镁合金电机端盖压铸模具设计CAD CAE——毕业论文

1、山东科技大学学士学位论文 摘要摘要 本文从国内镁合金压铸模 CAD/CAE 技术与国际先进技术水平的差距 和急需解决的问题着手，提出了镁合金压铸模集成 CAD/CAE 的思想，并 结合实际压铸模具设计的范例，实现了镁合金压铸件电机端盖体压铸模 CAD/CAE 的集成。 从压铸过程的数学物理模型出发，阐述 Anycasting 软件进行压铸过程 数值模拟的实现方法，并利用 Anycasting 对镁合金电机端盖体零件进行压 铸过程流场、温度场数值模拟，分析铸件在压铸过程中可能出现的缺陷， 以此来指导压铸模具浇注排溢系统的优化设计。基于 Anycasting 模拟得到 的结果，进行压铸模具的整体结构设计，借助三维建模软件 Pro/E 进行总 装图及主要零部件图的设计。电机端盖压铸模具设计主要包括分型面、浇 注系统、排溢系统、成形零件、辅助零件、结构零件等的设计，及成形零 件工作尺寸等的计算。 关键词关键词：电机端盖体；镁合金；压铸；数值模拟；模具优化设计。 山东科技大学学士学位论文 Abstract In this paper, the idea that the integration

2、of CAD/CAE for magnesium alloy die casting mold is put forward from the gap between the domestic die casting mold CAD/CAE technology and the international advanced technology of magnesium alloy and the problem that need to solve urgently. Combined with the actual design example of die casting mold , the integration of CAD/CAE for die casting mold of magnesium alloy is realized. Based on the mathematical physics model of die casting process, the method of numerical simulation of Anycasting softwa

3、re for die casting is described and the flow and temperature field of the die casting process of magnesium alloy cover parts were simulated by Anycasting. Analyzing the possible defects in castings and using it to guide the die casting mold pouring system optimization design.The overall structure design of die casting mold is carried out based on the results obtained from Anycasting simulation.The design of assembly drawing and main parts drawing is carried out by means of 3D modeling software P

4、ro/E. The design of the die cover mold of the motor cover includes the design of the parting surface, the pouring system, the overflowing system, the forming parts, the auxiliary parts, the structural parts and so on, and the calculation of the working parts of the forming parts. Keywords: motor cover; magnesium alloy; die casting; numerical simulation; mold optimization design. 山东科技大学学士学位论文 目录目录 摘要摘要I ABSTRACT.II 目录目录.III 1 绪论绪论.1 1.1 电动机端盖简介 .1 1.2 选题意义 .5 1.3 本课题主要研究方向 .6 2 数值模拟软件及理论基础数值模拟软件及

5、理论基础.8 2.1 ANYCASTING软件介绍8 2.2 数值模拟理论基础 .10 3 电机端盖件初始压铸工艺参数的确定电机端盖件初始压铸工艺参数的确定.17 3.1 压铸合金的选用 .17 3.2 压铸件的基本参数 .18 3.3 分型面的选择 .19 3.4 压铸工艺参数的选择 .20 3.5 压铸机的选用 .26 4 电机端盖体浇注排溢系统设计电机端盖体浇注排溢系统设计.28 4.1 浇注系统设计 .28 4.2 排溢系统设计 .31 山东科技大学学士学位论文 5 浇注排溢系统数值模拟浇注排溢系统数值模拟.35 5.1 ANYCASTING模拟仿真基本路线35 5.2 有限元模型的建立 .36 5.3 材料物性及边界条件的确定 .37 5.4 数值求解 .40 5.5 模拟结果与分析 .40 5.6 缺陷预测 .46 5.7 缺陷解决的办法 .57 6 压铸模具的设计压铸模具的设计.58 6.1 成形零件的设计 .58 6.2 推出机构的设计 .63 6.3 模架的设计 .68 5.4 加热与冷却系统设计 .73 6.5 压铸模具的校核与装配 .74 7 结论结论.77 参考

6、文献参考文献78 致谢致谢.80 附录一：英文文献附录一：英文文献.81 附录二：译文附录二：译文.102 山东科技大学学士学位论文 山东科技大学学士学位论文 1 绪论绪论 在有色金属铸造中，压力铸造是一种最为重要的生产方法。近年来以 铝、镁、钛、锌为主的轻金属在压铸工业中占据重要的地位，压铸成形工 艺在提高有色合金铸件的精度水平、生产效率和表面质量等方面具有明显 优势。我国机械、汽车、航空航天、电子等工业的发展，为压铸件生产提 供了广阔的空间。 我国镁资源极为丰富，而镁合金压铸产品则存在着巨大的潜在需求。 这种得天独厚的供需条件，必然激发镁合金压铸企业发展生产的积极性。 近年来，镁合金压铸生产企业和科研单位由原来几家迅速发展到近百家。 可以说，中国镁合金压铸大发展的局面已基本形成，将镁资源优势转化为 经济优势，实现产业跨越式发展的愿望，有望逐步成为现实1。 1.1 电动机端盖简介电动机端盖简介 电动机端盖是指电动机机壳的盖子，一般分前盖和后盖，用来固定和 支撑电动机转轴。端盖外形上一般都有些许凹凸孔，一是用来增强电机散 热，二是增强电机的机械强度。 1.1.1 航天工业对电动机端盖材

