HT250中坐铸件砂型铸造工艺设计
摘 要
铸造过程计算机模拟仿真是铸造学科发展的前沿领域。铸造过程的数值模拟可以帮助工程技术人员预测铸件缺陷。本文采用了Pro/E作为三维造型软件，用Procast软件作为铸造过程计算机模拟住址的工具。利用数值分析技术、数据库技术和可视化技术，根据传热理论、流体力学以及金属凝固理论等对铸造过程进行计算机模拟仿真。
本课题通过工艺设计与数值模拟的有效结合，对新产品的工艺方案进行数值模拟，根据模拟结果，提出改进方案，使得数值模拟对新产品开发和质量改进起到指导作用，减少了到生产线上试制的次数和缩短产品开发的周期，对已投入生产的产品进行工艺改进，提高工艺出品率，降低成本。对比了不同的浇注温度与浇注速度对铸件的充型过程与缩孔缩松的影响。
关键字：数值模拟、铸件、工艺设计、铸造缺陷。
Abstract
Computer simulation of casting processes is the vanguard of foundry fields. Numerical simulation of casting processes can help engineers to predict casting defects. In this dissertation, Pro/E is applied as a 3-D molding software, and Procast is used as a simulation software for the casting processes. Based on the theory of heat transfer, hydrodynamics, and metal's solidification, the filling and solidification process have been simulated.
Through the combination of process design and numerical simulation, the process are simulated, and then make some improvement for process scheme according to the result of the simulation, so that the numerical simulation would have guide effect to development and quality improvement of castings. The period of development of casings can be shortened, and the times of trial on production line can be reduced. In this way, improvement of casting process can raise the rate of final products for the parts that have been produced and the cost can be cut down. Contrast to cast temperature differently with cast speed to the influence that the casting defects.
Key Words: Numerical simulation, Casting, Process design, casting defects
目 录
摘要 ………………………………………………………………………………………………I
Abstract …………………………………………………………………………………………II
第一章 绪论 ………………………………………………………………………………………1
1．1 选题背景及意义 …………………………………………………………………………1
1．1．1 选题的背景 …………………………………………………………………………1
1．1．2 选题的意义 …………………………………………………………………………1
1．2 凝固过程数值模拟技术国内外研究现状及发展 ………………………………………2
1．2．1 国外发展现状与趋势 ………………………………………………………………2
1．2．2 国内进展现状 ………………………………………………………………………2
1．3 本课题研究内容 …………………………………………………………………………3
第二章 procast 软件介绍…………………… …………………………………………………4
2．1 procast软件适用范围 ………………………… ………………………………………4
2．2 procast模拟分析特点 ………………………… ………………………………………4
2．2．1 缩孔 …………………………………………………………………………………4
2．2．2 裂纹 …………………………………………………………………………………4
2．2．3 裹气 …………………………………………………………………………………4
2．2．4 冲砂 …………………………………………………………………………………5
2．2．5 冷隔及浇不足 ………………………………………………………………………5
2．2．6 压铸模寿命 …………………………………………………………………………5
2．2．7 工艺开发和优化 ……………………………………………………………………5
2．2．8 可重复性 ……………………………………………………………………………5
2．3 procast软件主要模块的功能 ……………………………………………………………5
2．3．1 标准模块 ……………………………………………………………………………5
2．3．2 附加模块 ……………………………………………………………………………6
2．3．3 高级模块 ……………………………………………………………………………6
2．3．4 工具模块 ……………………………………………………………………………6
第三章 铸造工艺的设计 …………………………………………………………………………8
3．1 铸造工艺方案的确定………………………………………………………………………8
3．1．1 浇注位置的选择……………………………………………………………………8
3．1．2 分型面的选择………………………………………………………………………9
3．2 主要工艺参数的设计 ……………………………………………………………………9
3．2．1 铸造收缩率 …………………………………………………………………………9
3．2．2 机械加工余量 ………………………………………………………………………9
3．2．3 铸件的尺寸和重量偏差 …………………………………………………………11
3．2．4 铸件的拔模斜度 …………………………………………………………………11
3．3 浇注系统的设计 ………………………………………………………………………12
3．3．1 浇注系统的功能……………………………………………………………………12
3．3．2 浇注系统的类型……………………………………………………………………12
3．3．3 浇注系统的各组元设计 …………………………………………………………13
3．4 冒口的设计………………………………………………………………………………14
3．5 浇注温度和打箱时间……………………………………………………………………15
第四章 HT250中坐铸件仿真模拟………………………………………………………………16
4．1 三维实体造型 ……………………………………………………………………………16
4．2 有限元网格划分 …………………………………………………………………………16
4．3 数值计算参数的确定 ……………………………………………………………………17
4．3．1 铸造材料的热物性参数 ……………………………………………………………17
4．3．2 型砂材料的热物性参数 ……………………………………………………………18
4．3．3 其它条件 ……………………………………………………………………………18
4．4 充型与凝固过程数值模拟 ………………………………………………………………19
4．5 缩孔缩松缺陷预测与结果分析 …………………………………………………………19
第五章 数值模拟结果及分析 …………………………………………………………………20
5．1 工艺参数对充型过程的影响……………………………………………………………20
5．1．1 浇注速度对充型过程的影响 ………………………………………………………20
5．1．2 浇注温度对充型过程的影响 ………………………………………………………21
5．2 工艺参数对缩松缩孔缺陷的影响………………………………………………………22
5．2．1 浇注速度对缩松缩孔缺陷的影响 …………………………………………………22
5．2．2 浇注温度对缩松缩孔缺陷的影响 …………………………………………………23
5．3 小结 ……………………………………………………………………………………26
总结与工作展望 ………………………………………………………………………27
6．1 总结………………………………………………………………………………………27
6．1．1 工作总结……………………………………………………………………………27
6．1．2 总结…………………………………………………………………………………27
6．2 工作展望…………………………………………………………………………………27
参考文献（References） …………………………………………………………………………28
致谢 ………………………………………………………………………………………………29
