涪陵桂承国—摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究(学生初稿)

涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-1-毕业论文题目摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究学生姓名桂承国学号0951201260805入学时间2009年9月专业机械设计制造及其自动化指导教师李应祥试点单位涪陵广播电视大学重庆广播电视大学2013年4月29日广播电视大学人才培养模式改革和开放教育试点涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-2-材料目录1．指导任务书………………………………………………………………………（1）2．指导记录表………………………………………………………………………（2）3．写作提纲…………………………………………………………………………（3）4．设计摘要…………………………………………………………………………（4）5．设计正文…………………………………………………………………………（5）6．参考文献…………………………………………………………………………（32）7．指导教师情况及评语……………………………………………………………（33）8．答辩记录表………………………………………………………………………（34）9．审查意见…………………………………………………………………………（35）涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-3-毕业设计(论文)指导任务书毕业论文题目摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究学生姓名桂承国专业机械设计制造及其自动化指导教师李应祥职称讲师毕业论文研究的内容：摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究。毕业论文研究的要求：本文采用铸造仿真软件Prcast，对摩托车铝合金汽缸盖铸件的铸造过程进行数值仿真，模拟以不同形态的铝合金材料，铝合金的充型与凝固过程；分别分析了铝合金半固态和铝合金固态对充型过程、充型时间及完成时刻铸件的温度场和压力场对缩孔缩松等缺陷形成的影响,通过对比分析得出最优的压铸工艺方案。毕业论文写作进度计划：1、期限：自2013年1月15日起至2013年4月29日2、具体进度安排：时间完成内容2013.1.15至2013.1.31搜集相关资料，确定写作提纲。2013.2.1至2013.3.1进行论文初稿写作，形成论文初稿。2013.3.2至2013.4.1绘制相关图纸。2013.4.2至2013.4.29整理毕业论文并定稿。涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-4-毕业设计(论文)教师指导记录表重庆广播电视大学试点单位涪陵广播电视大学指导教师李应祥学生姓名桂承国学号0951201260805专业机械设计制造及其自动化第一次指导指导时间：2013年1月16日指导内容：指导学生根据自己的工作实际选择设计题目，查找相关的参考资料。确定写作提纲。第二次指导指导时间：2013年2月3日指导内容：指导学生进行毕业论文初稿的纂写。第三次指导指导时间：2013年3月4日指导内容：指导学生画出设计图纸，并修改毕业论文初稿。第四次指导指导时间：2013年4月14日指导内容：指导学生进一步修改论文和图纸。第五次指导指导时间：2013年4月20日指导内容：完善各种表格，认真排版，毕业论文和图纸定稿。涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-5-写作提纲一、绪论（一）本课题的研究意义（二）课题研究说明（三）本课题的研究现状（四）本课题的研究内容和方法（五）小结二、Solidworks、UG与PROCAST数据交换总体的设计方案（一）理论基础（二）设计依据（三）模型设计（四）小结三、压铸成形数值模拟（一）浇注系统及工艺参数确定（二）三维几何造型（三）网格剖分1、划分有限元网格2、体网格划分3、虚拟模具设定（四）初始条件和参数设定1、导入PRECAST2、选择摩托车铝合金汽缸盖材料3、边界条件设定（五）小结（六）运算结果及分析1、填充过程2、凝固过程3、缺陷预测及分析涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-6-四、结论与展望（一）设计结论（二）展望参考文献涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-7-设计摘要本文采用铸造仿真软件Prcast，对摩托车铝合金汽缸盖铸件的铸造过程进行数值仿真，模拟以不同形态的铝合金材料，铝合金的充型与凝固过程；分别分析了铝合金半固态和铝合金固态对充型过程、充型时间及完成时刻铸件的温度场和压力场对缩孔缩松等缺陷形成的影响,通过对比分析得出最优的压铸工艺方案。通过铸造软件Prcast对摩托车铝合金汽缸盖的压铸成型的仿真模拟分析可以得出结论:铝合金半固态压铸成型可以明显的减少铸件的缩孔缩松等缺陷。依据数值仿真的工艺，对照数值仿真的分析结果，对不同工艺下的压铸件进行力学性能分析和显微组织分析，得出半固态铝合金在相同条件下压铸成形的铸件与液体铝合金压铸成形相比，所形成的铸件缩孔、缩松、涡流孔、裂纹等缺陷较少。但是在实际生产中，由于半固态压铸成形技术的欠缺，所以暂时不能应用于实际生产中。关键词：压力铸造，铝合金，摩托车汽缸盖，网格，充型涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-8-一、绪论（一）本课题的研究意义传统的摩托车发动机铝合金箱气缸盖的压铸有很多缺陷，如气孔、涡流孔、缩孔、缩松、裂纹等。本课题利用PROCAST铸造数值模拟软件，以C100型摩托车发动机铝合金箱体的压铸成形过程的模拟为例，提出浇注方式和工艺参数的优化方案，进而采取恰当的优化措施，这对于优化箱体压铸工艺和模具设计﹑提高铸件质量﹑降低生产成本具有重要意义。对于我自己而言，通过对这个课题的研究我熟悉的掌握了solidworks、NX6.0、PROCAST等软件的应用，了解并熟悉了铝合金的压铸工艺及流程，对其他的合金压铸工艺也有一定的了解，通过这次设计让我知道要办好一件事情不仅仅需要对知识的了解，还需要恒心、耐心等。（二）课题研究说明随着信息技术的推广应用，各企业都在积极使用CAD/CAM软件来缩短产品的开发和制造周期。然而各种CAD/CAM软件的侧重点不同，不同企业不一定选择统一的软件，因此在不同厂商和不同类型的软件之间进行产品数据传递时，由于不同的内部数据记录方式和不同的处理方式，导致数据缺乏一致性和完整性，这成为数据交换和共享必须要解决的问题。本文着重研究摩托车铝合金气缸盖的压铸成型问题，对于solidworks软件，它的特点和优点包括：（1）软件功能强大，组件繁多（2）功能强大、易学易用（3）技术创新正是由于Solidworks具有如上的优点，并且针对摩托车铝合金气缸在实际生产中所面临的研发效率低、生产效率低、成品率低的情况，改进生产工艺生产。先运用solidworks软件对摩托车气缸盖进行几何造型；再通过UG转换成procast所需要的格式，然后应用PROCAST铸造模拟软件，对摩托车汽缸盖的压铸充型过程进行模拟。通过对模拟结果的分析，预测了铝合金压铸件中缺陷的产生位置，分析了这些缺陷的形成原因；进而在生产中改进工艺参数，并通过实际生产对仿真结果进行进一步的验证。（三）本课题的研究现状目前，国内外压铸铸造发展迅速，应用广泛。在压铸材料方面，压铸合金不仅仅局限于锌、铝、镁和铜，而且也逐渐扩大用来在压铸铸铁和铸钢件。在1746年，波特（J.H.Pott）首先发现了氧化铝，1855年，一件稀世之宝——银光闪闪的铝标本呈现在巴黎博览会上。它无穷的魅力立即引起了全世界的巨大反响。美英德等国相继建厂生产珍贵的铝。铝自问世即得到显贵们的宠爱。随着电解铝的方法的出现，涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-9-铝合金更多的被利用于生活，生产，军事等领域。然而由于铝合金传统压铸容易产生缩孔、夹杂等缺陷，且成形温度高，充型不平稳，大大的降低了产品的质量与模具的寿命。