7、料航天工业对电动机端盖材料的要求的要求 航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是 航天工程技术发展的决定性因素之一。 航天器的许多零件往往需要在超高温、超低温、高真空、高应力、强 腐蚀等极端条件下工作，不同的工作环境要求航天材料具有不同的特性。 有的受到重量和容纳空间的限制，需要以最小的体积和质量发挥在通常情 况下等效的功能，有的需要在外层空间长期运行，不可能停机检查或更换 零件，要有极高的可靠性和质量保证。宇宙飞船许多重要性能如飞行姿态 山东科技大学学士学位论文 控制装置、展开机构控制及节流阀等都依靠电动机，因而航天用电动机在 高真空度、强辐射和宽的运行温度的环境下必须具有长寿命和高可靠性。 航天工业是高科技领域，结构减轻和结构承载与功能一体化是航天材 料发展的重要方向，在极端条件下工作的航天产品对所用的材料提出了苛 刻的性能要求2。 （1）密度：由于飞行器的重量直接影响到它的机动性能，而空间站 和卫星的重量决定了对运送工具的要求和费用，所以航天要求的材料尽可 能的轻质，也就是尽可能的轻密度。所以镁合金的低密度，为它在航天中 的应用提供了较好的条件。 （2）刚度和

8、热导率：材料的比刚度和热导率是非常关键的参数。比 如某些部位的振动（飞机的机翼）以及在低重力、高真空的太空环境中， 为了避免太阳照射使得电子设备过热而烧坏，更需要高的热导率，而镁合 金正好具备这些优点。 （3）减震能力：航天产品要求材料具有较好的减震能力，以便能够 承受较大的振动载荷。镁合金的良好的减震能力能满足这一苛刻的要求。 另外，镁合金由于具有高比强度、防辐射、良好的尺寸稳定性和电池屏蔽 性（足以抵御短波辐射和高能粒子的“轰击”）等优越性能，使其在航天 工业中具有广阔的应用前景。 正是由于镁合金具有这些显著的优势，所以在航天中具有广阔的 应用前景。选择镁合金作为航天器用电动机端盖的材料能满足飞行器在极 端条件下工作的苛刻要求。 1.1.2 电动机端盖成形的特点电动机端盖成形的特点 电动机端盖的材质一般都是金属的，包括有色金属，铸铁，冷冲钢材 等。一般是根据不同的电机类型选用不同的材质，如汽车电动机大多都是 山东科技大学学士学位论文 选用冷冲钢材，大型电动机都是选用铸铁。 端盖是较为宽松的部件，但 形状比较复杂，机械加工比较麻烦，难度大，一般来说有冷冲，拉伸，压 铸等工艺。 综合各

9、方面因素，镁合金非常适合作为航天器用电动机端盖的成型材 料，而目前镁合金最主要、应用最广泛的成形工艺是压铸。镁合金压铸产 品的主要优点是质量好、效率高、加工成本低。正是由于镁合金具有优其 良的压铸工艺性能，有效地保证了压铸生产效率和质量，在众多领域中获 得了广泛的应用。 1.1.3 压铸模具的发展趋势压铸模具的发展趋势 作为压铸生产过程不可缺少的工艺装备压铸模，由于受到整个模 具行业的基础和管理体制的影响，在模具的标准化程度、制造精度和制造 周期、生产效率、模具寿命及材料利用率、技术力量和管理水平等方面， 与国外工业先进国家相比，仍有一定的差距。从压铸模具的设计理论及设 计实践出发，大致有如下几方面的发展趋势。 （1）先进模具设计与制造的基础理论和共性技术研究与开发。主要 包括如下方面：模具设计与制造新方法、新工艺及关键技术研究；模具柔 性加工和标准化、自动化生产技术的研究与开发，以及模具对柔性生产和 自动化生产的适应性研究；提高模具可靠性与使用寿命的研究（包括模具 失效分析、模具材料及热处理、模具表面强化、高性能模具材料的研发和 模具钢选材系统等技术研究）；模具设计知识库系统开发，网络虚拟技术 及模具虚拟制造系统的研发；模具设计制造过程最优化的智能化、信息化 技术研究（包括模具设计制造智能化知识集成技术的研发）；模具制造在 线检测技术，设计、加工、测量一体化技术和数字化调试技术的研究及推 广应用；快速原型技术在快速经济模具中的应用和无模快速制造技术研究； 山东科技大学学士学位论文 模具绿色设计制造与再制造技术研究及推广应用等。 （2）具有自主知识产权的模具设计制造和管理软件的研发、提高及 推广应用。模具生产今后将越来越依赖于高性能的装备与软件。目前国产 软件不但数量少，而且在性能、功能方面与国际先进水平相比尚有许多差 距，我们应充分发挥中国人自己的聪明才智来开发自己的软件。包括：三 维 CAD/CAE 软件开发与提高；CAE 软件的开发与提高；模具生产企业 PDM 系统研发；CAD/CAE/CAM 无缝集成与一体化及与 PDM 集成技术 的研发与推广应用；逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的提高与推广应 用等。 （3）汽车轻量化节能降耗材料成形工艺与模具开发。随着汽车行业 的快速发展以及国产化进程的加快，如汽车缸体、仪表盘、自动档变速箱 壳体等大型、精

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