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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,材料成型,CAD/CAE/CAM,作業(yè),基于,CAD,CAE,的殼體鑄件低壓鑄造工藝設(shè)計(jì),主講人：楊超,摘要,主要介紹殼體鑄件運(yùn)用,CAD,CAE,計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)的過程、基于,PRO,E,軟件的低壓鑄件三維,CAD,模型設(shè)計(jì),Anycasting,鑄造模擬軟件的,CAE,工藝模擬。三維,CAD,能夠使設(shè)計(jì)者比較直觀和容易地進(jìn)行鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)，,CAD,模擬能夠使設(shè)計(jì)者在工藝階段預(yù)測缺陷部位，從而及時(shí)改

2、進(jìn)工藝，提高工裝模具結(jié)構(gòu)的合理性和準(zhǔn)確性,。,引言,運(yùn)用,CAD,CAE,技術(shù)對某殼體鑄件進(jìn)行低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)和模擬，和傳統(tǒng)鑄造工藝設(shè)計(jì)手段相比，三維,CAD,能夠使設(shè)計(jì)者比較直觀和容易地進(jìn)行鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)，,CAE,模擬能夠使設(shè)計(jì)者在工藝設(shè)計(jì)階段預(yù)測缺陷部位，從而及時(shí)改進(jìn)工藝，提高工裝模具結(jié)構(gòu)的合理性和準(zhǔn)確性，有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證鑄件質(zhì)量，滿足產(chǎn)品使用要求，降低試制成本。,正文,1,鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析,1,1,主要技術(shù)要求,殼體屬于復(fù)雜重要零件，承受一定的靜載荷和確定的動(dòng)載荷，材料為高強(qiáng)度鋁合金，要求鑄件力學(xué)性能吼,300 MPa,，,651,5,，,HBS100,，試塊力學(xué)性能為,

3、0rb334 MPa,，良,2,0,，,HBs100,，重要部位不允許存在任何鑄造缺陷，見圖,1,中的,1,、,2,、,3,部位，鑄造尺寸公差要求為,GB,T6414 C,，,17,級(jí)。,1,2,鑄件結(jié)構(gòu)分析,圖,1,為該殼體鑄件的,Pro,E,三維實(shí)體造型。外形尺寸約為,320 mm x 190 mm150 mm,，該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，最小壁厚為,8 mm,，法蘭臺(tái)較多，左邊有一斜側(cè)法蘭，有,3,個(gè)方向的斜度，給工藝工裝設(shè)計(jì)帶來一定的難度。右邊耳軸為明顯局部厚大部位，厚達(dá),20 mm,，因此造成了壁厚的不均勻性。通過以上分析，發(fā)現(xiàn)由于該殼體是一種尺寸精度要求高、形狀復(fù)雜、受力大、可靠性要求較高的

4、鑄件，故選用金屬型低壓鑄造工藝,。,圖,l,殼體鑄件的,Pro,E,三維實(shí)體造型,2,工藝方案,CAD,設(shè)計(jì),2,1,分型面和澆注位置的確定,根據(jù)該殼體結(jié)構(gòu)及低壓鑄造的工藝要求，分型面應(yīng)選在大端面處，這樣外形由下模形成，內(nèi)腔由主型芯形成，模具整體性好，有利于保證尺寸精度，同時(shí)利于排氣和提高模具壽命。根據(jù)分型面及低壓鑄造的特點(diǎn)，澆道位置選在下模的底部中心孔平面，這樣有利于充型和補(bǔ)縮。側(cè)法蘭外緣和內(nèi)孔由一側(cè)芯整體形成。,2,2,澆口設(shè)計(jì),一般來說，低壓鑄件的加工余量為,12 mm,，為增加補(bǔ)縮通道，在澆道處中心孔內(nèi)圓加工余量為,10 mm,，由枷,O mm,變成弘,0 mm,，在澆道起始平面加工余

