支座的鑄造工藝分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　支座的鑄造工藝分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題是對(duì)底座的鑄造工藝分析優(yōu)化，提高鑄件生產(chǎn)過(guò)程中的可靠性、適用性；提高鑄件質(zhì)量和產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。</p><p>　　首先，對(duì)零件的鑄造工藝性進(jìn)行分析，再根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，技術(shù)要求，生產(chǎn)要求，生產(chǎn)批量，生產(chǎn)條件選擇鑄

2、造及造型方法。選擇澆注位置及分型面，選用適宜的工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)鑄件的澆注系統(tǒng)，制定出詳細(xì)的鑄造工藝方案。再通過(guò)華鑄CAE對(duì)方案進(jìn)行模擬優(yōu)化，確定最優(yōu)的工藝方案，繪制出鑄造工藝圖。</p><p>　　通過(guò)運(yùn)用華鑄CAE等技術(shù)從而達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)中提高質(zhì)量、降低成本，便于實(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，提高效益的目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：灰鑄鐵；結(jié)構(gòu)分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)；華鑄CAE</p>&l

3、t;p>　　Casting Process Analysis and Optimization Design of pedestal</p><p><b>　　Absract</b></p><p>　　This topic is the pedestal of the casting process analysis and optimization, im

4、prove casting production process reliability,suitability; improve the quality of castings and products in the market competitiveness.</p><p>　　First, the casting of parts for analysis, according to parts str

5、ucture, technical requirements, production requirements, production volume, production conditions are selected casting and modeling methods. Select the location and casting parting line, the choice of suitable process pa

6、rameters, casting gating system design, to develop a detailed casting process. China through casting CAE simulation and optimization of the program, determine the optimal process plan and draw a casting process diagr<

7、/p><p>　　Through the use of intecast CAE technology to achieve actual production, improve quality, reduce costs and facilitate real economic accounting, improve efficiency purposes.</p><p>　　Keywor

8、ds:gray cast iron; structural analysis; optimization design; intecast CAE目 錄</p><p>　　引言 …………………………………………………………………………………………1</p><p>　　第1章 緒論…………………………………………………………………………………2</p><p>　

9、　1.1概述…………………………………………………………………………………… 2</p><p>　　1.2鑄造業(yè)現(xiàn)狀..... .........……………………………………….....................................2</p><p>　　1.3鑄造行業(yè)發(fā)展前景………...…………………………………………………………2</p><p&

10、gt;　　第2章 鑄造工藝方案的確定………………………………………………………………3</p><p>　　2.1 零件基本信息……………………………………………………………………………3</p><p>　　2.2 底座結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性…………………………………………………………………3</p><p>　　2.3造型，造芯方法的選擇………………………………………

11、…………………………4</p><p>　　2.4澆注位置的確定……………………..……………………………………………………4</p><p>　　2.5分型面的確定………….…………………………………………………………………4</p><p>　　第3章 鑄造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)…………………………………………………………5</p><p>

12、　　3.1 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的確定……………………………………………………………………5</p><p>　　3.2砂芯設(shè)計(jì)……………………………………………………………………....…………6</p><p>　　第4章 澆注系統(tǒng)及冒口、冷鐵、出氣孔等設(shè)計(jì)………………………………….....………8</p><p>　　4.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………

13、……………………………………8</p><p>　　4.2冒口的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………10</p><p>　　4.3冷鐵的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………11</p><p>　　第5章 箱蓋的鑄造工藝模擬及優(yōu)化………………………………………………………12</p><p

14、>　　5.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用……………………………………………………12</p><p>　　5.2 華鑄CAE的概述………………………………………………………………………12</p><p>　　5.3 華鑄CAE前置處理……………………………………………………………………13</p><p>　　5.4 模擬結(jié)構(gòu)顯示與分析…………………………

15、…………………………………………13</p><p>　　5.5 底座鑄造工藝優(yōu)化……………………………………………………………………14</p><p>　　結(jié)論與展望…………………………………………………………………………………15</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………………16參考文獻(xiàn)………………………....

16、...…………………………………………………………17</p><p>　　附錄A主要參考文獻(xiàn)摘要......................................................................................................18</p><p>　　附錄B英文原文及翻譯......................

17、....................................................................................19</p><p>　　附錄C鑄造工藝圖.......................................................................................................

18、...36</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖2-1 底座零件圖…………………………………………………………………………3</p><p>　　圖2-2 底座零件示意圖……………………………………………………………………3</p><p>　　圖2-3 底座的分型面及澆注位置…………….

19、..……………………………………………4</p><p>　　圖4-1 內(nèi)澆道截面示意圖………………………………………………………………….9</p><p>　　圖4-2 橫澆道截面示意圖…………………………………………………………………10</p><p>　　圖4-3 直澆道截面示意圖…………………………………………………………………10</p>

20、<p>　　圖5-1 網(wǎng)格剖分結(jié)果........................................................................................................13</p><p>　　圖5-2 原始工藝的模擬結(jié)果……..................……………………………………………13</p><

21、;p>　　圖5-3 工藝優(yōu)化后的模擬結(jié)果……........…………………………………………………14</p><p><b>　　表格清單</b></p><p>　　表3-1 鑄件尺寸公差…………………………………………………………………………5</p><p>　　表3-2 機(jī)械加工余量………....……………………………………..

22、...………………………5</p><p>　　表3-3 鑄件的收縮率………………………………………………............…………………6</p><p>　　表3-4 最小鑄出孔……………..…………………………………............…………………6</p><p>　　表4-1 流量系數(shù)µ值.……................…………

23、………………………………………………9</p><p>　　表4-2 普通漏斗形澆口杯尺寸……………………………………………………………11</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　因?yàn)楝F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，拓展了鑄造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也提高了對(duì)金屬鑄件的要求。不僅要求鑄件具有高的力學(xué)性能，尺寸精度和低的表面粗糙度值；

24、要求具有某些特殊性能，如耐熱，耐蝕，耐磨等，同時(shí)還要求生產(chǎn)周期短，成本低。</p><p>　　鑄造工藝人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)心鑄件成本，節(jié)約能量和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。從零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性的改進(jìn)，鑄造，造型，造芯方法的選擇，鑄造方案的確定，澆注系統(tǒng)和冒口的設(shè)計(jì)，直至鑄件清理方法等，每到工序都與上述問(wèn)題有關(guān)。采用不同的工藝，對(duì)鑄造車(chē)間或工廠的金屬成本，熔煉金屬量，能源消耗，鑄件工藝出品率和成品率，工時(shí)費(fèi)用，鑄件成本

25、和利潤(rùn)率等都有顯著的影響。鑄造工藝設(shè)計(jì)應(yīng)是追求以最少的成本和損耗生產(chǎn)出質(zhì)量最好，競(jìng)爭(zhēng)品質(zhì)最強(qiáng)的鑄件產(chǎn)品。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在優(yōu)化模擬的過(guò)程中梳理大學(xué)四年中學(xué)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)鞏固和拓展自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，熟悉鑄造工藝的流程，領(lǐng)略鑄造工藝設(shè)計(jì)的要領(lǐng)，體驗(yàn)鑄造工藝的內(nèi)涵，為即將步入社會(huì)，走向工作崗位做最后的準(zhǔn)備。 </p>

