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飞轮铸造工艺的数值模拟

飞轮铸造工艺的数值模拟
飞轮铸造工艺的数值模拟

铸造过程模拟仿真

铸造过程模拟仿真 1、概述 在铸造生产中,铸件凝固过程是最重要的过程之一,大部分铸造缺陷产生于这一过程。凝固过程的数值模拟对优化铸造工艺,预测和控制铸件质量和各种铸造缺陷以及提高生产效率都非常重要。 凝固过程数值模拟可以实现下述目的: 1)预知凝固时间以便预测生产率。 2)预知开箱时间。 3)预测缩孔和缩松。 4)预知铸型的表面温度以及内部的温度分布,以便预测金属型表面熔接情况,方便金属型设计。 5)控制凝固条件[1]。 为预测铸应力,微观及宏观偏析,铸件性能等提供必要的依据和分析计算的基础数据。作为铸造工艺过程计算机数值模拟的基础,温度场模拟技术的发展历程最长,技术也最成熟。温度场模拟是建立在不稳定导热偏微分方程的基础上进行的。考虑了传热过程的热传导、对流、辐射、结晶潜热等热行为。所采用的计算方法主要有:有限差分法、有限元法、边界元法等;所采用的边界条件处理方法有N方程法、温度函数法、点热流法、综合热阻法和动态边界条件法;潜热处理方法有:温度回升法、热函法和固相率法。 自丹麦Forsound于1962年第一次采用电子计算机模拟铸件凝固过程以来,为铸造工作者科学地掌握与分析铸造工艺过程提出了新的方法与思路,在全世界范围内产生了积极的影响,许多国家的专家与学者陆续开展此项研究工作。在铸造工艺过程中,铸件凝固过程温度场的数值模拟计算相对简单,因此,各国的专家与学者们均以铸件凝固过程的温度场数值模拟为研究起点。继丹麦人之后,美国在60年代中期开始进行大型铸钢件温度场的计算机数值模拟计算研究,且模拟计算的结果与实测温度场吻合良好;进入70年代后,更多的国家加入了铸件凝固过程数值模拟的研究行列中,相继开展了有关研究与应用,理论研究与实际应用各具特色。其中有代表性的研究人员有美国芝加哥大学的R.D.Pehlke教授、佐治亚工学院的J.Berry教授、日本日立研究所的新山英辅教授、大阪大学的大中逸雄教授、德国亚探工业大学的P.Sham教授和丹麦科技大学的P.N.Hansen教授等。我国的铸件凝固过程温度场数值模拟研究始于70年代末期,沈阳铸造研究所的张毅高级工程师与大连工学院的金俊泽教授在我国率先开展了铸造工艺过程的计算机数值模拟研究工作,虽然起步较晚,但研究工作注重与生产实践密切结合,取得了较好的应用效果,形成了我国在这一研究领域的研究特色[2]。 1988年5月,在美国佛罗里达州召开的第四届铸造和焊接计算机数值模拟会议上,共有来自10个研究单位的从事铸造凝固过程计算机数值模拟技术研究的专家和学者参加了会议组织的模拟斧锤型铸件凝固过程的现场比赛。由于该铸件在几何形状上属复杂类型,模拟计算有一定的难度。从比赛结果看,绝大部分的模拟结果与实际测温结果相吻合。此次比赛得出如下结论[8]: l)铸件凝固过程的计算机模拟达到了相当的水平,如三维自动刻分、三维模拟计算、三维温度场显示等,并产生了一些软件包,如日立公司的HICASS、丹麦的Geomesh、大阪大学的SOLAM及亚琛的CASTS等。 2)模拟计算的结果都接近实测,这说明有限差分、有限元和边界元这三种计算方法对温度场计算都能满足精度要求,同时也说明了铸件凝固过程温度场计算机模拟计算技术已趋成熟。

泵盖铸造工艺设计说明书

课程设计说明书 泵盖铸造工艺设计 院系:机械工程学院 专业:材料成型及控制工程 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 时间:

目录 1.铸造工艺分析 (1) 1.1零件介绍 (1) 1.2零件生产方式选择 (1) 1.3技术要求分析 (1) 1.4 合金铸造性能分析 (2) 2.确定铸造工艺方案 (2) 2.1确定铸造方法 (2) 2.2确定浇注位置和分型面 (2) 2.3确定型内铸件数目 (3) 2.4不铸出孔及槽的确定 (3) 2.5机械加工余量和铸造圆角的确定 (3) 2.6起模斜度和分型负数的确定 (5) 2.7砂芯的确定 (7) 2.8铸造收缩率的确定 (7) 2.9冒口的确定 (7) 2.10浇注系统的确定 (8) 3.芯盒的设计 (9) 3.1芯盒材质和分盒方式的确定 (9) 4.总结 (9) 参考资料 (10)

1.铸造工艺分析 零件简介: 1.1零件介绍: 零件名称:泵盖 零件材料:HT200 1.2零件生产方式选择: 大批量生产,零件图如下:

