1、 毕业设计(论文)开题报告题目： 新型镁合金电控箱体铸造成型工艺研究 院（系） 材料与化工学院 专 业 金属材料成型及模具设计 班 级 100318 姓 名 周朋伟 学 号 100303119 导 师 董晟全 梁艳峰 2013 年 12 月 12 日1.本课题研究背景及意义镁合金是目前工业可应用的最轻的金属材料，镁的比重大约是铝的 2/3，是铁的 1/4。它是实用金属中的最轻的金属,具有高比强度、比刚度、优良的减震性、电磁屏蔽性和易回收等特点，质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、 ；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、无毒的特性，被誉为是“2l 世纪的绿色工程金属材材料。近几年来用轻
2、质镁合金材料制作的电控箱体，比以前铝合金（Zl101A）材料在性能上有了很大的提升， 在国防军工领域，电控箱体作为军工火炮，航天器材的电子设备的机箱，是有重要作用的部件。目前普遍使用的箱体都是以铝合金为原料生产的，据不完全统计，一套火炮系统的电控箱总重达 500 多公斤。武器装备及航天器材对其各组成部件重量很是敏感，若能减轻各个部件，便可携带更多的仪器设备，因此对于材料轻质化要求越来越迫切。而想要改进电控箱体，除了要考虑其性能及使用要求，同时要考虑质量方面的要求。如果可以用镁合金代替铝合金，则在重量方面至少可以减轻 1/3，节约成本的同时扩宽了来源。而且镁合金具有优于铝合金的电磁屏蔽和抗辐照能
3、力，因此，很适合用作军工及航天器电子产品的箱体材料。镁合金作为最轻的商用工程结构材料，具有比强度高、铸造成型性好、阻尼吸震降噪性能优越、电阻屏蔽性能强、机加工表面装饰性能良好、易于回收等诸多优点，广泛应用予汽车电子通讯和航空领域。此间，应用最广泛的是 Al 为主要合金元素的镁合金，特别是用于铸造成型的 AZ9l 合金和用于变形用的 AZ3l 合金。根据成形工艺的不同，镁合金材料主要分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。前者主要通过铸造获得镁合金产品。包括砂型铸造、永久型铸造、熔模铸造、消失模铸造、压铸等。其中压铸是最成熟、应用最广的技术。而后者则是通过变形生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻件产品。
4、并且可以通过材料组织的控制和热处理工艺的应用，获得更高的强度、更好的延展性、更好的力学性能，从而满足更多结构件的需要。另外，镁合金的半固态成形作为一种新型铸造技术也得到了广泛的研究与应用。2. 国内外对镁合金成型工艺相关研究现状国内对镁合金成型工艺有广泛的研究，特别是砂型铸造、重力铸造、压铸等各种铸造方法，均可以制造镁合金，目前，90以上的镁合金产品是压铸成形的。 在美国，许多汽车零部件采用镁合金铸造生产。在欧洲，随着汽车公司入股镁合金厂及对汽车轻量化、节能和环保要求的日益增强，将进一步推动镁合金在汽车上的应用。目前，已采用镁合金压铸件的公司有通用、奔驰、克莱斯勒、菲亚特阿尔法等公司，用镁合金
5、压铸的汽车零部件已超过 60 种，如：汽车仪表板、座位架、方向操纵部件、引擎盖、变速箱、进气歧管、轮毂等。由于对压铸镁合金产品的需求旺盛，使得镁合金压铸机及相应的压铸技术发展迅速。在汽车业之所以形成这种相应用镁合金的局面，主要是由于汽车工业面临汽车轻量化、耗油少、符合新的环保要求而促成的。镁合金不仅在汽车领域中有巨大的发展潜力，在计算机、通讯等领域也有很大的发展空间。例如用镁合金半固态触变射亚铸造机可生产计算机、手机、家用电器、数码相机、摄像机上的要求轻巧精致和高比强度的镁合金零件。在我国，随着中国加入世界贸易组织和中国环保法规的日趋完善，镁合金的应用受到广泛关注。特别是在航空航天、军工领域、