5、量為,8mm,，澆道大端直徑為拍,5 mm,，起模斜度為,5,。在分型面設(shè)置隨形集渣包，使得最先流人的冷金屬積聚到集,渣包，該處開,10 mm0,15 mm,的排氣道，初始工藝模型示意圖見圖,2,。,(a),凸模,(b),凹模,圖,2,初始工藝模型示意圖,3,低壓鑄造工藝參數(shù)的選擇,3,1,升液速度的確定,其中升液階段的加壓速度應(yīng)使合金液平穩(wěn)上升，升液速度一般控制在,50 mm,s,左右，所需加壓速度為,0,014 MPa,s,，升液時(shí)間視充型壓力而定,。,3,2,充型壓力,和,和充型速,度,度的確定,一般根據(jù),帕,帕斯卡原,理,理來計(jì)算,其,其充型壓,力,力值：,P,充,=P2=,H,式中，

6、,P,充為充型,壓,壓力，,MPa,；,H,為型腔頂,部,部與坩堝,中,中金屬液,面,面的距離,，,，,mm,；,為金屬液,重,重度,(N,mm3),；,為充型阻,力,力系數(shù)，,一,一般取,1,2,1,5,。充型速,度,度是指充,型,型過程中,，,，金屬液,面,面在型腔,中,中的平,均上升速,度,度，一般,稍,稍高于升,液,液速度。,控,控制不良,會(huì),會(huì)形成氣,孔,孔和氧化,夾,夾渣，因,此,此正確地,控,控制加壓,速,速度是獲,得,得良好鑄,件,件的關(guān)鍵,。,。,3,3,結(jié)殼時(shí)間,t,3,的確定,一般地說,，,，采用金,屬,屬型時(shí)結(jié),殼,殼時(shí)間比,較,較短，有,時(shí),時(shí)可以取,消,消結(jié)殼時(shí),間

7、,間，直接,增,增壓，但,考,考慮到該,殼,殼體有厚,大,大部位，,結(jié),結(jié)殼時(shí)間,選,選擇,5 s,。,3,4,增壓壓力,只,只及增壓,速,速度的確,定,定,液態(tài)金屬,在,在一定壓,力,力下進(jìn)行,結(jié),結(jié)晶，是,低,低壓鑄造,的,的特點(diǎn)之,一,一，因此,增,增壓壓力,也,也稱為結(jié),晶,晶壓力，,即,即充型結(jié),束,束后，在,充,充型壓力,的,的基礎(chǔ)上,，,，再使壓,力,力增加一,定,定數(shù)值，,有,有利于鑄,件,件補(bǔ)縮，,可,可有效地,消,消除縮孔,、,、縮松，,提,提高組織,的,的致密度,，,，但由于,鑄,鑄型及設(shè),備,備條件等,因,因素的限,制,制，增壓,壓,壓力也不,能,能太高。,3,5,保壓

8、時(shí)間,t,5,的確定,保壓時(shí)間,不,不足，鑄,件,件的凝固,得,得不到充,分,分的補(bǔ)縮,，,，易出現(xiàn),縮,縮孔、縮,松,松缺陷。,若,若保壓時(shí),間,間過長，,輕,輕則使生,產(chǎn),產(chǎn)周期長,、,、生產(chǎn)率,下,下降，嚴(yán),重,重時(shí)使上,部,部“凍住,”,”，造成,流,流通困難,，,，甚至停,產(chǎn),產(chǎn)。生產(chǎn),上,上多以鑄,件,件澆口殘,余,余長度為,依,依據(jù)，憑,經(jīng),經(jīng)驗(yàn)控制,保,保壓時(shí)間,。,。,3,6,澆注溫度,和,和模具溫,度,度的確定,目前使用,的,的低壓鑄,造,造機(jī)型號(hào),為,為,J453E,，根據(jù)以,上,上原則和,鑄,鑄件參考,模,模型的尺,寸,寸，分析,計(jì),計(jì)算得到,以,以下工藝,參數(shù)和加,壓