26、;<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　鑄造是人類(lèi)掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國(guó)約在公元前1700～前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。鑄造是將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻

27、凝固后，以獲得零件或毛坯的方法。 被鑄物質(zhì)多為原為固態(tài)但加熱至液態(tài)的金屬（例：銅、鐵、鋁、錫、鉛等），而鑄模的材料可以是砂、金屬甚至陶瓷。因應(yīng)不同要求，使用的方法也會(huì)有所不同。</p><p><b>　　1.2鑄造行業(yè)現(xiàn)狀</b></p><p>　　我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái),鑄造業(yè)的發(fā)展有十分大的變化,包括技術(shù)水平,質(zhì)量,服務(wù)等方面.我國(guó)的鑄件質(zhì)量顯著有所提高.主要表現(xiàn)

28、在在鑄件生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢品相比以前下降了很多;然后是是很多種鑄件的精度(幾何精度,尺寸精度),表面粗糙度ra,力學(xué)性能等達(dá)到了國(guó)際水平.鑄造企業(yè)已經(jīng)擁有能力在我國(guó)及外國(guó)展覽會(huì)上展出自己的鑄件,并獲得較高認(rèn)可.除此之外,我國(guó)鑄造技術(shù)大大提高,已經(jīng)可以和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相匹敵.改革開(kāi)放以來(lái),原來(lái)許多企業(yè)采用砂型鑄造工藝,而現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始向數(shù)控化,自動(dòng)化,智能化,機(jī)械化的方向挺進(jìn).原來(lái)傳 統(tǒng)的手工砂鑄造占據(jù)大半江山的局面正在慢慢消失.很多的的鑄造

29、企業(yè)都開(kāi)始用智能機(jī)器感應(yīng)電爐和沖天爐,感應(yīng)電爐雙聯(lián)工藝.這幾種先進(jìn)設(shè)備,技術(shù),工藝手段使我國(guó)有能力制造生產(chǎn)出質(zhì)量更好,精度更高的鑄件.目前,我國(guó)生產(chǎn)的最大球墨鑄鐵機(jī)床大約146噸;最大的鑄鋼為520多噸,我國(guó)目前已經(jīng)擁有100多家企業(yè)可以有能力生產(chǎn)單件重30噸及以上的鑄件了.我國(guó)鑄造業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化.涌現(xiàn)出了大量的有關(guān)技術(shù)高,質(zhì)量好的鑄造企業(yè). </p><p>　　發(fā)達(dá)國(guó)家具有先進(jìn)的鑄造技術(shù)、良

30、好的產(chǎn)品質(zhì)量、較高的生產(chǎn)效率、較少的環(huán)境污染等特點(diǎn)，其原輔材料已經(jīng)形成了商品化系列化供應(yīng)體系，如在歐洲市場(chǎng)已經(jīng)建立跨國(guó)服務(wù)系統(tǒng)。生產(chǎn)普遍實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化（計(jì)算機(jī)控制、機(jī)器人操作）。由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等所構(gòu)成的信息技術(shù)近年來(lái)在鑄造生產(chǎn)中得到更為廣泛的應(yīng)用。這正在改變著鑄造生產(chǎn)的面貌?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代鑄造技術(shù)的主要特征就是將傳統(tǒng)的鑄造工藝與信息技術(shù)溶于一體。</p><p>　　1.3鑄造行

31、業(yè)發(fā)展前景</p><p>　　我國(guó)是鑄造大國(guó),我國(guó)要轉(zhuǎn)型為鑄造強(qiáng)國(guó)必須克服資源,能源,人才和環(huán)境問(wèn)題,追求高效,優(yōu)質(zhì),環(huán)保等方向.所以,必須利用高新技術(shù)提升鑄件質(zhì)量,改變中國(guó)鑄件在國(guó)際市場(chǎng)上技術(shù)含量不高,價(jià)格低廉的狀況.目前,我國(guó)鑄造行業(yè)正在面臨著良好的發(fā)展機(jī)遇.第一是是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得我國(guó)各領(lǐng)域也都進(jìn)入高速發(fā)展?fàn)顟B(tài);然后是經(jīng)濟(jì)全球化導(dǎo)致各個(gè)國(guó)家鑄造業(yè)都發(fā)展的很成熟,帶動(dòng)了我國(guó)進(jìn)入全球化.中國(guó)加入世界貿(mào)易

32、組織后,必將從中受益匪淺,學(xué)到了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),管理方法等.這些機(jī)遇給中國(guó)鑄造行業(yè)實(shí)現(xiàn)由鑄造大國(guó)轉(zhuǎn)向鑄造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變提供了極好的機(jī)會(huì).鑄造業(yè)也將向著更好的方向發(fā)展。</p><p>　　第2章 鑄造工藝方案的確定</p><p>　　2.1 零件基本信息</p><p><b>　　零件名稱(chēng) 底座</b></p><p>

33、;　　零件材質(zhì) HT200</p><p>　　零件結(jié)構(gòu) 零件圖如圖所示,零件外形示意圖如圖所示。底座的外形輪廓尺寸為86mm×86mm×38mm，主要壁厚10mm，最大壁厚14mm。是一個(gè)小型鑄件，鑄件除了滿(mǎn)足幾何尺寸精度及材質(zhì)方面的要求外無(wú)其他特殊技術(shù)要求。</p><p>　　圖2-1 底座零件圖</p><p>　　圖2-2 底座零件示意

34、圖</p><p>　　2.2 底座結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性</p><p>　　對(duì)底座的鑄造工藝性分析如下：底座的輪廓尺寸為86mm×86mm×38mm，整體尺寸不大，為小型鑄件。</p><p>　　2.3造型，造芯方法的選擇 </p><p>　　底座的輪廓尺寸為86mm×86mm×38mm，鑄件尺寸較小

35、，屬于中小型零件且是大批量生產(chǎn)，適宜使用濕型機(jī)器造型。機(jī)器造型和制芯生產(chǎn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，主要用于大批量生產(chǎn)，符合產(chǎn)品需求，而濕型鑄型生產(chǎn)靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)械化和自動(dòng)化。</p><p>　　2.4澆注位置的確定</p><p>　　鑄件的澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。確定澆注位置是鑄造工藝設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)

36、，關(guān)系到鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，鑄件的尺寸精度及造型工藝過(guò)程的難易程度。</p><p>　　確定澆注位置應(yīng)注意以下原則：</p><p>　　1.鑄件的重要部分應(yīng)盡量置于下部</p><p>　　2.重要加工面應(yīng)朝下或直立狀態(tài)</p><p>　　3.使鑄件的大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤內(nèi)缺陷</p><p>　　4.應(yīng)保證鑄件

37、能充滿(mǎn)</p><p>　　5.應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮</p><p>　　6.避免用吊砂，吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯，合箱及檢驗(yàn)</p><p>　　綜上所述澆注位置方案如圖所示，保證了重要加工面的正確放置，且便于下芯及合箱。</p><p>　　2.5分型面的確定</p><p>　　分型面是指兩半鑄型相互接觸的表面

