文獻綜述氣動低壓鑄造氣控系統(tǒng)軟件設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué)學(xué)生姓名：號:學(xué)院、系：信息與通信工程學(xué)院電氣工程系專業(yè)：自動化設(shè)計題目：氣動低壓鑄造氣控系統(tǒng)軟件設(shè)計指導(dǎo)教師:2012年2月28日畢業(yè)設(shè)計開題報告結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文獻綜述一、本課題的研究背景與意義：低壓鑄造是使液體金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法，由于所用的壓力較低，所以叫低壓鑄造。作為一種近凈成形技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在航空、航天、交通等領(lǐng)域，其產(chǎn)品在汽車部件的應(yīng)用，對于汽車的輕量化有著重要的意義⑴。低壓鑄造工藝對于鑄件的最終性能有著重要影響，研究者越來越關(guān)注于低壓鑄造工藝對充型和凝固過程的影響。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，利用數(shù)值模擬技術(shù)對傳統(tǒng)鑄造工藝進行改進和優(yōu)化已成為當(dāng)前鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢。二、本課題國內(nèi)外研究發(fā)展及現(xiàn)狀：國外發(fā)展現(xiàn)狀：低壓鑄造法的雛形可以追溯到本世紀初，最早由英國人登記了第一個低壓鑄造專利，主要用于巴氏合金的鑄造。1917年，法國人制定了將其用于鋁合金和銅合金的計劃，并首先在鋁合金鑄造生產(chǎn)中得到了推廣，但當(dāng)時發(fā)展緩慢。1924年在德國提出申請，但都沒有形成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)⑵。低壓鑄造真正被推廣應(yīng)用是在“二戰(zhàn)”以后，當(dāng)時隨著航空業(yè)的發(fā)展，英國廣泛地采用低壓鑄造生產(chǎn)技術(shù)要求很高的航空發(fā)動機的汽缸蓋等輕合金鑄件，并采用金屬型低壓鑄造，大量生產(chǎn)高硅鋁合金鑄件。當(dāng)時發(fā)現(xiàn)低壓鑄造可解決厚大斷面鋁合金鑄件的壁厚效應(yīng)，即因壁厚增加力學(xué)性能急劇下降的缺點⑶。低壓鑄造由于有較高的補縮壓力和溫度梯度，有效地提高了厚大斷面鑄件的致密性。這一技術(shù)至今仍被應(yīng)用于厚大斷面鑄件的鑄造。1950年以后由于汽車工業(yè)的發(fā)展，使低壓鑄造工藝和設(shè)備有了一個飛躍的發(fā)展。汽車輪轂由于質(zhì)量要求高，本身結(jié)構(gòu)又適于低壓鑄造，而且需求量大，因此極大地推動了低壓鑄造技術(shù)的發(fā)展。英國在60年代率先發(fā)展低壓鑄造汽車輪轂，其后美國、日本、西德相繼發(fā)展。據(jù)1989年統(tǒng)計，美國Park-field車輪有限公司低壓鑄造輪轂?zāi)戤a(chǎn)量達到250萬只，日本日立金屬制作所采用14臺自動化低壓鑄造機，年產(chǎn)鋁合金輪轂180萬只。德國公司使用30臺低壓鑄造機每年生產(chǎn)200萬只鑄鋁輪轂，供應(yīng)OEM市場，包括奧迪，福特，通用，奔馳和沃爾沃等名車制造商。法國雷諾公司所有汽車發(fā)動機缸蓋均采用低壓鑄造生產(chǎn)，共11臺低壓鑄機，日產(chǎn)5500只缸蓋⑵⑶。鑄鋁輪轂市場占有率在1981年只有4%，1994年擴大到40%，至2006年市場份額擴大到80%[4]。低壓鑄造工藝在亞洲的日本、韓國等國家應(yīng)用十分廣泛，如同本的馬自達、朝同鋁業(yè)?山口、本田技研?