9、,壓規(guī)范,(,見圖,3),。,合金澆注,溫,溫度,(680,20),外模預(yù)熱,溫,溫度,(240,20),金屬芯預(yù),熱,熱溫度,(240,20),澆口預(yù)熱,溫,溫度,(310,20),圖,3,加壓規(guī)范,示,示意圖,4 CAE,工藝模擬,初始方案,充,充型模擬,見,見圖,4,，凝固模,擬,擬見圖,5,。結(jié)果顯,示,示法蘭端,部,部為最后,充,充型部位,，,，容易窩,氣,氣；左邊,厚,厚大部位,內(nèi),內(nèi)部有一,處,處明顯縮,孔,孔。,改進(jìn)方案,：,：左邊采,用,用曲面分,型,型，讓法,蘭,蘭外緣直,接,接帶入上,下,下型腔，,只,只有內(nèi)部,圓,圓柱芯采,用,用側(cè)抽，,有,有利于排,氣,氣，在中,心,

10、心澆口處,增,增加,3,處放射狀,內(nèi),內(nèi)澆道，,見,見圖,6,，使金屬,液,液完全能,至,至下而上,實(shí),實(shí)現(xiàn)平穩(wěn),充,充型，且,加,加大補(bǔ)縮,通,通道。按,改,改進(jìn)后方,案,案對該鑄,件,件進(jìn)行模,擬,擬分析沒,有,有發(fā)現(xiàn)缺,陷,陷，凝固,模,模擬結(jié)果,見,見圖,7,。,圖,4,初始方案,充,充型模型,圖,5,凝固模擬,圖,6,改進(jìn)方案,圖,7,凝固模擬,結(jié),結(jié)果,5 Pr0,E,模具設(shè)計(jì),對改進(jìn)后,的,的工藝模,型,型,(,在,Pr0,E,里稱之為,參,參考模型,),，經(jīng)過拆,模,模轉(zhuǎn)化成,型,型腔、型,芯,芯、澆注,系,系統(tǒng)等模,具,具零部件,，,，再與設(shè),計(jì),計(jì)好的模,座,座裝配成,一,

11、一套注射,模,模具。同,時(shí),時(shí),Pro/E,在拆模過,程,程中還提,供,供了一些,必,必要的分,析,析功能，,如,如起模檢,測,測，厚度,檢,檢查，模,具,具開啟及,干,干涉檢查,等,等,.,5,1,建立工件,(Workpiece),參考模型,之,之后要建,立,立工件,(workpiece),，一個(gè)簡,單,單的拉伸,特,特征就可,完,完成，即,將,將來形成,型,型腔實(shí)體,的,的部分。,5,2,模型檢驗(yàn),(Model Check,）,必須先檢,驗(yàn),驗(yàn)?zāi)Ｐ偷?厚,厚度,(ThicknessCheck),、起模斜,度,度,(Dr,出,check),等幾何特,征,征，以確,認(rèn),認(rèn)成品的,厚,厚度及起,

12、模,模斜度是,否,否符合設(shè),計(jì),計(jì)要求。,若,若不符合,，,，便可及,早,早發(fā)現(xiàn)并,修,修改。,5,3,設(shè)定收縮,率,率,(AppIy Shrinkage),不同的材,料,料有不同,的,的收縮率,，,，為了補(bǔ),正,正體積收,縮,縮上的誤,差,差，必須,將,將參照模,型,型放大。,Pro,E,針對這個(gè),需,需要提供,了,了一套設(shè),定,定收縮率,的,的工具，,根,根據(jù)該件,的,的材料及,低,低壓鑄造,特,特征選用,1,的收縮,率,率。,5,4,建立分型,面,面,(PartingSurface),建立分型,面,面時(shí)首先,定,定義各型,芯,芯分型面,，,，最后定,義,義主分型,面,面。一般,都,都是先