38、。分型面的優(yōu)劣在很大程度上影響鑄件的尺寸精度、成本和生產(chǎn)率。 </p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)零件結(jié)構(gòu)的分析，初步對(duì)底座進(jìn)行分型方案如下：</p><p>　　圖2-3 底座分型面及澆筑位置第3章 鑄造工藝參數(shù)及砂芯設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的確定</p><p>　　鑄造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)通常是指鑄型工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的某些數(shù)據(jù)

39、，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與模樣及芯盒尺寸有關(guān)，及與鑄件的精度有 密切關(guān)系，同時(shí)也與造型、制芯、下芯及合箱的工藝過(guò)程有關(guān)。這些工藝數(shù)據(jù)主要是指加工余量、起模斜度、鑄造收縮率、最小鑄出孔、型芯頭尺寸、鑄造圓角等。工藝參數(shù)選取的準(zhǔn)確、合適，才能保證鑄件尺寸精確，使造型、制芯、下芯及合箱方便，提高生產(chǎn)率，降低成本。</p><p>　　3.1.1 鑄件尺寸公差</p><p>　　鑄件尺寸公差是指鑄件

40、公稱(chēng)尺寸的兩個(gè)允許的極限尺寸之差。在兩個(gè)允許極限尺寸之內(nèi)，鑄件可滿(mǎn)足機(jī)械加工，裝配，和使用要求。 </p><p>　　大批量生產(chǎn)下的砂型機(jī)器造型時(shí),鑄鋼和鑄鐵件尺寸公差等級(jí)能達(dá)到CT8 –CT12級(jí)。這里取CT9級(jí)。箱蓋的輪廓尺寸為86mm×86mm×38mm，查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6414-1999得：底座尺寸公差數(shù)值為2.2mm。</p><p>　　表3-1 鑄件尺

41、寸公差</p><p>　　3.1.2 機(jī)械加工余量</p><p>　　機(jī)械加工余量是鑄件為了保證其加工面尺寸和零件精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加的，而后在機(jī)械加工時(shí)又被切去的金屬層厚度。</p><p>　　底座為砂型鑄造機(jī)械造型，大批量生產(chǎn)?；诣T鐵件的機(jī)械加工余量等級(jí)為F、G、H級(jí)，取F級(jí)。箱蓋的輪廓尺寸為86mm×86mm×

42、;38mm，查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11350-89得：上表面加工底座的機(jī)械加工余量為1.4mm，下表面加工底座的機(jī)械加工余量為2mm。底座其余加工余量為1mm。</p><p>　　表3-2 機(jī)械加工余量</p><p>　　3.1.3 鑄造收縮率</p><p>　　鑄造收縮率又稱(chēng)鑄件線收縮率，用模樣與鑄件的長(zhǎng)度差除以模樣長(zhǎng)度的百分比表示：K=[（LM-LJ）/LJ]

43、 ×100% (3-1)</p><p>　　式中 LM--模樣（或芯盒）工作表面尺寸</p><p><b>　　LJ—鑄件尺寸。</b></p><p>　　鑄件收縮率受很多因素的影響，例如，合金的種類(lèi)及成分、鑄件的冷卻、收縮時(shí)受到阻力的大小、冷卻條件的差異等，因此，要十分準(zhǔn)確的確定鑄件的收縮率是很困難的。</p>

44、<p>　　底座的收縮率查表得：受阻收縮率為0.9%。</p><p>　　表3-3 鑄件收縮率</p><p>　　3.1.4 起模斜度</p><p>　　為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。這個(gè)斜度，稱(chēng)為起模斜度。起模斜度應(yīng)在鑄件上沒(méi)有結(jié)構(gòu)斜度的，垂直于分型面的表面上應(yīng)用。</p><p>　

45、　由于該鑄件有圓形部分，易于起模，因此可以不設(shè)置起模斜度。</p><p>　　3.1.5最小鑄出孔及槽</p><p>　　零件上的孔、槽、臺(tái)階等，究竟是鑄出來(lái)好還是靠機(jī)械加工出來(lái)好，這應(yīng)該從品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)角度等方面考慮。一般來(lái)說(shuō)，較大的孔、槽等應(yīng)該鑄出來(lái)，以便節(jié)約金屬和加工工時(shí)，同時(shí)還可以避免鑄件局部過(guò)厚所造成熱節(jié)，提高鑄件質(zhì)量。較小的孔、槽或則鑄件壁很厚則不易鑄出孔，直接依靠加工反而方便

46、。</p><p>　　根據(jù)底座的的輪廓尺寸86mm×86mm×38mm 查閱表格得：最小鑄出孔直徑約為6mm。因此零件上部的直徑為3mm的孔，加上機(jī)械加工余量后就鑄造不出來(lái)了，只能由機(jī)械加工得來(lái)。</p><p>　　表3-4 最小鑄出孔</p><p><b>　　3.2砂芯設(shè)計(jì)</b></p><p

47、>　　芯的功用是形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外型不能出砂的部分。砂型局部要求特殊性能的部分有時(shí)也用砂芯。鑄件所用砂芯的數(shù)量及其結(jié)構(gòu)主要取決于鑄件的結(jié)構(gòu)，砂芯設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮到要使砂芯制造方便，下芯容易。所以砂芯的設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1 一般盡量減少砂芯數(shù)量，減少制造工時(shí)和提高鑄件尺寸精度。</p><p>　　2 選擇合適的砂芯形狀。</p><

48、p>　　3砂芯烘干的支撐面最好是平面。</p><p>　　4砂芯芯盒的分盒面應(yīng)盡量與砂型的分型面一致，以保證砂芯和砂型之間形成的壁厚均勻，同時(shí)也有利于砂芯排氣。</p><p>　　5 便于制芯下芯及合型，保證鑄件精度。</p><p>　　6分段的砂芯每段均要有良好的固定條件，以保證鑄件形狀準(zhǔn)確。</p><p>　　3.2.1底座

49、的芯頭長(zhǎng)度及斜度設(shè)計(jì) </p><p>　　芯頭形狀采用水平懸臂芯頭，芯頭加長(zhǎng)。</p><p>　　1芯頭長(zhǎng)度，根據(jù)鑄造方面相關(guān)書(shū)籍芯頭長(zhǎng)度l取1.25倍的D，D為芯頭直徑42mm。所以芯頭長(zhǎng)度l=42×1.25=52.5 mm。取52mm。芯頭超出長(zhǎng)度取15mm。</p><p><b>　　2 芯頭斜度</b></p>

50、;<p>　　水平芯頭一般不留斜度，故不設(shè)置。 </p><p>　　第4章 澆注系統(tǒng)及冒口、冷鐵的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　澆注系統(tǒng)是鑄型中引導(dǎo)液體金屬進(jìn)入型腔的通道，它由澆口杯，直澆道，橫澆道和內(nèi)澆道組成。</p><p>　　4.1.1選擇澆注系統(tǒng)類(lèi)型</p><

