减震塔作为减震器与车身的连接部件,所处工况十分复杂,承受非常大的载荷。铝合金减震塔质量轻且强度高,近年来成为汽车轻量化的研究内容之一。铝合金减震塔由于整体结构中空需要设计较多的加强结构,且铝合金减震塔整体性能要求较高,因此采用铸造工艺较为合适。铸造工艺种类繁多,各有优缺点,其中低压铸造工艺具有浇注参数可控、生产的铸件组织较致密以及成本相对较低等优点。本文拟采用低压铸造工艺进行铝合金减震塔的铸造模拟。低压铸造工艺是熔融态金属在气体压力下进入型腔并在一定压力下凝固成形的工艺。充型过程中有可能会出现卷气、浇不足和金属液波动过大等现象,从而导致铸件出现严重的缩松缩孔等缺陷,因此需要优化工艺参数。同时,铸造过程中金属由液态变为固态会释放较大的热量,涉及铸件体积及形状改变等热变形的问题,影响零件安装,因此铸造热变形是决定铸件质量的重要问题之一。本文的研究将从以下三个方面展开:(1)铝合金减震塔结构设计根据汽车车身前端的空间布置,遵循低压铸造工艺下的结构设计原则,并结合铝合金材料特性进行铝合金减震塔的三维模型设计。通过有限元技术分析铝合金减震塔各向加载时的强度、刚度,保证其性能满足要求。(2)减震塔低压铸造模拟与工艺优化基于减震塔的结构特征设计浇注系统并计算充型过程中5个阶段的压力和时间,绘制出加压工艺曲线。运用ProCast软件模拟减震塔低压铸造的充型和凝固过程。选取金属液的浇注温度、模具的预热温度和充型阶段的时间这三个工艺参数作为正交试验的三个因素,铸件的孔隙体积作为正交试验的试验指标,进行三因素三水平正交试验,通过对试验结果进行极差和方差分析,获得各因素对试验指标的影响程度大小以及优的工艺参数组合,减小铸件孔隙体积,提高铸件质量。(3)减震塔热变形控制与优化通过分析铸件圆角、加强筋、长度和宽度等结构因素以及弹性模量、热膨胀系数等材料参数对铸件变形的影响规律,研究铸件热变形的机理。基于变形机理提出减震塔的热变形控制方案。对结构改进后的减震塔进行低压铸造模拟,保证整个充型过程金属液面较为平稳,无大的波动,完全凝固后的孔隙体积较小。最后通过有限元技术分析结构改进前后的减震塔热变形,确保本文提出的热变形控制方案有效性。