cad-cae技术在大型复杂铸件生产中的应用

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1、CAD/CAE技术在大型复杂铸件生产中的应用

2、第11前言铸造是国民经济的重要产业部们之一，它反映了一个国家制造工业的规模和水平。随着航空、航天、船舶、汽车、机械等各行业的蓬勃发展，大型复杂铸件的需求量越来越大，对铸造金属的性能及铸件本身的可靠性等要求越来越高。先进制造技术的发展，要求铸件的生产向轻型化、精确化、强韧化、复合化及无环境污染方向发展。CAD/CAE技术的飞速发展及其在铸造生产中的广泛应用，可以通过对制造工艺过程进行数值模拟及仿真，使得上述目标得以实现。这项工作以数值计算为基本方法，对铸造过程中流场、温度场、应力场及微

3、观组织形貌进行模拟，从而帮助工艺设计人员对不同时刻的金属流态、凝固过程温度分布、应力分布、结晶晶粒尺寸形貌等重要物理参数有所了解，并以此为依据，预测是否有缩孔、疏松、夹杂、偏析及热裂纹等缺陷出现，可以实现铸造工艺设计——校核——再设计——优化设计的全过程，以提高铸件质量，缩短试制周期，降低生产成本，提高市场竟争能力。同时，用计算机等高新技术来改造制造传统产业是国内外科学技术发展的共同趋势，是铸造领域的学科前沿，也是铸造工艺由“经验设计”走向“科学指导”的重要途径，具有重大的实际意义。2CAD的生产实际应用2.1产品技术信息的收集

4、、处理和数字化创建某柴油机机身（见图1）的模型与产品技术信息库，首先对此产品的技术信息进行全面收集、处理并使技术信息数字化，如产品各部分的设计基准、参照基准在哪里，这是以后加工基准和装配基准的基础；之后分析各部分结构的几何形状特征、相互依赖关系，这些是构成设计产品的基本要素，其占据空间的尺寸形状、位置至关重要；还有产品设计的材料设定、单位设置等相关设计意图的获取建立。图1某机身铸件的建模2.2工艺设计在正确领会设计图纸意图后建立产品模型，建立工艺信息库，设计出铸件的浇注系统、冒口、冒口套、内外冷铁等，并进行工艺系统建模（见图2）

5、。图2某机身工艺系统建模某机身铸造浇注系统模型（见图3）：底脚板面朝上，缸孔面朝下。浇口窝尺寸为φ120xφ100x90；直浇道尺寸为φ90；横浇道矩形截面尺寸为80x70/R8x60；内浇口截面尺寸：φ28；详见下图。图3某机身浇注系统建模某机身铸件冷铁模型（见图4）：使用冷铁62种，总计886块，详见下图。图4某机身冷铁建模某机身铸件冒口模型（见图5）：底脚板面两排18个冒口，各冒口尺寸同为φ195x325，冒口颈尺寸同为80x60x40；缸孔面有九组冒口，各组球形冒口尺寸同为SR95；详见下图。图5某机身冒口建模1前言铸造

6、是国民经济的重要产业部们之一，它反映了一个国家制造工业的规模和水平。随着航空、航天、船舶、汽车、机械等各行业的蓬勃发展，大型复杂铸件的需求量越来越大，对铸造金属的性能及铸件本身的可靠性等要求越来越高。先进制造技术的发展，要求铸件的生产向轻型化、精确化、强韧化、复合化及无环境污染方向发展。CAD/CAE技术的飞速发展及其在铸造生产中的广泛应用，可以通过对制造工艺过程进行数值模拟及仿真，使得上述目标得以实现。这项工作以数值计算为基本方法，对铸造过程中流场、温度场、应力场及微观组织形貌进行模拟，从而帮助工艺设计人员对不同时刻的金属流态

7、、凝固过程温度分布、应力分布、结晶晶粒尺寸形貌等重要物理参数有所了解，并以此为依据，预测是否有缩孔、疏松、夹杂、偏析及热裂纹等缺陷出现，可以实现铸造工艺设计——校核——再设计——优化设计的全过程，以提高铸件质量，缩短试制周期，降低生产成本，提高市场竟争能力。同时，用计算机等高新技术来改造制造传统产业是国内外科学技术发展的共同趋势，是铸造领域的学科前沿，也是铸造工艺由“经验设计”走向“科学指导”的重要途径，具有重大的实际意义。2CAD的生产实际应用2.1产品技术信息的收集、处理和数字化创建某柴油机机身（见图1）的模型与产品技术信息

8、库，首先对此产品的技术信息进行全面收集、处理并使技术信息数字化，如产品各部分的设计基准、参照基准在哪里，这是以后加工基准和装配基准的基础；之后分析各部分结构的几何形状特征、相互依赖关系，这些是构成设计产品的基本要素，其占据空间的尺寸形状、位置至关重要；还有产品设计的材料设定、单位设置等相关设计意图的获取建立。图1某机身铸件的建模2.2工艺设计在正确领会设计图纸意图后建立产品模型，建立工艺信息库，设计出铸件的浇注系统、冒口、冒口套、内外冷铁等，并进行工艺系统建模（见图2）。图2某机身工艺系统建模某机身铸造浇注系统模型（见图3）：底

9、脚板面朝上，缸孔面朝下。浇口窝尺寸为φ120xφ100x90；直浇道尺寸为φ90；横浇道矩形截面尺寸为80x70/R8x60；内浇口截面尺寸：φ28；详见下图。图3某机身浇注系统建模某机身铸件冷铁模型（见图4）：使用冷铁62种，总计886块，详见下图。图4某机身