51、;p>　　澆注系統(tǒng)分為封閉式澆注系統(tǒng)，開(kāi)放式澆注系統(tǒng)，半封閉式澆注系統(tǒng)和封閉-開(kāi)放式澆注系統(tǒng)。因?yàn)榉忾]式澆注系統(tǒng)控流截面積在內(nèi)澆道，澆注開(kāi)始后，金屬液容易充滿(mǎn)澆注系統(tǒng)，呈有壓流動(dòng)狀態(tài)。擋渣能力強(qiáng)，但充型速度快，沖刷力大，易產(chǎn)生噴濺，金屬液易氧化。適用于濕型鑄件小件。而底座就是采用濕型的鑄件小件，所以選擇封閉式澆注系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.2確定內(nèi)澆道在鑄件上的位置、數(shù)目</p>&l

52、t;p>　　底座結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單且是單件大批量生產(chǎn)小型件，鑄造時(shí)采取一箱四件。為了造型方便采用兩個(gè)內(nèi)澆道。 </p><p>　　4.1.3 澆注系統(tǒng)尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　1 計(jì)算鑄件質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算知道鑄件的毛重=0.7kg，查表得工藝出品率為70%。則 GL=鑄件毛重×4/工藝出品率 =0.7×4/0.7 =4kg</p><p>　　

53、2 計(jì)算澆注時(shí)間t 每一種鑄件在確定的鑄造工藝條件下，都對(duì)應(yīng)一個(gè)適宜的澆注時(shí)間范圍，超出這個(gè)時(shí)間范圍，鑄件就會(huì)出現(xiàn)鑄造缺陷。</p><p>　　底座的重量很小，還不到1kg。因此其澆注時(shí)間公式為</p><p>　　t=sGL0.5 (4-1)</p><p>　　式中 t ---澆注時(shí)間（s）；<

54、;/p><p>　　GL---型內(nèi)鐵液總重量（kg）；</p><p>　　S ---與鑄件主要壁厚有關(guān)的參數(shù)，查鑄造技術(shù)相關(guān)書(shū)籍[12]中表得s=1.85。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：</p><p>　　t=1.85×40.5=3.7s取4s</p><p>　　3 核算液面上升速度，平均液面上升速度驗(yàn)算公式為：</p><

55、p>　　v=h/t (4-2)</p><p>　　式中 v---型內(nèi)液面上升速度（mm/s）</p><p>　　h---鑄件的高度（mm）</p><p>　　t---澆注時(shí)間（s）</p><p>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算v=86/4=21.5（mm/s）。對(duì)照書(shū)[1]表7-6

56、，此值符合表中所列數(shù)值，是合適的。</p><p><b>　　4計(jì)算流量系數(shù)µ </b></p><p>　　影響流量系數(shù)µ的因素很多，準(zhǔn)確確定流量系數(shù)µ是有困難的。對(duì)于一般灰鑄鐵件可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。查相關(guān)書(shū)籍[1]表7-8得µ=0.42，再按有關(guān)書(shū)中[1]表7-10修正。澆注溫度提高約100攝氏度，µ修正值取0

57、.1；有冒口，µ修正值取0.1內(nèi)澆道設(shè)置8個(gè)，µ修正值取-0.2。合計(jì)則 µ=0.42+0.1+0.1-0.2=0.42</p><p>　　表4-1 流量系數(shù)µ值</p><p>　　5 計(jì)算平均壓力頭HP和最小壓力頭HM。</p><p>　?。?）中注式平均靜力壓頭高度計(jì)算公式為</p><p>

58、　　HP=H0-C /8 (4-3)</p><p>　　H0=10cm，C=8.6cm。</p><p>　　HP=H0-8.6/8=9cm。</p><p>　　將各值代入∑A內(nèi)=GL/0.31µTHP0.5=4/0.31×0.42×4×90.5=2.3cm2<

59、/p><p>　　半封閉式澆注系統(tǒng)各單元的截面積比，取∑A內(nèi)：∑A橫：∑A直=1:1:1.1.15則 ∑A橫=2.3×1.1=2.53 cm2</p><p>　　∑A直=2.3×1.15=2.65cm2</p><p>　?。?）核算最小剩余壓頭HM 砂箱高度100mm，內(nèi)澆道以上鑄件高度為40mm，

60、則剩余壓頭高度為HM=100-40=60mm。直澆道中心到鑄件最遠(yuǎn)點(diǎn)距離L=50+50=100mm。</p><p>　　根據(jù)公式HM=Ltanα， (4-4)</p><p>　　則α=arctan（HM/L）=arctan(60/100)=29.6°。</p><

61、;p>　　對(duì)照有關(guān)書(shū)中[1] 表3-4-11，α值大于表中的經(jīng)驗(yàn)值，因此可以得到輪廓清晰的鑄件。</p><p>　　6 確定內(nèi)澆道、橫澆道、直澆道截面尺寸。</p><p><b>　　1）內(nèi)澆道截面尺寸</b></p><p>　　由于內(nèi)澆口設(shè)計(jì)了8個(gè)，所以?xún)?nèi)澆口截面積S內(nèi)=∑A內(nèi)/8=2.3/8=0.28cm2，取內(nèi)澆道的截面積為0

62、.3cm2.內(nèi)澆道形狀取梯形斷面形狀如圖所示：</p><p>　　圖4-1 內(nèi)澆道截面示意圖</p><p>　　梯形斷面大小取為a=9mm b=6mm c=4mm。</p><p><b>　　2）橫澆道截面尺寸</b></p><p>　　橫澆道的功用是向內(nèi)澆道分配潔凈的金屬液，儲(chǔ)留最初澆入的含氣和渣污的低溫金屬液

63、并阻留渣滓，使金屬液流平穩(wěn)和減少產(chǎn)生氧化夾雜物。</p><p>　　由于設(shè)計(jì)橫澆道只有一個(gè)，所以S橫=2.6 cm2。橫澆道形狀取梯形斷面形狀如圖所示：</p><p>　　圖4-2 橫澆道截面示意圖</p><p><b>　　梯形斷面大小得：</b></p><p>　　A=20mm B=14mm C=15mm

64、。</p><p><b>　　3）直澆道截面尺寸</b></p><p>　　直澆道的功用是從澆口杯引導(dǎo)金屬液向下，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接進(jìn)入型腔。并提供足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下能克服各種流動(dòng)阻力充型。</p><p>　　由于設(shè)計(jì)直澆口有一個(gè)，因此S直=2.7cm2 </p><p>　　直澆道形狀取圓形

65、截面形狀如圖:</p><p>　　圖4-3 直澆道截面示意圖</p><p>　　圓形斷面大小為：D=19mm。</p><p><b>　　4) 澆口杯的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　澆口杯是用來(lái)承接來(lái)自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注，并可以減輕金屬液對(duì)型腔的沖擊，還可分離渣滓和氣泡，阻止其進(jìn)入型腔

66、。</p><p>　　澆口杯選用普通漏斗形澆口杯，澆口杯尺寸查表得D1=56mm、D2=52mm、h=40mm</p><p>　　表4-2 普通漏斗形澆口杯尺寸</p><p><b>　　4.2冒口的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　冒口是鑄型內(nèi)用于儲(chǔ)存金屬液的空腔，在鑄件形成時(shí)補(bǔ)給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣、集