1.3技术要求分析 按照国家标准,对于HT200,其抗拉强度应达到200Mpa。铸件在使用时工作条件较好,但此铸件需起隔爆作用,按照技术要求,需在粗加工后进行时效处理及相应的热处理工艺。另外,铸件清砂后,焖火铲除毛刺喷砂后喷G04-6铁红过氯乙烯底漆。除此外无特殊技术要求。 注:其中φ21H7内孔为重要加工面,不允许存在气孔、夹砂等铸造缺陷。 1.4 合金铸造性能分析 灰铸铁具有良好的铸造性能: (1)流动性。灰铸铁的熔点较低,结晶温度范围较小,在适宜的浇注温度下,具有良好的流动性,容易填充形状复杂的薄壁铸件,且不易产生气孔、浇不足、冷隔等缺陷。 (2)收缩性。灰铸铁的浇注温度较低,凝固中发生共析石墨化转变,使其线收缩小,产生的铸造应力也较小,所以铸件出现翘曲变形和开裂的倾向以及形成缩孔、缩松的倾向都较小。 (3)灰铁充型能力好,强度较高,耐磨、耐热性好,减振性良好,铸造性较好,但需人工时效。 2.确定铸造工艺方案 2.1确定铸造方法 铸件材质为HT200,,其轮廓尺寸25×φ110,属中小件,联结结构合理,符合灰铸铁铸造要求,可以进行铸造工艺设计。采用湿砂型机器造型大批量生产。 采用湿砂型机器脱箱造型,热芯盒水玻璃砂射芯机制芯。 2.2确定浇注位置和分型面 浇注位置选择原则: (1)重要加工面应朝下或呈直立状态; (2)铸件的大平面应朝下; (3)应有利于铸件的补缩; (4)应保证铸件有良好的金属液导入位置,保证铸件能充满; (5)应尽量少用或不用砂芯; (6)应使合型、浇注和补缩位置一致。

N485QA柴油机飞轮壳设计

1绪论 1.1机械制造工业在国民经济中的地位与作用 物质生产始终是人类社会生存发展的基础。制造业是人类财富在20世纪空前膨胀的主要贡献者,没有制造业的发展就没有今天人类的现代物质文明。 制造业是所有与制造有关行业的总体。它是国民经济的支柱产业之一。据统计,工业化国家中以各种形式从事制造活动的人员约占全国从业人数的四分之一。美国财富的68%来自制造业,日本国民生产总值的约50%由制造业创造,我国的制造业在工业总产值中占了约40%。“在我国,处于工业中心地位的制造业,特别是装备制造业,是国民经济持续发展的基础,是工业化、现代化建设的发动机和动力源,是参与国际竞争取胜的法宝,是技术进步的主要舞台,是提高人均收入的财源,国际安全的保障,发展现代文明的物质基础”。另一方面,制造业为国民经济各部门和科技、国防提供技术装备,是整个工业、经济与科技、国防的基础。 机械制造工业是制造业最重要组成之一。它是为用户创造和提供机械产品的行业,包括了机械产品的开发、设计、制造生产、流通和售后服务全过程。目前,机械制造业肩负着双重任务:一是直接为最终用户提供消费品;二是为国民经济个行业提供生产技术装备。因此,机械制造业是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分,机械制造技术水平的提高与进步将对整个国民经济的发展和科技、国防实力生产生直接的作用和影响,是衡量一个国家科技水平的重要标志之一,在综合国力竞争中具有重要的地位。 我国的机械制造业已具有相当规模和一定的技术基础,成为我国工业体系中最大的产业之一。2008年实现销售收入21651亿元,占全国工业总销售收入的21%,利润257亿元、税收621亿元,均占全国工业同比的15%,出口创汇363亿元,占全国外贸出口额的20%。其发展速度高于同期全国工业的平均水平。 随着科技、经济、社会的日益进步和快速发展,日趋激烈的国际竞争及不断提高的人民生活水平对机械产品在性能、价格、质量、服务、环保及多样性、可靠性、准时性等方面提出的要求越来越高,对先进的生产技术装备、技术与国防

铸造工艺的数值模拟优化

! 收稿日期:2006-01-16;修回日期:2006-07-19 作者简介:胡红军(1976-),男,重庆工学院讲师,主要研究铸造CAD/CAE软件研究和开发。E-mail:hhj@cqit.edu.cn。 铸造工艺的数值模拟优化 胡红军,杨明波,龚喜兵,李国瑞 (重庆工学院材料科学与工程学院,重庆400050) 摘 要:为了研究和预测铸造工艺对铸件质量的影响,设置合理的军用汽车转向臂的铸造浇冒口系统和工艺参数。应用铸 造模拟软件对转向臂的三种不同工艺方案进行凝固模拟,根据凝固模拟结果显示的缺陷及内部缩松情况,提出改进工艺方案并对其进行凝固模拟,选择最佳方案应用于生产。研究表明,3#是最合理的浇冒口布置方式,最优的浇注温度825℃,浇注时间15s,采用水平分型。应用表明,铸造模拟软件能够准确地预测充型凝固过程中可能产生的缺陷,从而辅助工艺人员进行工艺优化。 关键词:凝固模拟;军用汽车转向臂;铸造工艺优化;浇冒口系统;缩孔;铸造模拟软件中图分类号:TG250.6 文献标识码:A 文章编号:1004-244X(2006)06-0051-03 Optimizationofcastingprocessesbasedoncomputernumericalsimulation HUHong-jun,YANGMing-bo,GONGXi-bing,LIGuo-rui (ChongqingInstituteofTechnology,Chongqing400050,China) Abstract:Inordertostudyandpredicttheinfluenceofcastingprocessoncastingsquality,therationalpouringsystemandprocessparametersareset.Threekindssolidificationsimulationschemehavebeenappliedwiththehelpofsimulationsoftware.Re-sultsandappearancedefectsandinnershrinkageporosityofthecastingsintrialproductionhavebeenbasedupontobringfor-warddifferenttechnologyimprovementsandselectanoptimalprojectusedinbatchproduction.Researchresultsshowthatno.3castingsstructureisreasonable,themostreasonablepouringtemperatureis825℃,pouringtimeis15s.Theapplicationshowsthatthesoftwarecanhelptechnologiststooptimizecastingprocessbyforecastingcastingdefectsduringmoldfillingandsolidi-ficationprocessesandinstructtheproductionofcasting. Keywords:solidificationsimulation;steeringarmcomponentusedinheavymilitarytruck;castingprocessoptimization;pour-ingandrisersystem;shrinkage;castingsimulationsoftware 铸造数值模拟是要通过对铸件充型凝固过程的数值计算,分析工艺参数对工艺实施结果的影响,便于技术人员对所设计的铸造工艺进行验证和优化,以及寻求工艺问题的尽快解决办法。为技术人员设计较合理的铸件结构和确定合理的工艺方案提供了有效的依据,从而避免传统的依靠经验进行结构设计和工艺制定的盲目性,节约试制成本[1-4]。 1 铸造过程充型数值模拟方法 军用汽车转向臂的几何实体造型采用UG软件建 立,在得到三维几何数据后,利用UG软件的反向出模模块,通过设定铝合金收缩率、铸件起模斜度、浇注系统的位置和分型面等,作为凝固模拟的几何模型。由于金属液充型过程数值模拟技术所涉及的控制方程多而复杂,需要根据连续性方程、动量方程及能量方程,并进 行速度场、压力场的反复迭代,计算量大而且迭代容易发散,致使其难度很大。通过不断完善数值计算方法,如有限差分法和SOLA-VOF体积函数法,开发出一些实用软件。该产品的凝固模拟就是采用MAGMA软件。作为整个模拟的核心部分,CAE的数值模拟效果最终将影响模拟的真实与否。在液态金属浇注过程中,热传导过程计算是数值模拟的主要内容。处理热传导问题采用傅里叶定律(式1),式2是根据能量守恒定律推导的方程[5-8]。 q=-λ !t !n (1)ρc!t!τ=!!x(λ!t!x)+!!y(λ!t!y)+!!z(λ!t !z)+qv (2)其中q为热流密度,λ为导热系数,t为温度(函数), n为温度传递方向上的距离,Τ 为温度,ρ为密度,c为质! 2006年11月兵器材料科学与工程 ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERING Vol.29No.6Nov.,2006 第29卷第6期

