本文關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機鋁合金缸體壓鑄工藝及數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著目前環(huán)保意識的不斷增強,以及石油能源的不可再生,為了應(yīng)對環(huán)境污染、燃油供求矛盾和降低燃料消耗等一系列問題,要求汽車鑄件不僅要有很強的韌性,而且要有較輕的質(zhì)量,以及綠色環(huán)保等特性。缸體是發(fā)動機的核心部件,在生產(chǎn)時使用鋁合金,可以減輕其重量,最終達(dá)到減輕整輛車重量的目的。對于發(fā)動機缸體的生產(chǎn),目前有主要的三種鑄造工藝:重力鑄造、低壓鑄造以及壓力鑄造。而在這三種工藝中,相比低壓及重力鑄造,壓力鑄造技術(shù)不僅生產(chǎn)率較高,而且能生產(chǎn)出各種形狀復(fù)雜的鋁鎂合金產(chǎn)品,鑄件的精度、強度和表面硬度都比較高,已經(jīng)廣泛應(yīng)用到汽車、航空航天、電子及其他行業(yè)當(dāng)中。因此,本課題采用壓力鑄造技術(shù)進(jìn)行研究。發(fā)動機缸體的工藝特點是:形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜;加工的平面、孔較多;加工精度要求高而且壁厚不均,屬于非常典型的箱體類加工零件。本文結(jié)合壓力鑄造與缸體自身的特點,對發(fā)動機缸體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、鑄造工藝設(shè)計、壓力鑄造參數(shù)設(shè)置以及對其工藝驗證進(jìn)行研究。主要包括:對鑄件的澆注系統(tǒng)、充型過程、凝固過程進(jìn)行數(shù)值模擬,預(yù)測可能產(chǎn)生的鑄造缺陷,從而確定合理的工藝方案等內(nèi)容。本課題依據(jù)壓力鑄造充型過程與凝固過程的基本理論,首先將缸體模型導(dǎo)入鑄造模擬軟件中,然后設(shè)計正交實驗的方法對鑄件進(jìn)行壓力鑄造工藝優(yōu)化設(shè)計。在對鑄件進(jìn)行模擬時,先對鑄件模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,設(shè)計不同內(nèi)澆口截面積,研究對鑄件縮孔縮松產(chǎn)生的影響,確定最佳的內(nèi)澆口截面積,再設(shè)計正交實驗對鑄件模擬分析,并對可能產(chǎn)生鑄造缺陷的位置進(jìn)行預(yù)測,之后對所得結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)極差分析與方差分析,通過相應(yīng)的計算分析,獲得最佳的壓鑄工藝參數(shù),最終確定發(fā)動機缸體成型工藝的模擬優(yōu)化方案,即:內(nèi)澆口面積為6.5x103mm2,壓射速度為6m/s,金屬液澆注溫度為680℃,模具預(yù)熱溫度為240℃。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機缸體 壓力鑄造 數(shù)值模擬 工藝優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464;TG249.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 壓鑄技術(shù)概論10-12
• 1.1.1 壓鑄技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展10-11
• 1.1.2 壓鑄的工藝特點11-12
• 1.2 發(fā)動機鋁合金缸體國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.2.1 鋁合金簡介12
• 1.2.2 發(fā)動機鋁合金缸體的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.3 數(shù)值模擬在壓鑄中的應(yīng)用14-15
• 1.3.1 鑄造過程數(shù)值模擬的內(nèi)涵14
• 1.3.2 鑄造模擬技術(shù)存在的問題14-15
• 1.4 課題來源及目的15-16
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容16-17
• 2 高強韌鑄造鋁合金性能研究17-27
• 2.1 確定合理的熔煉工藝17-20
• 2.1.1 熔煉工藝17-18
• 2.1.2 熔煉時主要事項18-20
• 2.2 合金化方案及結(jié)果20-22
• 2.2.1 合金元素及其作用20-21
• 2.2.2 實驗結(jié)果分析21-22
• 2.3 鋁合金的熔體處理22-24
• 2.3.1 細(xì)化處理實驗方法22-23
• 2.3.2 變質(zhì)處理實驗方法23
• 2.3.3 精煉處理實驗方法23-24
• 2.4 鋁合金的熱處理工藝24-26
• 2.4.1 熱處理方法24-25
• 2.4.2 熱處理實驗及結(jié)果分析25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 壓鑄數(shù)值模擬技術(shù)的理論基礎(chǔ)27-38
• 3.1 鑄件充型過程數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)27-32
• 3.1.1 鑄件充型過程數(shù)值模擬常用方法27
• 3.1.2 有SOLA-VOF數(shù)學(xué)模型27-29
• 3.1.3 連續(xù)性方程和N-S方程的離散29-30
• 3.1.4 用SOLA法求解速度場和壓力場30-31
• 3.1.5 自由表面的處理31
• 3.1.6 k-ε雙方程紊流模型[30-31]31-32
• 3.2 鑄件凝固過程數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)32-36
• 3.2.1 鑄件凝固過程的傳熱學(xué)基礎(chǔ)32-34
• 3.2.2 鑄件凝固過程溫度場計算數(shù)學(xué)模型[36]34-35
• 3.2.3 導(dǎo)熱過程的定解條件35-36
• 3.2.4 壓鑄凝固過程縮孔縮松的預(yù)測36
• 3.3 MAGMAsoft軟件簡介36-38
• 4 鋁合金缸體數(shù)值模擬工藝參數(shù)的選擇38-49
• 4.1 發(fā)動機缸體的幾何模型簡介38
• 4.2 壓鑄機的選擇38-41
• 4.3 速度參數(shù)及其選擇41-43
• 4.3.1 壓射速度對充填速度的影響41-42
• 4.3.2 充填速度的選用42-43
• 4.4 充填時間參數(shù)及其選擇43-44
• 4.5 溫度參數(shù)及其選擇44-45
• 4.5.1 金屬液澆注溫度44
• 4.5.2 模具預(yù)熱溫度44-45
• 4.6 內(nèi)澆口設(shè)計45-47
• 4.6.1 內(nèi)澆口的位置45-46
• 4.6.2 內(nèi)澆口的截面積46-47
• 4.7 本章小結(jié)47-49
• 5 鋁合金缸體壓鑄方案的數(shù)值模擬49-59
• 5.1 模擬前處理49-50
• 5.2 不同內(nèi)澆口截面積對模擬結(jié)果的影響50-53
• 5.2.1 設(shè)計不同大小的內(nèi)澆口截面積50-52
• 5.2.2 內(nèi)澆口截面積對鑄件缺陷形成的影響52-53
• 5.3 模擬實驗設(shè)計方案53-55
• 5.3.1 正交實驗方法53
• 5.3.2 壓鑄工藝參數(shù)水平的確定53-55
• 5.4 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析55-58
• 5.4.1 模擬結(jié)果的極差分析55-57
• 5.4.2 模擬結(jié)果的方差分析57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 總結(jié)59-60
• 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士期間取得學(xué)術(shù)成果65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 雷彬彬;周志明;黃偉九;唐麗文;;Al-Cu-Mg高強鋁合金的研究進(jìn)展[J];熱加工工藝;2012年02期