67、渣的作用。</p><p>　　底座所用的灰鑄鐵在凝固時(shí)其體積變化情況與一些工業(yè)上常用的金屬及合金不同，其特點(diǎn)是在液態(tài)冷卻時(shí)發(fā)生收縮，冷卻至共晶溫度時(shí)停止收縮，由于析出石墨而發(fā)生膨脹，在接近凝固終了時(shí)余下的液態(tài)金屬凝固時(shí)又開(kāi)始收縮，直至凝固結(jié)束。所以其凝固時(shí)的膨脹和液態(tài)收縮趨于互相補(bǔ)償。故鑄鐵補(bǔ)縮時(shí)需要的鐵水量少，而且底座壁厚均勻無(wú)厚大壁，所以可利用澆注系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)縮不設(shè)置冒口。</p><p&

68、gt;<b>　　4.3冷鐵的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了增加鑄件局部冷卻速度，在型腔內(nèi)部及工作表面安放的金屬塊稱(chēng)為冷鐵。</p><p>　　底座鑄件壁厚較為均勻，且無(wú)厚大壁，固不易產(chǎn)生裂紋縮松等缺陷。而且設(shè)置冷鐵會(huì)增加生產(chǎn)工序，使成本增大，所以不設(shè)置冷鐵。</p><p>　　第5章 底座的鑄造工藝模擬及優(yōu)化</p>

69、<p>　　5.1計(jì)算機(jī)技術(shù)在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p>　　計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用正從各方面推動(dòng)著鑄造業(yè)的發(fā)展和變革，它不僅可以提高 生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，同時(shí)又能促使新技術(shù)和新工藝的不斷出現(xiàn)，使鑄造生產(chǎn)正在從主要依靠經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)理論指導(dǎo)生產(chǎn)的階段。</p><p>　　模擬分析及計(jì)算機(jī)輔助工程 (CAE) 的應(yīng)用，可以科學(xué)地預(yù)測(cè)液體金屬充型過(guò)程、凝固過(guò)程中的溫度場(chǎng)及應(yīng)力

70、場(chǎng)，以及宏觀缺陷和微觀組織等。它可優(yōu)化委宣過(guò)程，確保鑄件質(zhì)量，縮短試制周期，提高競(jìng)爭(zhēng)能力;可以在提高鑄造生產(chǎn)手二的同時(shí)獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)在鑄造技術(shù)中的應(yīng)用在下述幾個(gè)方面發(fā)聲音前所未有的作用。</p><p>　　鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)以下功能，如鑄件的幾何、物理量計(jì)算(包括鑄件體積、表面積、重量及熱模數(shù)的計(jì)算);澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(包括選擇澆注系統(tǒng)的類(lèi)型和各組元的尺寸計(jì));補(bǔ)縮系統(tǒng)的

71、設(shè)計(jì)計(jì)算(包括冒口、冷鐵及合理的補(bǔ)縮通道的設(shè)計(jì)計(jì)算);繪圖(包括鑄件圖、鑄造工藝圖、鑄造工藝卡片等圖形的繪制和輸出 ) 。與傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計(jì)相比，采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)鑄造工藝的特點(diǎn)是：計(jì)算準(zhǔn)確、迅速，消除了人為計(jì)算誤差;能夠大量?jī)?chǔ)存并利用眾多鑄造工作者的經(jīng)驗(yàn)，使得使用者能夠設(shè)計(jì)比較合理的鑄造工藝;能夠?qū)﹁T造工藝方案進(jìn)行優(yōu)化以便確定最佳的方案;具有自動(dòng)打印記錄并繪制各種技術(shù)文件的能力 。</p><p>　　鑄造工藝參

72、數(shù)檢測(cè)與生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)作為生產(chǎn)過(guò)程和凝固過(guò)程的控制手段已得到了廣泛的應(yīng)用，鑄造生產(chǎn)工序繁多、工作條件相對(duì)惡劣、影響因素復(fù)雜，有必要在鑄造生產(chǎn)中深入研究和廣泛應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)檢測(cè)與 控制技術(shù)。近年來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了很多用計(jì)算機(jī)分析生產(chǎn)過(guò)程的變化，用計(jì)算機(jī)選擇最佳參數(shù)、調(diào)節(jié)控制生產(chǎn)過(guò)程，鑄造生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而達(dá)到穩(wěn)定鑄件質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低鑄件成本的范例。目前新一代的造型生產(chǎn)線已采用計(jì) 算機(jī)控制，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的自控系統(tǒng)己用于

73、熔化、澆注、砂處理、質(zhì)量檢驗(yàn)等工序中。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件的必備條件，也是鑄造過(guò)程控制的主要發(fā)展方向。</p><p>　　5.2華鑄CAE概述</p><p>　　華鑄CAE/ InteCAST—鑄造工藝分析軟件集成系統(tǒng)是分析和優(yōu)化鑄件鑄造工藝的重要工具，是華中科技大學(xué)(原華中理工大學(xué))經(jīng)二十多年研究開(kāi)發(fā)，并在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)中不斷改進(jìn)、完善起來(lái)的一項(xiàng)軟件系列產(chǎn)品。華鑄CAE

74、/InteCast集成系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)鑄造行業(yè)最為著名的工藝分析系統(tǒng),四百多套華鑄CAE系統(tǒng)正在國(guó)內(nèi)一百多家工礦企業(yè)和科研院所運(yùn)行使用,深受廣大用戶(hù)的好評(píng)。</p><p>　　華鑄CAE/ InteCAST—以鑄件充型過(guò)程、凝固過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)為核心對(duì)鑄件進(jìn)行鑄造工藝分析?？梢酝瓿啥喾N合金材質(zhì)（包括鑄鋼、球鐵、灰鐵、鑄造鋁合金、銅合金等）、多種鑄造方法（砂型鑄造、金屬型鑄造、壓鑄、低壓鑄造、熔模鑄造等）下鑄件的凝

75、固分析、流動(dòng)分析以及流動(dòng)和傳熱耦合計(jì)算分析。實(shí)踐應(yīng)用證明，本系統(tǒng)在預(yù)測(cè)鑄件縮孔縮松缺陷的傾向、改進(jìn)和優(yōu)化工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率、減少澆冒口消耗，提高工藝出品率、縮短產(chǎn)品試制周期，降低生產(chǎn)成本、減少工藝設(shè)計(jì)對(duì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)人員的依賴(lài)，保持工藝設(shè)計(jì)水平穩(wěn)定等諸多方面都有明顯的效果。</p><p>　　華鑄CAE/ InteCAST鑄造工藝分析軟件集成系統(tǒng)曾作為全國(guó)唯一的一套鑄造CAD成果參加了“首屆全國(guó)CAD應(yīng)用博