6、交通领域（包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等） 、3C 领域等我国的歼击机、轰炸机、直升机、运输机、民用机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星、飞船上均选用了镁合金构件：一个型号的飞机最多选用了 300-400 项镁合金构件；一个零件的重量最重近 300kg；一个构件的最大尺寸达 2m 多。重庆长安集团公司：完成了 JL462Q 发动机变速器上、下壳体用镁合金替代铝合金的产品试制，已形成年产 1500t 汽车变速器压铸的生产能力。2003 年底，变速器上下壳体、箱体延伸体和缸罩等 7 个零件已批量装车，并通过了小批量装车试验，目前正在进行批量生产前的最后中批量装车考核中；此外
7、，该公司还打算用镁合金取代更多的零部件，如方向盘、座椅内架等，逐步使每辆车用量达到 20Kg。一汽集团：试制成功了气门室罩盖、变速箱盖、发动机油喷等镁合金压铸件，其中气门室罩盖已通过装车试验。东风汽车公司：以镁合金变速箱上盖的产业化应用为重点突破对象，完成了 10 万次规范的台架试验，并顺利通过考核；同时对已装车的真空助力器中间隔板、左右脚踏步的应用情况调查表明其应用效果良好。 3.存在的问题及前景展望近年来，镁合金应用逐年提高，但一些尚待解决的问题使得镁合金电控箱体的广泛生产受到限制。表现在以下几个方面：（1）镁合金绝对力学性能仍然偏低；（2）镁合金室温塑性差、加工成形差，一般只能通过挤压等
8、级少数加工方法生产 5； （3）镁化学性质活泼，所以镁合金耐蚀性较差，不能直接在较潮湿的环境中使用；（4）在提高力学性能及腐蚀性能的同时不降低材料的电磁屏蔽性。因此，对当前这些问题的研究成为近年的重点。4. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法本课题欲从两种不同的工艺方案出发，对比两种不同工艺对镁合金电控箱体成型的影响研究，最终选择最适合的成型工艺方案生产镁合金电控箱体。由于电控箱体本身的结构特点，最小壁厚 7mm,而金属型铸造镁合金需要求，最小壁厚 3cm，因此金属型铸造工艺不适合本课题的电控箱体的成型，经过反复查阅资料，欲采用砂型铸造，进行工艺研究。研究具体方案如下：（1）零件
9、基本信息的了解。包括零件生产条件、技术要求、结构特点、服役条件以及材质的基本要求。（2）两种铸造工艺方案的确定。例如，分型面的选择、浇注位置的选择、浇注系统的设计、砂芯的设计、冒口的设计，冷铁的放置等。（3）两种工艺进行铸造工艺模拟仿真计算及优化（利用 AnyCasting 软件分别对铸造充型、热传导、凝固和应力场进行模拟分析计算）最大程度地减少铸造生产过程中的试模次数，提高铸造生产效率和铸件质量，降低铸造生产成本。（4）最终确定最优的工艺方案5. 本课题研究的重点及难点本课题研究重点:电控箱体镁合金成型工艺方案制订，通过对比最终选择一个最优方案。前期需对电控箱体各个铸造工艺参数进行反复计算，
10、并且确定铸造工艺方案，后期通过 AnyCasting 软件进行铸造工艺仿真模拟，针对模拟可能出现的各个缺陷，反复进行铸造工艺修改，进而确定一个优化的铸造成型工艺设计方案，最终得到优良的铸件质量。本章难点：铸造工艺参数的确定以浇注系统的设计。6. 本课题的工作方案及进度计划计划进度表：时间安排 阶段安排第十六周第十八周 阅读、收集相关资料已熟悉课题内容，并撰 写题报告第十八周第十周 前期需确定各个铸造工艺参数，例如横浇道、 内浇道以及冒口的相关计算。第十周第十五周 铸造工艺的设计以及铸造模拟仿真计算撰写、整理设计说明书第十六周 答辩阶段7. 参考文献1 陈振华,严红革,陈吉华等.镁合金.北京:化
11、学工业出版社.材料科学与工程出版中心,2004:89-1942 黄海军, 韩秋华, 王瑞权, 等. 镁及镁合金研究动态与发展展望 JJ. 中国铸造装备与技术, 2010,1: 002 3 杜爱玲,庄文玮,陈小星等.铸造镁合金成型技术探析. 南昌高专学报,2007,(6)4 王狂飞,周志杰,王有超等铸造镁合金 ZM6 砂型铸造工艺研究 .金属铸锻焊技术,2011,40(19):39-405 Zhang Y F, Liu Y B, Cao Z Y, et al. Mechanical properties of thixomolded AZ91Dmagnesium alloyJ. journal
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