2 邵京城;李俊濤;艾國;楊剛;;汽車鋁合金缸體缸蓋鑄造工藝研究現(xiàn)狀[J];熱加工工藝;2011年03期

3 ;2007年國內(nèi)發(fā)動機行業(yè)發(fā)生的八件大事[J];工具技術(shù);2008年01期

4 張洪信;姜勇;張鐵柱;張紀(jì)鵬;;鋁合金壓力鑄造技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J];鑄造;2007年12期

5 燕來榮;;現(xiàn)代車用發(fā)動機用新材料新工藝[J];內(nèi)燃機配件;2007年04期

6 梁盛文;;汽車鑄造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];汽車工藝與材料;2007年05期

7 張舒娟;侯華;楊晶;毛紅奎;;充型過程的數(shù)值模擬技術(shù)[J];材料導(dǎo)報;2007年03期

8 趙恒濤;米國發(fā);王狂飛;;鑄造充型及凝固過程模擬研究概況[J];航天制造技術(shù);2007年01期

9 潘連明;朱正鋒;張國榮;周斌;章正曉;;Al-Si系鑄造鋁合金材料的研究[J];機車車輛工藝;2007年01期

10 劉闖;姚嘉;盧偉;;鋁合金在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景分析[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李文珍;鑄件凝固過程微觀組織及縮孔縮松形成的數(shù)值模擬研究[D];清華大學(xué);1995年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 任麗萍;高強韌鑄造鋁合金組織與性能研究[D];中北大學(xué);2010年

2 周建榮;發(fā)動機缸體澆注系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與數(shù)值模擬[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

3 宋亮;鑄造AlSi系合金的時效強化效應(yīng)[D];廣西大學(xué);2007年

4 張力恒;高強韌鑄造鋁合金組織和性能的綜合優(yōu)化[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

5 黃振東;鋁合金壓鑄件澆注系統(tǒng)與生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[D];廈門大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機鋁合金缸體壓鑄工藝及數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：317307