13、用,增,增加,(Add),一復(fù)制,(C,叩,y),一選擇,(select),一單獨(dú)曲,面,面,(Indiv Su,以,),復(fù)制模型,外,外表面，,以,以生成初,步,步的分型,面,面，再用,ModifyAdd,Flat,及,Modify-Add,Extlllde,來建立破,孔,孔面，形,成,成不帶破,孔,孔的分型,面,面，最后,將,將所有曲,面,面合并,(Merge),在一起。,在,在所有分,型,型面都做,完,完后，需,要,要延拓到,工,工件表面,。,。該殼體,鑄,鑄件模型,共,共,6,個(gè)分型面,，,，,5,個(gè)圓柱芯,在,在復(fù)制完,模,模型表面,后,后，均再,做,做一個(gè)封,閉,閉旋轉(zhuǎn)曲,面,面合

14、并后,生,生成。主,分,分型面比,較,較難做的,是,是左側(cè)法,蘭,蘭分型面,的,的分割，,要,要用到曲,線,線和側(cè)像,投,投影，然,后,后,做一個(gè)平,整,整面合并,而,而成，見,圖,圖,8,。,圖,8,分型面生,成,成,5,5,建立模具,體,體積塊,(Mold Volume),及模具元,件,件（,MoldComp),分型面完,成,成之后，,接,接著就要,分,分割工件,，,，建立模,具,具體積塊,。,。首先利,用,用型芯分,型,型面分割,出,出,5,個(gè)型芯，,然,然后用主,分,分型面分,割,割出上下,兩,兩半型，,這,這樣將坯,料,料拆為,7,個(gè)模型體,積,積塊，并,將,將其抽取,為,為模具元,

15、件,件。利用,剛,剛生成的,模,模具元件,順,順利生成,模,模擬澆注,件,件,(M01ding),，說明拆,模,模流程正,確,確。關(guān)閉,參,參考零件,、,、坯料及,分,分型面，,利,利用,Pr0,E,的模具開,啟,啟,(Mold Opening),功能展示,出,出開模狀,態(tài),態(tài)，見圖,9,。通過做,干,干涉檢查,(Inte,如,rence Check),，該模具,在,在拔模時(shí),不,不會(huì)發(fā)生,干,干涉。,圖,9,開模狀態(tài),5,6,模座及定,位,位元件的,設(shè),設(shè)計(jì),一般而言,，,，模座的,構(gòu),構(gòu)件大部,分,分可利用,拉,拉伸,(Protrusion),、旋轉(zhuǎn),(Revolve),及剪切,(Cut)

16、,等簡易的,實(shí),實(shí)體特征,來,來建構(gòu)，,這,這里不做,敘,敘述，設(shè),計(jì),計(jì)完成后,的,的模具裝,配,配圖見圖,10,。,圖,10,裝配圖,小結(jié)：,這次作業(yè),中,中我選擇,的,的課題是,殼,殼體鑄件,的,的設(shè)計(jì)與,制,制造過程,中,中,CAD/CAE,技術(shù)的運(yùn),用,用。通過,這,這次作業(yè),我,我了解,到了殼體,鑄,鑄件的整,個(gè),個(gè)從設(shè)計(jì),到,到制造的,一,一系列過,程,程，也了,解,解到,CAD/CAE,技術(shù)在殼,體,體鑄件設(shè),計(jì),計(jì)制造過,程,程中的,重要性。,謝謝老師,！,！,材控一班,楊,楊超,20072732,9,、靜夜四,無,無鄰，荒,居,居舊業(yè)貧,。,。12月-2212月-22,Thursday,December 29,2022,10,、雨中黃葉,樹,樹，燈下白,頭,頭人。11:16:3311:16:3311:16,12/29/202211:16:33AM,11,、以我獨(dú),沈,沈久，愧,君,君相見頻,。,。12月-2211:16:3311:16,Dec-2229-Dec-22,12,、故人江,海,海別，幾,度,度隔山川,。,。11:16:3311:16:3311:16,Thu