熊本、大發(fā)龍王、雅馬哈發(fā)動機、日產(chǎn)自動車、本田金屬、愛知機械等用低壓鑄造生產(chǎn)氣缸蓋，光輕金屬工業(yè)、九州輪轂、神戶制鋼、旭可鍛、古河電氣工業(yè)、光洋精機等用低壓鑄造生產(chǎn)鋁輪轂，韓國的起亞自動車、東西機工等用低壓鑄造生產(chǎn)汽缸蓋，三善工業(yè)等用低壓鑄造生產(chǎn)鋁輪轂，印度尼西亞的本田技研用低壓鑄造生產(chǎn)汽缸蓋，馬來西亞的JRD用低壓鑄造生產(chǎn)鋁輪轂等⑸。國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：我國是從50年代開始研究低壓鑄造的，經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，從簡單件到復(fù)雜零件，從鋁合金到銅合金，從有色低壓鑄造到黑色低壓鑄造，我國的低壓鑄造技術(shù)不斷發(fā)展，同臻完善。尤其是近年來，隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和國際間技術(shù)合作與交流的增強，如廣州肇慶本田會屬公司、昌河鈴木公司（九江）、天津豐田公司、煙臺大宇東岳動力公司、沈陽三菱以及瑞明集團等幾家公司紛紛引進低壓鑄造工藝用于生產(chǎn)汽缸蓋鑄件。六豐機械、扶順輪轂、秦皇島戴卡輪轂公司和廣東中南鋁合金輪轂公司等用低壓鑄造生產(chǎn)鋁輪轂。目前，我國已有許多科研單位如沈陽鑄造研究所、中國兵器工業(yè)第五二研究所以及中國科學(xué)院金屬研究所等正在從事低壓鑄造的研究工作，并在擴大其應(yīng)用范圍，尤其是對低壓鑄造的工藝參數(shù)和工藝控制的研究工作不斷深化，設(shè)備的機械化、自動化和穩(wěn)定化水平也在迅速地提高。目前國內(nèi)低壓鑄造法在批量生產(chǎn)鋁合金鑄件上存在的問題是：澆注條件相對不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和成品率；其次是生產(chǎn)效率不高，操作比較麻煩。三、本課題相關(guān)理論綜述：基本原理：在密閉的保持爐的熔湯表面上施加~的空氣壓力或惰性氣體壓力，熔湯通過浸放在熔湯里的給湯管上升，被壓進與爐子連接著的上方的模具內(nèi)⑹。熔湯是從型腔的下部慢慢開始充填，保持一段時間的壓力后凝固。凝固是從產(chǎn)品上部開始向澆口方向轉(zhuǎn)移，澆口部分凝固的時刻就是加壓結(jié)束的時間。于是就憑借澆口的方向性凝固和從澆口開始的冒口壓力效果得到了完美的鑄件。最后當(dāng)鑄件冷卻至固相溫度以下便可從模具中取出產(chǎn)品⑺。在低壓鑄造過程中，按鑄型種類和鑄件的不同，其加壓工藝的方式也有所不同，現(xiàn)將常用的幾種澆注工藝介紹如下：低壓充型工藝低壓充型工藝，是指只利用低壓充型，不采用結(jié)晶增壓的工藝（鑄型高有冒口且不封閉），鑄件的補縮仍靠高溫合金液補澆冒口來實現(xiàn)。通常又稱敞開式低壓澆注。它適用于砂型低壓鑄造大中型鑄件，如船舶鋼合金螺旋槳等⑼。采用這種工藝應(yīng)注意以下幾點：八\\:1）升液階段，加壓速度宜緩，防止合金液進入型腔時產(chǎn)生噴射飛濺而造成氧化夾渣。2）充型階段，根據(jù)鑄件特點、合金液成份、澆注溫度以及鑄型溫度等情況，適當(dāng)?shù)卦龃蠹訅核俣确乐硅T件產(chǎn)生冷隔和欠鑄uh。3）當(dāng)合金液充滿型腔并逐步上升到冒1:3的三分之一高度時，加壓速度應(yīng)減慢，以便穩(wěn)定壓力，迅速“切斷澆口”。穩(wěn)定結(jié)晶工藝穩(wěn)定結(jié)晶工藝，是指合金液在充滿型腔后，即穩(wěn)住壓力，使鑄件在此壓力下結(jié)晶凝固，一直到完全凝固為止［12］。這種穩(wěn)壓結(jié)晶工藝主要應(yīng)用于鋁合金濕砂型和金屬型薄壁復(fù)雜鑄件的澆注。緩慢增壓結(jié)晶工藝緩慢增壓結(jié)晶工藝，是指充型結(jié)束以后，先穩(wěn)壓讓鑄件外表凝成一層硬殼；然后再增壓結(jié)晶凝固的一種澆注工藝。適用于干砂型低壓鑄造，通常是澆注厚壁鑄件，因受到鑄型強度的限制，不宜立即增大結(jié)晶壓力，而讓鑄件穩(wěn)壓結(jié)殼［13］。