刘凯最终论文

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1、摘要:轴承箱盖数值模拟轴承箱盖为空心旋转类铸件，没有大的平面，也没有较厚的部位,并且是用灰铸铁浇注而成，因此在设计过程中相对较为简单，加上各表面没有粗糙度要求，所以没有加工余量，减少了一些计算量，但针对该件的内腔结构，对于分型面以及浇注系统的选择要注意衡量，对于砂芯的制作要多加考虑，以达到既满足性能要求，又不浪费材料的目的。造型选用砂型手工造型，适用于各种复杂要求，比较灵活，不要求工艺装备，大中小件均可。铸造数值模拟技术充分利用了数值分析、数据库及可视化等技术，同吋结合传热学、流体力学及凝固学等理论，对铸件成型过程进行仿真后模拟出铸件在充型、凝固

2、及冷却过程中的物理场分布情况。并利用各种判据对缺陷位置进行判定，从而为铸造生产提供质量预报。关键词：应力场缺陷温度经过了半个学期的铸造工艺设计，让我收获了很多，我设计的零件是轴承箱盖，首先是绘制零件图，铸件图，铸造工艺图，铸造合箱图，其次是对可能出现的缺陷进行分析,编写说明书介绍整体情况,最后是用三维模拟软件Solidworks进行三维绘图，再用Anycasting进行铸件缺陷的检验，并用曲线表示浇注速度。初步确定的分型面设计方案如图1-1所示，浇注系统设计方案如图1・2所示。初始设计数据如下：产品名称：轴承箱盖零件结构：空心旋转体件工艺类型：砂

3、型铸造铸件材料：HT-150浇注方式：顶注式浇注浇注时间:9.25s流量系数：U=0.55浇口比工S内:丫S桥工S/(=1:1.5:1.05问题描述：缩松、冲砂、氧化、残余变形。型砂配方：原砂84%水4%煤粉7%膨润土4%其它1%最终用Solidworks进行三维实体的绘制所得图形如图1-3所示。图1-3初步的设计思路和后续绘制的图形基本符合。在铸造工艺设计中缺陷预测主要有以下三点：1.由于其最小壁厚为12mm,而壁厚最大处约为24mmo属于壁厚不均匀铸件，容易造成缩松、热节等缺陷。2.采取顶部注入式浇注进入型腔金属液速度高，容易产牛喷溅和冲砂，

4、使金属氧化，使型内金属液发化扰动，涡流和不平静。3•由于铸件的浇注时间趋于快浇注，所以金属液体对型壁有较人冲击，容易造成胀砂，冲砂，抬箱等缺陷。在实际的充型过程屮所截取的微观组织分析、冷却后的图形及充型过程温度场如图1・4、1・5所示图1-4图1-5通过图1-4、1-5观察可知在充型过程中确实存在着市于金属液速度高，使金属液发生扰动以及由于铸件壁厚不均匀而出现的缩松及热节等缺陷，但通过实际的观察发现有些缩松并没有都出现在已经预测的位置，并且还出现了残余变形。现就己有缺陷及实际过程中遇到的问题分析如下：首先是由于壁厚不均匀造成的缩松缺陷，初步预测缩

5、松可能会出现在铸件的上部边缘处，而实际的操作中发现不仅仅是上部边缘有缩松现象，铸件的中部也出现了缩松。通过已学的知识可知，是由于壁厚不均匀造成的.解决方案：对于缩松缺陷的产生原因是由于铸件壁厚不均匀，所以在实际生产对于非重要的薄壁处应当适当加厚，对于非重要的厚壁处应当适当减薄，最终的目标就是使壁厚均匀。其次由于采取了顶部注入式浇注系统使进入型腔金属液速度高，产纶喷溅和冲砂，并使金属氧化，型内金属液发牛扰动，涡流和不平静，实际操作中也发现了此类问题。解决方案：对于由于采用顶部注入式浇注系统产生的缺陷可以改变浇注方式，比如采用屮间注入式，底部注入式，

6、或者是阶梯注入式來改变现状。最后由于浇注趋于快浇注，所以金属液体对型壁有较大冲击，造成胀砂，冲砂，抬箱等缺陷，实际的操作中也发现了此类问题。解决方案：对于由于快速浇注而产生的胀砂，冲砂，抬箱等缺陷,我们可以适当放慢浇注速度來缓解此类缺陷的产牛O通过观察我们还发现铸件存在着残余变形，它的出现主耍是由于热应力，即铸件冷却过程中由于铸件各部分之间的冷却速度不同而引起的各部分收缩能力不同，且不均匀冷却还导致同一时刻铸件内部温度分布部均匀，近而导致铸件内材料各处特性参数不同。热应力的分析有利于铸件中产生的残余应力和变形，产生热应力一方面与冷却过程相关，另一

7、方面铸件边界变形结果会使边界的传热状态发生变化从而影响传热。解决方案：对于铸件的残余变形，主要解决方案就是使各个部分的冷却速度一致，方法就是对于厚壁处加冷铁，使其各部分冷却速度一致。总结通过这次课程设计，让我对铸造有了全新的认识，让我知道了铸造不仅仅是做个模型，将金液体浇注进去就好了，出现缺陷或其它问题再寻找解决方案，这样不仅浪费时间，还浪费材料。现在可以用模拟软件进行模拟浇注过程，我想这就是新时期的铸造吧，可以预测可能会出现的缺陷，各个部分的温度场分布状况等，而利用预测结果改进造型、浇注等的方案，最终得到质量合格的铸件。铸造工艺课程设计模拟说明

8、书设计题目轴承箱盖铸造工艺设计姓名刘凯学号080515010108指导教师刘兴完成日期2011-12-13黑龙江科技学院材料成型与控制教