机械制造基础-铸造过程仿真技术

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1、机械制造基础铸造过程仿真技术材料科学与工程学院铸造凝固过程仿真模拟研究室内容介绍（1）铸造工艺设计；（2）铸造模拟软件简介；（3）铸造CAD/CAE集成；（4）铸造模拟技术发展趋势；（5）实例应用；（6）凝固微观组织模拟研究铸造模拟技术发展趋势（1）由宏观模拟向微观模拟发展可以预测组织、结构、性能，从而调整生产工艺，生产出理想的凝固组织，达到优良的综合力学性能。（2）单一分散向耦合集成方向发展流场、温度场、应力/应变场、组织场等之间的耦合，以真实模拟复杂的实际热加工过程。（3）共性、通用向专用、特性方向发

2、展**解决特种热加工工艺模拟及工艺优化问题：压铸、低压铸造、金属型铸造、实型铸造、连续铸造等特种铸造。**解决铸件的缺陷消除问题铸造模拟技术发展趋势（4）重视提高数值模拟精度和速度的基础性研究重视在热加工基础理论、新的数理模型、新的算法、前后处理、精确的基础数据获得与积累等基础性研究（5）重视物理模拟及精确测试技术（6）在并行环境下，工艺模拟与生产系统其它技术环节实现集成，成为先进制造系统的重要组成部分**产品、模具CAD/CAE/CAM/RPM系统集成**与PDM（ProductDataManagemen

3、t）系统集成铸造模拟软件简介铸造模拟软件可以对铸件形成过程中流场、温度场进行模拟，并且能够对铸造过程中产生的缺陷（如浇不足，冷隔，缩孔缩松缺陷）进行预测，从而对铸造过程所涉及的工艺参数工艺方案等做出评价和优化，达到降低铸造废品率，节省材料和劳动力，最大可能在降低成本，以及大幅度在缩短铸造工艺定型周期。软件组成及功能１．系统功能特点：（1）软件适合于多材质（铸钢、铸铁、铸造有色合金等），多种铸造方法（普通砂铸、金属型铸造、精密铸造、低压铸造、压力铸造、消失模铸造等）。（2）系统具有开放的数据库体系，包括200

4、多种铸造材料参数并且用户根据需要可以自行添加材料数据库。（3）系统软件中文界面友好、操作方便。２．系统运行环境硬件（推荐配置）：PIV2.8CPU；内存≥512M，硬盘≥40G。软件：Win2000、WinNT、WindowXP等操作系统软件组成及功能3．软件产品系列·砂型重力铸造CAE·砂型低压铸造CAE·金属型重力铸造CAE·金属型低压铸造CAE·熔模精密铸造CAE·压力铸造CAE.差压铸造CAE.消失模铸造CAE软件组成及功能铸造模拟软件前处理模型建立网格剖分凝固模拟充型模拟缺陷预测模拟计算后处理数据

5、库应力模拟一铸件的材质和结构铸件的三维图一铸件的材质和结构该铸件为火车轴的侧架，铸件的材质为B级钢，（即C25钢）该铸件属于箱式结构，复杂薄壁铸件，轮廓尺寸为2235mm×565mm×420mm，质量为314KG，体积为4.0×107mm3。内腔连接筋较多，平均壁厚25mm,最大厚度为31mm。中央导框框磨耗板面不加工，外导框间距、滑槽中心多个圆孔等配合面尺寸要求高。二铸造工艺方法的选择综合分析该铸件，选择用砂型铸造，由于该铸件为大型铸件，结构复杂。外型采用Z2520II型造型机，一箱一件，水玻璃砂；手工制

6、芯，一箱一件过桥浇注。三分型面选择分型面在侧架纵向中心平面；为保证侧架滑槽的尺寸精度，将其设置在下型，铸号面位于上型。四工艺参数的确定1、铸件最小铸出壁厚：砂型铸造最小铸出壁厚为6～8mm，所以该铸件可以采用砂型铸造。2、铸件最小铸出孔：铸钢件最小铸出孔为60mm，所以该铸件所有孔都不需要铸出。3、铸件的尺寸公差：规定该侧架铸件一般公差按HB6103-1986CT7。4、机械加工余量：据《铸造工艺设计》表1-13知砂型铸造机械造型铸钢件等级为E～H，这里取H为+7mm。五砂芯设计根据铸件结构知，需要模样一套

7、，芯盒18个，具体如工艺图上所示，其中下芯顺序为17、18-16-12-7、8-9、11-10、12-15-2、3-4、5-14-6、131#芯与16#芯不留芯头间隙，其余砂芯上箱芯头间隙1mm，下箱芯头间隙0.5mm；砂芯分段部位做成直面，芯盒做稍板。下面的下芯芯座周边做出R3mm集砂槽；16#减轻如图，7#（8#）芯做减轻，吃砂量大于50mm。六浇注系统设计由于该铸件的材料为B级钢，采用转包式浇注系统，大铸件，从铸件外导框端头引入钢液，采用过桥浇注，一箱一件。1、确定包内直径：采用10t漏包，Ø45mm

8、包孔浇注铸件2、浇注时间：t=Q/q=447/42=10.6s,浇注过程中，应遵循缓流→全速→缓收流的浇注原则，且由于改侧架壁厚偏厚，因此点浇冒口3次。3、按包孔断面确定浇注系统各断面采用过桥水口两个内浇道由分型面引入，根据ΣF孔∶ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1：（1.8～2）:(1.8～2):2确定直浇道、横浇道、内浇道的断面尺寸为：直浇道为圆形断面2个Ø45×2mm：横浇道为梯形断面2个（50.60）×50mm: