侧抽芯孔时模具的设计及其制造，对铝合金材料在挤压铸造中的运用有了进一步认识，通过动画模拟来降低模具生产成本，提高工作效率。

关键词：挤压铸造；铝合金；模具设计；动画模拟

Abstract

With the aid of Anycasting software, the numerical simulation of filling and solidification process of the casting is carried out, and the feasibility of the forming scheme is analyzed. Through the analysis of the results of the prediction of the lack of forming scheme, modify and optimize the program route. Under the guidance of the project, the 3D structure of the die is modeled, and the 3D structure of the die can be obtained. Using CAD software to draw 2D drawings of the mold, to facilitate the exchange and guidance of production.

Anycasting analysis by the time the hedge order verify that the solidification time, solidification sequence, defect probability parameters analysis of forming scheme, through 3D modeling and animation production to validate the mold would happen in actual production problems, including opening and closing will encounter problems, disassembly process will encounter problems, disassembly and assembly animation can see the mold in the disassembly process will encounter problems, to guide the mold design.

This design focus on forming small workpiece, the aluminum alloy material and long side core pulling hole mold design and manufacturing, for aluminum alloy materials in squeeze casting process using the further understanding, through animated simulations to reduce the mold production cost, improve work efficiency.

Key words: Squeeze casting ; aluminium alloy ; mould design ; Animation simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 挤压铸造的发展 1

1.2 挤压铸造未来趋势 2

1.3 挤压铸造工艺特点，适用范围 2

1.4 课题研究目的意义及内容 3

1.4.1 课题研究目的 3

1.4.2 课题研究主要内容 3

第2章 成型方案的选择与数值分析 4

2.1 技术方案 4

2.1.1 零件结构工艺分析 4

2.1.2 分型面的选择 4

2.1.3 型腔排列方式 6

2.1.4 浇注系统的选择 7

2.1.5 溢流系统的设计 7

2.2 成型方案的软件分析 7

2.2.1 Anycasting软件简介 8

2.2.2 anyPRE 前处理模块 9

2.2.3 结果分析 11

第3章 模具零部件设计 12

3.1 分型面的选择与流道系统设计 12

3.2 成型零部件设计 13

3.2.1 动模定模结构设计 13

3.2.2 型腔尺寸计算 14

3.2.3 型芯尺寸计算 15

3.3.模架的设计 16

3.4 支承零部件设计 17

3.4.1 固定板，支承板 17

3.4.2 垫块动定模座板 17

3.5 导向机构 18

3.6 推出机构设计 18

3.7 抽芯机构的设计 19

3.8 温度调节系统 20

3.9 模具总体结构 22

第4章 模具工作原理与动画仿真 23

4.1 模具工作原理 23

4.2 模具动画仿真 24

4.2.1 模具开合模动画 24

4.2.2 模具拆装动画 24

第5章 工程报价 26

5.1 材料系数法 26

5.2 报价方案选择 26

5.3 报价计算 27

5.3.1 标准件计算 27

5.3.2 非标准件计算 27

5.3.3 模具总费用 28

第6章 总结与展望 29

参考文献 30

致谢 33

第1章 绪论

挤压铸造又称液态模锻,是通过对注入模具中的液态或半液态的金属或金属材料施加较高的机械压力,是材料在高压下成形和凝固,从而得到毛坯件的金属热加工方法。由于在挤压铸造中，工件的成形和凝固都是在高压下完成的，工件在成形过程中，液态金属承受高压便于充型,刚凝固的金属在高压下会有塑性变形，使铸件组织更致密,所以得到的工件毛坯没有缩孔，缩松，气泡等缺陷。得到的铸件抗拉强度，抗压强度，抗荷载等力学性能比一般铸件更优越^[2]。同时，在挤压铸造模具中，加工铸件的工序简单，加的金属液体积容易控制等，展示出了挤压铸造技术在生产中的适应性和经济性，也展现出挤压铸造模具在未来铸造加工中的发展前景。

1.1 挤压铸造的发展

在传统的铸造中，液态金属液在重力作用下完成型腔的充填过程，同时也是利用重力作用补缩，但是由于重力有限，所以金属液的冲型，成形过程都很慢，所以得到毛坯存在大量的缺陷，缩孔，缩松，气泡，等都大量存在。在传统的铸造成形基础上，产生了一种更先进的铸造技术：压力铸造。压力铸造是在高压高速下把金属液浇注进型腔中，改善了传统铸造中浇注，成形慢的问题。但是浇道会比铸件更早凝固，铸件补缩能力也不强，而且对于形状复杂的零件成形上也存在很大问题。挤压铸造技术产生了，他通过改善金属液的浇注方式，很好地改善了压力铸造的不足。挤压铸造中，金属液加入模具型腔，完成合模后形成闭合型腔，金属液在高压下完成金属液的充型和凝固。由于在成形过程中，金属液上的压力很大，所以挤压铸造能成形复杂形状的零件，同时在凝固过程中，由于压力的作用，金属会发生塑性变形，得到性能更优越的铸件。

我国在20世纪50年代就有研究挤压铸造技术，到了20世纪70年代后，进入了一个飞速发展期。在该阶段，建立了一个物理化学和力学成形相融合的理论系统，提供了挤压铸造技术研究的理论基础，指出了更多的研究内容和研究方向。对不同的材料有了更多的研究，是挤压铸造能应用于更多的材料成形，挤压铸造得到的高质量产品让市场更多的倾向于这一方向。提出了更多的工艺方法，在各种工艺方法中比较和选择更为合适的成形方案。在挤压铸造技术得到发展后，相对应的挤压铸造设备也得到了更快的更新和发展。同时由于顺应市场，挤压铸造规模逐渐扩大。

1.2 挤压铸造未来趋势

挤压铸造发展趋势:理论和体系在不断地创新和实践中得到完善；特别是在镁铝合金的研究中，从高尖端领域向民用领域发展，满足了零件制造精密化、轻量化要求；对高性能要求，特殊尺寸，复杂形状工件的研究也许存在着很大的发展空间。