填料箱盖设计说明书

《机械制造工程学》课程设计说明书 填料箱盖零件的机械加工工艺规程及机床夹具总体方案设计 专业工业工程班级T1113-6 组号 6 姓名周鹏学号20110130627 姓名刘信学号20110130629 姓名丁锐学号20110130602 姓名朱玺亚学号20110130631 指导教师成绩 教研室机械制造 2013~2014学年第2学期 2014年 02 月 24日~ 2014年 03 月 07日

一. 填料箱盖零件的工艺分析 1.填料箱盖零件 填料零件所用的材料是HT200,质量3.00 kg,产量为10000 台/年。零件图见附图一。 2.填料箱盖的功用分析 填料箱盖的主要作用是保证填料箱体连接后的密封性,对 箱盖内表面的加工精度要求高,对外表面需要配合的表面 加工粗糙度要求也高。 3.填料箱盖的结构技术参数和工艺分析 填料箱盖主要有端面,外圆,内孔,曹等组成。其中孔既 是装配基准又是设计基准,加工精度和表面粗糙度一般要 求较高,内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一 定的技术要求.其结构主要由回转面组成,由零件图可知,该零件的结构比较简单,但零件的加工精度要求高,零件 选用的材料是HT200,该材料铸造性能和减震性能好,题 目所给填料箱盖有两处加工表面,其间有一定位置要求。 具体分述如下: (1)以ф65H5(0 013 .0 -)轴为中心的加工表面。 包括:尺寸为ф65H5(0013.0-)的轴,表面粗糙度为1.6, 尺寸为ф80的与ф65H5(0013.0-)相接的肩面, 尺寸为ф100f8(036.0090.0--)与ф65H5(0013.0-)同轴度为0.025的面. 尺寸为ф60h5(046.00+)与ф65H5(0013.0-)同轴度为0.025的孔。 (2)以ф60h5(046.00+)孔为中心的加工表面。

铸造工艺设计实例

轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图,熟悉零件图,而且提供的零件图必须清晰无误,有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性,有两个方面:(1)审查零件结构是否符合铸造工艺 (2 )在既定的零件结构条件下,考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷,在工艺设计中采取措施避 零件名称:轴承座 零件材料:HT150 生产批量:大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面,在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理,一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等, 用铸造合金(如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等)的 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等,进行综合分析,判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定

1、铸造方法的确定 铸造方法包括:造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 (1)造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点,选择手工造型 (2)铸造方法的选择 根据零件的各参数,对照表格中的项目比较,选择砂型铸造。 (3)铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则,选择铸件最大截面,即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型,根据分型面的选择原则,分型面取最大截面,即底面。 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13, 取加工余量等级为12。

砂型铸造工艺流程

砂型铸造工艺流程 砂型铸造工艺流程图 制作木模-造型-熔化-浇注-落砂-冒口拆除-检验入库 熔模铸造工艺 失蜡铸造现在称为熔模铸造。这是一种很少切割或不切割的铸造工艺,是铸造行业的一项优秀技术。它被广泛使用。它不仅适用于各种类型和合金的铸造,而且可以生产出比其他铸造方法具有更高尺寸精度和表面质量的铸件,甚至复杂的、耐高温的、难以加工的、其他铸造方法难以铸造的铸件也可以通过熔模精密铸造来铸造。 熔模铸造是在古代蜡模铸造的基础上发展起来的。作为一个古老的文明,中国是最早使用这项技术的国家之一。早在公元前几百年,中国古代劳动人民就创造了这种失传的铸蜡技术,用来铸造钟鼎和具有各种精美图案和文字的器皿,如春秋时期曾侯乙墓的青铜板。曾侯乙墓雕像板的底座是多条龙缠绕在一起,首尾相连,上下交错,形成一个中间镂空的多层云纹图案。这些图案很难用普通的铸造工艺来制作,而失蜡法的铸造工艺可以利用石蜡无强度、易雕刻的特点,用普通的工具雕刻出与曾侯乙墓的雕像板相同的石蜡工艺品,然后加入浇注系统,经过上漆、脱蜡、浇注,得到精美的曾侯乙雕像板 现代熔模铸造法在20世纪40年代实际应用于工业生产当时,航空喷气发动机的发展要求制造具有复杂形状、精确尺寸和光滑表面的耐热合金部件,如叶片、叶轮和喷嘴。由于耐热合金材料难以加工,零件形状复杂,因此不可能或难以用其他方法制造。因此,需要找到一

