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1、管状三通铸件铸造工艺的CAE毕业设计第1章绪论1.1铸造工艺和CAE的发展概况随着我国经济的快速发展，管道连接件的需要日益增多，而且管件的种类也越来越多。由于采用锻造-切削加工的制造工艺不仅材料利用率低、模具寿命短而且后续加工切断了金属流线，影响其性能。改为铸造方法，并利用CAE进行数值模拟，不仅可以减少工序，而且材料的利用率也可以大大提高，其经济效益和社会效益更为可观。铸造技术正向着精确化、轻量化、节能化和绿色化的方向发展。在传统的铸件工艺设计过程中，一直采用试错法来得到生产工艺，其工艺的定型是通过多次
2、的浇注和修改,反复摸索，直到得到能够满足设计要求的工艺方案，这就不可避免地带来了铸件工艺定型周期长、生产质量不稳定、作业成本高等许多不利因素，尤其是对于一些大型铸件和中小型企业的小批次铸件的工艺设计，更加增加了设计难度。因此，就铸件的生产准备而言，迫切需要一种新的方法来解决这些问题。计算机数值模拟技术在铸造中的应用，为解决这一问题提供了有效的手段。利用计算机虚拟制造技术，可以在制造铸造工艺装备及浇注铸件之前，综合评价各种工艺方案与铸件质量的关系，并在计算机上模拟整个成型过程，预测铸造缺陷。这样，铸造工艺人
3、员就能够根据模拟结果及时修改工艺设计，省去了大量用于生产试验和摸索可行性铸造工艺而消耗的宝贵时间和费用。将CAE技术应用到铸造工艺的设计中是现代铸造工艺设计发展的方向。1.1.1发展现状模具作为工业生产中的基础工艺装备,是一种高附加值的高技术密集型产品,也是高新技术产业化的重要领域,尤其在汽车、电子、仪表、家电和通讯行业中应用广泛。研究和发展模具技术,对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义,模具技术的水平及科技含量高低,直接影响到模具工业产品的发展,在很大程度上决定了产品的质量,新产品的开发能力、企业的
4、经济效益,是衡量一个国家制造业水平的重要标志。由于制造业产品信息相当复杂,要实现企业生产自动化,在分离的CAD、CAE、CAM之间还需要大量的人工工作,这给企业自动化生产带来了极大地障碍,且模具设计与制造周期可进一步缩短的空间较大,模具CAD/CAE/CAM技术的使用,极大地提高了产品质量,加速了产品的开发,缩短了从设计到生产的周期,缩短了产品的上市周期,实现了产品设计的自动化,使设计人员从繁琐的绘图中解放出来,集中精力进行创造性的劳动,模具CAD/CAE/CAM技术是模具工业发展的必然趋势。尽管近年来我
5、国铸造行业取得迅速的发展,但仍然存在许多问题。第一,专业化程度不高,生产规模小。我国每年每厂的平均生产量是815t,远远低于美国的4606t和日本的4878t。第二,技术含量及附加值低。我国高精度、高性能铸件比例比日本低约20个百分点。第三,产学研结合不够紧密、铸造技术基础薄弱。第四,管理水平不高,有些企业尽管引进了国外的先进的设备和技术,但却无法生产出高质量铸件,究其原因就是管理水平较低。第五,材料损耗及能耗高污染严重。中国铸铁件能耗比美国、日本高70%～120%。第六,研发投入低、企业技术自主创新体系
6、尚未形成。发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应，如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。-41-在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺。砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统,制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。熔模铸造普遍用硅溶胶和硅酸乙酯做粘结剂的制壳工艺。铸造生产全过程主动、从严执行技术标准，铸件废
7、品率仅2%-5%；标准更新快（标龄4-5年）；普遍进行ISO9000、ISO14000等认证。在CAE的应用方面，国外在航空航天、汽车、造船、机床制造等工业部门都已实现模具CAD/CAE/CAM技术的应用。如波音飞机公司应用模具CAD/CAE/CAM技术,在波音777飞机上对全部零件进行了三维实体造型,设计了除发动机以外的其他机械零件,比传统设计和装配流程效率提高了一倍相比之下,国内模具CAD/CAE/CAM技术的研究和应用远落后于国外,据统计,CAD/CAE/CAM技术20世纪末已应用于近百个工业领域。
8、到了21世纪,CAD/CAE/CAM技术将在各行各业都有所应用,可以说在目前的各个领域的制造业,已离不开CAD/CAE/CAM技术的应用,其中CAD/CAE/CAM技术在模具领域的应用最为出色,其前景也将更为广阔。1.2本设计的主要内容三通管,也叫T形管,是一个结构比较简单的非轴对称回转体,由两个圆柱形直管相贯形成。三通管作为一种连接件在日常生活中应用广泛，用途在于改变流体流动方向，主要用于医学、水利（节水灌溉、给水排水）、能
