鋁合金摩托車缸體的壓力鑄造工藝及數(shù)值模擬研究.pdf

1、摩托車缸體是摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)總成中的關(guān)鍵部件，它規(guī)定了活塞的運(yùn)動(dòng)路線，并與氣缸頭形成燃燒室，是摩托車動(dòng)力的核心部位。根據(jù)發(fā)展歷程，摩托車缸體可分為全鑄鐵缸體、鋁合金嵌鑄鑄鐵缸套缸體和全鋁合金缸體等，目前國(guó)內(nèi)技術(shù)較成熟的是鋁合金嵌鑄鑄鐵缸套缸體。與全鑄鐵缸體相比，鋁合金嵌鑄鑄鐵缸套缸體具有質(zhì)量輕、散熱性能好、油耗低等優(yōu)點(diǎn)，由于其采用壓力鑄造生產(chǎn)，因此生產(chǎn)效率也大為提高。但是缸體本身壁厚不均，含有較多的通孔和散熱片等結(jié)構(gòu)，因此金屬液充型流態(tài)十分

2、復(fù)雜，極易產(chǎn)生卷氣，且難以實(shí)現(xiàn)順序凝固，從而產(chǎn)生縮孔縮松。合理的澆排系統(tǒng)及壓鑄工藝參數(shù)能有效減少這些缺陷，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中如果模具的澆排系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠合理，或者壓鑄工藝參數(shù)選擇不夠科學(xué)，就會(huì)導(dǎo)致卷氣和縮孔縮松的增加，最終在缸體壁內(nèi)部形成孔洞缺陷，這些缺陷一旦在某一區(qū)域聚集并貫通缸體壁就會(huì)造成缸體漏氣，產(chǎn)生廢品。
　　本文運(yùn)用PROE、AnyCasting、ImageJ等軟件，以數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)對(duì) KZLA型摩托車缸體工

3、藝進(jìn)行了研究，分析了該型號(hào)缸體產(chǎn)生漏氣缺陷的原因，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)其澆排系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，并采用正交試驗(yàn)法對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的快壓射切換位置、快壓射速度和澆注溫度三個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　缸體有六個(gè)通孔，全部不漏氣方為合格產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)對(duì)原澆排系統(tǒng)下鑄件的充型及凝固過(guò)程的數(shù)值模擬分析，發(fā)現(xiàn)缸體②號(hào)通孔附近區(qū)域在充型過(guò)程中存在卷氣，且在凝固過(guò)程中存在大量的縮孔縮松，缸體④號(hào)通孔附近區(qū)域在凝固過(guò)程中存在縮孔縮松，且其附近的A攻絲孔在充型過(guò)程

4、中存在卷氣，結(jié)合缸體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和機(jī)械加工的影響，判斷②通孔和④通孔漏氣概率最大，這與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的漏氣位置一致。
　　基于對(duì)漏氣原因的分析，對(duì)原澆排系統(tǒng)進(jìn)行了修改，設(shè)計(jì)出方案二和方案三，通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)比不同澆排系統(tǒng)下鑄件的充型和凝固過(guò)程，結(jié)果表明方案二優(yōu)化效果明顯。按照方案二對(duì)模具修改后，在生產(chǎn)工藝參數(shù)不變的情況下進(jìn)行試生產(chǎn)，車間統(tǒng)計(jì)出的廢品率由20％降低到13%左右。
　　針對(duì)不同壓鑄工藝參數(shù)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，在方案二澆排系統(tǒng)

5、下，分別對(duì)正交試驗(yàn)表中的每組工藝參數(shù)進(jìn)行充型及凝固過(guò)程的數(shù)值模擬試驗(yàn)，以卷氣面積和縮孔縮松面積作為試驗(yàn)指標(biāo)，運(yùn)用極差和綜合平衡法對(duì)正交試驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果進(jìn)行分析，最終確定的最優(yōu)工藝參數(shù)組合為：快壓射切換位置114mm、快壓射速度1.8m/s、澆注溫度620℃。將生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)按照以上結(jié)果調(diào)整后進(jìn)行批量生產(chǎn)，與工藝參數(shù)優(yōu)化前相比，缸體的密度增加了0.67%，說(shuō)明缸體內(nèi)部孔洞缺陷減少。根據(jù)車間統(tǒng)計(jì)結(jié)果，廢品率由13%進(jìn)一步降低到8%左右