种新的精确的成型工艺。因此,现代熔模铸造法借鉴了古代传下来的失蜡铸造法,通过对 材料和工艺的改进,在古代工艺的基础上取得了重要的发展。因此,航空工业的发展促进了熔模铸造的应用,熔模铸造的不断改进也为航空工业进一步提高性能创造了有利条件。 中国在20世纪50年代和60年代开始将熔模铸造应用于工业生产此后,这种先入为主的铸造技术得到了极大的发展,并已广泛应用于航空、汽车、机床、船舶、内燃机、燃气轮机、电信仪器、武器、医疗器械、切割工具等制造业,以及工艺品的制造。所谓的 熔模铸造工艺简单地指用易熔材料(如蜡或塑料)制作易熔模型(称为熔模或模型),在其上涂覆几层特殊的耐火涂层,干燥并硬化形成整体外壳,然后用蒸汽或温水将外壳上的模型熔化,然后将外壳放入砂箱中,在其周围填充干砂,最后将模具放入穿透式烘烤器中进行高温烘烤(例如,当使用高强度外壳时,脱模后的外壳可以不造型直接烘烤)、模具或外壳 熔模铸件尺寸精度高,一般可达CT4-6(砂型铸造CT10~13,压铸CT5~7)。当然,由于熔模铸造工艺过程复杂,影响铸件尺寸精度的因素很多,如模具材料的收缩、熔模的变形、加热和冷却过程中模壳的线性变化、合金的收缩率以及铸件在凝固过程中的变形等。因此,普通熔模铸件的尺寸精度相对较高,但其一致性仍有待提高(使用中高温蜡材料的铸件的尺寸一致性有待提高)用 压制熔体模具时,采用型腔表面光洁度高的型材,因此熔体模具的

砂型铸造工艺设计说明书

设计说明书 题目:砂型铸造压工艺及模具设计 年级、专业: 姓名: 学号: 指导教师: 完成时间:

目录 第一章、简介 (5) 1.1.我国铸造技术发展现状 (5) 1.2.我国铸造未来发展趋势 (5) 第二章、铸造工艺方案的确定 (6) 2.1.产品的生产条件、结构及技术要求 (6) 2.2.零件铸造工艺性 (6) 2.3.造型,造芯方法的选择 (7) 2.4.浇注位置的确定 (8) 2.5.分型面的确定 (9) 2.6.砂箱中铸件数量及排列方式确定 (9) 第三章、铸造工艺参数及砂芯设计 (11) 3.1.工艺设计参数确定 (11) 3.1.1.铸件尺寸公差 (11) 3.1.2.机械加工余量 (11) 3.1.3.铸造收缩率 (12) 3.1.4.起模斜度 (12) 3.1.5.最小铸出孔和槽 (12) 3.1.6.铸件在砂型内的冷却时间 (13) 3.1.7.铸件重量公差 (13) 3.1.8.工艺补正量 (13) 3.1.9.分型负数 (13) 3.2.砂芯设计 (13) 3.2.1.芯头的设计 (15) 3.2.2.砂芯的定位结构 (16) 3.2.3.芯骨设计 (17) 3.2.4.砂芯的排气 (17) 第四章、浇注系统及冒口、出气孔等设计 (18) 4.1.浇注系统的设计 (18) 4.1.1.选择浇注系统类型 (18) 4.1.2.确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向 (18) 4.1.3.决定直浇道的位置和高度 (19) 4.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度 (20) 4.1.5.计算阻流截面积 (20) 4.1.6.计算直浇道截面积 (20) 4.1.7.浇口窝的设计 (21) 4.2.冒口的设计 (22) 4.3.出气孔的设计 (22) 第五章、铸造工艺装备设计 (23) 5.1.模样的设计 (23) 5.1.1.模样材料的选用 (23) 5.1.2.金属模样尺寸的确定 (23)

砂型铸造的基本过程 Jun-2014

?砂型铸造的基本过程https://www.wendangku.net/doc/959884271.html,/20111213/62031.html ?砂型铸造有六个基本步骤: 1) 把模样放入砂中制成一个模具。 2) 在浇注系统中把原型和砂子接合起来。 3) 把模样去掉。 4) 把模具的空隙用熔化了的金属填充起来。 5) 让金属冷却。 6) 把砂型模具敲掉取出铸件。 砂型铸造案例 项目导入:轴承座铸件的造型工艺方案。 铸件简图:轴承座如图2-1所示。 铸件材料:HT150。 体积参数:轮廓尺寸240mm′65mm′75mm,铸件重量约5kg。 生产性质:单件生产。 项目要求:确定铸件的造型工艺方案并完成造型操作。

