单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料成型,CAD/CAE/CAM,作业,基于,CAD,CAE,的壳体铸件低压铸造工艺设计,主讲人：杨超,摘要,主要介绍壳体铸件运用,CAD,CAE,计算机技术进行低压铸造工艺设计的过程、基于,PRO,E,软件的低压铸件三维,CAD,模型设计,Anycasting,铸造模拟软件的,CAE,工艺模拟三维,CAD,能够使设计者比较直观和容易地进行铸造工艺工装设计，,CAD,模拟能够使设计者在工艺阶段预测缺陷部位，从而及时改进工艺，提高工装模具结构的合理性和准确性,引言,运用,CAD,CAE,技术对某壳体铸件进行低压铸造工艺设计和模拟，和传统铸造工艺设计手段相比，三维,CAD,能够使设计者比较直观和容易地进行铸造工艺工装设计，,CAE,模拟能够使设计者在工艺设计阶段预测缺陷部位，从而及时改进工艺，提高工装模具结构的合理性和准确性，有效缩短产品开发周期，保证铸件质量，满足产品使用要求，降低试制成本正文,1,铸件结构工艺性分析,1,1,主要技术要求,壳体属于复杂重要零件，承受一定的静载荷和确定的动载荷，材料为高强度铝合金，要求铸件力学性能吼,300 MPa,，,651,5,，,HBS100,，试块力学性能为,0rb334 MPa,，良,2,0,，,HBs100,，重要部位不允许存在任何铸造缺陷，见图,1,中的,1,、,2,、,3,部位，铸造尺寸公差要求为,GB,T6414 C,，,17,级。
1,2,铸件结构分析,图,1,为该壳体铸件的,Pro,E,三维实体造型外形尺寸约为,320 mm x 190 mm150 mm,，该零件结构复杂，最小壁厚为,8 mm,，法兰台较多，左边有一斜侧法兰，有,3,个方向的斜度，给工艺工装设计带来一定的难度右边耳轴为明显局部厚大部位，厚达,20 mm,，因此造成了壁厚的不均匀性通过以上分析，发现由于该壳体是一种尺寸精度要求高、形状复杂、受力大、可靠性要求较高的铸件，故选用金属型低压铸造工艺,图,l,壳体铸件的,Pro,E,三维实体造型,2,工艺方案,CAD,设计,2,1,分型面和浇注位置的确定,根据该壳体结构及低压铸造的工艺要求，分型面应选在大端面处，这样外形由下模形成，内腔由主型芯形成，模具整体性好，有利于保证尺寸精度，同时利于排气和提高模具寿命根据分型面及低压铸造的特点，浇道位置选在下模的底部中心孔平面，这样有利于充型和补缩侧法兰外缘和内孔由一侧芯整体形成2,2,浇口设计,一般来说，低压铸件的加工余量为,12 mm,，为增加补缩通道，在浇道处中心孔内圆加工余量为,10 mm,，由枷,O mm,变成弘,0 mm,，在浇道起始平面加工余量为,8mm,，浇道大端直径为拍,5 mm,，起模斜度为,5,。
在分型面设置随形集渣包，使得最先流人的冷金属积聚到集,渣包，该处开,10 mm0,15 mm,的排气道，初始工艺模型示意图见图,2,a),凸模,(b),凹模,图,2,初始工艺模型示意图,3,低压铸造工艺参数的选择,3,1,升液速度的确定,其中升液阶段的加压速度应使合金液平稳上升，升液速度一般控制在,50 mm,s,左右，所需加压速度为,0,014 MPa,s,，升液时间视充型压力而定,3,2,充型压力,和,和充型速,度,度的确定,一般根据,帕,帕斯卡原,理,理来计算,其,其充型压,力,力值：,P,充,=P2=,H,式中，,P,充为充型,压,压力，,MPa,；,H,为型腔顶,部,部与坩埚,中,中金属液,面,面的距离,，,，,mm,；,为金属液,重,重度,(N,mm3),；,为充型阻,力,力系数，,一,一般取,1,2,1,5,充型速,度,度是指充,型,型过程中,，,，金属液,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,会,会形成气,孔,孔和氧化,夹,夹渣，因,此,此正确地,控,控制加压,速,速度是获,得,得良好铸,件,件的关键,3,3,结壳时间,t,3,的确定,一般地说,，,，采用金,属,属型时结,壳,壳时间比,较,较短，有,时,时可以取,消,消结壳时,间,间，直接,增,增压，但,考,考虑到该,壳,壳体有厚,大,大部位，,结,结壳时间,选,选择,5 s,。
3,4,增压压力,只,只及增压,速,速度的确,定,定,液态金属,在,在一定压,力,力下进行,结,结晶，是,低,低压铸造,的,的特点之,一,一，因此,增,增压压力,也,也称为结,晶,晶压力，,即,即充型结,束,束后，在,充,充型压力,的,的基础上,，,，再使压,力,力增加一,定,定数值，,有,有利于铸,件,件补缩，,可,可有效地,消,消除缩孔,、,、缩松，,提,提高组织,的,的致密度,，,，但由于,铸,铸型及设,备,备条件等,因,因素的限,制,制，增压,压,压力也不,能,能太高3,5,保压时间,t,5,的确定,保压时间,不,不足，铸,件,件的凝固,得,得不到充,分,分的补缩,，,，易出现,缩,缩孔、缩,松,松缺陷若,若保压时,间,间过长，,轻,轻则使生,产,产周期长,、,、生产率,下,下降，严,重,重时使上,部,部“冻住,”,”，造成,流,流通困难,，,，甚至停,产,产生产,上,上多以铸,件,件浇口残,余,余长度为,依,依据，凭,经,经验控制,保,保压时间,3,6,浇注温度,和,和模具温,度,度的确定,目前使用,的,的低压铸,造,造机型号,为,为,J453E,，根据以,上,上原则和,铸,铸件参考,模,模型的尺,寸,寸，分析,计,计算得到,以,以下工艺,参数和加,压,压规范,(,见图,3),。
合金浇注,温,温度,(680,20),外模预热,温,温度,(240,20),金属芯预,热,热温度,(240,20),浇口预热,温,温度,(310,20),图,3,加压规范,示,示意图,4 CAE,工艺模拟,初始方案,充,充型模拟,见,见图,4,，凝固模,拟,拟见图,5,结果显,示,示法兰端,部,部为最后,充,充型部位,，,，容易窝,气,气；左边,厚,厚大部位,内,内部有一,处,处明显缩,孔,孔改进方案,：,：左边采,用,用曲面分,型,型，让法,兰,兰外缘直,接,接带入上,下,下型腔，,只,只有内部,圆,圆柱芯采,用,用侧抽，,有,有利于排,气,气，在中,心,心浇口处,增,增加,3,处放射状,内,内浇道，,见,见图,6,，使金属,液,液完全能,至,至下而上,实,实现平稳,充,充型，且,加,加大补缩,通,通道按,改,改进后方,案,案对该铸,件,件进行模,拟,拟分析没,有,有发现缺,陷,陷，凝固,模,模拟结果,见,见图,7,图,4,初始方案,充,充型模型,图,5,凝固模拟,图,6,改进方案,图,7,凝固模拟,结,结果,5 Pr0,E,模具设计,对改进后,的,的工艺模,型,型,(,在,Pr0,E,里称之为,参,参考模型,),，经过拆,模,模转化成,型,型腔、型,芯,芯、浇注,系,系统等模,具,具零部件,，,，再与设,计,计好的模,座,座装配成,一,一套注射,模,模具。
同,时,时,Pro/E,在拆模过,程,程中还提,供,供了一些,必,必要的分,析,析功能，,如,如起模检,测,测，厚度,检,检查，模,具,具开启及,干,干涉检查,等,等,.,5,1,建立工件,(Workpiece),参考模型,之,之后要建,立,立工件,(workpiece),，一个简,单,单的拉伸,特,特征就可,完,完成，即,将,将来形成,型,型腔实体,的,的部分5,2,模型检验,(Model Check,）,必须先检,验,验模型的,厚,厚度,(ThicknessCheck),、起模斜,度,度,(Dr,出,check),等几何特,征,征，以确,认,认成品的,厚,厚度及起,模,模斜度是,否,否符合设,计,计要求若,若不符合,，,，便可及,早,早发现并,修,修改5,3,设定收缩,率,率,(AppIy