急速增壓結(jié)晶工藝急速增壓結(jié)晶工藝，是指合金液充滿型腔后，迅速增壓，使鑄件在較高的結(jié)晶壓力下凝固。這種工藝與緩慢增壓結(jié)晶工藝基本上相同，所不同的是：在充型以后，沒有穩(wěn)定結(jié)殼過程。這種加壓工藝適用于金屬型低壓鑄造、石墨型低壓鑄造。主要針對于鑄型散熱冷卻速度較快的鑄件的鑄造［14］。四、本人的觀點和主要思路：低壓鑄造所用的鑄型，有金屬型和非金屬型兩類。金屬型多用于大批、大量生產(chǎn)的有色金屬鑄件，非金屬鑄型多用于單件小批量生產(chǎn)，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型殼等都可用于低壓鑄造，而生產(chǎn)中采用較多的還是砂型。但低壓鑄造用砂型的造型材料的透氣性和強度應(yīng)比重力澆注時高，型腔中的氣體，全靠排氣道和砂?？紫杜懦?。為充分利用低壓鑄造時液體金屬在壓力作用下自下而上地補縮鑄件，在進行工藝設(shè)計時，應(yīng)考慮使鑄件遠離澆口的部位先凝固，讓澆口最后凝固，使鑄件在凝固過程中通過澆口得到補縮，實現(xiàn)順序凝固。參考文獻:羅庚生，張忠忠，呂有綱.低壓鑄造[M].北京：國防工業(yè)出版，1989張鵬飛.低壓鑄造輪轂[J].特種鑄造及有色合金，1995，(6)：5"10DJohnRutherford.ZAAlloyDieCasting.ZACastingAlloysCon-ferenceProceeding[J].Michigan，1985：33?36唐劍，黃平，牟大強等.鋁合金熔鑄技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].鋁加工，2001，24(4)：5?10李英男.大型鋁合金鑄件低壓鑄造[J].低壓鑄造國外譯文集，1978：37-98趙振華.低壓鑄造氣缸蓋461加上性能的研究[D].哈爾濱：哈爾濱理T大學(xué)，2007：董湘懷.材料成型計算機模擬.北京:機械工業(yè)出版社,2001劉國英.120C型主閥體鑄造工藝設(shè)計及生產(chǎn)實踐.冷熱藝,2005,(1):13-14柳百成.鑄件充型凝固過程國內(nèi)外研究進展.鑄造,1999,(8):78-81李永保，柳百成，熊守美.面向并行工程的鑄造工藝集成CAD/CAE系統(tǒng).高技術(shù)通訊，1996,(3):40-42董秀琦.鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計的傳熱學(xué)原理.鑄造，1995(2):11-19董秀琦，王冬，王承志等.低壓及差壓鑄造理論與實踐.北京：兵器業(yè)出版社，1995.王冬,李玉海.鑄造過程補縮機理及數(shù)學(xué)模型.鑄造，1996(2):13韓寶剛.鋁合金加壓凝固的補縮行為.鑄造，1991(12)畢業(yè)設(shè)計開題報告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、本課題需要研究和解決的問題：了解低壓鑄造的基本原理。掌握鑄型的選擇和澆注工藝的選擇。學(xué)會用計算機仿真凝固過程及對結(jié)果進行分析。二、擬采用的研究手段：低壓鑄造鑄型工藝參數(shù)的選擇要確定鑄件凝固方式的選擇、澆注系統(tǒng)的選擇、澆注系統(tǒng)的選擇、機械加工余量的選擇。低壓鑄造澆注工藝參數(shù)的選擇需要確定升液速度、充型壓力和充型速度的選擇、充型增壓值的選擇、保壓增壓值的選擇、保壓時間的確定、澆注溫度的確定。畢業(yè)設(shè)計開題報告指導(dǎo)教師意見：該同學(xué)查閱了大量參考文獻資料，詳細論述了本課題目前的研究和發(fā)展現(xiàn)狀;并在初步掌握基本原理的基礎(chǔ)上，針對存在的問題，提出了解決問題的思路方法，在理論上是可行的，并進行了方案的初步設(shè)計。文獻綜述所涉及到的原理、資料內(nèi)容詳實，準(zhǔn)確可靠，為設(shè)計的進一步完成打下了堅實的基礎(chǔ)。本課題是氣動低壓鑄造氣控硬件系統(tǒng)設(shè)計。它涉及到了