图2-1 轴承座 将液体金属浇入用型砂捣实成的铸型中,待凝固冷却后,将铸型破坏,取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是传统的铸造方法,它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。套筒的砂型铸造过程如图2-2所示,主要工序包括制造模样型芯盒、制备造型材料、造型、制芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。 图2-2 套筒的砂型铸造过程 铸件生产前需根据零件图绘制出铸造工艺图,铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。其中包括:浇注位置,铸型分型面,型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法,加工余量,收缩率,浇注系统,起模斜度,冒口和冷铁的尺寸和布置等。铸造工艺图是指导模样(型芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。砂型铸造主要工序包括: (1) 根据零件图制造模样和型芯盒; (2) 配制性能符合要求的型(芯)砂; (3) 用模样和型芯盒进行造型和造芯; (4) 烘干型芯(或砂型)并合型; (5) 熔炼金属并进行浇注; (6) 落砂、清理和检验。 2.1.1 常用造型工模具 1. 砂箱

铸造数值模拟

铸造过程数值模拟 摘要:铸造过程数值模拟技术是当今公认材料科学的重要前沿领域。铸造过程的数值模拟是本学科发展的前沿之一,包含铸件充型、凝固过程、缩松缩孔的预测、应力场、热裂、微观组织的计算机模拟以及计算机模拟软件开发等研究内容。 关键词:数值模拟;充型过程;微观组织;应力;热裂; 计算机技术的飞速发展,已使其自电力发明以来最具生产潜力的工具之一,数字化时代正一步步向我们走来。计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAM)和计算机辅助制造(CAE)等技术在材料科学领域的应用正在不断扩大和深入,已经成为材料科学领域的技术前沿和十分活跃的研究领域。就铸造领域而言,铸造过程数值模拟已经成为计算机在铸造研究和生产应用中最为核心的内容之一,涉及铸造理论、凝固理论、传热学、工程力学、数值分析、计算机图形学等多个学科,是公认的材料科学的前沿领域。 一、铸件充型过程数值模拟的研究概况 液态金属的充型过程是铸件形成的第一个阶段, 许多铸造缺陷, 如卷气、夹渣、浇不足、冷隔及砂眼等都是在充型不利的情况下产生的。然而由于本身的复杂性, 与凝固过程相比, 充型过程计算机数值模拟技术的起步较晚。长期以来人们对充型过程的把握和控制主要是建立在大量的试验基础上的经验准则。从20世纪80年代开始, 在此领域进行了大量的研究, 在数学模型的建立、算法的实现、计算效率的提高以及工程实用化方面均取得了重大突破。 许多铸造缺陷如卷气、夹杂、缩孔等都与液态金属的充型过程有关。为了控制充型顺序和流动方式,对充型过程进行数值模拟非常必要。其研究多数以SOLA—VOF法为基础,引人体积函数处理自由表面,并在传热计算和流量修正等方法进行研究改进。有的研究在对层流模型进行大量实验验证之后,用K一£双方程模型模拟铸件充型过程紊流现象。 目前,虽然已研究了许多算法,如并行计算法、三维有限单元法等,但最好的算法仍然没有找到。常用的网格划分为矩形单元(2D)或正交平行六面体(3D)。日本的I.Ohnaka等人提出了无结构非正交网格,这种技术是通向较高精度充型模拟的可能途径之一。砂型铸造的充型模拟研究在铸造过程计算机模拟中占主导地位,然而消失模铸造、金属型铸造等充型模拟的研究工作已经开始。充型模拟的另一发展趋势是浇注系统辅助设计,R.McDavid和J.Dantzig在这方面进行了尝试,并取得了一定的成果。 二、缩松和缩孔预测的数值模拟研究概况 铸件缩松、缩孔形成的模拟预测是铸件充型凝固过程模拟软件的主要功能之一。目前国内外常用的凝固模拟软件中均提供了多种判据用于铸件缩松、缩孔的预测.但是,大多数判据均是在用于铸钢件或不含石墨的铸造合金时比较有效。由于石墨铸铁凝固时析出比体积较大的石墨。因此其体积变化较铸钢等复杂得多,必须采用专门的判据。 铸钢件缩松、缩孔预测判据经过多年的发展,从最初的定性温度场热节法,发展到后来的E.Niyama提出的G/R1/2法,再到后面的流导法、固相率梯度法等定量预测方法,无论从精度还是从使用范围看,均达到了较高的水平,可以有效地预测铸件钢中的缩松、缩孔。 而铸铁件,特别是球墨铸铁件缩松、缩孔的预测一直缺乏可靠有效的判据。1994年,李嘉荣等在大量试验的基础上提出了球墨铸铁缩松、缩孔形成预测的“收缩膨胀动态叠加法(DECAM)”,该法基于Fe—C平衡相图,用杠杆原理计算凝固过程中收缩和膨胀量,将收缩和膨胀量进行叠加,可以预测球墨铸铁件缩松、缩孔的形成.李文珍等在进行球墨铸铁微观

球墨铸铁轴承盖铸造工艺设计

毕业设计(论文) 题目:球墨铸铁轴承盖铸造工艺设计 学生:王XX 指导老师:XXX 系别:材料科学与工程系 专业:材料科学与工程 班级: 学号: 2010年6月

本科毕业设计(论文)作者承诺保证书 本人郑重承诺:本篇毕业设计(论文)的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况,本人愿承担全部责任。 学生签名: 年月日 福建工程学院本科毕业设计(论文)指导教师承诺保证书 本人郑重承诺:我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核,该同学的毕业设计(论文)中未发现弄虚作假、抄袭的现象,本人愿承担指导教师的相关责任。 指导教师签名: 年月日