Shrinkage),不同的材,料,料有不同,的,的收缩率,，,，为了补,正,正体积收,缩,缩上的误,差,差，必须,将,将参照模,型,型放大Pro,E,针对这个,需,需要提供,了,了一套设,定,定收缩率,的,的工具，,根,根据该件,的,的材料及,低,低压铸造,特,特征选用,1,的收缩,率,率5,4,建立分型,面,面,(PartingSurface),建立分型,面,面时首先,定,定义各型,芯,芯分型面,，,，最后定,义,义主分型,面,面。
一般,都,都是先用,增,增加,(Add),一复制,(C,叩,y),一选择,(select),一单独曲,面,面,(Indiv Su,以,),复制模型,外,外表面，,以,以生成初,步,步的分型,面,面，再用,ModifyAdd,Flat,及,Modify-Add,Extlllde,来建立破,孔,孔面，形,成,成不带破,孔,孔的分型,面,面，最后,将,将所有曲,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,该壳体,铸,铸件模型,共,共,6,个分型面,，,，,5,个圆柱芯,在,在复制完,模,模型表面,后,后，均再,做,做一个封,闭,闭旋转曲,面,面合并后,生,生成主,分,分型面比,较,较难做的,是,是左侧法,兰,兰分型面,的,的分割，,要,要用到曲,线,线和侧像,投,投影，然,后,后,做一个平,整,整面合并,而,而成，见,图,图,8,图,8,分型面生,成,成,5,5,建立模具,体,体积块,(Mold Volume),及模具元,件,件（,MoldComp),分型面完,成,成之后，,接,接着就要,分,分割工件,，,，建立模,具,具体积块,首先利,用,用型芯分,型,型面分割,出,出,5,个型芯，,然,然后用主,分,分型面分,割,割出上下,两,两半型，,这,这样将坯,料,料拆为,7,个模型体,积,积块，并,将,将其抽取,为,为模具元,件,件。
利用,刚,刚生成的,模,模具元件,顺,顺利生成,模,模拟浇注,件,件,(M01ding),，说明拆,模,模流程正,确,确关闭,参,参考零件,、,、坯料及,分,分型面，,利,利用,Pr0,E,的模具开,启,启,(Mold Opening),功能展示,出,出开模状,态,态，见图,9,通过做,干,干涉检查,(Inte,如,rence Check),，该模具,在,在拔模时,不,不会发生,干,干涉图,9,开模状态,5,6,模座及定,位,位元件的,设,设计,一般而言,，,，模座的,构,构件大部,分,分可利用,拉,拉伸,(Protrusion),、旋转,(Revolve),及剪切,(Cut),等简易的,实,实体特征,来,来建构，,这,这里不做,叙,叙述，设,计,计完成后,的,的模具装,配,配图见图,10,图,10,装配图,小结：,这次作业,中,中我选择,的,的课题是,壳,壳体铸件,的,的设计与,制,制造过程,中,中,CAD/CAE,技术的运,用,用通过,这,这次作业,我,我了解,到了壳体,铸,铸件的整,个,个从设计,到,到制造的,一,一系列过,程,程，也了,解,解到,CAD/CAE,技术在壳,体,体铸件设,计,计制造过,程,程中的,重要性。
谢谢老师,！,！,材控一班,杨,杨超,20072732,9,、静夜四,无,无邻，荒,居,居旧业贫,12月-2212月-22,Thursday,December 29,2022,10,、雨中黄叶,树,树，灯下白,头,头人11:16:3311:16:3311:16,12/29/202211:16:33AM,11,、以我独,沈,沈久，愧,君,君相见频,12月-2211:16:3311:16,Dec-2229-Dec-22,12,、故人江,海,海别，几,度,度隔山川,11:16:3311:16:3311:16,Thu。