20世纪90年代以来，中国有色金属压铸工业在取得令人惊叹发展的同时，已成为一个新兴的产业，现全国共有有色金属压铸企业3000家左右，压铸件产量从1995年的26.6万t上升到2005年的87万t。其中铝合金压铸件占所有压铸件产量的3/4以上。国内外主要铝合金压铸技术有真空压铸技术、充氧压铸技术、半固态压铸技术、挤压压铸技术、电磁泵低压铸造。其中半固态压铸技术需要解决；（1）具有自适性、灵活性的棒料运输；（2）精密的压铸润滑及维护了；（3）可控的铸件冷却系统；（4）等离子除气处理技术等。（四）本课题的研究内容和方法在文献调研、网络调研等基础上，采用类比和实验等方法，通过两类产品solidworks软件完成零件图，再应用PROCAST铸造模拟软件，对摩托车铝合金气缸盖的压铸成型进行模拟。1、摩托车铝合金汽缸盖三维几何造型；2、Solidworks文件转换成UG文件；3、UG文件导入PROCAST文件；4、在PROCAST中对摩托车铝合金气缸盖进行有限元网格剖分；5、压铸模型边界条件确定；6、运算结果，缺陷预测及分析；7、撰写论文，毕业设计说明书。（五）小结通过对本课题的初步研究，了解了本课题的任务及其要求，并通过相关的国内外研究现状的比较，提出了自己能力知识以内的设计方案，并通过试验、仿真模拟比较，最终完成本次课题研究。二、Solidworks、UG与PROCAST数据交换总体的设计方案（一）理论基础在大学四年中，我学习了Solidworks、UG等三维软件，并进行了有针对性的强化训练，对软件的熟练程度和使用技巧都有一定的提高，再通过开题报告期间学习了PROCAST铸造仿真软件，为本课题的研究提供了坚实的理论基础。（二）设计依据本课题依据UG与PROCAST之间通过一种中间格式---Parasolids(*.xmt_txt)，来实现UG文件与PROCAST文件之间的相互转化，减少了研发周期。（三）模型设计本次设计以摩托车铝合金汽缸盖为模型，主要完成solidworks的建模，并与UG文件之间的相互转换，涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-10-最后加工摩托车铝合金汽缸盖的外形，具体模型如图1、图2所示。图1摩托车铝合金汽缸盖soliwork模型图2摩托车铝合金汽缸盖UG模型（四）小结通过对UG与solidworks两个软件的了解和熟悉，并参照毕业设计任务书的要求，通过运用solidworks软件绘制加工模型，再通过中间文件，最终导入到UG中并通过转换进行仿真加工，得到课题计要求的相关资料。三、压铸成形数值模拟（一）浇注系统及工艺参数确定针对T形件的外形，选择环形浇道，让铝合金液从上端环形注入，顺着型芯方向填充，在末端设置溢涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-11-流槽，此系统充型顺利，排气状况良好，有利于提高摩托车铝合金汽缸盖的质量。摩托车铝合金汽缸盖材料为：硅Si：6.5～7.5镁Mg：0.25～0.45铝Al：余量铁(砂型铸造)：0.000～0.500铁(金属型铸造)：0.000～0.900铜Cu：≤0.2(在海洋中使用时≤0.1)(杂质)锰Mn：≤0.35(杂质)锌Zn：≤0.3(杂质)钛+稀土Ti+Zr：≤0.25(杂质)铍Be：≤0.1(杂质)锡Sn：≤0.01(杂质)铅Pb：≤0.05(杂质)钇Y：为提高力学性能,可含0.08～0.20,但Fe≤0.3注：杂质总和:(砂型铸造)≤1.1;(金属型铸造)≤1.5浇注系统的设定，如图3所示。图3浇注系统（二）三维几何造型在三维CAD软件UG6.0中所转换的模型。如图4所示。涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-12-图4Solidworks模型在UG软件中以parasolid格式文件*.xmt_txt导，如图5所示。涪陵广播电视大学毕业设计摩托车铝合金汽缸盖压铸成型的研究-13-图5*.xmt_txt格式模型的导入（三）网格剖分1、划分有限元网格采用拟软件PROCAST2009中的MESHCAST对摩托车铝合金汽缸盖进行有限元网格，划分完成后共有39424个节点，173953个有限元网格单元，如图6所示。图6面网格的划分2、体网格划分采用拟软件PROCAST2009中的MESHCAST进行体网