目录 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 第一章绪论. (1) 1.1铸造的定义 (1) 1.2铸造行业的现状 (1) 1.3铸造的发展趋势 (1) 第二章轴承盖的工艺结构分析 (3) 2.1铸件壁的合理结构 (3) 2.1.1铸件的最小壁厚 (3) 2.1.2铸件的临界壁厚 (3) 2.1.3铸件壁的联接 (3) 2.2铸件加强肋 (3) 2.3铸件的结构圆角 (4) 2.4避免水平方向出现较大平面 (4) 2.5利于补缩和实现顺序凝固 (4) 第三章轴承盖整个铸造设计流程 (5) 3.1造型材料的选择 (5) 3.1.1造型材料的定义 (5) 3.1.2造型材料的分类及其特点 (5) 3.1.3造型材料的选择 (6) 3.2铸件浇注位置的选择 (7) 3.3分型面的选择 (8) 3.4 砂芯设计 (10) 3.4.1砂芯分块 (10) 3.4.2芯头设计 (10) 3.5铸造工艺设计 (12) 3.5.1铸件机械加工余量 (12) 3.5.2机械加工余量 (13) 3.5.3铸造斜度 (14) 3.5.4铸件收缩率 (14) 3.5.5最小铸出孔和槽 (15) 3.5.6分型负数 (16) 3.6浇注系统设计 (17) 3.6.1浇口杯选择 (17) 3.6.2浇注系统类型 (17) 3.6.3浇注系统的尺寸计算 (18) 3.6.4冒口的选择 (20) 3.7合箱 (20) 第四章结论 (22) 4.1结论 (22) 4.2 研究方向和展望 (22) 致谢 (23) 参考文献 (24)

飞轮壳加工工艺

飞轮壳加工工艺 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

1 绪论 中国加入世贸组织以后,汽车零部件的进口平均关税将降到10%,配额将逐步减少,国产化率的鼓励措施将取消,多年来一直受关税和国产化双重保护的国内众多汽车零部件企业将面临巨大的挑战。汽车零部件企业属于传统的大批大量生产类型企业,讲究的是规模效益,但随着市场竞争的不断深化,顾客的需求不断变化,其生产方式也在向着多品种、中小批量生产方式转化,汽车零部件企业要实现跨越性的发展,不仅需要在提高产品质量、不遗余力地采用新工艺、新技术,不断进行产品创新等方面下功夫,还要不断的更新观念,优化生产组织方式,积极主动地应对市场不断变化的需求,降低成本、提高效益,以保持在市场上的竞争优势。 全球采购在带给我们挑战的同时也带来了机遇,国际上一些着名的汽车、发动机制造商纷纷把目光瞄向中国,他们需要在中国找到质量好、成本低的产品,以实现他们的成本削减计划,应对挑战。 以飞轮壳产品为例,从2003年开始,象康明斯、道依茨、卡特彼勒、水星等一些公司己经开始在中国开始寻找供应商,他们在中国都设有专门的办事机构负责供应商的评价、培训。目前国内生产飞轮壳的专业厂不是很多,甚至有些发动机厂自己生产飞轮壳,每家厂的产能都没有超过30万件/年。市场的分散就造成资源的分散,无法形成规模效益,也就没法在装备上、制造水平进行投入,新工艺、新方法得不到应用,所以产品质量与上述公司的要求普遍有一定的距离。为此,谁能快速提升产能、水平、质量,谁就能占领国际市场,形成良性循环。 对飞轮壳产品而言,在进行新的工艺设计时,必须在遵循工艺设计的基本原则基础上,充分借鉴国外的先进工艺方法,运用高速加工技术、成组技术等先进方法,认识现有工艺中存在的工序分散、设备效率低、夹具多、非有效工时长、质量靠工人个人技术保证等重要缺陷,通过对原有的方法进行优化,最终设计一套能消除夹紧变形,减少无效工时,高质量、低成本的工艺方法。 工艺设计是工艺规划的前提和基础,是连接产品设计和生产制造的重要纽带。产品的制造可以采用几种工艺方案,零件加工也可以采用不同设备、不同的加工方法、不同的工艺方案。同样一个产品,使用不同的工艺方法进行加工,就会产生不同的质量、不同的成本。所以,效率高、质量好、成本低是衡量工艺设计好坏的重要标准。

端盖零件铸造工艺课程设计说明书

端盖零件铸造工艺课程 设计说明书 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

课程设计说明书(论文)课程名称:成型工艺及模具课程设计II 设计题目:端盖零件铸造工艺设计 院系: 班级: 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间:

1、设计任务 、设计零件的铸造工艺图 、设计绘制模板装配图 、设计并绘制所需芯盒装配图 、编写铸造工艺设计说明书 2、生产条件和技术要求 、生产性质:大批量生产 、材料:HT200 、零件加工方法: 零件上有多个孔,除中间的大孔需要铸造以外,其他孔在考虑加工余量后不宜铸造成型,采用机械方法加工,均不铸出。 造型方法:机器造型 造芯方法:手工制芯 、主要技术要求: 满足HT200的机械性能要求,去毛刺及锐边,未注明圆角为R3-R5,未注明的筋和壁厚为8,铸造拔模斜度不大于2度,铸造表面不允取有缺陷。

3、零件图及立体图结构分析 、零件图如下: 图1.零件主视图图2.零件左视图 三维立体图如下: 图3.三维图(1) 图4.三维图(2) 4、工艺设计过程 、铸造工艺设计方法及分析 铸件壁厚 为了避免浇不到、冷隔等缺陷,铸件不应太薄。铸件的最小允许壁厚与铸造的流动性密切相关。在普通砂型铸造的条件下,铸件最小允许壁厚见表1。 表1. 铸件最小允许壁厚引【1,表1-3】

