CADCAECAM在铸造生产中的应用【荐】.pdf

第三章 !#$ !%$ ! 在铸造工程中的应用 第三章 !#$ !%$ ! 在 铸造工程中的应用 计算机技术的飞速发展，已使计算机成为自电力发明以来最具生产潜力的工具。 数字化时代正一步步向我们走来。计算机辅助设计（ ）、计算机辅助工程分析 !# （ ）、计算机辅助制造（ ）等技术在铸造领域得到了广泛的应用，并已成为铸造 !% ! 学科的技术前沿和最为活跃的研究领域。只要将铸件图样、铸型材料、铸造合金热物 性参数、凝固特性及数学模型等输入计算机，即可计算出合理的浇冒口系统。运用相 应的数值模拟技术可对设计的工艺进行屏幕试浇，模拟铸件凝固过程，预测凝固缺 陷、微观组织、残余应力；再利用先进的图像显示技术对屏幕试浇结果作逼真的三维 图像显示，对缺陷位置、程度进行全面的评估，从而提出工艺改进措施，进行新一轮工 艺设计优化、屏幕试浇、工艺校核。随着这一技术的逐渐成熟和实用化，其应用已不 仅仅局限于对成形铸件进行工艺分析和评判，研究人员已将其作为实现并行工程环 境下产品的虚拟制造的一个关键技术，同计算机辅助产品设计、计算机辅助加工工艺 规划、计算机辅助制造集成在一起，以达到从全局出发，优化产品设计、提高产品质 量、缩短制造周期的目的。即产品设计不仅考虑产品的功能，同时考虑产品的可制造 性。 众所周知，铸造工艺是非常复杂的，并具有显著的与生产实际经验紧密结合的特 点。同时，人们也最先开始研究计算机辅助设计技术在这一领域的应用。多年的研 究和开发应用经验表明，铸造工艺!# 软件必须在通用工艺参数设计的基础上，结 合企业的具体情况开发应用才能收到好的效果。本章首先以铸钢件铸造工艺设计问 题为例，介绍如何把传统的工艺设计问题转化为计算机辅助设计。在铸造工装设计 方面，以介绍现代模具设计制造技术为重点。最后，介绍并行工程的基本技术及其在 铸造工程中的应用。 ·)(’ · 第二篇 铸造工艺技术设计 第一节 铸钢件铸造工艺!# 原理 随着三维造型理论和实用化技术的日趋成熟，三维铸造工艺!# 系统必将成为 铸造工艺!# 系统的主流。基于三维的铸造工艺!# 系统具有许多二维系统无法 比拟的优越性，如几何信息的完整，易于与铸造工艺!$ 系统、铸造工装!#% ! 系 统衔接，可实现数据共享，设计结果直观，可方便地生成二维工程图样等。由于实际 铸造生产的复杂情况，铸造工艺设计的内容因各种实际工艺条件而有区别。在此以 铸钢件铸造工艺为例，介绍工艺设计的主要内容。 一、铸钢件冒口设计 以浇冒口系统设计为主的铸造工艺!# 是铸造领域应用计算机技术的重要方 面之一。铸件浇冒口系统计算机辅助设计的研究近年来得到了普遍重视。用计算机 设计冒口系统有如下优点： （）计算准确、迅速，消除了人为的计算误差。 ’ （）可同时按几个不同的工艺方案试算，从而找出较好的方案。 ( （）不要求使用者在铸造工艺设计方面有丰富的经验，即使—个工作时间不长的 ) 人也能运用自如。 （）能够打印及存储设计结果 * （一）铸钢件冒口设计的基本原理 冒口系统设计的目的，是补偿铸件在凝固过程中的体积变化，是消除缩孔、缩松 等收缩缺陷，从而获得组织致密的优质铸件。影响收缩缺陷产生的因素主要是铸造 合金凝固和冷却过程中的体积变化特性及合金的凝固方式。铸钢从液态转变为固 态，体积要显著地缩小，即有很大的体收缩。因体积的缩小而得不到钢液的补缩时， 则凝固后在铸件内部那些模数较大的部位会产生缩孔或缩松。为了获得致密的铸 件，基本的条件是定向凝固。这就必须在补缩通道上设置模数比补缩通道的模数大 和储有足够多的钢液的冒口，使铸件在凝固过程中，能不断地从冒口获得钢液进行补 缩，以消除铸件的缩孔和缩松，使缩孔移入冒口之中。 冒口是消除缩孔等缺陷而获得致密铸件的基本措施。冒口!# 的主要内容是 采用计算机完成冒口形状、位置、数量及尺寸的确定及计算。冒口形状及位置可根据 凝固过程数值模拟或几何模拟结果来确定，也可以采用