本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)值模擬的發(fā)動機(jī)缸蓋快速砂型鑄造工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西南科技大學(xué)》 2015年

基于數(shù)值模擬的發(fā)動機(jī)缸蓋快速砂型鑄造工藝研究

白朝中  

【摘要】：基于SLA原型的快速砂型鑄造技術(shù)是直接利用快速砂型鑄造工藝CAD系統(tǒng)進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計,按照設(shè)計在制作鑄型過程中采用快速原型件做模樣替代金屬�；蛘吣灸�,再結(jié)合傳統(tǒng)的鑄造工藝方法制作鑄件。利用快速砂型鑄造工藝CAD系統(tǒng)直接設(shè)計零件的澆注系統(tǒng)、冒口等,縮短其設(shè)計周期,提高了整體效率。零件模樣和芯盒可直接光固化燒結(jié)制作,生產(chǎn)難度降低,鑄件質(zhì)量提高,因此快速砂型鑄造工藝特別適合汽車缸蓋、缸體、進(jìn)氣歧管等形狀復(fù)雜、需要砂芯成型的鑄件。隨著數(shù)值模擬技術(shù)在鑄造方面的應(yīng)用于發(fā)展,計算機(jī)模擬不僅可以觀察鑄件整體宏觀成型,還可以預(yù)測鑄件缺陷的發(fā)生,優(yōu)化鑄造工藝參數(shù)。本文使用Unigraphics NX 8.0做三維造型設(shè)計,采用實(shí)驗(yàn)室自主研制的快速砂型鑄造工藝CAD系統(tǒng)進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計,并使用法國ESI公司專業(yè)鑄造軟件Pro CAST,模擬了3種不同澆注系統(tǒng)鑄造ZL105鋁合金缸蓋的動態(tài)過程,分析了澆注溫度、澆注速度、換熱界面系數(shù)等邊界條件對充型、凝固過程的影響,獲得每種條件下缸蓋的鑄造缺陷。最后結(jié)合了缸蓋的鑄造工藝特點(diǎn)以及其SLA原型件的制作要求,設(shè)計出其快速砂型鑄造模具,對缸蓋進(jìn)行了單件小批量生產(chǎn),得到了合格鑄件。其研究結(jié)果如下:①根據(jù)缸蓋結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選擇出合適的澆注系統(tǒng),分析各種澆注系統(tǒng)下鑄件的充型、凝固過程。以充型平穩(wěn),避免了沖砂,凝固過程中符合順序凝固,缺陷較少等為設(shè)計原則,最終選擇設(shè)計了3種澆注系統(tǒng):單側(cè)頂部澆注、對稱頂部澆注、單側(cè)底部澆注。②為了模擬準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)獲取ZL105鋁合金與樹脂砂之間的界面換熱系數(shù)。建立了求解界面換熱系數(shù)的反算模型,采用以實(shí)驗(yàn)測得的溫度為基礎(chǔ),結(jié)合數(shù)值模擬的反分析方法計算出ZL105鋁合金與樹脂砂之間的界面換熱系數(shù),總結(jié)出鑄件與鑄型間界面換熱系數(shù)隨界面溫度變化的關(guān)系。③采用Pro CAST軟件對缸蓋的充型、凝固過程進(jìn)行砂型鑄造數(shù)值模擬,對澆注系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。通過幾組模擬結(jié)果對比,采用0.22 m/s澆注速度,690℃左右澆注溫度,金屬液充型過程平緩,金屬液沒有出現(xiàn)紊流與斷流,并準(zhǔn)確反應(yīng)了溫度場的變化,預(yù)測出可能產(chǎn)生的縮松、縮孔鑄造缺陷,節(jié)約了生產(chǎn)成本,提高了效率。④采用Unigraphics NX8.0三維軟件對發(fā)動機(jī)缸體進(jìn)行模具設(shè)計,實(shí)現(xiàn)了鑄件三維設(shè)計到模具設(shè)計可視化,可以反復(fù)修改和設(shè)計優(yōu)化,提高了其靈活性和高效性。⑤確定出造型材料的最佳配比。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)要求,在酚醛尿烷樹脂砂各種組分配比關(guān)系下進(jìn)行了抗拉強(qiáng)度測試,確定出理想配比關(guān)系為組分I:組分II≈1:1,其組分I質(zhì)量分?jǐn)?shù)占原砂的0.8%-1%。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG244
【目錄】：

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本文編號：143546