查得灰铁铸件在100~200mm的轮廓尺寸下,最小允许壁厚为5~6mm。由零件图可知,零件中不存在壁厚小于设计要求的结构,在设计过程中,也没有出现壁厚小于最小壁厚要求的情况。 造型、制芯方法 造型方法:该零件需批量生产,为中小型铸件,应创造条件采用技术先进的机器造型,暂选取水平分型顶杆范围可调节的造型机,型号为Z145A。 制芯方法:由生产条件决定,采用手工制芯。 砂箱中铸件数目的确定 当铸件的造型方法、浇注位置和分型面确定后,应当初步确定一箱中放几个铸件,作为进行浇冒口设计的依据。一箱中的铸件数目,应该是在保证铸件质量的前提下越多越好。

飞轮壳说明书.(DOC)

第一章引言 我们可以知道飞轮壳选用的材料为铸铁HT250,它的重量大概为35千克,同事我们还要想到零件是薄壁类的工件,很容易造成零件的变形,毛坯的制造形式同时它的外在及内部结构十分复杂,所以应当先进行铸造,达到一些要求读不高位置加工,同时一些重要的位置应当进行留一定的余量,以便更好地加工,达到它所需的要求,根据课题,,.最后确定毛坯的具体技术要求为1.毛坯的精度的等级应为二级 2.不加工面涂防锈层 3.毛坯的的面不允许有气孔和砂眼 4.毛坯的形体不准错移 5.铸件拔模斜度不大于70 6.热处理后应进行时效处理 第二章工艺规程的设计 2.1工艺路线的制定 对于公艺路线的制定,应保持先先面后孔的原则,对于飞轮壳的加工首先应该加工12-M10的端面,因为此为立式车床加工,为了使操作更为简单方便,应将飞轮壳在一次工艺过程中应当尽量加工更多的工步粗车φ245端面,可以同时粗车半精车内圆φ532,倒角,粗车φ400圆锥斜面,粗车半精车精车φ225内圆,这样节约大量时间,然后主要以12-M10的端面为基准进行加工。接着以相似的方式加工。粗车半精车精车φ225内圆,粗车半精车10 Xφ15凸台面,粗车φ280端面,粗车φ225端面,粗车φ272斜面和R4圆。最后就是加工一些孔,应当尽量使用那几个固定的基准,这样可以保证他们的对应性。 2.2 工艺方案分析和比较 一、工艺路线一 铸造 时效 10..粗铣半铣车12 X M10端面

30粗车半精镗内圆φ532,倒角 40粗铣φ400圆锥斜面 50粗铣半精铣精车φ225内圆 60粗铣φ280端面 70 粗铣φ225端面 80 粗铣φ272斜面和R4圆 90钻上端10 Xφ15孔,倒角 100 钻φ16.2孔 110钻φ15孔 120钻φ8孔,深8,倒角 130粗铣两侧凸台面 140钻8 Xφ11.9孔,倒角,攻M14螺紋150 钻4Xφ12孔钻侧面φ20孔160 钻φ8孔,深78 攻螺纹 170 钻底面12X M10孔,攻螺紋 180钻B向凸台2Xφ8孔 190钻M6孔,攻螺纹 200钻飞轮盘两侧M16孔 210锪平φ36,倒角220 锪平飞轮盘内φ28 倒角,去毛刺 二工艺路线二 10..粗车半车车12 X M10端面 20 粗车φ245端面 30粗车半精镗内圆φ532,倒角 40粗车φ400圆锥斜面 50粗车半精车精车φ225内圆 60粗车φ280端面

铸造工艺设计说明书

目录 一、工艺分析 (1) 1、审阅零件图 (1) 2、零件的技术要求 (1) 3、零件的技术要求 (1) 4、确定毛坯的具体生产方法 (1) 5、审查铸件的结构工艺性 (1) 二、工艺方案的确定 (1) 1、铸造方法的选择 (1) 2、造型、造芯方法的选择 (2) 3、浇注位置的确定 (2) 4、确定毛坯的具体生产方法 (2) 5、砂箱中铸件数目的确定 (2) 三、砂芯设计 (2) 1、水平砂芯设计 (3) 2、凹槽处采用自带型芯 (3) 四、工艺参数的确定 (3) 1. 加工余量 (3) 2.起模斜度 (4) 3. 铸造圆角 (4) 4. 铸造收缩率 (4) 5. 最小铸出孔 (4) 6、机械加工余量的选取 (4) 五、浇注系统设计 (4) 六、冒口及冷铁设计 (5) 七、铸造工艺图和铸件图 (6) 八、小结 (7) 九、参考文献 (8)

一、工艺分析 1、审阅零件图 查看零件图的具体尺寸与图纸绘制是否正确。 零件名称: 套筒座 工艺方法:铸造 零件材料:HT250 零件重量:3.1955kg 毛坯重量:4.3303kg 生产批量: 100件/年,为小批量生产 2、零件的技术要求 零件在铸造方面的技术要求:未铸造圆角半径:R=2~3 mm;时效处理。 3、选材的合理性 套筒座选用的材料是HT250,为灰铸铁。灰铸铁铸件的壁厚不应太薄,边角处应适当加厚,防止出现白口组织使该处既硬又难于加工。此零件用于支承,只要求能够承受抗压即可,选择材料HT250可以满足要求。 4、确定毛坯的具体生产方法 根据以上信息可知,由于零件属中型零件小批量生产,形状比较简单、壁厚比较均匀,且该材料为灰铸铁,所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造,采用砂型铸造具有生产周期短,灵活性大、成本低的优点。 5、审查铸件的结构工艺性 铸件轮廓尺寸为162x134x133mm,查表得砂型铸造的最小壁厚为6mm,套筒座的壁厚符合其要求。在套筒座中最小壁厚为6mm,最大铸造壁厚为15mm。 二、工艺方案的确定 1、铸造方法的选择 由于套筒座的年产量为100件,属小批量生产,且零件结构简单,所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造,由于铸件的高度为133mm,浇注位置上没有较大的壁厚、材料为HT250不需要冷铁。所以砂型种类为湿型。 2、造型、造芯方法的选择 选择造型方法为手工造型,造芯方法为手工刮板造芯。

