摩托车曲轴箱盖压铸工艺优化与模具设计--开题报告

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1、毕业设计（论文）开题报告材料科学与工程学院材料成型及控制工程专业设计（论文）题目摩托车曲轴箱盖压铸工艺优化与模具设计学生姓名学号报告提交日期2013年3月5日设计地点指导教师2013年3月5曰一、文献综述目前汽车、摩托车都在向着轻量化方向的发展，高强度、好性能的铝硅合金就在这样的历史背景下应运而生，汽车、摩托车工业已成为我国铝硅合金压铸行业最大的需求市场。这些行业越来越多的采用了铝合金作为其零件制造材料。在国内主要采用两种铸造工艺来生产铝合金缸盖，一种是重力铸造，另一种是低压铸造。而目前更多的是采用低压铸

2、造方法，因为产品的不规则部分的成型都需要安放砂芯，而低压铸造的生产方式既能较好的排气、冲型，又可以避免像高压铸造那样出现铝液冲崩砂芯的问题11］。本次课题为摩托车曲轴箱盖（如图1、2所示）的压铸模具工艺优化和模具设计，整个零件在压铸后，除了定位孔、装配配合而外，其他部分原则上不需要机械加工和喷涂，故还需要较高的形状、位置及尺寸精度。在进行模具设计的时候，由于压铸件结构需要，零件上有两处需要采用抽芯机构，一处采用液压抽芯，另一处采用动模机械抽芯。该模具设计及制造难度较大，在模具设计与制造过程中要充分考虑各方

3、而因素的影响。图I图2压铸是通过压射凸模，在高压作用下将液态或者半液态合金以很高的速度压射进入模具型腔，并在高压下使铸件凝固和成形，是近代金属成形工艺中发展较快的一种高效率、少无切削和高精密的金属成形精密铸造方法。压铸成形的主要特点是高压、高速和充填时间极短，并在高压状态下凝固成形［2又因而也就决定了压铸工艺的主要优点有压铸件的尺、r精度高、表面质量好；可以生产出形状复杂、轮廓清晰、深腔薄壁的压铸件;压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度；材料利用率高；生产效率高，易实现机械化和自动化生产；经济效益好。其成

4、形缺陷主要有缩松、缩孔、热裂纹、飞边、粘模和表面气泡等。压铸模具浇注系统和排气系统的设计直接关系产品缺陷的行成，同时进一步影响到零件的成形质量。在压铸生产的凝固过程中，特别容易产生缩孔、卷气、浇不足、冷隔等这些铸造缺陷，不仅容易对模具造成冲蚀，而且大大减少了模具的使用寿命。因此，很有必要对充填过程中一些流动和换热的规律进行研究，并设计出合理的压铸型、压铸件结构和浇注系统，选择合适的压铸工艺参数，最终减少压铸件缺陷，实现压铸工艺的最优化。这样既提高了压铸件的质量和压铸的生产率，又降低了压铸件废品率，同时也增

5、加了模具的使用寿命。压铸件凝固计算机数值模拟技术始于20世纪60年代。对压铸过程的计算机数值模拟研究，主要可以分为以下三个部分：模具和压铸件的温度场模拟，型腔充填过程中的温度场、流场模拟，模具和压铸件的力学场模拟。就现在情况而言，模具和压铸件的温度场模拟技术已经趋于成熟，而型腔充填过程是当前压铸数值模拟的热门和难点。20世纪60年代，在美国铸造协会的资助下，美国哥伦比亚大学的Pehlke教授首次用大型计算机对凝岡模式、浇铸系统设计、浇包中的热损失、铸型中热流流动等方面进行了研究。1962年，丹麦的学者Fo

6、rsimd第一次使用有限差分法对凝闹过程进行传热计算。20世纪60年代中期，美国开始进行铸件温度场的数值模拟研宄。1965年，美国通用电气公司的Henzel和Keverian对重达9t的大型钢件汽轮机内缸应用了瞬态传热通用程序，进行了数值模拟，计算温度场与实际测得地温度场基本吻合。1970年，美国密歇根大学的Marrcme等人应用交替方向隐式差分法（IADM）和显示差分法模拟了低碳钢“T”形和“L”形试样的凝固过程。在R本，大阪大学的大巾逸雄在研究中提出了直接差分法，直接差分法的计算时间是传统计算方法的2

7、~3倍。1990年，円本东北大学的安斋浩一等人成功地应用准三维流动解析方法对压铸平板件的充型过程进行了数值模拟。台湾国立成功大学的黄文星采用SOLA—VOF法对压铸充型三维流场进行了模拟，并预测其缺陷。韩国HONGJun-Ho等分别利用S0LA-PL1C-V0F法和SOLA-VOF法进行了高压压铸过程的多相的数值模拟，并得到：SOLA-VOF法更是非新产品开发。大众应用MAGMMASoft软件对奥迪5倍镁合金变速箱体的压铸过程进行了数值模拟，优化了结构和模具［5］。压铸过程常见的数值模拟的基本方法有：有限

8、差分法（TOM）、有限元法（FEM）、边界元法（BEM）和直接差分法（DFDM）等。压铸过程的数值模拟研宄进展的特例：哈尔滨工业大学的高小荣运用FL0W3D软件对AZ91D镁合金摩托车发动机壳体（如图3所示）液态压铸充填过程进行温度场、缺陷分布和流场的正交试验模拟分析。通过分析关于表面缺陷分布状况的模拟结果来优化浇注系统，设计溢流槽和排气槽的形状和位置，从多组正交试验参数中找出最优压铸工艺参数。由模拟结果可知：金属液最低温度出