76、覽會(huì)”。中央電視臺(tái)、“全國(guó)CAD應(yīng)用工程通報(bào)”都曾報(bào)道過(guò)該系統(tǒng)的應(yīng)用情況。</p><p>　　華鑄CAE / InteCAST 經(jīng)過(guò)多年的努力，目前已成為一個(gè)比較成熟的商品化、實(shí)用化、集成化鑄造工藝CAE系統(tǒng)。該系統(tǒng)在國(guó)際上已有一定的影響，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、泰國(guó)、韓國(guó)以及香港和臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū), 對(duì)該軟件都表現(xiàn)出濃厚的興趣。目前本系統(tǒng)已銷(xiāo)往新加坡、馬來(lái)西亞。</p><p>　　5

77、.3華鑄CAE前置處理</p><p>　　前處理模塊包含造型和網(wǎng)格剖分兩大部分。華鑄CAE不具有三維造型能力，利用Solidworks三維造型軟件生成鑄件以及冒口、澆注系統(tǒng)、冒口套、冷鐵等工藝參數(shù)的三維實(shí)體模型，并導(dǎo)出STL格式文件作為接口文件，輸入的STL文件有：鑄件、鑄型、冒口、冒口套、冷鐵、澆注系統(tǒng)等。</p><p>　　華鑄CAE前處理模塊提供“優(yōu)先級(jí)別”功能，這樣可以大大減少

78、三維造型的工作量。設(shè)置掛舵臂鑄件、冒口、冒口套、冷鐵、澆注系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)高于鑄型，造型時(shí)保證工藝裝配模型有足夠吃砂量的情況下生成一個(gè)六面體鑄型，在前處理模塊“優(yōu)先級(jí)別”功能下，裝配后的鑄件部分被自動(dòng)從鑄型中“挖空”，進(jìn)而產(chǎn)生有型腔的鑄型，節(jié)約了造型時(shí)間。</p><p>　　華鑄CAE采用的是直六面體網(wǎng)格，在這對(duì)底座采用均勻網(wǎng)格?？紤]到底座尺寸不大，均勻網(wǎng)格大小大小定為3mm。網(wǎng)格剖分結(jié)果如圖所示：</p&g

79、t;<p>　　圖5-1 網(wǎng)格剖分結(jié)果</p><p>　　5.4模擬結(jié)構(gòu)顯示與分析</p><p>　　后處理模塊通過(guò)對(duì)凝固過(guò)程液相分布的時(shí)序動(dòng)畫(huà)，可以顯現(xiàn)凝固過(guò)程相變的細(xì)節(jié)，根據(jù)相變細(xì)節(jié)及相應(yīng)的判據(jù)，可以得出鑄件縮孔縮松傾向及位置的判斷，并為改進(jìn)工藝提供依據(jù)，從而達(dá)到改進(jìn)工藝優(yōu)化工藝的目的。</p><p>　　圖顯示的是凝固后的液相分布圖及縮松縮

80、孔的分布情況（黃色為液相、透明的為固相、黑色為縮孔、粉紅色為縮松），可以看出鑄件凝固完全后，鑄件的頂部存在大量縮松縮孔。</p><p>　　圖5-2 原始工藝的模擬結(jié)果</p><p>　　5.5底座鑄造工藝優(yōu)化</p><p>　　在以上模擬結(jié)果可以清晰地看出縮松縮孔出現(xiàn)的部位，出現(xiàn)縮松縮孔的的原因可能是鑄件熱節(jié)部位凝固時(shí)，樹(shù)枝狀晶體形成骨架時(shí)分隔其了包圍的液體

81、部分，進(jìn)而形成微觀縮松?？梢钥紤]通過(guò)設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。圖5-4為工藝優(yōu)化后的一箱4件模擬凝固照片。</p><p>　　圖5-3 工藝優(yōu)化后的模擬結(jié)果</p><p>　　通過(guò)與原始工藝各個(gè)時(shí)刻的液相分布照片對(duì)比，通過(guò)設(shè)置冒口，可以明顯看出鑄件縮松縮孔等缺陷明顯減少，幾乎全部消失。冒口的設(shè)置起到了很好的補(bǔ)縮作用,明顯減少了逐漸缺陷。</p><p><b>

82、;　　結(jié)論與展望</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要是研究底座的鑄造工藝分析及模擬優(yōu)化，其主要內(nèi)容是鑄造工藝性分析、分型面的選擇、澆注位置的選擇、鑄造工藝參數(shù)選擇、砂芯的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及澆筑過(guò)程模擬等。</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)是我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)一步系統(tǒng)化，但是由于沒(méi)有實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出的的鑄造工藝不太可能是最優(yōu)化的，還有很大的改進(jìn)空間。本文通過(guò)UG制圖與

83、華鑄CAE模擬相結(jié)合，成功的模擬了底座鑄造的充型凝固過(guò)程，并根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)鑄件可能產(chǎn)生的縮孔缺陷及部位進(jìn)行了優(yōu)化，完成了利用華鑄CAE軟件在鑄造工藝過(guò)程中優(yōu)化方案節(jié)約成本提高生產(chǎn)力等方面的作用。</p><p>　　在利用華鑄CAE進(jìn)行了模擬驗(yàn)證過(guò)程中，著重了解了逐漸可能出現(xiàn)的缺陷，如縮松縮孔出現(xiàn)的區(qū)域和大小等。并針對(duì)這些缺陷進(jìn)行了工藝優(yōu)化，在優(yōu)化的過(guò)程中我認(rèn)識(shí)到，合理的設(shè)置冒口和冷鐵可以有效的減少縮松縮孔，對(duì)鑄

84、件凝固過(guò)程中起到了良好的補(bǔ)縮作用。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在朱先琦老師的指導(dǎo)下完成的，她從本論文開(kāi)始到完成都花費(fèi)了大量的心血和精力。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、精益求精、勇于探索的精神及對(duì)學(xué)生的悉心關(guān)懷都深深的感染了我，使我受益匪淺，無(wú)論是對(duì)于我以后的工作還是學(xué)習(xí)都有非常大的幫助。沒(méi)有她的精心指導(dǎo)，本論文的完成是無(wú)法想象的。因此在這

85、里向她表示最誠(chéng)摯的感謝。</p><p>　　另外，本論文的完成還得到了同學(xué)的大力幫助，為本課題的研究及軟件應(yīng)用提供了大量的意見(jiàn)和幫助指正，并在一起度過(guò)了一段美好的時(shí)光，在此向他們表示感謝。</p><p>　　再一次向幫助過(guò)我的各位老師和同學(xué)表示衷心的感謝，祝大家身體健康、工作順利。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&

86、gt;<p>　　[1] 王文清，李魁盛. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[2]中國(guó)鑄造協(xié)會(huì).中國(guó)金屬年度產(chǎn)量[J].北京：中國(guó)鑄造協(xié)會(huì).2004</p><p>　　[3]張立波，葛晨光，田世江，關(guān)于我國(guó)鑄造業(yè)走自主創(chuàng)新道路的思考[J].特種鑄造及有色合金.2005，25（12）429—432.</p><p&