飞轮壳加工工艺资料

1 绪论 中国加入世贸组织以后,汽车零部件的进口平均关税将降到10%,配额将逐步减少,国产化率的鼓励措施将取消,多年来一直受关税和国产化双重保护的国内众多汽车零部件企业将面临巨大的挑战。汽车零部件企业属于传统的大批大量生产类型企业,讲究的是规模效益,但随着市场竞争的不断深化,顾客的需求不断变化,其生产方式也在向着多品种、中小批量生产方式转化,汽车零部件企业要实现跨越性的发展,不仅需要在提高产品质量、不遗余力地采用新工艺、新技术,不断进行产品创新等方面下功夫,还要不断的更新观念,优化生产组织方式,积极主动地应对市场不断变化的需求,降低成本、提高效益,以保持在市场上的竞争优势。 全球采购在带给我们挑战的同时也带来了机遇,国际上一些著名的汽车、发动机制造商纷纷把目光瞄向中国,他们需要在中国找到质量好、成本低的产品,以实现他们的成本削减计划,应对挑战。 以飞轮壳产品为例,从2003年开始,象康明斯、道依茨、卡特彼勒、水星等一些公司己经开始在中国开始寻找供应商,他们在中国都设有专门的办事机构负责供应商的评价、培训。目前国内生产飞轮壳的专业厂不是很多,甚至有些发动机厂自己生产飞轮壳,每家厂的产能都没有超过30万件/年。市场的分散就造成资源的分散,无法形成规模效益,也就没法在装备上、制造水平进行投入,新工艺、新方法得不到应用,所以产品质量与上述公司的要求普遍有一定的距离。为此,谁能快速提升产能、水平、质量,谁就能占领国际市场,形成良性循环。 对飞轮壳产品而言,在进行新的工艺设计时,必须在遵循工艺设计的基本原则基础上,充分借鉴国外的先进工艺方法,运用高速加工技术、成组技术等先进方法,认识现有工艺中存在的工序分散、设备效率低、夹具多、非有效工时长、质量靠工人个人技术保证等重要缺陷,通过对原有的方法进行优化,最终设计一套能消除夹紧变形,减少无效工时,高质量、低成本的工艺方法。 工艺设计是工艺规划的前提和基础,是连接产品设计和生产制造的重要纽带。产品的制造可以采用几种工艺方案,零件加工也可以采用不同设备、不同的加工方法、不同的工艺方案。同样一个产品,使用不同的工艺方法进行加工,就会产生不同的质量、不同的成本。所以,效率高、质量好、成本低是衡量工艺设计好坏的重要标准。

铸造过程的数值模拟

铸造过程的数值模拟 1零件分析 本次铸造过程的数值模拟所用的零件为方向盘,该零件结构复杂,并且在实际使用过程 中,需要承受较大的扭转力,因此选用镁合金并采用压铸工艺。此项工作需要在方向盘上建 立合适的浇注系统和溢流槽,进行充型模拟,得到合理的压铸方案。在建立浇注系统之前,需要合理选择分型面,然后选择浇注系统的内浇口位置,待浇注系统建立好之后,进行一次预模拟,从而确定溢流槽的数量和位置。 2工艺设计 2.1浇注系统 该铸件的分型面为铸件的最大截面,选定的浇注系统在铸件上的位置如下图所示。 rr 口斗+带〒 *”斗-T 已知数据有:压室直径60mm,压室速度0.1m/s-3m/s,铸件材料AM50A,方向盘质量 595g,压射温度685C。 查表取值:AM50A 镁合金密度1.75g/cm3;充填时间t= 0.05s;内浇口厚度b=2.5mm ; 取充填速度v仁50m/s。 铸件的体积v= — = —95 =340000mm 3; P 1.75 根据经验,可以取溢流槽的体积为铸件体积的10%,则溢流槽的体积v^ 34000mm3。 计算内浇口面积(V铸件+ V溢流槽) vt 二340 34 -50 0.05二149.6 2 mm

内浇口宽度 s c 2 b 冲头速度 4v 1s 4x 50 x149.6 “ , V ? 2 2 2.65 m / s nd 兀汽60 横浇道选用等宽横浇道 厚度 bh=10mm ,斜度10°,宽度B=( 1.25-3)An/bh ;圆角半径 r=2mm ,横浇道宽 2 度为 30mm 。增压时间 k=1.5s ,: =0.005 t = k : b 1.5 0.005 9 = 0.0675s 直浇道的设计 因为压室直径为60mm ,因此可以将直浇道与压室相连处的直径设计为 60mm ,直浇道 的高度为40mm ,拔模斜度为5 °。 2.2排溢系统 根据前面所述,溢流槽的总体积设计为铸件总体积的 10%,则v^ 34000mm 3。并且 设计三个溢流槽,分布在方向盘的圆周上,具体位置根据铸件最后充型位置确定。 根据经验和查表,溢流槽的桥部的尺寸与内浇道的尺寸的差距不宜过大, 因此选取溢流 槽的尺寸为 A=30mm , B=35mm , H=12mm ,a=9mm , b=22mm , c=1mm ,溢流槽桥部厚度 为h=1.3mm 。则溢流槽的仓部体积和为 v 溢=3 ^B_H = 3 30 35 37800mm 3。 149.6 治 30 mm

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