传统低压铸造工艺的制定、改进及优化需反复试制、剖析才能最终确定工艺方案,直接导致了产品的生产周期大大延长。目前对铝合金低压铸造的研究主要集中在充型过程及模具温度场的数值模拟方面,根据实验结果定性地分析模具及铸造工艺的好坏,没有量化到具体的指标。本课题通过采用新型的数学模型及有限元分析方法,结合优化技术对低压铸造工艺及模具进行设计和优化。论文主要研究内容如下:本章主要是针对铝合金轮毂低压铸造过程中铝液流动、热量传输、合金凝固等行为,建立描述铸造凝固过程的数学模型。将铸造凝固过程分为不同的区间,利用温度回升法和等效热容法各自的优势,在不同的冷却区间段使用不同的凝固潜热计算方法,既能避免采用单一的温度回升法的大量迭代运行所造成了累积误差,又可以避免等效热容法自身的缺陷,使轮液在冷却到固液相线时不会产生较大的误差。将计算结果与实测值进行比较以验证模型的正确性,为研究铝合金轮毂低压铸造过程奠定良好的理论基础。利用有限元软件对铝合金压铸过程进行温度场和应力场的模拟计算,通过观察铝合金金属液在充型和凝固过程中的流动,分析铸造过程中是否会产生卷气、夹渣、缩松缩孔等缺陷。求出模具下模型腔内表面的温度及应力变化曲线,分析模具是否会产生应力集中和热疲劳变形,进而提出相应的改进措施提高模具寿命和铸件质量,为响应面分析和优化提供数据支持。以有限元仿真出的模具最大应力和铸件的温度场分布为基础,结合工厂低压铸造中模具的实际情况和工艺参数,采用中心复合试验法对影响模具应力和模具质量的各项主要因素进行组合实验,得到了各影响因素对模具下模最大应力及模具质量的响应面和参数方程。以模具轻量化/低热应力为目标,建立了轮毂低压铸造的优化模型。采用NSGA-Ⅱ算法进行计算,获得自变量对目标量的Pareto优化解集,并以此为依据对模具结构和压铸工艺进行具体的修改,将修改后的模具和工艺参数重新仿真,并与修改前的仿真结果进行对比,分析铸件缺陷和模具最大应力是否得到改善。