87、gt;　　[4]蔡紫金，高鵬.我國(guó)鑄造模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].電加工與模具.2010，（S1）：35-36 </p><p>　　[5]郭景杰，李新中，蘇仕方，劉秀玲，張正賀.中國(guó)鑄造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)[J].特種鑄造及有色合金，2008，（01）：2-4</p><p>　　[6]田世江，王玉杰，楊麗君.我國(guó)發(fā)展節(jié)約型鑄造業(yè)的思考[J].特種鑄造及有色合金. 2005，25（12）

88、；727-728</p><p>　　[7]張正賀. 經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇促使美國(guó)鑄件銷(xiāo)售增長(zhǎng)[J]. 特種鑄造及有色合金.2011,31（6）:1</p><p>　　[8]吳浚郊.國(guó)外金屬鑄造的發(fā)展現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代鑄鐵.2001 （01）：2-4.</p><p>　　[9] 張紅霞，江灝源.中國(guó)鑄造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向綜述[J].科技信息.2012，（20）：1</

89、p><p>　　[10] 李傳栻，周家石，楊國(guó)杰等.鑄造工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997</p><p>　　[11] 杜西靈，杜磊.鑄造技術(shù)與應(yīng)用案例[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.</p><p>　　[12] 劉瑞玲. 鑄造實(shí)用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[13] 葉

90、榮茂. 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995</p><p>　　[14] 吳光峰，錢(qián)紹富，張秉華. 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989</p><p>　　[15]Luca Cestari, Christian Dratva, Anthony Nicholas Grundy, and Cristiano Tercelli</

91、p><p>　　Use of Simulation Techniques for the Design and Process Control of Continuous Casting Machines[J] Materials and Manufacturing Processes, 25: 142–148, 2010 </p><p>　　附錄A：主要參考文獻(xiàn)摘要</p>

92、<p>　　[1] 王文清，李魁盛. 鑄造工藝學(xué)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. </p><p>　　摘要：本書(shū)主要講述了鑄造的各種造型、造芯方法，以及澆注系統(tǒng)的分類(lèi)，鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)等內(nèi)容。</p><p>　　[2]中國(guó)鑄造協(xié)會(huì).中國(guó)金屬年度產(chǎn)量[J].北京：中國(guó)鑄造協(xié)會(huì).2004</p><p>　　摘要：中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)自1989年以來(lái)

93、，在有關(guān)部門(mén)和地方協(xié)會(huì)(學(xué)會(huì))的支持下，逐年統(tǒng)計(jì)我國(guó)金屬鑄件的產(chǎn)量，并每年通過(guò)《現(xiàn)代鑄造》(MODERN CASTING)向全世界公布。</p><p>　　[3]張立波，葛晨光，田世江，關(guān)于我國(guó)鑄造業(yè)走自主創(chuàng)新道路的思考[J].特種鑄造及有色合金.2005，25（12）429—432.</p><p>　　摘要：宏觀分析了我國(guó)鑄造業(yè)自主創(chuàng)新的必要性和緊迫性,指出了影響自主創(chuàng)新的主要障礙、

94、危害和形成原因,提出了有關(guān)鑄造行業(yè)走自主創(chuàng)新道路的一些宏觀性建議。</p><p>　　[4]蔡紫金，高鵬.我國(guó)鑄造模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].電加工與模具.2010，（S1）：35-36 </p><p>　　[5]郭景杰，李新中，蘇仕方，劉秀玲，張正賀.中國(guó)鑄造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)[J].特種鑄造及有色合金，2008，（01）：2-4</p><p>　　摘要:

95、 介紹了近五年我國(guó)鑄造行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì), 包括五部分。第一部分給出了我國(guó)鑄造行業(yè)的基本信息,包括鑄件總產(chǎn)量、鑄造企業(yè)及工人總量等。如2005 年, 我國(guó)鑄件總產(chǎn)量是24 420 000 t, 占全球總量的28.5%。第二部分給出了我國(guó)鑄造企業(yè)生產(chǎn)不同類(lèi)型鑄件的產(chǎn)量。第三部分給出了我國(guó)鑄造行業(yè)地理分布特征, 主要包括5 個(gè)區(qū)域, 即遼寧省、山東省、長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和山西省。第四部分分析了我國(guó)鑄造行業(yè)目前存在的問(wèn)題。第五部分

96、預(yù)測(cè)了我國(guó)鑄造行業(yè)發(fā)展趨勢(shì), 未來(lái)10 年, 我國(guó)鑄造行業(yè)仍將快速發(fā)展。</p><p>　　[6]田世江，，王玉杰，楊麗君.我國(guó)發(fā)展節(jié)約型鑄造業(yè)的思考[J].特種鑄造及有色合金. 2005，25（12）；727-728</p><p>　　摘要：闡述了節(jié)約對(duì)于我國(guó)鑄造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的至關(guān)重要性,分析了我國(guó)鑄造業(yè)發(fā)展節(jié)約、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的歷程、面臨的挑戰(zhàn)和存在的主要問(wèn)題;提出了建立法制保障

97、、應(yīng)采用的節(jié)能技術(shù)措施等在我國(guó)鑄造業(yè)發(fā)展節(jié)約、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的若干建議。</p><p>　　[7]吳浚郊.國(guó)外金屬鑄造的發(fā)展現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代鑄鐵.2001 （01）：2-4.</p><p>　　摘要：在闡述了世紀(jì)之交各國(guó)鑄造廠的主要任務(wù)之后，分析了金屬鑄造工業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀，提出將信息技術(shù)應(yīng)用到鑄造生產(chǎn)中是鑄造廠使自己能在競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展的關(guān)鍵措施之一。</p><p>

98、　　[9] 張紅霞，江灝源.中國(guó)鑄造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向綜述[J].科技信息.2012，（20）：1</p><p>　　摘要：本文綜述了當(dāng)今鑄造業(yè)相關(guān)的最新信息及技術(shù)發(fā)展，從鑄造業(yè)的現(xiàn)存狀況及發(fā)展方向兩個(gè)方面做了介紹。</p><p>　　[10] 李傳栻，周家石，楊國(guó)杰等.鑄造工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997</p><p>　　摘要：本書(shū)是綜合性

99、鑄造專(zhuān)業(yè)技術(shù)手冊(cè)，除提供大量信息和數(shù)據(jù)外，也簡(jiǎn)略地提到一些基本的理論知識(shí)和技術(shù)觀點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可讀性。內(nèi)容包括：各種鑄造合金（鑄鋼、鑄鐵和鑄造有色合金）的特性和熔煉工藝要點(diǎn)；造型材料；鑄造工藝和鑄造工藝裝備的設(shè)計(jì)；各種特種鑄造工藝的特點(diǎn)以及鑄件的品質(zhì)（質(zhì)量）指標(biāo)和主要檢測(cè)方法等。</p><p>　　[13] 葉榮茂. 鑄造工藝課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995.</p&g

100、t;<p>　　摘要：本書(shū)是為適應(yīng)高等院校鑄造專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行砂型鑄造工藝設(shè)計(jì)的需要而編寫(xiě)的教學(xué)參考書(shū)。編寫(xiě)過(guò)程中，參考了國(guó)內(nèi)主要的鑄造工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)材料和各高等院校的鑄造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)。</p><p>　　附錄B ：英文原文及翻譯</p><p>　　連續(xù)鑄造機(jī)設(shè)計(jì)與過(guò)程控制仿真技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　本文介紹了由康卡斯特公司在流程模擬的場(chǎng)實(shí)施的最

