某铝合金气缸盖铸造生产中,常产生开裂缺陷,为解决此问题,首先基于传热学理论和弹塑性理论,用ANSYS软件对缸盖建模,然后对铸造凝固过程进行仿真,最后根据仿真实验结果对冷却工艺进行优化。根据传热学理论和弹塑性理论,该铸件凝固过程中系统的温度和系统内能随时间有明显的变化,凝固过程的相变问题需要考虑凝固潜热,铝合金铸件凝固过程热分析属于非线性的瞬态的问题。在凝固过程中产生的铸造应力残余在铸件内,当残余应力值大于铸件的屈服极限时,就会产生裂纹。缸盖三维实体建模时,对关键部位计算影响很小的一些孔道、凸台等结构作了简化处理,通过布尔运算完成缸盖、浇冒口和砂芯之间的连接。利用ANSYS热分析功能,对铝合金气缸盖进行瞬态非线性温度场分析和计算机模拟仿真。选用热单元SOLID70对实体模型进行网格划分。假设铝合金固液两相密度不变,忽略由于固液两相容积变化而引起的对流,采用热焓法处理相变过程中的凝固潜热问题。忽略对系统影响很小且高度非线性的热辐射散热,考虑空气对流和砂子的热传导。热-力耦合过程的分析中,选用结构分析单元SOLID45,采用间接法,将温度场分析的结果作为体载荷施加在结构分析中,进行铸造应力场的分析,对凝固过程铸造应力进行计算机模拟仿真。根据温度场和应力场的分析结果,以落砂时间和对流系数为设计变量,以铸造残余应力为目标函数,对铸造过程进行了冷却工艺优化,提出采用合适的冷却方式和适当延迟落砂时间可以防止铸件裂纹的产生。