超薄笔记本风扇盖压铸工艺设计及数值模拟研究

摘要

随着移动处理技术和电子工业的快速发展，笔记本电脑已经成为应用十分普遍的产品，而轻薄化、便携性、良好散热性也成为笔记本电脑的发展趋势。铝合金重量轻、比强度高，被广泛应用于笔记本电脑零部件中。压铸成形是铝合金制品常用的成形工艺，在实际生产中，薄壁铝合金压铸件经常会发生充型困难、缩孔缩松的情况。随着CAD/CAE技术在压铸模具设计和成形工艺参数优化中的迅速推广，有效地提高了压铸件质量和生产效率。 本课题主要研究和优化了笔记本风扇盖的压铸工艺。风扇盖材质采用ADC12 铝合金，该零件为片状薄壁件，用来覆盖保护笔记本中的散热风扇，主壁厚为0.5mm。零件外轮廓有装配用的凸台及凹槽，下方有形状不同的左右定位杆。铸件整体呈薄壁结构，不易成形，若补缩不足易出现缩松缩孔影响铸件质量，导致无法正常装配使用。 首先，确定笔记本风扇盖的压铸工艺及进行工装设计。根据笔记本风扇盖的结构特征与使用要求，对其进行工艺性分析，确定了分型面，利用三维设计软件UG对其进行浇注系统设计、排溢系统设计、推出机构设计以及模架和导向机构的设计，最后绘制出模具整体装配图，完成了压铸模具的设计。 其次，利用ProCAST软件对笔记本风扇盖的压铸工艺进行数值模拟分析。选择浇注温度、压射速度、模具预热温度这三个对铸件质量影响最大的工艺参数进行数值模拟研究，分析了各参数对风扇盖压铸件的充型过程、凝固过程、缩松缩孔情况的影响规律。 再次，设计正交试验方案进一步优化出最佳压铸工艺参数。以铸件质量指标、充型状态、凝固状态作为试验指标，以浇注温度、压射速度、模具预热温度为试验因素，建立L9(33)的正交表，进行三因素三水平的正交试验。绘制折线图直观分析各参数对铸件质量指标以及充型凝固状态的影响规律，再利用极差分析法对模拟结果进行分析，得到了最优工艺参数组合：浇注温度680℃、压射速度4.0m/s、模具预热温度220℃。 最后，根据模拟优化的工艺参数进行了生产验证。对ADC12铝合金铝锭进行熔炼与保温，保持浇注温度为 680℃；再对压铸模具进行预热，预热温度为220℃；按照制定好的生产工艺流程进行生产验证。生产出来的压铸件轮廓清晰，表面光洁，在铸件关键部位无明显的缩松缩孔等缺陷。经后续加工所得的最终零件尺寸稳定、无表面收缩，符合装配和使用要求。说明模具设计合理，计算机模拟技术结合正交试验方法优化的工艺参数正确，缩短了产品开发周期。

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