101、新解決方案，并說(shuō)明了連鑄機(jī)的工程及連鑄過(guò)程控制采用有限元法（FEM）模型。其提出的第一個(gè)應(yīng)用是新的綜合模具的概念，它結(jié)合了管模和板模的好處在設(shè)計(jì)中采用有限元模型。第二，給出了康卡斯特實(shí)時(shí)凝固固化模型。文章描述了這種模型無(wú)論是在穩(wěn)態(tài)和不穩(wěn)態(tài)情況下使用時(shí)用于控制二次冷卻以及控制機(jī)械輕壓（MSR）作為實(shí)際鑄造參數(shù)，如溫度的函數(shù)，鑄造速度，冷卻強(qiáng)度?，F(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明，該模型使我們能夠提高連鑄鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。最后，是對(duì)于連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)模塊化程序的開(kāi)發(fā)提出

102、。這種集成方案是基于有限元法和CAD以及一個(gè)允許快速優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量連接在一起。這種方法有助于更快和更有效的在項(xiàng)目的早期階段，定義任何連鑄機(jī)，從而節(jié)省時(shí)間和成本。</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　在連鑄過(guò)程中數(shù)學(xué)模型（熱機(jī)械行為）有著越來(lái)越廣泛的使用；部分是因?yàn)楦蟮奶幚砟芰彤?dāng)今較低的計(jì)算機(jī)成本，還有一部分是由于連鑄產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷增

103、加，推動(dòng)鋼鐵企業(yè)采用設(shè)計(jì)技術(shù)和過(guò)程控制更復(fù)雜的連鑄機(jī)。此外，連鑄是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，具有很高的獨(dú)立變量的數(shù)目和內(nèi)在性水平。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀表的過(guò)程收集了大量的數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)分析它們，從中得到有意義的信息，這使得使用模型更具吸引力。</p><p>　　從一個(gè)連鑄機(jī)供應(yīng)商的角度來(lái)看，技術(shù)創(chuàng)新的周期已越來(lái)越短，因此，它是將實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及時(shí)融入下一輪設(shè)計(jì)的重要保障。從這個(gè)角度看，計(jì)算機(jī)模擬分析結(jié)果是一個(gè)有價(jià)值的工具，它能夠獲得更好的

104、理解的過(guò)程，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。</p><p>　　使用有限元法（FEM）在模具中設(shè)計(jì)模型</p><p>　　連鑄采用有限元法（FEM）模擬的創(chuàng)新型概念的發(fā)展在下面兩方面的進(jìn)展中將說(shuō)明：連鑄集成模具及大圓角半徑管的使用。兩者的發(fā)展都被集成在一個(gè)新的模板中施工，在一開(kāi)始就已經(jīng)取代了歐洲傳統(tǒng)的連鑄機(jī)。</p><p><b>　　集成模具：</b>&

105、lt;/p><p>　　該集成模塊的核心部件是一個(gè)銅管，具有比傳統(tǒng)的管狀模具一個(gè)更薄的壁（通常為34毫米265×385毫米）。綜合型模具的優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　　1.在板模具中，夾緊系統(tǒng)不能確保在拐角處的板之間的接縫保持緊張。數(shù)次加熱后，板之間的間隙（可達(dá)十分之幾毫米）產(chǎn)生，這導(dǎo)致鑄坯 [1]表面外觀上的缺陷。而這個(gè)問(wèn)題完全被集成設(shè)計(jì)消除。</p><p&g

106、t;　　2.模具的排列更為簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谀＞叩恼麄€(gè)生命期內(nèi)，模具型腔始終保持在同一位置上，在模具的整個(gè)生命期內(nèi)，這種位置的變化是再加工的效果。</p><p>　　3.由于銅管在鑄造過(guò)程中的溫度較低，在更均勻的溫度下，模具的壽命時(shí)間延長(zhǎng)了。引起銅熱裂紋和永久變形這兩種情況過(guò)多的溫度被淘汰。</p><p>　　在集成的模具中，薄壁管需要得到支持，因?yàn)樗粫?huì)是穩(wěn)定的，因此，它被放置在不銹鋼背板

107、（圖1）。</p><p><b>　　圖1 模具管和背板</b></p><p>　　仿真技術(shù)的應(yīng)用： </p><p>　　管板是由特殊形狀的支撐裝置沿管外表面放置連接。這些支架可以防止在管軸的模管變形，同時(shí)允許自由熱膨脹的方向。背板和銅管一起組裝形成一個(gè)盒狀單元（圖2）。</p>&

108、lt;p>　　圖2在水上傳送帶組裝的墨盒</p><p>　　集成模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)坯板模具的設(shè)計(jì)。它可以被納入一個(gè)新的設(shè)計(jì)，或替換現(xiàn)有連鑄機(jī)模具。在這種情況下，筒（模管加上板）的外尺寸取代對(duì)應(yīng)于板模具的尺寸，并且在同一位置保持在同一性。</p><p><b>　　水冷卻設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　在集成的模具中，水冷卻與水通道類(lèi)似于

109、平板模具。通過(guò)在槽內(nèi)形成的通道，加工在銅管外表面和支承板。此設(shè)計(jì)已被選中，因?yàn)樗试S通過(guò)一個(gè)最佳的安裝的插槽優(yōu)化模具周邊的溫度分布。</p><p>　　采用有限元模型對(duì)槽進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇儀表模具，運(yùn)用兩種方法來(lái)計(jì)算從給定的模具的冷卻槽到冷卻槽內(nèi)溫度分布。在計(jì)算上更簡(jiǎn)潔的方法是使用基于迪圖斯-貝爾特公式。這種相關(guān)性與傳熱系數(shù)、水流入渠道水力直徑,雷諾數(shù),普朗特?cái)?shù),努塞爾特?cái)?shù)相關(guān)。本文的實(shí)證方法是通

110、過(guò)模擬水的湍流冷卻槽，從得到的速度和溫度分布計(jì)算傳熱系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。這2種方法被認(rèn)為是在合理的條件下進(jìn)行。</p><p>　　圖三顯示了3種情況下的比較：板模具使用新的板（a），板具有最小的厚度（b），和集成的模具（c）。圖中顯示的是銅板溫度，且截面是在通過(guò)模具的熱通量的最高水平。因其壁薄，在新的條件下集成模具相比板模能在更低的溫度下（90–100K）工作。</p><p>　　a.板模具

111、與新板 b.最小厚度板 c.集成模具</p><p>　　圖3.溫度分布：板模具與集成模具比較</p><p>　　另外，在拐角處的溫度更均勻地分布，并且鄰近于板模具的板之間的接縫的熱點(diǎn)已被淘汰。這里的主要區(qū)別在于筒狀鑄模允許放置非常接近冷卻槽的角落，而板模具是由需要緊化的固件提供了空間。</p><p>　　模具圓角半徑的優(yōu)化：<